Marco orgánico covalente de silicato basado en antraquinona como interfase de electrolito sólido para baterías de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de metal de litio (LMB) ofrecen una alta densidad de energía, pero se enfrentan a desafíos de seguridad debido a las dendritas de ánodo de litio y las interfases inestables.
• Los marcos orgánicos covalentes (COF) son prometedores para las interfasas de electrolitos sólidos (SEI) debido a su conductividad iónica y estabilidad.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar y evaluar nuevos COF de silicato basados en antraquinona (AQ-Si-COF) como interfasas de electrolitos sólidos (SEI) para baterías de litio-metal.
• Investigar las propiedades electroquímicas y las capacidades de supresión de la dendrita de los AQ-Si-COF.

Principales métodos:

• Síntesis de AQ-Si-COF mediante la condensación de tetrahidroxiantraquinona con dióxido de silicio.
• Caracterización de la conductividad iónica y el número de transferencia de los COF sintetizados.
• Prueba de las células LMB con AQ-Si-COF como SEI en el ánodo de litio contra un cátodo de LiCoO2.

Principales resultados:

• Los AQ-Si-COF exhibieron una alta conductividad iónica (9,8 mS cm−1) y un alto número de transferencia de iones individuales (0,92).
• Las células LMB demostraron una capacidad reversible de 188 mAh g−1 a 0,25 C con un funcionamiento estable de alta tensión.
• Se suprime el crecimiento de las dendritas y se mantiene la capacidad con una disminución inferior al 3% durante 100 ciclos.

Conclusiones:

• Los AQ-Si-COF redox-activos y aniónicos son efectivos como SEI en las baterías de litio-metal.
• Estos COF mejoran significativamente la seguridad y la ciclabilidad de la batería, allanando el camino para aplicaciones prácticas de LMB.