Una batería de metal Na ultraestable a baja temperatura habilitada por la sinergia entre disolventes de baja...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La baja conductividad iónica y la alta energía de desolución obstaculizan los electrolitos orgánicos en las baterías metálicas recargables, especialmente a bajas temperaturas.
• Las estrategias actuales que utilizan solventes de disolución fuerte y débil no pueden abordar ambos desafíos simultáneamente.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo sistema de electrolitos que supere las limitaciones de la baja conductividad iónica y la alta energía de desolución a bajas temperaturas.
• Mejorar el rendimiento y la estabilidad de las baterías metálicas recargables en condiciones bajo cero.

Principales métodos:

• Combinación de dos solventes distintos de baja disolución con muy baja energía de desolución.
• Investigar los efectos sinérgicos de estos disolventes en las propiedades de los electrolitos a bajas temperaturas.
• Prueba del rendimiento de los ánodos metálicos de sodio y de las celdas Na Na3V2 ((PO4) 3 utilizando el electrolito desarrollado a -40 °C.

Principales resultados:

• El efecto sinérgico de los disolventes de disolución débil mejoró la conductividad iónica a bajas temperaturas al interrumpir las estructuras ordenadas.
• Se logró una fácil desolución y una alta conductividad iónica simultáneamente.
• Ciclo estable de los ánodos metálicos de sodio a 2 mA cm-2 durante 1000 horas a -40 °C.
• Las células Na3V2 ((PO4) 3 demostraron una retención de capacidad del 86% después de 300 ciclos a -40 °C (64 mAh g-1 a 0,3 °C).

Conclusiones:

• La nueva estrategia de electrolitos aborda con éxito los desafíos clave en el funcionamiento de las baterías a baja temperatura.
• Este enfoque proporciona una vía viable para desarrollar electrolitos de alto rendimiento para baterías metálicas recargables en entornos fríos.
• Los hallazgos ofrecen orientación para el diseño de electrolitos con propiedades equilibradas utilizando combinaciones de disolventes de baja disolución.