Diseño de electrolitos con grupos de doble -CN que contienen aditivos para permitir baterías de iones de sodio de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de sodio (SIB) son cruciales para el almacenamiento de energía, con cátodos Na3V2 ((PO4) 2F3 que ofrecen una alta densidad de energía.
• El funcionamiento de alta tensión de los SIB requiere electrolitos resistentes a la degradación a potenciales de hasta 4,2 V frente a Na/Na+.
• La mejora de la ciclabilidad en los SIB de alta tensión requiere interfaces electrodo-electrolito estables.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un aditivo electrolítico resistente a la alta tensión para baterías de iones de sodio.
• Investigar el mecanismo de formación de la interfaz utilizando aditivos de dinitrilo.
• Evaluar el rendimiento electroquímico y la estabilidad del ciclo de los SIB con el electrolito desarrollado.

Principales métodos:

• Formulación de electrolitos con aditivos de dinitril (por ejemplo, succinonitril).
• Caracterización electroquímica, incluida la voltametría cíclica y el ciclo galvanostático.
• Técnicas de análisis de superficie para estudiar la composición de la interfaz (por ejemplo, XPS, EIS).

Principales resultados:

• El aditivo dinitrilo facilita la formación de una capa de interfaz aislante estable (enriquecida con CN-/NCO-/Na3N) en el cátodo Na3V2(PO4) 2F3.
• Los SIB que utilizan el electrolito diseñado demostraron una excelente estabilidad en ciclos a altos voltajes (2-4,3 V frente a Na/Na+).
• Ejemplos específicos incluyen la retención de capacidad del 95,07% a 1 C (1,5-dicianopentano) y del 93,0% a 5 C (succinonitril) después de 1000 ciclos.

Conclusiones:

• Los aditivos dinitrilo son eficaces en la construcción de interfasas sólidas de electrolitos para baterías de iones de sodio de alto voltaje.
• La estrategia de diseño de electrolitos propuesta mejora significativamente la ciclabilidad y la estabilidad de los SIB basados en Na3V2(PO4) 2F3.
• Este trabajo ofrece un enfoque novedoso para el desarrollo de electrolitos avanzados para baterías de alta densidad de energía de próxima generación.