Facilitación de un cátodo de tipo O3 ultraestable para baterías de iones de sodio de 4,5 V a través de un mecanismo...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los óxidos en capas tipo O3 son prometedores para las baterías de iones de sodio (SIB) debido a su alto contenido de sodio.
• Las limitaciones incluyen la pérdida de oxígeno y las transiciones de fase O3-P3, lo que restringe los voltajes y la capacidad de corte.
• Lograr el funcionamiento de alta tensión es crucial para las aplicaciones prácticas de SIB.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo material de cátodo de tipo O3 para SIB.
• Para suprimir la transición de fase O3-P3 y mejorar la reversibilidad de oxígeno redox a altos voltajes.
• Mejorar la estabilidad cíclica y la robustez estructural de los cátodos de tipo O3.

Principales métodos:

• Síntesis de un nuevo cátodo de tipo O3 Na0.8Li0.2Fe0.2Ru0.6O2.
• Investigación del mecanismo de acoplamiento de doble reducción.
• Pruebas electroquímicas para evaluar la estabilidad cíclica y la retención de capacidad.
• Caracterización avanzada mediante HAADF-STEM y RMN en estado sólido de 7Li.

Principales resultados:

• El nuevo cátodo exhibe una transición de fase O3-P3 suprimida y una mayor reversibilidad de oxígeno redox.
• Se logra una estabilidad cíclica preeminente con una retención de capacidad del 95,4% después de 100 ciclos a 4,5 V.
• Se ha demostrado la ausencia de migración de metales de transición y la presencia de migración reversible de litio.
• El fuerte enlace covalente Fe/Ru-O-O y el deslizamiento de la losa inhibido contribuyen a la robustez estructural.

Conclusiones:

• El estudio presenta una estrategia innovadora para los óxidos estratificados estables de alto voltaje tipo O3.
• El mecanismo de acoplamiento de doble reducción aumenta efectivamente la reversibilidad aniónica.
• Este trabajo promueve el avance de la tecnología de baterías de iones de sodio.