Diseño de electrolitos avanzados para baterías de iones de sodio de alta seguridad y larga vida útil a través de la...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los electrolitos inflamables presentan riesgos de seguridad significativos en las baterías de iones de sodio (SIB).
• Los electrolitos de fosfato no inflamables existentes a menudo requieren altas concentraciones de sal, lo que limita la compatibilidad con los ánodos de carbono.
• Hay necesidad de electrolitos seguros y de alto rendimiento compatibles con materiales de electrodos avanzados en SIB.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y desarrollar electrolitos de fosfato no inflamables de baja concentración para mejorar la seguridad y el rendimiento de los SIB.
• Investigar el mecanismo de estabilización de electrolitos a través de la modulación de la interacción anión-catión.
• Demostrar la compatibilidad electroquímica y la estabilidad a largo plazo del electrolito desarrollado con ánodos de carbono duro y cátodos NFPP.

Principales métodos:

• Estrategia de modulación de la interacción entre aniones y cationes mediante el uso de Tris (2,2,2-trifluoroetil) fosfato (TFEP) como cosolvente.
• Análisis espectroscópicos y cálculos teóricos para elucidar la estructura del electrolito y los mecanismos de estabilización.
• Fabricación y ensayo de células de bolsa de carbono duro de nivel Ah (HC) /Na₄Fe_2.91 (PO₄) ₂ (P₂ O₇) (NFPP).

Principales resultados:

• Se logró una estructura estable inducida por aniones coordinada con disolvente (AI-ISC) en electrolitos de fosfato de baja concentración (1,22 M).
• El electrolito desarrollado demostró una excelente compatibilidad tanto con ánodos HC como con cátodos NFPP.
• Las células de bolsa HC / NFPP presentaron una alta eficiencia coulombina promedio (> 99,9%), una excelente retención de capacidad (84,5% después de 2000 ciclos), un amplio rango de temperatura de funcionamiento (-20 a 60 ° C) y pasaron las pruebas de seguridad.

Conclusiones:

• La estrategia de modulación de la interacción anión-catión estabiliza eficazmente los electrolitos de fosfato de baja concentración para las SIB.
• El electrolito desarrollado ofrece una solución prometedora para baterías de iones de sodio de alta seguridad y larga vida útil.
• Esta investigación proporciona información valiosa para el diseño de electrolitos avanzados para sistemas de almacenamiento de energía de próxima generación.