Protección sinérgica de la cubierta interna y externa de los polisulfuros en electrolitos asimétricos a base de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de sodio-azufre a temperatura ambiente (RT Na-S) ofrecen una alta densidad de energía teórica y un bajo costo.
• La baja estabilidad del ciclo en las células RT Na-S es causada principalmente por el transporte de polisulfuro de sodio (NaPS) y el crecimiento de dendrito de sodio.
• Los electrolitos actuales se enfrentan a desafíos para mitigar estos problemas de manera efectiva.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo sistema de electrolitos para las baterías RT Na-S para superar las limitaciones del crecimiento de la lanzadera y la dendrita NaPS.
• Mejorar la estabilidad del ciclo y el rendimiento general de las células RT Na-S.
• Proporcionar información sobre el diseño de electrolitos para baterías recargables de metal y azufre avanzadas.

Principales métodos:

• Se utilizó un sistema de electrolitos localizados de alta concentración con 1,2-dimetoxipropano (DMP) como disolvente interno y 1,1,2,2-tetrafluoroetil-2,2,2-trifluoroetil éter (TFTFE) como diluyente externo.
• Investigó el efecto sinérgico de DMP y TFTFE en el blindaje de NaPS y la minimización de su disolución.
• Se analizó la formación de capas de interfase cátodo-electrolito (CEI) y de interfase sólido-electrolito (SEI).

Principales resultados:

• El disolvente DMP asimétrico protege eficazmente el NaPS debido a su estructura molecular.
• El diluyente TFTFE, con segmentos de perfluoro que extraen electrones, reduce significativamente la disolución de NaPS.
• Los efectos sinérgicos de la vaina interna y externa condujeron a la formación estable de CEI y SEI, aliviando las reacciones de lanzamiento y las reacciones secundarias.
• Se logra una reversibilidad de ciclo largo con 530 mAh g ^-1 durante 600 ciclos a velocidad C/2 con una baja descomposición de capacidad del 0,077% por ciclo.

Conclusiones:

• El sistema de electrolitos diseñado demuestra un profundo conocimiento de las interacciones entre la estructura de los electrolitos y el NaPS.
• El efecto sinérgico de DMP y TFTFE proporciona una estrategia eficaz para mejorar la estabilidad de las baterías RT Na-S.
• Este trabajo sienta las bases para el diseño racional de electrolitos para baterías recargables de metal-azufre de próxima generación.