Electrolitos de haluros fluorados amorfos y nanocristalinos con alta conductividad iónica y estabilidad a alto...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones de sodio de estado sólido (ASSSIB) son una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio debido a su costo y escalabilidad.
• El desarrollo de ASSSIB se ve obstaculizado por la necesidad de electrolitos sólidos con una conductividad iónica superior, estabilidad electroquímica y propiedades interfaciales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo electrolito sólido de haluro dopado con flúor para ASSSIB de alto rendimiento.
• Investigar el impacto del dopaje con fluor en la estructura, la conductividad iónica y la estabilidad electroquímica del electrolito sólido.
• Para evaluar el rendimiento del electrolito desarrollado en un dispositivo ASSSIB completo.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de un electrolito sólido halogenado dopado con flúor (2NaF-ZrCl4, 2-NFZC) con una estructura amorfa nanocristalina.
• Pruebas electroquímicas que incluyen mediciones de conductividad iónica y evaluación del rendimiento en ciclos en un ASSSIB.
• Análisis de la compatibilidad interfacial y supresión de la reacción utilizando materiales de electrodos específicos.

Principales resultados:

• El electrolito 2-NFZC exhibe una alta conductividad iónica (2,35 × 10−4 S cm−1 a 25 °C) y una buena estabilidad a alto voltaje.
• El dopaje con flúor mejora el transporte de iones Na al promover el enlace Zr-F y minimizar las interacciones Na-F.
• El ASSSIB que utiliza 2-NFZC logró una capacidad de descarga de 137,1 mAh g-1, retención de capacidad del 81,1% durante 600 ciclos y reacciones secundarias interfaciales reducidas.

Conclusiones:

• El dopaje con flúor es una estrategia eficaz para el diseño de electrolitos sólidos avanzados para ASSSIB.
• El electrolito 2-NFZC desarrollado demuestra un potencial significativo para permitir baterías de iones de sodio de alto rendimiento y estables.
• Este trabajo contribuye al avance de las soluciones de almacenamiento de energía de próxima generación.