Canales de transporte de iones autoensamblados en electrolitos de copolimero de bloque para baterías de sodio...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ciencia de los Polímeros

Sus antecedentes:

• Las baterías de metal de sodio (SMB) ofrecen una alternativa de bajo costo y alta densidad de energía a los sistemas de iones de litio.
• Los principales retos que obstaculizan el desarrollo de las PYME incluyen el crecimiento de las dendritas y la inestabilidad de la interfaz, lo que compromete la seguridad y el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevos electrolitos de copolimero fluorado y conductor de iones para mejorar el rendimiento de las baterías de metal de sodio.
• Investigar el comportamiento de autoensamblaje de estos copolímeros de bloque y correlacionar la morfología con las propiedades electroquímicas.

Principales métodos:

• Síntesis de copolimeros de bloque que incluyen perfluorpoliéter (PFPE) y bloques de óxido de polietileno cargado (PEO).
• Caracterización de nanoestructuras autoensambladas, incluida la morfología cúbica centrada en el cuerpo (BCC).
• Pruebas electroquímicas de celdas de sodio simétricas y de celdas completas con cátodos Na3V2 ((PO4) 3).

Principales resultados:

• Se logró una morfología estable de BCC en un amplio rango de fracciones de volumen de PFPE, facilitando el transporte de iones.
• La fase BCC exhibió una alta conductividad iónica (1,42 × 10^-4 S cm^-1 a 80 °C) y permitió más de 5000 horas de ciclo estable en células simétricas.
• Las células completas demostraron una excelente estabilidad en ciclos, manteniendo una capacidad de >91% después de 1000 ciclos con una alta eficiencia coulombina (>99,8%).

Conclusiones:

• El control morfológico a través del diseño de copolímero en bloque es crucial para superar las limitaciones de las baterías de metal de sodio.
• Los electrolitos de copolímero de bloque desarrollados ofrecen una vía prometedora hacia soluciones de almacenamiento de energía seguras, de alto rendimiento y sostenibles.