Protección interfacial de ingeniería de dos capas para ánodos metálicos estables de aluminio en baterías acuosas

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías acuosas de iones de aluminio (AAIB) ofrecen una alta densidad de energía y utilizan abundantes recursos de aluminio.
• La aplicación práctica de los ánodos metálicos de Al está limitada por la evolución del hidrógeno, la corrosión y la pasivación.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un ánodo metálico de Al estable para AAIB de alto rendimiento.
• Para hacer frente a los desafíos que obstaculizan el uso práctico de ánodos metálicos de Al.

Principales métodos:

• Creado una interfaz de protección artificial de dos capas en el ánodo de metal Al.
• Combinado una capa de carbón activado (AC) recubierto de cuchilla con una capa de partículas de indio (In) depositadas electroquímicamente, formando una capa híbrida In-C.
• Se ha probado el electrodo In-C@Al en celdas simétricas y completas con cátodos de Mn3O4 y hexacianoferrato de níquel.

Principales resultados:

• La capa híbrida In-C suprimió efectivamente las reacciones secundarias y mejoró la estabilidad del ánodo.
• Las células simétricas In-C@Al demostraron 2000 horas de ciclo estable con un sobrepotencial ultrabajo (<20 mV).
• Las células completas mostraron una alta capacidad específica (146,72 mAh g-1 después de 700 ciclos a 1 A g-1 con retención del 90%) y un mejor rendimiento en ciclos.

Conclusiones:

• La capa híbrida In-C desarrollada proporciona una estrategia universal para estabilizar los ánodos metálicos de Al.
• Este enfoque allana el camino para el desarrollo de AAIB de alto rendimiento y estabilidad.
• El estudio destaca un avance significativo en la superación de las limitaciones del ánodo de aluminio para las baterías de próxima generación.