Diseño de solvación de un electrolito interfacial autocompatible casi sólido para baterías de iones duales basadas en...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de iones duales basadas en sodio (SDIB) son prometedoras para el almacenamiento estacionario de energía debido a su bajo costo y alto voltaje.
• Los electrolitos líquidos en SDIB sufren de co-intercalación y oxidación por solvente, lo que limita el rendimiento, especialmente a altas cargas de cátodo (> 5 mg cm-2).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo electrolito cuasi sólido (ACPE) para SDIB que aborde las limitaciones de los electrolitos líquidos.
• Mejorar la estabilidad y la eficiencia de los SDIB, especialmente en condiciones de alta carga de cátodo.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de diseño de solvatación inducida por aditivos para crear un electrolito cuasi sólido autocompatible interfacial (ACPE).
• El aditivo fue diseñado para coordinarse preferentemente con PF6− sobre EMC, evitando la co-intercalación del disolvente y formando una interfase protectora cátodo-electrolito (CEI).
• Se evaluó el rendimiento electroquímico de los SDIB que utilizan ACPE, incluida la estabilidad del ciclo, la capacidad de velocidad y el rendimiento a cargas catódicas ultra altas.

Principales resultados:

• El ACPE demostró una alta estabilidad de oxidación (5,5 V) y suprimió efectivamente la co-intercalación del disolvente en el cátodo de grafito.
• Una interfase robusta formada en el ánodo de sodio facilitó el recubrimiento/desprendimiento de sodio estable durante más de 300 horas.
• Un SDIB cuasi sólido fabricado in situ con una alta carga de cátodo (> 6,0 mg cm2) logró más de 900 ciclos estables y mantuvo una retención de capacidad del 84,6% a 10 C.
• Incluso con una carga de cátodo ultra alta (> 16,0 mg cm-2), el SDIB mantuvo una capacidad estable durante 300 ciclos.

Conclusiones:

• El ACPE desarrollado mejora significativamente la estabilidad y el rendimiento de los SDIB, superando las limitaciones clave de los electrolitos líquidos tradicionales.
• La estrategia de solvatación inducida por aditivos proporciona una nueva vía para el diseño de SDIB de alto rendimiento y alta carga para aplicaciones de almacenamiento de energía.