Colector de corriente compuesto 3D de chapa electroless para baterías de magnesio recargables de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías metálicas de magnesio (Mg) son cruciales para aplicaciones recargables de alta densidad energética.
• La deposición no uniforme de Mg conduce a una reducción de la vida útil y preocupaciones de seguridad en las baterías de Mg.
• El desarrollo de colectores de corriente avanzados es esencial para el rendimiento estable del ánodo metálico de Mg.

Objetivo del estudio:

• Diseñar un colector de corriente tridimensional (3D) para una deposición uniforme de Mg.
• Mejorar la estabilidad del ciclo y la seguridad de las baterías metálicas de Mg.
• Promover la aplicación práctica de las baterías de magnesio de alta densidad energética.

Principales métodos:

• Fabricación de un colector de corriente en 3D utilizando una tela de carbono recubierta de cobre (Cu@CC) mediante un recubrimiento electroless.
• Caracterización de las estructuras compuestas de Cu@CC para la porosidad y la magnesiofilia.
• Pruebas electroquímicas de ánodos metálicos de Mg con colectores de corriente Cu@CC y células completas.

Principales resultados:

• Los colectores de corriente 3D Cu@CC demostraron una deposición uniforme de Mg, logrando más de 2000 ciclos con una eficiencia Coulombic promedio (CE) del 99,84%.
• Cu@CC mejora la compatibilidad con el separador de ánodos, permitiendo más de 2000 ciclos con un CE promedio del 99,35%.
• Las células completas (Mg@Cu@CC//Mo₆S₈) mostraron una excelente estabilidad de ciclo, manteniendo un 97,2% de capacidad después de 1200 ciclos, y las células de bolsa mantuvieron un 92,9% después de 300 ciclos.

Conclusiones:

• El colector de corriente 3D Cu@CC desarrollado aborda efectivamente los desafíos de la deposición no uniforme de Mg.
• Este avance mejora significativamente el rendimiento del ciclo y la eficiencia de Coulomb de las baterías de metal Mg.
• Los hallazgos proporcionan información crítica para la realización práctica de baterías metálicas de Mg de alta densidad energética.