Anodos de SnS con alta capacidad volumétrica para baterías de iones de Na y su caracterización en electrolitos de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La baja densidad de energía volumétrica de los ánodos de carbono duro (HC) limita el desarrollo de baterías de iones de sodio (Na-ion).
• Se necesitan materiales de alta densidad y alta capacidad para superar esta limitación.
• El sulfuro de estaño (SnS) ofrece capacidades teóricas de 1022 mAh g-1 y 5335 mAh cc-1 a través de reacciones de conversión y aleación.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar ánodos de alto rendimiento para baterías de iones de Na utilizando compuestos basados en SnS.
• Investigar el efecto de la adición de grafito activado térmicamente (t-G) en el rendimiento del ánodo SnS.
• Evaluar la influencia del tipo de electrolito en el comportamiento electroquímico de los ánodos SnS.

Principales métodos:

• Preparación de materiales compuestos SnS y t-G mediante molienda a bolas.
• Pruebas electroquímicas de ánodos compuestos en diferentes soluciones de electrolitos (basados en éteres o en ésteres).
• Análisis in situ mediante difracción de rayos X operando y dilatometría para estudiar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• La adición de 5% en peso de t-G a SnS mejora significativamente la capacidad y la vida útil del ciclo, alcanzando 608 mAh g-1 inicialmente y 439 mAh g-1 después de 100 ciclos.
• El electrodo SnS-t-G alcanza una capacidad volumétrica de 283 mAh cc−1 (nivel de electrodo), comparable a los ánodos HC comerciales, incluso sin calendarización.
• Los electrolitos a base de éter demuestran un rendimiento superior en comparación con los electrolitos a base de éster, lo que permite una mayor capacidad de almacenamiento y una vida útil más larga.

Conclusiones:

• Los compuestos SnS-t-G representan un material de ánodo prometedor para baterías de iones de Na de alta densidad volumétrica.
• Los electrolitos a base de éter son cruciales para desbloquear todo el potencial de los ánodos SnS, particularmente para la reacción de aleación cerca de 0 V.
• El estudio aclara los mecanismos de reacción, destacando la reversibilidad de la reacción de aleación sobre la reacción de conversión durante el ciclo.