Electrolito eutectico hidratado de solvente débil para baterías de iones de aluminio de alto rendimiento con un...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías acuosas de iones de aluminio (AIB) ofrecen alta capacidad, seguridad y bajo costo, pero se enfrentan a desafíos como la deposición inhomogénea y la corrosión.
• Las temperaturas extremas y las cargas altas exacerban los problemas de estabilidad en los electrolitos actuales de AIB.

Objetivo del estudio:

• Diseñar un electrolito estable para AIB que funcione eficazmente en un amplio rango de temperaturas.
• Para abordar los desafíos de la deposición de aluminio, la evolución del hidrógeno y la corrosión del ánodo en AIB.

Principales métodos:

• Se formuló un electrolito eutectico hidratado utilizando Al ((ClO4) 3·9H2O) y carbamato de metilo (MC) en una proporción molar de 1:4.
• Se investigó la estructura del electrolito y su efecto sobre la deposición de aluminio y la formación de la interfase de electrolito sólido (SEI).
• El rendimiento electroquímico se evaluó utilizando celdas simétricas de Al/Al y baterías llenas de Al/polyanilina (PANI) a diversas temperaturas.

Principales resultados:

• El electrolito optimizado formó una estructura deficiente en agua y débilmente solvata ([Al3+(MC) 2 ((H2O) 2 ((ClO4−) 2) +) que promueve la deposición / extracción homogénea de aluminio.
• Se formó una capa SEI densa y rica en aniones, que garantiza la estabilidad del ánodo a largo plazo.
• Las celdas Al//Al funcionaron de forma estable durante 600 h a 0,2 mA cm-2; las baterías Al//PANI conservaron 117,7 mAh g-1 después de 1100 ciclos a 1 A g-1.
• Se observó una excelente estabilidad en ciclos entre -15 °C y 50 °C.

Conclusiones:

• El electrolito eutectico desarrollado mejora significativamente la estabilidad y el rendimiento del ciclo de las baterías acuosas de iones de aluminio.
• Este diseño de electrolitos ofrece una solución viable para los AIB que operan en condiciones exigentes y amplias fluctuaciones de temperatura.
• Los hallazgos proporcionan principios de diseño valiosos para el avance de la tecnología de AIB para el almacenamiento de energía a gran escala.