Electrolito polimérico de doble conducción e ingeniería de intercara estable para baterías de sodio de estado sólido...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales; Electroquímica; Almacenamiento de Energía

Sus antecedentes:

• Las baterías de sodio de estado sólido (ASSSB) ofrecen alta densidad de energía y seguridad, pero enfrentan desafíos con baja conductividad iónica e inestabilidad interfacial, especialmente a bajas temperaturas.; El poli(óxido de etileno) (PEO) es un electrolito común pero requiere mejoras para aplicaciones prácticas de ASSSB.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrolito de estado sólido sin líquido y de doble estrategia para ASSSB de alto rendimiento.; Mejorar la conductividad iónica y la estabilidad interfacial a temperaturas ambiente y bajo cero.; Establecer un diseño colaborativo electrolito-interfaz para operación a amplio rango de temperatura.

Principales métodos:

• Se diseñó un electrolito de estado sólido de doble estrategia utilizando succinonitrilo como plastificante con PEO.; Se utilizó difluoro(oxalato)borato de sodio para formar una intercara de electrolito sólido (SEI) in situ estable en el ánodo de metal de sodio.; El rendimiento electroquímico se evaluó utilizando celdas simétricas Na||Na y celdas completas Na3V2(PO4)3||Na.

Principales resultados:

• El nuevo electrolito logró una conductividad iónica de 2.75 × 10^-4 S cm^-1 a temperatura ambiente.; Las celdas simétricas Na@NaF||Na@NaF demostraron más de 1500 horas de ciclado estable.; Las celdas completas retuvieron el 91.2% de la capacidad después de 1000 ciclos y entregaron 88.2 mAh g^-1 a -5 °C.

Conclusiones:

• El electrolito desarrollado aborda eficazmente las limitaciones del PEO, permitiendo alta conductividad iónica e interfaces estables.; La sinergia entre el electrolito-electrolito y la interfaz electrolito-ánodo es crucial para ASSSB de alto rendimiento.; Este trabajo presenta una vía viable para ASSSB de alto rendimiento y amplio rango de temperatura.