Reconfiguración Molecular Impulsada por Oxígeno en Ánodos de Carbono Duro Derivado de Carbón para Baterías de Iones...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales
• Electroquímica
• Almacenamiento de Energía

Sus antecedentes:

• El carbono duro (HC) es un material de ánodo clave para las baterías de iones de sodio (SIBs).
• Los materiales HC actuales enfrentan desafíos de baja capacidad específica y pobre eficiencia de Coulomb inicial (ICE).

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia eficaz para mejorar el almacenamiento reversible de iones de sodio (Na+) en HC.
• Mejorar el rendimiento de los ánodos de HC para SIBs a través de la modificación microestructural.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de reconfiguración molecular impulsada por oxígeno que involucra activación alcalina sinérgica y preoxidación.
• Se utilizaron grupos funcionales de oxígeno para promover la reconstrucción de carbono sp2 en un precursor de carbón, alterando la microestructura del HC.

Principales resultados:

• El HC modificado exhibió un espaciado interplanar expandido, un aumento de los dominios pseudográficos y estructuras de poros cerrados.
• Se logró una alta capacidad de reversión de 317.4 mAh g-1 a 25 mA g-1.
• Se demostró una impresionante ICE de 88.05% y una excelente capacidad de velocidad (253.42 mAh g-1 a 1000 mA g-1).
• Se mostró una retención de capacidad superior de 82.92% durante 1000 ciclos.

Conclusiones:

• La reconstrucción microestructural impulsada por oxígeno es crucial para el almacenamiento duradero de sodio en HC.
• La estrategia propuesta mejora eficazmente la cinética de transporte de Na+ y suprime la descomposición del electrolito.
• Este enfoque ofrece una vía prometedora para el desarrollo de ánodos HC de alto rendimiento para SIBs.