Fases de solución sólida polianiónica a base de Fe como cátodos de alta potencia y baja temperatura para baterías de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• La sustitución aniónica en sólidos cristalinos es un desafío, lo que limita el desarrollo de compuestos polianiónicos.
• Los compuestos polianiónicos son cruciales para aplicaciones de alto voltaje en el almacenamiento de energía.

Objetivo del estudio:

• Investigar la formación y las propiedades de los compuestos polianiónicos regulados por aniones.
• Explorar compuestos de intercalación basados en Fe con marcos aniónicos sintonizables para baterías de iones de sodio.

Principales métodos:

• Síntesis de compuestos polianiónicos basados en Fe con relaciones variables de Mo/S: Fe2[(MoO4) 1-x(SO4) x]3.
• Caracterización de las estructuras cristalinas y identificación de fase (monoclínica y romboédrica).
• Evaluación electroquímica de la capacidad de almacenamiento de Na+, el voltaje de funcionamiento y el rendimiento a baja temperatura.

Principales resultados:

• Se identificaron dos regiones de solución sólida: monoclínica (0 ≤ x ≤ 0,3) y romboédrica (0,8 ≤ x ≤ 1).
• La sustitución de azufre aumentó el voltaje de funcionamiento en 0,22 V y mejoró la cinética de intercalación de Na+.
• La fase monoclínica optimizada (FMSO) mostró un almacenamiento superior de Na (1,99 Na+ por fórmula) y una excelente potencia a baja temperatura (-40 °C).

Conclusiones:

• Los compuestos polianiónicos regulados por aniones pueden formarse con éxito mediante la sustitución de S por Mo.
• La sustitución de azufre ofrece una estrategia viable para mejorar el voltaje y la cinética en los cátodos basados en Fe.
• Este trabajo amplía el alcance del diseño de solución sólida aniónica para baterías de iones de sodio de alta potencia y rentables.