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Supercondensadores cerámicos de estado sólido de alto rendimiento basados en el nuevo electrolito compuesto líquido

Hardeep1, Bhargab Sharma1, Neha1

  • 1Department of Physics, Birla Institute of Technology and Science, Pilani, Pilani Campus Vidya Vihar Pilani Rajasthan 333031 India adalvi@pilani.bits-pilani.ac.in.

RSC advances
|February 20, 2026
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Este estudio mejora los electrolitos de conductor superiónico de sodio (NZSP) con líquidos iónicos para supercondensadores de estado sólido (SSC). El compuesto optimizado logra una alta conductividad y un almacenamiento de energía estable y de alto rendimiento.

Área de la Ciencia:

  • Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
  • La electroquímica es electroquímica.
  • Almacenamiento de energía Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

  • La alta impedancia del límite de grano en los conductores superiónicos de sodio (NASICON) limita su aplicación en baterías de estado sólido y supercapacitores.
  • El NZSP conductor de iones de sodio (Na3.45Zr2Si2PO12.225) es un material prometedor, pero su rendimiento se ve obstaculizado por la resistencia interfacial.

Objetivo del estudio:

  • Investigar el uso de NZSP combinado con el líquido iónico 1-etil-3-metilimidazolio tetrafluoroborato (EMIMBF) para mejorar la conductividad iónica para supercondensadores de estado sólido (SSC).
  • Evaluar el rendimiento electroquímico, la estabilidad y las capacidades operativas a altas temperaturas del electrolito compuesto NZSP-EMIMBF desarrollado en SSC.

Principales métodos:

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  • Síntesis de NZSP y electrolitos compuestos con diferentes porcentajes de peso de EMIMBF4.
  • Caracterización utilizando refinamiento Rietveld y difracción de rayos X de alta temperatura in situ.
  • Fabricación de SSCs utilizando el electrolito optimizado y el carbón activado, seguido de ciclos galvanostáticos de carga y descarga y pruebas de rendimiento electroquímico.

Principales resultados:

  • Una composición óptima de ∼12 wt% EMIMBF en NZSP logró una conductividad iónica de ∼2.2 × 10−3 Ω−1 cm−1, una mejora de casi tres órdenes de magnitud sobre el NZSP prístino.
  • Los SSC optimizados demostraron una excelente estabilidad, conservando ~75% de capacidad después de 15.000 ciclos, con una capacidad específica de ~216 Fg-1 a 50 °C.
  • Los dispositivos exhibían una alta potencia específica (~1970 W kg-1) y energía específica (~15 Wh kg-1), junto con un funcionamiento confiable a temperaturas elevadas (50 °C y 100 °C) y alimentaban un LED de 4 V.

Conclusiones:

  • La incorporación de EMIMBF mejora significativamente la conductividad iónica y el rendimiento electroquímico de los electrolitos basados en NZSP para SSC.
  • Los electrolitos de estado sólido desarrollados ofrecen una vía prometedora para aplicaciones de almacenamiento de energía estables, de alto rendimiento y de alta temperatura.
  • El estudio demuestra la viabilidad práctica de estos SSC para alimentar dispositivos electrónicos de baja tensión.