Cátodo de carbono dopado con heteroátomos de pseudocapacitancia para baterías de iones de aluminio con estabilidad reversible ultralta

Las baterías de iones de aluminio (Al) han surgido como una alternativa potencial a las baterías de iones convencionales que dependen de materiales menos abundantes y costosos como el litio. No obstante, dado el estado incipiente de avance en las baterías de iones de Al (AIBs), lograr materiales de electrodo que puedan aprovechar tanto la capacidad de intercalación como la estabilidad estructural sigue siendo un desafío. En este trabajo, demostramos un carbono dopado con heteroátomos N,S derivado de C3N4, obtenido a diferentes temperaturas de pirólisis, como material catódico para AIBs, que abarca la intercalación controlada por difusión y la capacidad inducida por superficie con reversibilidad ultralta. El cátodo de carbono N,S-C900, sintetizado a 900 °C, ofrece una capacidad específica de 330 mAh g−1 con una eficiencia coulómbica relativamente alta de ~85% después de 500 ciclos bajo una densidad de corriente de 0.5 A g−1. Debido a su capacidad de adsorción reforzada y el aumento del espacio interlaminar por la dopación de heteroátomos N y S, el cátodo N,S-C900 demuestra una capacidad de almacenamiento de energía excepcional con un excelente rendimiento de tasa (61 mAh g−1 a 20 A g−1) y una reversibilidad ultralta (90 mAh g−1 a 5 A g−1 después de 10,000 ciclos).