Baterías de sodio metálico de carga rápida y a baja temperatura

Resumen La operación a baja temperatura de las baterías de sodio metálico (SMBs) a alta tasa enfrenta desafíos como la inestabilidad de la interfaz de electrólito sólido (SEI), el crecimiento de dendritas de Na y la lenta cinética de transferencia de Na +, lo que provoca una reducción significativa de la capacidad. En este trabajo, se construyen con éxito SMBs de carga rápida y a baja temperatura mediante un diseño sinérgico del electrólito y el electrodo. El electrólito de doble sal de solvatación débil optimizado permite una alta reversibilidad de la deposición/despojamiento de Na y la formación de una capa SEI rica en NaF para estabilizar el sodio metálico. Además, un electrodo de sulfuro de cobre integrado se fabrica in situ mediante la sulfanización química directa del colector de corriente de cobre con partículas de azufre de tamaño micro, lo que mejora significativamente la conductividad electrónica y la difusión de Na +, eliminando las barreras cinéticas. Consecuentemente, esta SMB logra una capacidad reversible de 202.8 mAh g −1 a −20 °C y 1 C (1 C = 558 mA g −1 ). Incluso a −40 °C, se puede entregar una alta capacidad de 230.0 mAh g −1 a 0.2 C. Este estudio es alentador para una mayor exploración de baterías de metales alcalinos a temperaturas criogénicas y enriquece el material del electrodo para el almacenamiento de energía a baja temperatura.