Adaptación de la interfaz para mejorar las baterías de iones de Al en agua de alto rendimiento

Resumen: Los electrolitos son muy importantes para las baterías de iones de Al en agua (AAIBs). Sin embargo, el ánodo de metal de Al generalmente tiene poca reversibilidad en la deposición/desprendimiento, lo que resulta en una baja eficiencia coulómbica (CE) y mala estabilidad de ciclo al usar electrolito de iones de Al tradicional. En este trabajo, se propone un nuevo tipo de electrolito de iones de Al en agua con polietilenglicol (PEG) como el esqueleto principal para los iones de Al solvatados, denominado PEG‐Al@H. Sobresalientemente, se genera una interfaz de electrolito de Al (AEI) en la superficie del metal de Al durante el proceso de carga galvanostática mediante la polimerización de PEG. Se demuestra que la AEI, actuando como la capa protectora, mitiga eficazmente la reacción secundaria causada por la rápida cinética en el electrolito acuoso y previene que el ánodo de metal Al se corroe en profundidad. Además, el PEG interrumpe el enlace de hidrógeno del disolvente en el electrolito, ampliando la temperatura de trabajo de las AAIBs. El diseño de una celda completa que consiste en PEG‐Al@H como el electrolito, hexacianoferrato de manganeso potásico como el cátodo, y metal de Al como ánodo puede funcionar durante más de 20,000 ciclos a 500 mA g −1, con una CE promedio superior al 95%. Más importante aún, incluso a -5 °C, por primera vez, se logra una capacidad inicial de 16 mAh en una celda tipo pouch y se mantiene aproximadamente el 87% de la capacidad después de 5500 ciclos.