Investigando a Interface Eletrodo–Eletrolito de Eletrolíticos de Bateria à Base de Sódio/Glyme

As baterias de íons de sódio (NIBs) são sistemas promissores para soluções de armazenamento de energia em larga escala; no entanto, melhorias adicionais são necessárias para sua viabilidade comercial. Melhorar o desempenho eletroquímico das NIBs vai além da descrição química dos materiais de eletrolito e eletrodo, pois requer uma compreensão abrangente dos mecanismos subjacentes que governam a interface entre eletrodos e eletrolitos. Em particular, as reações de decomposição que ocorrem nessas interfaces levam à formação de filmes superficiais. Trabalhos anteriores revelaram que a estrutura de solvatação dos cátions no eletrolito tem uma influência significativa na formação e nas propriedades desses filmes superficiais. Aqui, um estudo de dinâmica molecular validado experimentalmente é realizado em um sal de NaTFSI a 1 M em glymes de diferentes comprimentos colocados entre dois eletrodos de grafite com um potencial de polarização constante. O foco deste estudo está em descrever o ambiente de solvatação ao redor dos íons de sódio na interface eletrodo–eletrolito como uma função do comprimento da cadeia de glyme e do potencial aplicado. Os resultados do estudo mostram que o sistema diglyme/TFSI apresenta características na interface que diferem significativamente das dos sistemas triglyme/TFSI e tetraglyme/TFSI. Essas previsões computacionais são corroboradas com sucesso pela capacitância medida experimentalmente desses sistemas. Além disso, as estruturas de solvatação dominantes na interface explicam a estabilidade eletroquímica do sistema, pois são consistentes com a caracterização por voltametria cíclica.