Optimizando la ciclabilidad de baterías Sodio-Azufre mediante el uso de cátodos de poliacrilonitrilo sulfurado

JESÚS M. BLÁZQUEZ MORENO; ANA L. PÁEZ JEREZ; ALVARO Y. TESIO; ALMUDENA BENÍTEZ; ALVARO CABALLERO

A Coruña

Jornada; XX Reunion bienal del grupo especializado de quimica inorganica; 2024

El incremento demográfico a nivel mundial y la expansión de los vehículos eléctricos han generado una demanda energética considerable, promoviendo la exploración de alternativas a los combustibles fósiles para impulsar la transición hacia fuentes renovables. En este contexto, las baterías de Metal-Azufre (Li-S o Na-S) han surgido como objeto de estudio, especialmente las de sodio debido a su costo y disponibilidad comparativamente más bajos que el litio. Sin embargo, las baterías Na-S enfrentan desafíos como la baja velocidad de reacción, la naturaleza aislante del azufre y la disolución de polisulfuros, lo que conduce al conocido “efecto shuttle” [1].Para abordar estos desafíos, se están explorando nuevos materiales para las baterías Na-S, entre ellos, el poliacrilonitrilo sulfurado (SPAN), un polímero carbonoso con propiedades electroquímicas favorables. Mediante procesos de reacción simples y rápidos, el azufre se une a la cadena polimérica del PAN mediante enlaces covalentes eliminando la formación de polisulfuros de cadena larga, lo que puede reducir o eliminar mayoritariamente el efecto shuttle, mejorando la estabilidad y la capacidad de las celdas [2,3]. En este trabajo se caracterizan sus propiedades texturales y morfológicas tras una síntesis no-compleja. El rendimiento electroquímico fue evaluado en baterías Na-S tipo botón (CR2032), mostrando una ultra-alta estabilidad a lo largo de todo el ciclaje, logrando superar el millar de cargas y descargas. Además, se obtienen excelentes valores de capacidad específica a altas velocidades. Por tanto, se demuestra novedosamente el SPAN como un material catódico eficiente para baterías Na-S, con opciones de ser utilizado a gran escala para este tipo de dispositivo de almacenamiento de energía de bajo coste y alta sostenibilidad.