Understanding the kinetic limitations of NaFePO4 as cathode active material for Na-ion battery

Abstract

El desarrollo del uso de baterías de litio-ion (LIBs) para el almacenamiento de energía eléctrica ha sido inevitable en los últimos veinte años, impulsado por preocupaciones ambientales y nuevos comportamientos de los consumidores, y gracias a sus excelentes prestaciones en comparación con otras tecnologías de almacenamiento eléctrico. Sin embargo, estas baterías siguen siendo relativamente caras y pueden enfrentarse a algunas limitaciones con respecto a la producción a gran escala debido a la posible escasez de litio. En este contexto, ha aumentado el interés en las baterías Na-ion (SIBs) como un posible reemplazo de bajo coste para las baterías Li-ion.Dado que Li y Na son muy similares, la mayor parte del conocimiento acumulado en LIBs se puede aplicar en SIBs y se pueden usar materiales similares, aunque, con mayor frecuencia las composiones óptimas son diferentes. Sin embargo, en comparación con sus contrapartes de litio, la mayoría de los materiales de intercalación utilizados como electrodos en SIBs muestran rendimientos más pobres comparados con los de litio, que se atribuyen más a menudo a las diferencias fundamentales en las interacciones entre los dos elementos alcalinos y la estructural del material hospedante, lo que conduce a limitaciones cinéticas al mecanismo de (de) intercalación de Na. Se necesita una comprensión más profunda de estas diferencias para superar estas limitaciones.Esta tesis se focaliza en la investigación del origen de las limitaciones cinéticas a la (de) intercalación de Na en compuestos de inserción similares, tomando el material de cátodo (Li, Na)xFeP04 como sistema de estudio.