A study of the charge storage mechanism in iron rich transition metal layered oxides for sodium-ion batteries: structural evolution, reaction kinetics and high voltage stability

Abstract

Las baterías de sodio ión están consideradas como una de las tecnologías más prometedoras como alternativa a las de litio ión usadas comúnmente a día de hoy. Especialmente, los óxidos laminares son uno de los candidatos más estudiados como material de cátodo. En este trabajo se estudian materiales ricos en hierro debido a su bajo coste y toxicidad, así como por sus interesantes propiedades electroquímicas: alta capacidad y voltaje. Sin embargo, a pesar de sus interesantes propiedades teóricas, estos materiales se deterioran con el ciclado.Esta tesis investiga estos mecanismos de degradación mediante el estudio de la evolución estructural utilizado difracción de rayos X y espectroscopía Mossbauer, así como la evolución del coeficiente de difusión mediante la impedancia electroquímica y la titulación potenciostática intermitente.Esta tesis ha confirma la migración de los iones de metal de transición a las capas de sodio, y se enseña por primera vez la migración en función del estado de carga. Sorprendentemente, se ha visto que la migración es más reversible de lo que se esperaba. En lugar de tratar de evitar la migración, el esfuerzo debería focalizarse en tratar de mejorar la reversibilidad de la actividad redox del oxígeno, ya que ambos eventos están relacionados.