Prussian Blue and Prussian White as electrode materials for Na-ion batteries: AxM{Fe(CN)6] (A=Na, K; M=Fe, Ti; 0<x<2)

Abstract

Con el advenimiento de fuentes renovables intermitentes, los dispositivos de almacenamiento energético están siendo cada vez más demandados. Las baterías de ion litio son actualmente la tecnología preferida para alimentar dispositivos electrónicos portátiles y son ya una realidad en el mercado de vehículos eléctricos. Sin embargo, el bajo coste y la alta abundancia del sodio frente al litio, hace de las baterías de ion sodio una tecnología prometedora para aplicaciones estacionarias a gran escala, contrarrestando su menor capacidad gravimétrica, debido a su potencial ligeramente inferior. A pesar de las similitudes entre la química del litio y del sodio, se han encontrado diferencias importantes en el funcionamiento electroquímico de sus materiales activos. Las baterías de iones de sodio, requieren de materiales con cavidades suficientemente grandes para alojar al catión sodio, de mayor tamaño. Basándonos en la compresión de las baterías de litio, se han sintetizado y caracterizado mediante diversas técnicas espectroscópicas y de difracción, materiales ya conocidos y otros nuevos basados en el compuesto de Prussian Blue. Se han realizado investigaciones del comportamiento electroquímico de estas fases, que han demostrado que estos materiales pueden actuar como ánodos tanto para baterías de sodio y litio y también como cátodos en semiceldas de ion sodio. Y se han estudiado los mecanismos de inserción con la ayuda de varias técnicas de caracterización como rayos X, IR, SEM, TEM, XAS y Mössbauer. Además, se ha explorado su compatibilidad con electrolitos adecuados, así como la operatividad en celdas de iones de sodio completas de los cátodos previamente estudiados en semiceldas de ion sodio.