Resumen de Estudio de grafenos 3D dopados como cátodos parabaterías de Sodio-Azufre a temperatura ambiente

Jesús Manuel Blázquez Moreno, Almudena Benítez de la Torre, Alvaro Caballero Lorenzo

• español

  El objetivo de este trabajo es realizar un estudio comparativo de diferentes tiposde materiales catódicos, tales como: grafenos 3D dopados con nitrógeno (N-3DG),nitrógeno-azufre (NS-3DG), flúor (F-3DG), nitrógeno-flúor (NF-3DG) y grafeno 3Dsin dopar (3DG), para preparar composites de grafeno-azufre para baterías de sodio-azufre (Na-S) temperatura ambiente. Los grafenos 3D se han sintetizado pormétodo hidrotermal utilizando óxido grafítico como fuente de carbono y añadiendodiferentes compuestos para proporcionar los elementos dopantes: (i) urea paraN-3DG, (ii) tiourea para NS-3DG, (iii) ácido fluorhídrico para F-3DG y (iv) fluorurode amonio para NF-3DG. Además, las mezclas grafeno azufre se han preparadopor el método de fundición de azufre “melt diffusion”, con un contenido de azufredel 70 % en peso. Todos los materiales sintetizados fueron analizados mediante diversas técnicas de caracterización. En este trabajo, los composites de grafeno 3Dy azufre han sido preparados como cátodos para baterías de sodio-azufre. Las medidaselectroquímicas se llevan a cabo en celdas tipo botón (CR2032), utilizandosodio metálico como ánodo. Con este análisis se pretende demostrar la idoneidadde los grafenos 3D dopados como candidatos adecuados para optimizar el cátodode la tecnología de baterías Na-S.

• English

  The aim of this work is to carry out a comparative study of different types ofcathodic materials, such as: nitrogen (N-3DG), nitrogen-sulfur (NS-3DG), fluorine(F-3DG) and nitrogen-fluorine (NF-3DG) doped 3D-graphene and undoped3D-graphene (3DG), to prepare graphene-sulfur composites for room temperaturesodium-sulfur (Na-S) batteries. 3D graphene materials have been synthesized byhydrothermal method using graphitic oxide as a carbon source and adding differentdopant elements: (i) urea for N-3DG, (ii) thiourea for NS-3DG, (iii) fluoridricacid for F-3DG and (iv) ammonium fluoride for NF-3DG. Moreover, composites havebeen prepared by melt diffusion method with a 70 wt% of sulfur. All the synthesizedmaterials were analyzed by various characterization techniques. In this work,3D graphene-sulfur composites have been prepared as cathodes for sodium-sulfurbatteries. Electrochemical measurements have been carried out in coin cells(CR2032), using sodium metal as an anode. Electrochemical performance resultsof the Na-S cells demonstrate that 3D-doped graphenes can be considered as suitablecandidates to optimize the cathode of this battery technology.