Interfase de alta energía interfacial que promueve baterías de metal de litio seguras

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Tecnología de baterías

Sus antecedentes:

• La formación estable de interfase de electrolitos sólidos (SEI) es crucial para suprimir las dendritas de litio en las baterías.
• Lograr un SEI deseado a través de la formulación de electrolitos es un desafío debido a las complejas reacciones electroquímicas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva estrategia para diseñar un SEI estable mediante la modificación de la composición del ánodo de metal de litio.
• Investigar el uso de un ánodo de aleación de litio-estroncio (Li-Sr) para la formación de un SEI rico en fluoruro de estroncio (SrF2).

Principales métodos:

• Diseñado para formar intrínsecamente un SEI rico en SrF2 en electrolitos fluorados.
• Los cálculos de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) empleados y la caracterización experimental para analizar las propiedades de SEI.
• Las celdas simétricas Li-Sr/Cu y Li-Sr/Li-Sr fabricadas y sometidas a ensayo, así como las celdas Li-Sr/cátodo (LFP y NCM811).

Principales resultados:

• El SEI rico en SrF2 exhibe una alta energía interfacial con litio metálico y una resistencia mecánica superior, suprimiendo efectivamente el crecimiento de la dendrita.
• Las células Li-Sr/Cu demostraron una alta eficiencia coulombina (por ejemplo, 99,42% a 1 mA cm-2) y un ciclo estable en las células Li-Sr/Li-Sr (180 ciclos a 30 mA cm-2).
• Los ánodos Li-Sr emparejados con cátodos LFP y NCM811 mostraron una excelente retención de capacidad en varios electrolitos.

Conclusiones:

• El diseño de las propiedades SEI mediante la regulación de la composición del ánodo de metal de litio es un enfoque viable y racional.
• La estrategia del ánodo de aleación Li-Sr ofrece una vía prometedora para desarrollar baterías de metal de litio más seguras y de mayor rendimiento.