Electrolitos sólidos halogenados de LiScCl₃₊ para baterías de estado sólido

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las baterías de litio de estado sólido de alta densidad de energía (ASSLB) requieren electrolitos de estado sólido (SSE) de alta conductividad y estabilidad.
• Las SSE de halogenuros ofrecen vías prometedoras para el desarrollo de ASSLB.

Objetivo del estudio:

• Descubrir y caracterizar una nueva serie de LiScCl₃₊ SSEs.
• Investigar la relación entre la composición, la estructura y las propiedades de transporte de Li.
• Evaluar el rendimiento electroquímico de estas SSE en ASSLB.

Principales métodos:

• Estrategia de síntesis por fusión conjunta.
• Análisis estructural y observación de la orientación preferida.
• Exploración sistemática de la difusividad y la conductividad iónica de Li.
• Determinación electroquímica de las ventanas y ensayos de recubrimiento y desprendimiento de litio.
• Fabricación y ensayo de LiCoO₂/Li₃ScCl₆ en el ASSLB.

Principales resultados:

• Descubrimiento de LiScCl₃₊ SSEs (x = 2.5, 3, 3.5, 4) con conductividad iónica a temperatura ambiente de hasta 3 × 10^-3 S cm^-1.
• Demostración de la migración sintonizable de Li⁺ mediante el ajuste del valor "x", lo que conduce a una mayor conductividad y a una reducción de los efectos de bloqueo.
• El Li₃ScCl₆ exhibe una amplia ventana electroquímica (0.9-4.3 V frente a Li⁺/Li) y un recubrimiento/desprendimiento de Li estable durante más de 2500 horas.
• Un ASSLB que usaba Li₃ScCl₆ logró una capacidad reversible de 104,5 mAh g^-1 con una buena vida útil.

Conclusiones:

• Los SSEs de LiScCl₃₊ son un candidato viable para los ASSLB debido a su alta conductividad iónica y estabilidad electroquímica.
• El ajuste de composición de LiScCl₃₊ permite la optimización del transporte de Li⁺.
• Estos hallazgos ofrecen una nueva estrategia para el diseño de SSE avanzados para ASSLB de alto rendimiento.