Cátodo de perovskita coherente estabilizado y resistente a la tensión, rico en Ni

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• Los óxidos en capas ricos en Ni (LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂) ofrecen una alta densidad de energía para las baterías de iones de litio.
• La inestabilidad estructural y la descomposición se producen debido a la tensión de la celosía durante la (des) intercalación de litio, especialmente a altas tensiones (> 4,5 V).
• Los métodos existentes luchan para mitigar intrínsecamente la acumulación de tensión continua de la celosía.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método intrínseco de retardo de deformación para materiales de cátodo de alta energía.
• Mejorar la estabilidad estructural y la ciclabilidad electroquímica de los óxidos en capas ricos en níquel.
• Permitir el desarrollo de cátodos duraderos de alta densidad energética para baterías avanzadas de iones de litio.

Principales métodos:

• Introducción de una fase de perovskita coherente en la estructura de óxido en capas.
• Utilizando la fase de perovskita como un "rivet" para fijar la estructura en capas.
• Caracterización de la evolución de la deformación de la celosía y la integridad estructural durante el ciclo electroquímico.

Principales resultados:

• Mitigación significativa de las evoluciones estructurales mediante un efecto de fijación.
• Reducción marcada de la evolución de la deformación de la celosía en casi el 70% por ciclo en comparación con los materiales convencionales.
• Mayor integridad morfológica y mejora notable en la ciclabilidad de la batería.

Conclusiones:

• El enfoque de "rivet" de perovskita alivia efectivamente la tensión de la celosía en los cátodos ricos en Ni.
• Esta estrategia retardadora de deformación mejora significativamente la durabilidad del cátodo y el rendimiento de la batería.
• El método proporciona una nueva perspectiva para la ingeniería de celosías en el diseño de materiales de baterías de alta energía y larga duración.