Un conductor superiónico de litio basado en LaCl3 compatible con el litio metálico

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los conductores superiónicos inorgánicos ofrecen una alta conductividad iónica y estabilidad térmica.
• La escasa compatibilidad de la interfaz con los ánodos metálicos de litio dificulta su uso en baterías metálicas de litio en estado sólido.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un conductor superiónico de litio basado en LaCl3 con una mejor compatibilidad interfacial para ánodos metálicos de litio.
• Investigar la conductividad iónica y la estabilidad electroquímica del nuevo electrolito.

Principales métodos:

• Sintetizó una celosía LaCl3 tipo UCl3 dopada con Ta para crear vacantes.
• Se han investigado las vías de conducción de Li+ y las propiedades electroquímicas.
• Celdas simétricas Li-Li fabricadas y probadas y baterías de estado sólido completas.

Principales resultados:

• El electrolito Li0.388Ta0.238La0.475Cl3 optimizado exhibe una alta conductividad de Li+ (3,02 mS cm-1 a 30°C) y una baja energía de activación (0,197 eV).
• Demostró una excelente compatibilidad interfacial con el metal Li, formando una capa de pasivación de gradiente.
• Logró un ciclo estable en celdas simétricas Li-Li durante más de 5.000 horas y en una batería de estado sólido completo durante más de 100 ciclos.

Conclusiones:

• El electrolito basado en LaCl3 ofrece una solución prometedora para baterías de metal de litio de estado sólido estables.
• La estructura de tipo UCl3 y el dopaje de Ta facilitan una red de migración 3D de Li+.
• Los cloruros metálicos de lantánidos muestran potencial para nuevos avances en el desarrollo de electrolitos sólidos.