Electrolitos sólidos de cloruro amorfo con alta conductividad de iones de litio para el ciclo estable de cátodos de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Baterías de estado sólido

Sus antecedentes:

• Los electrolitos sólidos (SE) son cruciales para las baterías de litio de estado sólido de alto rendimiento (ASSLB).
• Los SE amorfos ofrecen ventajas como estructuras sin límites de grano para una conducción iónica uniforme.
• Los óxidos y sulfuros amorfos existentes tienen limitaciones en la conductividad iónica y la estabilidad electroquímica, lo que dificulta su uso con cátodos de alto níquel.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos electrolitos sólidos amorfos para ASSLB avanzados.
• Investigar la compatibilidad de los SE de cloruro amorfo a base de Li-Ta-Cl con los cátodos de alto níquel.
• Evaluar el rendimiento y la estabilidad de las ASSLB que utilizan estas nuevas SE.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de electrolitos sólidos de cloruro amorfos basados en Li-Ta-Cl.
• Simulaciones de aprendizaje automático, resonancia magnética nuclear de estado sólido 7Li y análisis de absorción de rayos X para determinar la estructura del material.
• Fabricación y ensayo electroquímico de ASSLB con SE de cloruro amorfo y cátodos monocristalinos de alto níquel.

Principales resultados:

• Los Li-Ta-Cl SE amorfos exhiben una alta conductividad iónica (hasta 7,16 mS cm−1) y un bajo módulo de Young (aprox. 3 GPa) en el mismo.
• Los SE demuestran una excelente compatibilidad con los cátodos de alto níquel, mostrando una alta retención de capacidad durante 800 ciclos.
• Los ASSLB mantuvieron ~ 80% de capacidad después de 75 ciclos a 0,2 ° C con alta capacidad de área (5 mA h cm-2) y funcionamiento estable hasta 9800 ciclos a -10 ° C.

Conclusiones:

• Las SE de cloruro de Li-Ta-Cl amorfo son prometedoras para los ASSLB de alto rendimiento.
• Estos SE facilitan la conducción uniforme de iones de litio y mantienen el contacto físico con los componentes rígidos.
• Los SE desarrollados allanan el camino para ASSLB de alta densidad energética con cátodos de alto níquel, incluido el funcionamiento estable en entornos fríos.