Construcción in situ de una interfase multifuncional que permita la captura continua de oxígeno en rejilla inestable...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los materiales en capas ricos en níquel ofrecen una alta densidad de energía para las baterías de litio, pero sufren de liberación de oxígeno en la celosía, lo que causa inestabilidad y riesgos de seguridad, especialmente a altos voltajes.
• Los métodos de recubrimiento superficial existentes son complejos y propensos a fallas debido a los cambios de volumen durante el ciclo de la batería.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una interfase cátodo/electrolito (CEI) sencilla, reparable y continuamente activa para cátodos en capas ricos en níquel.
• Mejorar la estabilidad del ciclo y la seguridad de las baterías de litio de alta tensión.

Principales métodos:

• Construcción in situ de una interfase cátodo/electrolito multifuncional (CEI).
• Pruebas electroquímicas de las celdas de litio Ni0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) bajo condiciones rigurosas (carga de 4,8 V a 60 °C a 10 °C).
• Evaluación de la viabilidad práctica de una célula de bolsa NCM811 de grafito de 1 Ah.

Principales resultados:

• El CEI construido in situ capturó eficazmente las especies activas de oxígeno, evitando los efectos adversos.
• Se observó una mejor estabilidad de ciclo para las celdas NCM811 en condiciones de ultraalta tensión, alta temperatura y carga rápida.
• Una célula de bolsa de 1 A h demostró un funcionamiento estable durante 600 ciclos con una retención de capacidad del 79,6% a 4,4 V.

Conclusiones:

• La construcción in situ del CEI es una estrategia viable para estabilizar los cátodos en capas ricos en níquel.
• Este enfoque mejora significativamente el rendimiento y la seguridad de la batería, superando las limitaciones del funcionamiento de alto voltaje.
• Los hallazgos ofrecen una guía valiosa para el diseño de materiales de cátodo avanzados para baterías de litio de próxima generación.