Electrolito sólido compuesto de cerámica en polímero habilitado por las interacciones metal-azufre con conductividad...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Ciencias de los Polímeros

Sus antecedentes:

• Los electrolitos sólidos compuestos de cerámica en polímero (SE) son prometedores para las baterías de estado sólido (ASSB).
• Su rendimiento está limitado por la menor conductividad de iones de litio en comparación con la cerámica pura debido a las interfases resistentes.
• La mejora de las propiedades de la interfaz es crucial para los ASSB de alto rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un nuevo método para modificar simultáneamente componentes de cerámica y polímeros en electrolitos sólidos compuestos.
• Mejorar el transporte de iones de litio a través de las interfases en materiales compuestos de cerámica en polímero.
• Mejorar la conductividad iónica general y las propiedades mecánicas de los electrolitos sólidos para ASSB.

Principales métodos:

• Introducción de grupos funcionales que contienen azufre a través de las interacciones metal/azufre.
• Polímero de diacrilato de polietileno glicol (PEGDA) modificado simultáneamente y cerámica Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 (LLZO).
• Se utilizó un método capa por capa para la fabricación de compuestos LLZO-en-PEGDA modificados con azufre.
• Se han investigado los mecanismos de interacción entre el metal y el azufre y la fotopolimización in situ.

Principales resultados:

• Alcanzó una alta conductividad iónica de 5,1 × 10-4 S cm-1 en compuestos LLZO-en-PEGDA, superando el LLZO puro.
• Se ha demostrado una mejora del transporte de iones de litio en las interfases LLZO/LLZO y LLZO/PEGDA.
• Mejora de la tenacidad y de la extensibilidad de los electrolitos sólidos compuestos.
• Elucidó la coordinación preferente y la transferencia de electrones en las interacciones metal/ azufre.

Conclusiones:

• La modificación dual habilitada por la interacción metal/azufre es una estrategia prometedora para el diseño de materiales compuestos avanzados de cerámica/polímero.
• Este enfoque mejora efectivamente la conductividad iónica y las propiedades mecánicas para aplicaciones de ASSB.
• El método desarrollado ofrece una amplia aplicabilidad para el diseño racional de electrolitos sólidos compuestos.