Cátodo LiFePO₄ tipo esponja tricontinua con capacidad superficial ultraalta para baterías flexibles de iones de litio

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías flexibles de iones de litio (LIB) requieren una carga de gran masa para aumentar la densidad de energía.
• Los métodos actuales se enfrentan a desafíos con la cinética de difusión iónica y la flexibilidad mecánica a cargas de gran masa.
• El fosfato de hierro de litio (LiFePO4) es un material de cátodo prometedor para los LIB.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un cátodo flexible basado en LiFePO4 capaz de una carga de masa muy alta.
• Mejorar la difusión de iones y el transporte de electrones para mejorar el rendimiento electroquímico.
• Lograr una flexibilidad mecánica superior y una estabilidad de ciclo en LIBs flexibles.

Principales métodos:

• Fabricación de un cátodo tricontinuo de LiFePO4 con forma de esponja utilizando una técnica de separación de fases inducida por etanol.
• Integración de micromesoporos continuos para la permeación de electrolitos y el transporte de iones.
• Creación de una red de transporte de electrones de doble escala y un esqueleto de electrodos porosos PVDF-HFP.

Principales resultados:

• Logró una carga de masa favorable de 14 mg cm-2 con un rendimiento de velocidad excelente (159,85 mAh g-1 a 0.2C, 120,14 mAh g-1 a 2C).
• Se ha demostrado una robusta estabilidad en ciclos con una retención de capacidad del 79,93% después de 140 ciclos a 1C.
• Alcanzó una capacidad de superficie récord de 13,69 mAh cm-2 con una carga de masa ultra alta de 114 mg cm-2.

Conclusiones:

• La red tricontinua desarrollada mejora simultáneamente el transporte de carga y la resistencia mecánica.
• Esta estrategia aborda efectivamente las limitaciones de la carga de masa ultraalta en los electrodos flexibles.
• Abre el camino para aplicaciones prácticas de avanzadas baterías flexibles de iones de litio.