Revelando el papel descuidado de las capas de pasivación de los colectores de corriente para baterías de estado...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las baterías de litio metálico de estado sólido (ASSLMB) sin ánodo ofrecen una alta densidad de energía y seguridad.
• Las propiedades interfaciales de los colectores de corriente afectan significativamente el rendimiento de ASSLMB.
• El papel de los óxidos superficiales en los colectores de corriente en la estabilidad de los electrolitos de sulfuro está poco explorado.

Objetivo del estudio:

• Evaluar sistemáticamente el impacto de las capas de pasivación en los colectores de corriente de cobre (Cu) y acero inoxidable (SS) en los ASSLMB sin ánodo.
• Comprender las reacciones interfaciales entre los electrolitos de sulfuro y los óxidos de superficie en Cu y SS.
• Para diseñar una interfaz artificial para mejorar el rendimiento de la batería.

Principales métodos:

• Espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) para evaluar la resistencia interfacial.
• Espectroscopia de absorción de rayos X in situ (XAS) para identificar las especies interfaciales.
• Modelado computacional para comprender los mecanismos de interfaz.
• Fabricación y ensayo de baterías con interfaces de ingeniería.

Principales resultados:

• Los colectores de corriente de cobre (Cu) facilitan una deposición de litio más estable en comparación con el acero inoxidable (SS).
• El SS exhibe una resistencia interfacial consistentemente mayor que el Cu durante el ciclo.
• Las especies de fosfato y sulfato se forman tanto en las interfaces de Cu como en las de SS debido a las reacciones electrolito-óxido.
• Se observa una formación parcial reversible de cloruros de metales de transición en el SS.

Conclusiones:

• Los óxidos de superficie en los colectores de corriente juegan un papel crítico en la estabilidad de la interfaz de los ASSLMB sin ánodo.
• Cu demuestra un rendimiento superior como colector de corriente sobre SS para ASSLMB sin ánodo.
• Las interfaces artificiales de ingeniería pueden mejorar significativamente la eficiencia del recubrimiento y desprendimiento de litio, avanzando en las estrategias de interfaz sólido-sólido.