Migración de Li+ por Múltiples Rutas y Aleación Interfacial In Situ de Electrolito Sólido Compuesto Habilita Baterías...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Electroquímica
• Baterías de Estado Sólido

Sus antecedentes:

• Los electrolitos basados en óxido de polietileno (PEO) sufren de inestabilidad interfacial y formación de dendritas de litio en baterías de metal de litio de estado sólido (ASSLMBs).
• Abordar estos desafíos es crucial para el desarrollo de ASSLMBs más seguras y de mayor rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un electrolito sólido compuesto (CPE) novedoso utilizando nanopartículas porosas de BiF3 dentro de una matriz de PEO.
• Mejorar la estabilidad interfacial, la conductividad iónica y suprimir las dendritas de litio en ASSLMBs.

Principales métodos:

• Síntesis de nanopartículas porosas de BiF3 mediante un método de precipitación de un solo paso.
• Incorporación de BiF3 en PEO para formar un CPE.
• Cálculos de teoría de funcionales de densidad (DFT) para comprender los mecanismos de transporte de Li+.
• Pruebas electroquímicas de celdas simétricas Li|Li y celdas completas Li|LFP/NCM811.

Principales resultados:

• Las nanopartículas de BiF3 promueven la disociación de sales de litio y proporcionan canales para el transporte de Li+.
• La reacción de aleación in situ forma una intercara sólida de electrolito (SEI) compuesta estable de Li_xBi/LiF, inhibiendo el crecimiento de dendritas.
• Las celdas simétricas de Li|Li lograron un ciclado estable durante 6000 horas a 0.1 mA cm-2.
• Las celdas completas de Li|LFP y Li|NCM811 demostraron un excelente rendimiento electroquímico y estabilidad en un amplio rango de temperatura.

Conclusiones:

• El CPE de PEO-5%BiF3 exhibe una estabilidad interfacial mejorada y una alta conductividad iónica.
• El CPE desarrollado suprime eficazmente las dendritas de litio, permitiendo un ciclado estable a largo plazo.
• El material muestra un potencial significativo para aplicaciones prácticas en ASSLMBs seguras y de alto rendimiento.