Efectos sinérgicos de la sinterización suave del electrolito sólido y la pasivación superficial de litio para mejorar...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de materiales; Electroquímica; Tecnología de baterías

Sus antecedentes:

• Los electrolitos sólidos de tipo argyrodite (SE) como el Li6PS5Cl (LPSCl) son prometedores para las baterías de estado sólido completas (ASSB) debido a su alta conductividad iónica y procesabilidad.
• Los desafíos incluyen la penetración de dendritas de litio y la formación de una intercara de electrolito sólido (SEI) inestable, lo que limita la estabilidad del ciclado a altas densidades de corriente.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia sinérgica para mejorar el rendimiento de los electrolitos sólidos a base de LPSCl y los ánodos de litio metálico en ASSB.
• Abordar la inestabilidad interfacial y la formación de dendritas para mejorar el rendimiento del ciclado y la seguridad.

Principales métodos:

• Sinterización suave de pellets de LPSCl a 80 °C para mejorar la uniformidad y la densidad.
• Deposición de una capa de pasivación de fluoruro de litio (LiF) de 65 nm sobre litio metálico de 50 µm mediante evaporación por haz de electrones.

Principales resultados:

• La sinterización optimizada mejoró la calidad del pellet de LPSCl, aumentando la conductividad iónica.
• La pasivación de LiF redujo la resistencia interfacial y estabilizó la formación de SEI.
• La densidad de corriente crítica en celdas simétricas de litio se duplicó de 1,1 a 2,2 mA cm⁻².
• Las celdas completas con cátodos NCM811 demostraron una retención de capacidad del 75% después de 1500 ciclos a 1 mA cm⁻².

Conclusiones:

• El enfoque combinado de sinterización suave y pasivación de LiF mejora eficazmente la estabilidad interfacial del electrolito sólido LPSCl y del ánodo de litio metálico.
• Esta estrategia permite el ciclado fiable de litio metálico delgado en la próxima generación de ASSB, allanando el camino para baterías de alta densidad de energía y seguras.