Interfase de electrolito sólido entrelazado por gradiente a través de la reconfiguración espacial para ánodos de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Tecnología de la batería Tecnología de la batería

Sus antecedentes:

• Los ánodos de silicio ofrecen una alta densidad de energía para las baterías de estado sólido (SSB).
• La expansión del volumen de los ánodos de silicio causa la fractura de interfase de electrolito sólido (SEI) y la inestabilidad de la interfaz.
• Las interfaces rígidas en SSB carecen de amortiguación mecánica para los cambios de volumen.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estructura SEI estable para ánodos de silicio en SSB.
• Para abordar el desafío de la fractura SEI y la inestabilidad del electrodo durante el ciclo.
• Mejorar el rendimiento y la vida útil de los SSB basados en silicio.

Principales métodos:

• Se introdujo ciclotetrasiloxano en electrolitos poliméricos para crear una estructura SEI "mortise-tenon".
• Logrado el entrelazamiento entre el ciclotetrasiloxano y la fase inorgánica rica en LiF para la estabilidad de SEI.
• Fabricado y probado con celdas semicelulares y celdas completas NCM811 y LFP.

Principales resultados:

• El SEI "mortise-tenon" demostró una sólida adherencia y estabilidad estructural bajo grandes cambios de volumen.
• Las semicélulas de SijedejedejedeLi lograron una alta capacidad de 1553.6 mAh g^-1 a 12 A g^-1.
• Las células completas exhibieron una excelente retención de capacidad (97,6% durante 300 ciclos para NCM811 red redimido si) y bajas tasas de desintegración (0,07 ‰ por ciclo para LFP redimido si) durante 700 ciclos.

Conclusiones:

• La estrategia de ingeniería SEI desarrollada estabiliza efectivamente los ánodos de silicio en SSB.
• Este enfoque permite la aplicación práctica de SSBs basados en silicio de alta densidad energética.
• El "mortise-tenon" SEI proporciona un camino para soluciones de almacenamiento de energía duraderas y de alto rendimiento.