Los electrolitos sólidos de tipo granate están atrayendo un gran interés debido a su alta conductividad iónica y su excelente estabilidad electroquímica contra el metal Li. Sin embargo, la gruesa capa de electrolito y la naturaleza rígida, así como el contacto interfacial deficiente, son obstáculos enormes para su aplicación en baterías de litio de estado sólido. Actualmente, los investigadores en China proporcionan una estrategia prometedora para la realización de Li_6.4 flexible de 20 μm de espesor. La₃ Zr_1,4 Ta_0,6 O₁₂ electrolito sólido para baterías de litio de estado sólido de alto rendimiento.

Publicaron su trabajo el 4 de julio en Energy Material Advances .

"El desarrollo de baterías de litio de estado sólido seguras y de alta densidad de energía que empleen electrolitos sólidos es imperativo", dijo el autor Xiayin Yao, profesor del Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo, Academia de Ciencias de China (CAS). "La densidad de energía a nivel de celda de las baterías de litio de estado sólido depende en gran medida del grosor de los electrolitos sólidos y la película delgada de electrolito sólido inorgánico generalmente muestra una naturaleza gruesa y rígida".

Yao explicó que los electrolitos a base de granate de polímero en cerámica pueden superar sustancialmente los desafíos mencionados anteriormente de los electrolitos cerámicos de tipo granate.

"El electrolito sólido a base de granate de polímero en cerámica puede combinar las ventajas de la flexibilidad del componente polimérico y la excelente estabilidad electroquímica, el módulo mecánico y la estabilidad térmica de los electrolitos inorgánicos", dijo Yao. "Sin embargo, debido a la resistencia inferior del componente de polímero, el electrolito sólido a base de granate de polímero en cerámica generalmente muestra una fractura frágil al reducir su espesor bajo altos contenidos inorgánicos. Además, los electrolitos sólidos tradicionales a base de granate de polímero en cerámica a menudo son preparado por el método de fundición en suspensión, que involucra la evaporación de solventes nocivos masivos y generalmente sufre sedimentación de partículas inorgánicas aglomeradas durante el proceso de preparación".

Yao y su equipo desarrollaron un Li_6.4 flexible de 20 μm de espesor La₃ Zr_1,4 Ta_0,6 O₁₂ Electrolito sólido a base de (LLZTO) con un contenido de LLZTO del 90 % en peso mediante un procedimiento sin disolventes. La película resultante basada en LLZTO de 20 μm de espesor exhibe una conductancia iónica ultraalta de 41,21 mS a 30 ^o C, excelente estabilidad a la oxidación de 4,6 V, estabilidad térmica superior y no inflamabilidad. Además, la celda simétrica de Li||Li correspondiente puede mantener un ciclo estable durante más de 2000 h con un sobrepotencial bajo de 0,1 mA cm ^-2 menos de 60 ^o C.

"Se ha verificado la viabilidad de la película basada en LLZTO en una batería de metal de litio de estado sólido. El Li||LiFePO₄ ensamblado La celda de bolsa con interfaz de electrolito/cátodo integrada exhibe excelentes rendimientos de velocidad y ciclos con una retención de capacidad del 71,4 % a partir de 153 mAh g ^-1 a 109,2 mAh g ^-1 a 0,1 C más de 500 ciclos por debajo de 60 ^o C", dijo Yao. "La película ultrafina basada en LLZTO presentada tiene un gran potencial para aplicaciones prácticas en baterías de litio de estado sólido". + Explore más

Un electrolito de estado sólido compuesto generado in situ para baterías de metal de litio de alto voltaje