Progresos importantes en el estudio de la regulación de interfaces para baterías de litio totalmente de estado sólido

La próxima generación de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos y teléfonos móviles elegirá baterías de iones de litio de estado sólido con mayor densidad de energía y mejor seguridad. Con el fin de acelerar la investigación y el desarrollo de nuevos materiales y baterías de iones de litio totalmente de estado sólido, el decimotercer Plan Quinquenal estableció por primera vez el Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de Tecnología del Genoma de Materiales. Esperamos acelerar la investigación y el desarrollo de baterías de iones de litio totalmente de estado sólido a través de los nuevos conceptos y tecnologías de computación, síntesis, detección y base de datos de alto rendimiento (aprendizaje automático y análisis inteligente de grandes datos). Se estableció un proyecto nacional clave sobre la investigación y el desarrollo de baterías totalmente de estado sólido basado en la tecnología del genoma de materiales, que fue emprendido conjuntamente por el profesor Pan Feng, Escuela de Nuevos Materiales, Escuela de Graduados de Shenzhen, Universidad de Pekín, como científico jefe y dirigido por 11 organizaciones.

La parte importante de este proyecto incluye la investigación y el desarrollo de nuevos electrolitos sólidos y materiales sólidos para baterías. El electrolito sólido se divide principalmente en electrolito sólido inorgánico, electrolito de polímero sólido y electrolito sólido compuesto. Los electrolitos de polímero de estado sólido tradicionales tienen una conductividad baja y una ventana de potencial estrecha cerca de la temperatura ambiente, mientras que los electrolitos de estado sólido inorgánicos tienen poca flexibilidad y una gran impedancia de interfaz. Como combinación de los dos, el electrolito sólido compuesto no solo tiene flexibilidad, sino que también tiene una buena conductividad a temperaturas relativamente bajas, lo que tiene amplias perspectivas de investigación.

Recientemente, el grupo del profesor Pan Feng ha logrado importantes avances en la investigación del electrolito sólido compuesto y la regulación de la interfaz. El electrolito sólido compuesto inorgánico-orgánico (CSE-B-71515) se preparó mezclando electrolito sólido inorgánico (Li.3Al 0.3Ti1.7 (PO4) 3), polioxietileno orgánico (PEO) y polietilenglicol borado (BPEG) en una proporción de 7: 1,5: 1,5. Los electrolitos sólidos inorgánicos proporcionan canales para los iones de litio y hacen que los electrolitos sólidos compuestos tengan una alta resistencia mecánica. La macromolécula orgánica PEO no solo conduce iones de litio, sino que también juega un papel en la unión de partículas cerámicas. BPEG de molécula pequeña orgánica primero reduce la cristalinidad de PEO y luego cambia el contacto duro entre la interfaz sólido-sólido a suave. El contacto puede hacer que el litio se deposite y se libere de manera más uniforme en el metal de litio. Con las características anteriores, el electrolito puede bloquear la formación de dendritas de litio física y químicamente. Además, se utilizaron fosfato de hierro y litio y metal de litio como electrodos positivos y negativos para el electrolito sólido compuesto a 60 grados Celsius. La capacidad específica de 158 mAhg-1 se obtuvo con una relación de 0,1C y se obtuvo 94 mAhg-1 con una relación de 2C. Este estudio tiene un valor rector importante para el estudio del electrolito sólido.

La investigación se publicó en la última revista internacional Advanced Energy Materials (Adv. Energy. Mat., 2017, 1701437, DOI: 10.1002 / aenm. 201701437, con un factor de impacto de 16,7). El trabajo fue realizado por el profesor Pan Feng y coautor del postdoctorado Yang Luyi como primer autor y equipo. Este trabajo es apoyado por el Proyecto Genético de Materiales Clave Nacional y el Equipo de Innovación de Guangdong.

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