Melhoria do transporte de Li+ através da fase intermédia em electrólitos de estado quase-sólido compostos inorgânicos de elevado teor
Foi fabricado um eletrólito inorgânico compósito de elevada proporção, de estado quase sólido, através da integração de misturadores de alta velocidade com metodologia de polimerização in situ.
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Os electrólitos de estado quase sólido prometem a segurança da cerâmica, a flexibilidade dos polímeros e a condutividade dos líquidos - no entanto, o "como" por detrás do seu transporte superior de iões tem permanecido obscuro. Agora, uma equipa conjunta da Universidade de Fudan e do Instituto Nacional de Tecnologias Criogénicas e Isotópicas (Roménia), liderada pelos Professores Aishui Yu e Tao Huang, dá uma resposta decisiva na Nano-Micro Letters. A sua revisão, "Enhancement of Li⁺ Transport Through Intermediate Phase in High-Content Inorganic Composite Electrolytes", descodifica a química oculta que permite que o lítio atravesse as fronteiras sólido/líquido.
Foi fabricado um eletrólito inorgânico compósito de elevada proporção, de estado quase sólido, através da integração de misturadores de alta velocidade com metodologia de polimerização in situ.
O Molho Secreto: Interfaces Ácidas
- Ancoragem selectiva de aniões: As superfícies ácidas de LATP atuam como armadilhas de ácido de Lewis para DFOB- ânions, afrouxando as gaiolas de solvatação de Li⁺ e aumentando o número de transferência de Li⁺ de 0,31 → 0,53.
- O tamanho importa: A redução das partículas de LATP para 200-300 nm aumenta a área de superfície específica e aumenta a condutividade iónica para 0,51 mS cm-1 à temperatura ambiente.
- Auto-estradas de duas fases: Uma "fase intermédia" faz a ponte entre domínios cerâmicos e líquidos, criando redes de condução 3-D que superam os polímeros monofásicos.
Desempenho que fala mais alto que a teoria
- 6000 h de ciclos ininterruptos em células simétricas de Li||Li a 0,1 mA cm-2 - sem curto-circuitos.
- 80,5 % de retenção de capacidade após 200 ciclos numa célula completa de LNMO||Li de classe 5 V a 0,5 C.
- A demonstração da célula Pouch aciona conjuntos de LEDs e mini-motores, comprovando a escalabilidade para além das células tipo moeda.
Regras de conceção para os electrólitos do futuro
- Engenharia de superfície > Química de massa: Os sítios de superfície ácidos são os verdadeiros catalisadores; as variantes neutras ou básicas apresentam um atraso de 30%.
- Os enchimentos activos vencem: O LATP condutor de iões vence a alumina inerte, reduzindo a energia de ativação e mantendo a capacidade de alta taxa (155 mAh g-1 a 0,1 C vs. 82 mAh g-1).
- Auto-defesa SEI: A decomposição induzida pelo LATP forma uma interfase rica em LiF que impede a redução adicional de Ti4+ - proteção autolimitada sem revestimentos adicionais.
Perspectivas futuras
- Interfaces nano-arquitetadas: Os electrólitos da próxima geração aproveitarão a acidez da superfície sintonizável e a porosidade hierárquica para aumentar as condutividades para além de 1 mS cm-1.
- Cátodos de elevado carregamento: Os cátodos de LNMO de 14 mg cm-2 já retêm 142 mAh g-1 - um roteiro para células de bolsa com mais de 300 Wh kg-1.
- Conjunto de ferramentas de desenho universal: A estrutura do descritor ácido-base pode ser transferida para sulfuretos, cloretos e outros, acelerando o salto comercial do laboratório para o VE.
Fique atento enquanto a equipa de Yu-Huang transforma a química interfacial na próxima revolução de desempenho para as baterias de lítio-metal.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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