Gli elettroliti solidi di tipo granato stanno attirando un grande interesse grazie all'elevata conduttività ionica e all'eccellente stabilità elettrochimica contro il metallo Li. Tuttavia, lo spesso strato di elettrolita e la natura rigida, nonché lo scarso contatto interfacciale sono enormi ostacoli per la sua applicazione nelle batterie al litio a stato solido. Attualmente, i ricercatori in Cina forniscono una strategia promettente per realizzare Li_6.4 flessibile di 20 μm di spessore La₃ Zr_1.4 Ta_0.6 O₁₂ a base di elettrolita solido per batterie al litio completamente a stato solido ad alte prestazioni.

Hanno pubblicato il loro lavoro il 4 luglio su Energy Material Advances .

"Lo sviluppo di batterie al litio a stato solido ad alta densità di energia e sicure che impiegano elettroliti solidi è fondamentale", ha affermato l'autore Xiayin Yao, professore presso il Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences (CAS). "La densità di energia a livello di cella delle batterie al litio a stato solido dipende fortemente dallo spessore degli elettroliti solidi e il film sottile dell'elettrolita solido inorganico generalmente mostra una natura spessa e rigida".

Yao ha spiegato che gli elettroliti a base di granato polimeri in ceramica possono sostanzialmente superare le sfide sopra menzionate degli elettroliti ceramici di tipo granato.

"L'elettrolita solido a base di granato polimerico in ceramica può combinare i pregi della flessibilità del componente polimerico e dell'eccellente stabilità elettrochimica, modulo meccanico e stabilità termica degli elettroliti inorganici", ha affermato Yao. "Tuttavia, a causa della resistenza inferiore del componente polimerico, l'elettrolita solido a base di granato polimerico in ceramica mostra generalmente una frattura fragile riducendo il loro spessore in presenza di elevati contenuti inorganici. Inoltre, i tradizionali elettroliti solidi a base di granato polimerico in ceramica sono spesso preparato mediante il metodo di colata in sospensione, che comporta l'evaporazione di massicci solventi nocivi e generalmente subisce la sedimentazione di particelle inorganiche agglomerate durante il processo di preparazione."

Yao e il suo team hanno sviluppato un Li_6.4 flessibile di 20 μm di spessore La₃ Zr_1.4 Ta_0.6 O₁₂ Elettrolita solido a base di (LLZTO) con contenuto di LLZTO del 90% in peso attraverso una procedura senza solventi. Il risultante film a base di LLZTO di 20μm di spessore mostra una conduttanza ionica ultraelevata di 41,21 mS a 30 ^o C, eccellente stabilità all'ossidazione di 4,6 V, stabilità termica superiore e non infiammabilità. Inoltre, la corrispondente cella simmetrica Li||Li può stabilizzare il ciclo per più di 2000 h con un basso sovrapotenziale a 0,1 mA cm ^-2 sotto i 60 anni ^o C.

"La fattibilità del film basato su LLZTO in una batteria al litio metallica a stato solido è stata verificata. L'assemblato Li||LiFePO₄ la cella a sacchetto con interfaccia elettrolita/catodo integrata mostra eccellenti prestazioni di velocità e prestazioni di ciclo con una ritenzione di capacità del 71,4 % da 153 mAh g ^-1 a 109,2 mAh g ^-1 a 0,1 C oltre 500 cicli sotto i 60 ^o C", ha affermato Yao. "La pellicola ultrasottile a base di LLZTO presentata ha un grande potenziale per applicazioni pratiche nelle batterie al litio a stato solido". + Esplora ulteriormente

Un elettrolita composito a stato solido generato in situ per batterie al litio metallico ad alta tensione