Les électrolytes solides de type grenat suscitent un grand intérêt en raison de leur conductivité ionique élevée et de leur excellente stabilité électrochimique vis-à-vis du métal Li. Cependant, l'épaisseur de la couche d'électrolyte et la nature rigide ainsi que le mauvais contact interfacial sont d'énormes obstacles à son application dans les batteries au lithium à l'état solide. Actuellement, des chercheurs en Chine proposent une stratégie prometteuse pour la réalisation de Li_6.4 flexible de 20 μm d'épaisseur. La₃ Zr_1.4 Ta_0,6 O₁₂ à base d'électrolyte solide pour batteries lithium tout solide hautes performances.

Ils ont publié leurs travaux le 4 juillet dans Energy Material Advances .

« Le développement de batteries au lithium entièrement solides à haute densité d'énergie et sûres utilisant des électrolytes solides est impératif », a déclaré l'auteur Xiayin Yao, professeur à l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo, Académie chinoise des sciences (CAS). "La densité d'énergie au niveau de la cellule des batteries au lithium entièrement à l'état solide dépend fortement de l'épaisseur des électrolytes solides et les couches minces d'électrolytes solides inorganiques présentent généralement une nature épaisse et rigide."

Yao a expliqué que les électrolytes à base de polymère dans la céramique à base de grenat peuvent considérablement surmonter les défis mentionnés ci-dessus des électrolytes céramiques de type grenat.

"L'électrolyte solide à base de grenat polymère dans la céramique peut combiner les avantages de la flexibilité du composant polymère et de l'excellente stabilité électrochimique, du module mécanique et de la stabilité thermique des électrolytes inorganiques", a déclaré Yao. "Cependant, en raison de la résistance inférieure du composant polymère, l'électrolyte solide à base de grenat polymère-céramique présente généralement une rupture fragile en réduisant leur épaisseur sous des teneurs inorganiques élevées. En outre, les électrolytes solides traditionnels à base de grenat polymère-céramique sont souvent préparé par la méthode de coulée en suspension, qui implique l'évaporation de solvants nocifs massifs et subit généralement la sédimentation de particules inorganiques agglomérées pendant le processus de préparation."

Yao et son équipe ont développé un Li_6.4 flexible de 20 μm d'épaisseur La₃ Zr_1.4 Ta_0,6 O₁₂ Électrolyte solide à base de (LLZTO) avec une teneur en LLZTO de 90 % en poids grâce à une procédure sans solvant. Le film à base de LLZTO de 20 μm d'épaisseur qui en résulte présente une conductance ionique ultra-élevée de 41,21 mS à 30 o C, excellente stabilité à l'oxydation de 4,6 V, stabilité thermique supérieure et ininflammabilité. De plus, la cellule symétrique Li||Li correspondante peut effectuer un cycle stable pendant plus de 2000 h avec une faible surtension à 0,1 mA cm ^-2 moins de 60 ans ^o C.

"La faisabilité du film à base de LLZTO dans une batterie au lithium métal à l'état solide a été vérifiée. Le Li||LiFePO₄ assemblé la cellule de poche avec interface électrolyte/cathode intégrée présente d'excellentes performances de débit et de cycle avec une rétention de capacité de 71,4 % à partir de 153 mAh g ^-1 à 109,2 mAh g ^-1 à 0,1 C sur 500 cycles sous 60 ^o C", a déclaré Yao. "Le film ultra-fin à base de LLZTO présenté a un grand potentiel pour des applications pratiques dans les batteries au lithium à semi-conducteurs." + Explorez davantage

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