nuevo li

El desarrollo de cátodos a base de metales de transición libres de Li del tipo de intercalación y baterías de estado sólido emparejadas con ánodos de Li-metal parece una alternativa viable para superar las limitaciones de densidad de energía a las que se enfrenta la tecnología actual de iones de litio recargables. Además, cabe señalar que el proceso de determinación de la velocidad que limita la densidad de potencia de todas las baterías de estado sólido ya no está en el componente electrolítico, sino en la resistencia máxima observada en las interfaces tradicionales de cátodo/electrolito de óxido que contienen Li. Por lo tanto, los cátodos libres de litio no solo se pueden combinar con el ánodo de metal de litio para lograr una energía específica más alta para las baterías de estado sólido, sino que su reactivación ofrece una solución para abordar la gran resistencia interfacial causada por las incompatibilidades químicas entre los cátodos de óxido tradicionales. y los electrolitos de sulfuro más estudiados.

Más importante aún, la exploración de dichos materiales aborda bien las preocupaciones sobre la disponibilidad de materias primas causadas por el aumento en la producción de baterías de iones de litio. Específicamente, los cátodos comerciales adecuados para aplicaciones de almacenamiento de energía a gran escala (p. ej., vehículos eléctricos) que demuestran una alta densidad de energía y vida útil dependen de Co o Ni hasta cierto punto. Esto es preocupante debido a sus altos costos, escasez y cadenas de suministro centralizadas/volátiles. Por lo tanto, el desarrollo y la comercialización de cátodos libres de Li sin Co y Ni es fundamental tanto para la industria de baterías de estado sólido como para la industria tradicional de baterías de iones de litio.

Recientemente, el profesor Siqi Shi de la Universidad de Shanghái identificó una competencia crucial de ajuste de voltaje/estabilidad de fase que nunca se ha pasado por alto en los sistemas de cátodos. Luego, propusieron una estrategia de aleación de tipo p que involucra tres etapas de evolución de voltaje/fase, de cada una de las cuales se cuantificaron sus tendencias variables mediante dos descriptores de campo de ligando mejorados para equilibrar la contradicción anterior. Sobre esta base, se diseñó un nuevo cátodo libre de Li de tipo intercalado 2H-V1.75Cr0.25S4, que poseía una densidad de energía récord de >550 Wh kg−1 a nivel de electrodo, mucho más alta que la del metal de transición libre de Li existente. -electrodos basados ​​en (p. ej., ~500 Wh kg−1 para TiS2) y comparables a los cátodos de óxido que contienen Li tradicionales. Simultáneamente, el diseño de tales cátodos suavizó la distribución de Li+ en la interfaz con electrolitos de sulfuro, abordando así los desafíos de compatibilidad interfacial de los cátodos de óxido tradicionales en baterías de estado sólido.

Este trabajo abre posibilidades para la personalización de cátodos de sulfuro para baterías de metal de litio de estado sólido a través de la ingeniería de estructura de banda electrónica, que transforma radicalmente los puntos de vista académicos e industriales sobre el diseño de electrodos y el control interfacial, y es fundamental para las baterías de estado sólido. la ciencia y la química de cátodos abordan con urgencia la escasez de recursos de Co/Ni.