Material de batería de electrolito sólido de oxígeno de circonio y lantano de litio dopado con tántalo-niobio LLZTO que contiene niobio (500 nm)

LLZTO (Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂) es un material de electrolito de estado sólido tipo granate que ha ganado una atención significativa en el campo de las baterías de iones de litio de estado sólido debido a su alta conductividad iónica, excelente estabilidad electroquímica y compatibilidad con el litio metálico. A continuación se presenta una introducción detallada a LLZTO:

1. ​Estructura y propiedades​
   LLZTO pertenece a la estructura cúbica del granate, que exhibe una alta conductividad de iones de litio (típicamente oscila entre 10^-4 y10^-3S/cm a temperatura ambiente). Esto lo convierte en un candidato prometedor para los electrolitos de estado sólido. Los iones de litio en su estructura pueden migrar rápidamente a través de una red tridimensional, lo que permite una conducción eficiente de iones.
2. ​Estabilidad interfacial​
   La estabilidad interfacial entre LLZTO y los electrolitos líquidos es un desafío crítico. La investigación ha demostrado que la construcción de monocapas autoensambladas (por ejemplo, ácido 4-clorobencenosulfónico) en la superficie de LLZTO puede mejorar significativamente la estabilidad interfacial, optimizar las estructuras de solvatación y mejorar la conductividad iónica (por ejemplo, hasta 1,19 mS/cm) y los números de transferencia de iones de litio (por ejemplo, 0,647).
3. ​Aplicación de materiales compuestos​
   LLZTO se combina a menudo con otros materiales (por ejemplo, grafeno) para mejorar aún más su rendimiento. Por ejemplo, los compuestos de LLZTO-grafeno con un 25% de contenido de grafeno exhiben un rendimiento electroquímico óptimo, logrando una conductividad iónica a temperatura ambiente de 2.46×10_-4S/cm y una excelente estabilidad cíclica.
4. ​Función de redistribución de iones​
   LLZTO también se utiliza como redistribuidor de iones en separadores compuestos, donde guía uniformemente la deposición de iones de litio para suprimir la formación de dendritas de litio, mejorando así la seguridad y el rendimiento cíclico de la batería.
5. ​Investigación asistida por aprendizaje automático​
   A través de técnicas de aprendizaje automático, los investigadores pueden cuantificar el impacto de la microestructura de LLZTO (por ejemplo, porosidad y tamaño de grano) en su conductividad iónica, lo que permite un diseño optimizado del material.

En resumen, LLZTO es un material de electrolito de estado sólido de alto rendimiento. A través de modificaciones interfaciales, diseños de materiales compuestos y metodologías de investigación avanzadas, su rendimiento y potencial de aplicación se han mejorado significativamente.

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