Rompiendo la compensación entre la conductividad iónica y la resistencia mecánica en electrolitos poliméricos sólidos para baterías de litio sólido de alto rendimiento

Resumen Los electrolitos poliméricos sólidos (SPEs) están entre los candidatos más prometedores para baterías de estado sólido debido a su fácil procesamiento, compatibilidad con interfaces y eficiencia de costos. Sin embargo, la compensación entre la conductividad iónica y la resistencia mecánica de los SPEs, que ha persistido durante décadas, dificulta su aplicación en baterías de metal de litio (Li) de estado sólido. En este estudio, el objetivo es romper esta compensación utilizando nanofibras de poli(p-fenileno benzobisoxazol) (PBO) como un soporte mecánicamente fuerte y óxido de polietileno (PEO) como una red ionicamente conductora. El electrolito compuesto PBO/PEO reduce la cristalinidad del PEO mientras aumenta la resistencia mecánica (74.4 MPa, ≈14 veces la del PEO). Así, PBO/PEO mejora simultáneamente la conductividad iónica y la resistencia mecánica tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas, lo que permite una deposición uniforme y suave de Li. Por lo tanto, se logra una larga vida útil de ciclo de celdas simétricas de Li de estado sólido durante 1000 h a 60 °C, y un ciclo estable de baterías completas de metal de Li de estado sólido a 60 °C e incluso a 100 °C. Además, la celda de bolsa de estado sólido que utiliza este SPE exhibe un excelente rendimiento de manera confiable después de doblarse. El estudio indica claramente que mejorar simultáneamente las propiedades mecánicas y la conductividad es el camino indispensable para la aplicación práctica de electrolitos de estado sólido.