¿Son realmente seguras las baterías de iones de litio de estado sólido?–Verificación por calorimetría diferencial de barrido con una microcelda inclusiva

Aunque las baterías de iones de litio de estado sólido (ALIB) han sido consideradas como la batería definitiva segura, su verdadero carácter ha sido un enigma hasta ahora. En este documento, desarrollamos una microcelda inclusiva (AIM) para el análisis de calorimetría diferencial de barrido (DSC) para aclarar el grado de seguridad (DOS) de las ALIB. Aquí, AIM posee todos los componentes de la batería para funcionar como una batería por sí misma, y el DOS se determina por la tasa total de generación de calor (ΔH) de las ALIB en comparación con la LIB convencional. Cuando DOS = 100%, la seguridad de las ALIB es exactamente la misma que la de las LIB; cuando DOS = 0%, las ALIB alcanzan la seguridad máxima. Investigamos dos tipos de LIB-AIM y tres tipos de ALIB-AIM. Sorprendentemente, todas las ALIB exhiben uno o dos picos exotérmicos por encima de 250 °C con 20-30% de DOS. El pico exotérmico se atribuye a la reacción entre el oxígeno liberado del electrodo positivo y el metal de Li en el electrodo negativo. Por lo tanto, se descubrió que las ALIB son inflamables, al igual que las LIB. También intentamos mejorar la seguridad de las ALIB y logramos reducir el DOS a aproximadamente 16% incorporando Ketjenblack en el electrodo positivo como un captador de oxígeno. Basado en ΔH como función de la ventana de voltaje, se propone un mapa de seguridad para las LIB y ALIB.