El electrolito Li7P3S11 pertenece a los electrolitos sólidos de sulfuro, comúnmente conocidos como LPS. Su principal ventaja es su altísima conductividad de iones de litio. Esta alta conductividad se debe a su estructura cristalina única, que proporciona canales de migración espaciosos y conectados para los iones de litio.

Vía de síntesis de Electrolito Li7P3S11

electrolitos Li7P3S11 Presentan una alta conductividad iónica a temperatura ambiente, lo que los convierte en electrolitos de estado sólido muy prometedores. Por lo tanto, se está explorando una vía de síntesis escalable y de bajo costo para el Li₄P₃S₄ de alto rendimiento. sólido -estado electrolitos es Particularmente crucial. Actualmente, existen tres métodos principales de síntesis para este electrolito: extracción fundida, molienda mecánica de bolas y síntesis en fase líquida. Investigaciones han revelado que el Li₄P₃S₁₀ cristalino no puede existir de forma estable a temperatura ambiente. Mediante una combinación de estudios computacionales y experimentales, se descubrió que el Li₄P₃S₁₀ puede cristalizar a 553 K (280 ° C), por lo que a temperatura ambiente, suele presentarse en estado vítreo amorfo o vitrocerámico parcialmente cristalizado. El Li₄P₃S₁₀ vitrocerámico generalmente no se puede sintetizar en un solo paso y se obtiene principalmente mediante molienda mecánica con bolas para producir Li₄P₃S₁₀ vítreo, seguido de un tratamiento térmico a alta temperatura. Al enfriarse, el Li₄P₃S₁₀ parcialmente cristalizado precipita en la fase vítrea, formando un compuesto de fases cristalinas y amorfas. — Esta mezcla constituye la vitrocerámica Li7P3S11.

- Método de extracción por fusión

El método de extracción por fusión es un método simple y rápido para preparar Electrolito sólido Li7P3S11 Consiste principalmente en preparar las materias primas según la relación estequiométrica, calentarlas a alta temperatura durante un tiempo en un tubo de cuarzo al vacío y luego extraerlas a baja temperatura con agua helada para formar Li₄P₃S₁₀ vítreo. Finalmente, el Li₄P₃S₁₀ vítreo obtenido se calienta a la temperatura de cristalización y, tras enfriarse, se forma un estado parcialmente cristalino, el Li₄P₃S₁₀ vítreo, es decir, el estado vitrocerámico.

- Método de molienda mecánica de bolas

La molienda mecánica de bolas es un proceso en el que las materias primas se colocan en una proporción determinada en un recipiente de molienda de bolas y se añade una masa determinada de bolas. Posteriormente, controlando la velocidad y el tiempo de molienda, se lleva a cabo una reacción en estado sólido. El método de molienda mecánica de bolas, también conocido como molienda de bolas de alta energía, consta de cuatro procesos: mezcla, trituración, amorfización y reacción en estado sólido, que provocan colisiones de alta energía entre las materias primas mediante la rotación a alta velocidad de las bolas. En comparación con el método de extracción por fusión, la molienda de bolas de alta energía presenta las ventajas de una baja temperatura de procesamiento y una menor cantidad de impurezas, y actualmente es el principal método para la preparación de electrolitos Li₄P₃S₄. Sin embargo, los materiales preparados mediante molienda de bolas de alta energía suelen estar en estado vítreo, por lo que es necesario un tratamiento térmico posterior para obtener la vitrocerámica. Electrolito Li7P3S11 .

- Método de síntesis en fase líquida

Aunque la molienda mecánica de bolas es un método común para preparar electrolitos sólidos de Li7P3S11, presenta desventajas como la composición desigual de los materiales sintéticos y la fácil adhesión a las paredes durante la molienda. Por lo tanto, existen muchos problemas para lograr la preparación a gran escala de electrolitos de Li7P3S11 de alto rendimiento. El método en fase líquida puede lograr una mezcla a nivel atómico de materias primas en estado líquido y puede preparar materiales electrolíticos altamente uniformes. Además, este método facilita la preparación industrial a gran escala y la modificación de la superficie de los materiales de los electrodos, lo que lo convierte en un foco de investigación para la preparación de electrolitos sólidos de sulfuro. Según si se genera precipitación durante el proceso de reacción, los métodos en fase líquida se pueden dividir en dos tipos: (1) método de precipitación por disolución, en el que el electrolito de sulfuro sintetizado por molienda de bolas se disuelve completamente en disolventes orgánicos como metanol (MT), etanol (EA), N-metilformamida (NMF), etc., y luego los disolventes orgánicos se evaporan mediante tratamiento térmico; (2) El método de síntesis por suspensión implica agregar materias primas (Li2S, P2S5) a solventes orgánicos con menor solubilidad para formar partículas suspendidas y luego eliminar solventes orgánicos como tetrahidrofurano (THF), dimetiléter (DME), acetonitrilo (ACN), etc. Ambos métodos requieren un tratamiento térmico posterior para eliminar solventes orgánicos volátiles y la sinterización del producto obtenido para obtener vitrocerámica Li7P3S11.

Principales áreas de aplicación

Este polvo de electrolito sólido de sulfuro Se utiliza principalmente para la investigación y fabricación de la próxima generación de baterías de litio de estado sólido, lo que puede implicar:

Mejorar la densidad energética y la seguridad de las baterías.

Se utiliza para investigación de laboratorio, líneas de producción piloto o producción a pequeña escala en campos específicos.