Resumen - Pruebas de espectroscopia de impedancia in situ de Li$_{4-x}$Ge$_{1-x}$P$_x$O$_4$ como electrolito de estado sólido potencial para baterías de iones de litio micro

Pruebas de espectroscopia de impedancia in situ de Li$_{4-x}$Ge$_{1-x}$P$_x$O$_4$ como electrolito de estado sólido potencial para baterías de iones de litio micro

2025-07-10 12:55:45

{"Mohammadhossein Montazerian","Kyle J. Stephens","Vladimir Roddatis","Christof Vockenhuber","Arnold Müller","Anders J. Barlow","Thomas Lippert","Nick A. Shepelin","Daniele Pergolesi"}

{cond-mat.mtrl-sci}

Esta investigación investiga el potencial de Li4-xGe1-xPxO4 (LGPO), un óxido tipo LISICON, como electrolito en estado sólido para baterías micro de iones de litio. El estudio se centra en la fabricación de películas de LGPO utilizando deposición por láser pulsado (PLD) bajo diversas condiciones de deposición y en la examen de sus propiedades de transporte iónico mediante espectroscopia de impedancia in situ. El equipo de investigación correlaciona de manera sistemática la temperatura de deposición, la presión de fondo, la composición química, la cristalinidad y la morfología con las propiedades de transporte iónico. Encuentran que las películas de LGPO policristalinas crecidas a alta temperatura (535 °C) y baja presión de oxígeno (0.01 mbar) presentan la conductividad iónica a temperatura ambiente más alta (~1.2 × 10-5 S cm-1), superando en una magnitud a la de LiPON, con una energía de activación de 0.46 eV. Por el contrario, las películas amorfas muestran una conductividad significativamente más baja (~5.2 × 10-8 S cm-1) y una energía de activación mayor (0.72 eV). El estudio revela que la cristalinidad, la composición química y la densidad de fronteras de grano afectan críticamente el transporte iónico, destacando la importancia del control microestructural. Los hallazgos establecen a LGPO como un electrolito en estado sólido de alta desempeño y viable, compatible con el procesamiento a alta temperatura para las arquitecturas de baterías micro de próxima generación. La investigación también subraya la importancia del control ambiental para evaluar con precisión las propiedades electroquímicas de los electrolitos de película delgada. Los hallazgos del estudio sugieren que LGPO tiene el potencial de ser una alternativa atractiva a LiPON para su uso en baterías de estado sólido a escala micro, permitiendo procesos de fabricación a alta temperatura y ampliando el espacio de diseño para las arquitecturas de baterías micro de próxima generación.