Electrolitos sólidos tipo granate de Li7La3Zr2O12 codopados con Ga/Nb para el almacenamiento de energía en baterías de ion-litio de estado sólido

Abstract

Las baterías de ion-litio de estado sólido constituyen una tecnología relevante para el almacenamiento seguro y eficiente de energía. Entre los materiales empleados en estas baterías, el Li7La3Zr2O12 (LLZO) con estructura tipo granate destaca como un electrolito sólido prometedor debido a su elevada conductividad iónica y estabilidad frente al litio metálico. Sin embargo, el desempeño del LLZO sin dopar se encuentra limitado por la inestabilidad de su fase de alta conductividad a temperatura ambiente. En este trabajo se sintetizaron, mediante el método Pechini, LLZO sin dopar y composiciones codopadas con Ga y Nb de fórmula Li6.4-yGa0.2La3Zr2-yNbyO12 (y = 0-0.4), con el objetivo de analizar el efecto del codopaje sobre laestructura cristalina, la densificación y el transporte iónico. Los resultados mostraron que la incorporación conjunta de Ga y Nb favorece la estabilización de la fase de alta conductividad a menores temperaturas y mejora la densificación del material, lo que se refleja en un incremento de la conductividad iónica. Entre las composiciones evaluadas, Li6.1Ga0.2La3Zr1.7Nb0.3O12 presentó la conductividad iónica más alta a temperatura ambiente, con un valor de 2.31 × 10^-4 S/cm. En conjunto, los resultados demuestran que el codopaje con Ga y Nb permite modificar la estabilidad de fase y favorecer el transporte iónico del LLZO, destacando la relación entre la composición, la estructura y las propiedades eléctricas del material.

Keywords: LLZO; codopaje; conductividad iónica.