分析石榴石的储存固体电解质

在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩,研究人员提出了见解的空气稳定性和表面化学存储石榴石固体电解质。

研究:存储的石榴石固体电解质:洞察空气稳定性和表面化学。图片来源:kkssr / Shutterstock.com

背景

固态锂金属电池(SSLMBs)是通过锂离子导体的发展快,这将使新一代高能量密度电池和消除安全问题与液态锂离子电池。氧化物固体电解质(操作系统)中脱颖而出的许多固体电解质(SEs)因为他们强大的机械性能,易于制造、和热化学稳定性。

由于其强烈的离子电导率和更好的电化学/李金属阳极的化学稳定性,在Li-rich garnet-type李₇拉₃Zr₂O₁₂(LLZO)是最有前途的操作系统之一。材料制备、阳离子置换和掺杂物离子传输机制、离子电导率,和接口工程都为LLZO在过去十年里取得了很大的进步。

详细了解空气钝化层(APL)响应机制和阻抗特性可能会援助发展的技术来提高本身的质量/李接口,简化细胞组装。不幸的是,APL分析,一般的表征技术,是不切实际的。

关于这项研究

在这项研究中,作者讨论了李的空气稳定的品质_6.4拉₃Zr_1.4助教_0.6O₁₂(LLZTO),如不稳定的创世纪,APL参数,空气钝化机制。第一努力专注于系统方法论的发展调查的空气stability-based LLZTO特点,如APL的性质等影响因素,厚度、显微结构、组件和阻抗。

原点钝化机制和不稳定的空气也被提出。第二个目标是评估的APL界面阻力的影响,研究APL的热稳定性,提高退火技术减轻APL的不利影响”李/ LLZTO”界面。

团队调查了空气不稳定用新鲜溶解LLZTO陶瓷截面不抛光。脆弱的抛光技术陶瓷导致机械损伤层形成表面上,造成显著的化学和形态改变。存储的特点,三个不同的LLZTO形态(即。横截面、陶瓷、粉末和颗粒)在长期范围内进行了研究。在不同温度下热处理的复苏效果,以及相关电气性能也证明。

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研究人员使用15水平x射线光电子能谱(XPS)分析深度分析化学绑定和元素内容进展在APL新鲜溶解LLZTO横断面图。溅射深度的函数,这种特性被用来显示上述特性的不断演变。APL的界面阻力的影响评估,APL的热稳定性研究,并进一步,退火技术精制减轻APL的不利影响”李/ LLZTO”界面。

观察

APL的主要污染物,根据15水平x射线光电子能谱学深度分析和热重分析,李₂有限公司₃,LiOH_xH₂啊,和李_6.4倍H_x拉₃Zr_1.4助教_0.6O₁₂,浓度和暴露时间增加。的_xH₂由阿李+ / H +交换反应生产APL是至关重要的一步。在700°C,他们完全解决Li-poor阶段的内容,即。拉₂Zr₂O₃形成的。表面形态和特征可以有效恢复地表APL-contaminated层时被使用热处理过程在700°C 3小时。

李/ LLZTO界面阻抗从200Ω,降至3和临界电流密度马从0.2增加到0.65厘米²。马在电流密度为0.1厘米²李,李对称/ LLZTO /细胞工作超过4000小时。超过1000小时的马大的电流密度为0.2厘米²,没有明显的短路信号被记录。

结论

总之,该研究阐明,实际热处理在700°C 3 h是一个可行的和完全消除地表APL的简单方法。作者认为,这项研究的发现LLZTO空气稳定的增加我们的知识,为garnet-based SSLMBs在真实的应用程序中使用。此外,他们提到,提出系统化的方法可能会引发新的研究空气stability-related困难更广泛的固体电解质。

观察到,改善界面接触李负责相当大的改善/ LLZTO /李电化学性能。结果导致更好的理解LLZTO空气稳定和产生的污染层提供了一个系统的描述。团队强调,这项技术可能会导致新的研究空气稳定困难较大的固液电解质系统和提出的热处理方法可以作为一个至关重要的预处理对LLZTO更好的表面改性,为全固态电池的应用铺平了道路。

源

贾,P。霁,X。郑,P。,等。存储石榴石固体电解质:洞察空气稳定性和表面化学。ACS应用能源材料(2022)。欧洲杯足球竞彩https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.2c00452

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