全固体電池用ハリド固体電解質

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 固体化学

背景:

• 高エネルギー密度全固体リチウム電池 (ASSLB) には,高伝導性と安定した固体電解質 (SSEs) が必要です.
• ハライド製のSSEはASSLBの発展に有望な機会を提供します.

研究 の 目的:

• 新しい一連のLiScCl₃₊SSEを発見し,特徴づけること.
• 構成,構造,およびLi⁺輸送特性との関係を調査する.
• これらのSSEの電気化学性能をASSLBで評価する.

主な方法:

• コメルトリング合成戦略
• 構造分析と好ましい方向の観察
• Li⁺の拡散性とイオン伝導性の体系的な探査.
• 電気化学的な窓の測定とリチウム塗装/剥離試験
• LiCoO₂/Li₃ScCl₆の製造と試験について

主要な成果:

• LiScCl₃₊ SSEs (x = 2.5, 3, 3.5, 4) が発見され,室温のイオン伝導性は3 × 10^-3 S cm^{-1までであった.}
• "x"値の調整により調整可能なLi⁺の移行が示され,導電性が向上し,ブロック効果が低下する.
• Li₃ScCl₆は,広範囲の電気化学窓 (0.9-4.3 V 対 Li⁺/Li) を表しており,2500時間以上安定したLiプレッティング/ストリッピングを行っています.
• Li₃ScCl₆を使用したASSLBは,良好なサイクル寿命で104.5 mAh g^{-1の可逆容量を達成した.}

結論:

• LiScCl₃₊SSEは,高いイオン伝導性と電気化学的安定性があるため,ASSLBの有効な候補である.
• LiScCl₃₊の組成チューニングにより,Li⁺の輸送を最適化することができます.
• これらの発見は,高性能ASSLBのための高度なSSEを設計するための新しい戦略を提供します.