在玻璃陶石榴型固体电解质中,无形相诱导的树抑制
Nina Hoinkis1,2, Jörg Schuhmacher1, Till Fuchs2
1SCHOTT AG, Hattenbergstrasse 10, Mainz D-55122, Germany.
ACS applied materials & interfaces
|May 31, 2023
概括
这项研究引入了一种新型的玻璃陶合的,,,氧化 (LLZO) 固体电解质. 这种材料有效地抑制了树的生长,提高了固态电池 (SSB) 的安全性和性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 基于金属的固态电池 (SSB) 提供比离子电池更高的能量密度和安全性.
- 石榴石类型Li7La3Zr2O12 (LLZO) 是一个有前途的固体电解质,但面临着树生长的挑战.
- 树突在空隙和粒边界形成,损害了电池循环稳定性和安全性.
研究的目的:
- 通过一种独特的化工艺制备的新型玻璃陶添加LLZO (Ta-LLZO) 固体电解质的研究.
- 为了评估内在产生的无形阶段在抑制树生长中的有效性.
- 为了优化结条件,密集,高导电性Ta-LLZO具有改进的树抑制能力.
主要方法:
- 使用独特的化和冷却工艺制备玻璃陶Ta-LLZO.
- 在烧结过程中形态相组成和分布的表征.
- 降低温度和时间的烧结优化.
- 测量离子导电性和临界电流密度 (CCD) 在Li的对称电池中.
- 在现场扫描电子显微镜 (SEM) 用于观察涂层和树稳定性.
主要成果:
- 玻璃陶工艺产生了一个无形阶段 (约. 4重%) 含有Li2O和Li2O-SiO2,分离到谷物边界.
- 在1130°C进行0.5小时的优化烧结,产生了具有高离子导电性 (0.64mS cm−1) 的密集结构.
- 无形阶段有效地阻碍了树的生长,改善了电流密度分布.
- 这种对称的电池实现了1.15 mA cm−2.2的临界电流密度 (CCD).
- 在现场SEM证实了开发的固体电解质的优异树稳定性特性.
结论:
- 开发的玻璃陶Ta-LLZO为制造密集固体电解质提供了一个有前途的战略.
- 本质无形阶段有效地抑制了树的生长,提高了SSB的安全性和性能.
- 这种方法为未来实施金属固态电池提供了可行的途径.


