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LiAlO2/LiAl5O8 membranes derived from flame synthesized nanopowders (NPs) as a potential electrolyte and coating material for all solid-state batteries (ASSBs).
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-09-16 , DOI: 10.1021/acsami.0c13021 Eleni Temeche 1 , Sylvio Indris 2 , Richard M Laine 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-09-16 , DOI: 10.1021/acsami.0c13021 Eleni Temeche 1 , Sylvio Indris 2 , Richard M Laine 1
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Recently, γ-LiAlO2 has attracted considerable attention as a coating in Li-ion battery electrodes. However, its potential as a Li+ ceramic electrolyte is limited due to its poor ionic conductivity (<10–10 S cm–1). Here, we demonstrate an effective method of processing LiAlO2 membranes (<50 μm) using nanopowders (NPs) produced via liquid-feed flame spray pyrolysis (LF-FSP). Membranes consisting of selected mixtures of lithium aluminate polymorphs and Li contents were processed by conventional tape casting of NPs followed by thermocompression of the green films (100 °C/10 kpsi/10 min). The sintered green films (1100 °C/2 h/air) present a mixture of LiAlO2 (∼72 wt %) and LiAl5O8 (∼27 wt %) phases, offering ionic conductivities (>10–6 S cm–1) at ambient with an activation energy of 0.5 eV. This greatly increases their potential utility as ceramic electrolytes for all-solid-state batteries, which could simplify battery designs, significantly reduce costs, and increase their safety. Furthermore, a solid-state Li/Li3.1AlO2/Li symmetric cell was assembled and galvanostatically cycled at 0.375 mA cm−2 current density, exhibiting a transference number ≈ 1.
中文翻译：
LiAlO2 / LiAl5O8膜是由火焰合成的纳米粉末（NPs）制成的，是所有固态电池（ASSB）的潜在电解质和涂层材料。
最近，γ-LiAlO 2已引起相当大的关注，如锂离子电池的电极上的涂层。但是，由于其差的离子电导率（<10 –10 S cm –1），其作为Li +陶瓷电解质的潜力受到限制。在这里，我们演示了一种使用通过液体进料火焰喷雾热解法（LF-FSP）生产的纳米粉（NPs）处理LiAlO 2膜（<50μm）的有效方法。由铝酸锂多晶型物和Li含量的选定混合物组成的膜通过NP的常规流延浇铸，然后热压生膜（100°C / 10 kpsi / 10 min）进行加工。烧结的生膜（1100°C / 2 h /空气）呈现LiAlO 2（〜72 wt％）和LiAl的混合物5 O 8（〜27 wt％）相，在环境中提供0.5 eV的活化能，提供离子电导率（> 10 –6 S cm –1）。这极大地提高了其作为全固态电池陶瓷电解质的潜在用途，从而可以简化电池设计，显着降低成本并提高安全性。此外，组装了固态Li / Li 3.1 AlO 2 / Li对称电池，并在0.375 mA cm -2的电流密度下进行恒电流循环，表现出迁移数≈1。
更新日期：2020-10-14
中文翻译：
LiAlO2 / LiAl5O8膜是由火焰合成的纳米粉末（NPs）制成的，是所有固态电池（ASSB）的潜在电解质和涂层材料。
最近，γ-LiAlO 2已引起相当大的关注，如锂离子电池的电极上的涂层。但是，由于其差的离子电导率（<10 –10 S cm –1），其作为Li +陶瓷电解质的潜力受到限制。在这里，我们演示了一种使用通过液体进料火焰喷雾热解法（LF-FSP）生产的纳米粉（NPs）处理LiAlO 2膜（<50μm）的有效方法。由铝酸锂多晶型物和Li含量的选定混合物组成的膜通过NP的常规流延浇铸，然后热压生膜（100°C / 10 kpsi / 10 min）进行加工。烧结的生膜（1100°C / 2 h /空气）呈现LiAlO 2（〜72 wt％）和LiAl的混合物5 O 8（〜27 wt％）相，在环境中提供0.5 eV的活化能，提供离子电导率（> 10 –6 S cm –1）。这极大地提高了其作为全固态电池陶瓷电解质的潜在用途，从而可以简化电池设计，显着降低成本并提高安全性。此外，组装了固态Li / Li 3.1 AlO 2 / Li对称电池，并在0.375 mA cm -2的电流密度下进行恒电流循环，表现出迁移数≈1。
京公网安备 11010802027423号