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Stabilizing the Halide Solid Electrolyte to Lithium by a β-Li3N Interfacial Layer
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-08-23 , DOI: 10.1021/acsami.2c09131 Xiaowei Xu 1 , Gaofeng Du 1 , Can Cui 1 , Jianing Liang 1 , Cheng Zeng 1 , Shuhao Wang 1 , Ying Ma 1 , Huiqiao Li 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-08-23 , DOI: 10.1021/acsami.2c09131 Xiaowei Xu 1 , Gaofeng Du 1 , Can Cui 1 , Jianing Liang 1 , Cheng Zeng 1 , Shuhao Wang 1 , Ying Ma 1 , Huiqiao Li 1
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As a new class of solid electrolytes, halide solid electrolytes have the advantages of high ionic conductivity at room temperature, stability to high-voltage cathodes, and good deformability, but they generally show a problem of being unstable to a lithium anode. Here, we report the use of Li3N as an interface modification layer to improve the interfacial stability of Li2ZrCl6 to the Li anode. We found that commercial Li3N can be easily transformed into an α-phase and a β-phase by ball-milling and annealing, respectively, in which β-phase Li3N simultaneously has high room-temperature ionic conductivity and good stability to both Li and Li2ZrCl6, making it a good choice for an artificial interface layer material. After the modification of the β-Li3N interfacial layer, the interfacial impedance between Li2ZrCl6 and the Li anode decreased from 1929 to ∼400 Ω. At a current density of 0.1 mA cm–2, the overpotential of the Li symmetric cell decreased from 250 to ∼50 mV, which did not show an obvious increase for at least 300 h, indicating that the β-Li3N interface layer effectively improves the interfacial stability between Li2ZrCl6 and Li.
中文翻译：
通过 β-Li3N 界面层将卤化物固体电解质稳定为锂
卤化物固体电解质作为一类新型固体电解质，具有室温下离子电导率高、对高压正极稳定、可变形性好的优点，但普遍存在对锂负极不稳定的问题。在这里，我们报道了使用 Li 3 N 作为界面改性层来提高 Li 2 ZrCl 6与锂负极的界面稳定性。我们发现，商业化的Li 3 N可以很容易地分别通过球磨和退火转化为α相和β相，其中β相Li 3 N同时具有较高的室温离子电导率和良好的稳定性。 Li 和 Li 2 ZrCl 6，使其成为人工界面层材料的不错选择。对β-Li 3 N 界面层进行改性后，Li 2 ZrCl 6与Li负极之间的界面阻抗从1929年下降到~400 Ω。在电流密度为 0.1 mA cm –2时，Li 对称电池的过电位从 250 降低到 ∼50 mV，至少 300 h 没有明显增加，表明 β-Li 3 N 界面层有效提高了Li 2 ZrCl 6和Li之间的界面稳定性。
更新日期：2022-08-23
中文翻译：
通过 β-Li3N 界面层将卤化物固体电解质稳定为锂
卤化物固体电解质作为一类新型固体电解质，具有室温下离子电导率高、对高压正极稳定、可变形性好的优点，但普遍存在对锂负极不稳定的问题。在这里，我们报道了使用 Li 3 N 作为界面改性层来提高 Li 2 ZrCl 6与锂负极的界面稳定性。我们发现，商业化的Li 3 N可以很容易地分别通过球磨和退火转化为α相和β相，其中β相Li 3 N同时具有较高的室温离子电导率和良好的稳定性。 Li 和 Li 2 ZrCl 6，使其成为人工界面层材料的不错选择。对β-Li 3 N 界面层进行改性后，Li 2 ZrCl 6与Li负极之间的界面阻抗从1929年下降到~400 Ω。在电流密度为 0.1 mA cm –2时，Li 对称电池的过电位从 250 降低到 ∼50 mV，至少 300 h 没有明显增加，表明 β-Li 3 N 界面层有效提高了Li 2 ZrCl 6和Li之间的界面稳定性。
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