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在石榴石固体电解质中达到所需的锂浓度;加工对物理和电化学性能的影响
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2022-10-20 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c01915
Matthew A. Limpert 1, 2 , Terrill B. Atwater 1 , Tanner Hamann 2 , Griffin Luh Godbey 2 , Gregory T. Hitz 2 , Dennis Wayne McOwen 2 , Eric D. Wachsman 2
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锂离子导电石榴石是最有前途的固态电解质之一,可替代锂电池中的液态有机电解质,导致石榴石出版物和商业活动的数量迅速增加。然而,这些出版物通常基于标称锂含量,并添加过量锂以定性地补充煅烧和烧结过程中的锂损失,导致锂成分不精确,直接影响烧结石榴石的物理和电化学性能。在这项研究中,我们系统地改变了 Li 6.75± X La 2.75 Ca 0.25 Zr 1.75 Nb 0.5 O 12加工过程中的锂含量(LLCZN),然后测量实际锂含量,并确定密度、二次相形成以及对电化学性能的影响。对于所需的 6.75 化学计量 LLCZN Li 组合物,烧结后的摩尔锂含量在每摩尔 5.5 至 7.3 锂的范围内,这取决于起始锂含量和使用的烧结条件。当锂含量超出设计的化学计量时,会检测到二次相,从而阻碍烧结。在 MgO 坩埚中烧结的样品获得了高体积电导率 (>10 –4 S cm –1 )。然而,由于次生相,它们表现出较低的晶界电导率,导致总电导率约为 10 –5 S cm –1。相比之下,当在 Al 中烧结时2 O 3坩埚、体电导率 (2.0 × 10 –4 S cm –1 ) 和晶界电导 (1.07 × 10 –3 S cm –1 ) 在 6.37 锂/mol LLCZN 时达到最大值,总电导率为 1.68 × 10 –4 S cm –1虽然在 MgO 坩埚中烧结时获得了相似的体积电导率,但在被来自 Al 2 O 3坩埚的百万分之几铝污染的样品中获得了最高的总电导率。



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更新日期:2022-10-20
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