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In Situ Formed LiI Interfacial Layer for All-Solid-State Lithium Batteries with Li6PS5Cl Solid Electrolyte Membranes
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-12-06 , DOI: 10.1021/acsami.2c18975 Jianwei Li 1 , Yuanyuan Li 2 , Shengnan Zhang 1 , Tao Liu 1 , Deping Li 2 , Lijie Ci 1, 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-12-06 , DOI: 10.1021/acsami.2c18975 Jianwei Li 1 , Yuanyuan Li 2 , Shengnan Zhang 1 , Tao Liu 1 , Deping Li 2 , Lijie Ci 1, 2
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Sulfide-based solid electrolytes are considered ideal materials for all-solid-state Li metal batteries owing to their high ion conductivity and satisfactory mechanical stiffness. However, the interfacial reaction between the sulfide electrolyte membrane and Li anode severely limits the commercial application of such membranes. Herein, a lithium iodide (LiI) layer is synthesized at the Li metal–sulfide electrolyte membrane interface via chemical vapor deposition. The synthesized LiI layer exhibits satisfactory ionic conductivity and high interfacial energy, as confirmed via density functional theory calculations. Consequently, the LiI@Li/Li6PS5Cl membrane/LiI@Li symmetric cell can cycle for >150 h at 0.1 mA cm–2. The as-prepared all-solid-state batteries exhibit a high discharge capacity of 107 mA h g–1 and an excellent capacity retention of 76% after 800 cycles at 1 C. This work offers a simple and effective method to improve the interface between the Li anode and sulfide electrolyte membranes that facilitates the mass production and practical application of high-energy-density sulfide-based all-solid-state batteries.
中文翻译：
用 Li6PS5Cl 固体电解质膜原位形成用于全固态锂电池的 LiI 界面层
硫化物基固体电解质由于其高离子电导率和令人满意的机械刚度而被认为是全固态锂金属电池的理想材料。然而，硫化物电解质膜与锂负极之间的界面反应严重限制了此类膜的商业应用。在此，通过化学气相沉积在锂金属-硫化物电解质膜界面合成了碘化锂（LiI）层。通过密度泛函理论计算证实，合成的 LiI 层表现出令人满意的离子电导率和高界面能。因此，LiI@Li/Li 6 PS 5 Cl 膜/LiI@Li 对称电池可以在 0.1 mA cm –2下循环 >150 小时. 所制备的全固态电池具有 107 mA hg –1的高放电容量和 1 C 下 800 次循环后 76% 的出色容量保持率。这项工作提供了一种简单有效的方法来改善电池之间的界面。促进高能量密度硫化物基全固态电池大规模生产和实际应用的锂负极和硫化物电解质膜。
更新日期：2022-12-06
中文翻译：
用 Li6PS5Cl 固体电解质膜原位形成用于全固态锂电池的 LiI 界面层
硫化物基固体电解质由于其高离子电导率和令人满意的机械刚度而被认为是全固态锂金属电池的理想材料。然而，硫化物电解质膜与锂负极之间的界面反应严重限制了此类膜的商业应用。在此，通过化学气相沉积在锂金属-硫化物电解质膜界面合成了碘化锂（LiI）层。通过密度泛函理论计算证实，合成的 LiI 层表现出令人满意的离子电导率和高界面能。因此，LiI@Li/Li 6 PS 5 Cl 膜/LiI@Li 对称电池可以在 0.1 mA cm –2下循环 >150 小时. 所制备的全固态电池具有 107 mA hg –1的高放电容量和 1 C 下 800 次循环后 76% 的出色容量保持率。这项工作提供了一种简单有效的方法来改善电池之间的界面。促进高能量密度硫化物基全固态电池大规模生产和实际应用的锂负极和硫化物电解质膜。
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