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Stability and Formation of the Li3PS4/Li, Li3PS4/Li2S, and Li2S/Li Interfaces: A Theoretical Study
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2023-12-11 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.3c02354
Naiara Leticia Marana 1 , Silvia Casassa 1 , Mauro Francesco Sgroi 2, 3, 4 , Lorenzo Maschio 1 , Fabrizio Silveri 5 , Maddalena D'Amore 1 , Anna Maria Ferrari 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2023-12-11 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.3c02354
Naiara Leticia Marana 1 , Silvia Casassa 1 , Mauro Francesco Sgroi 2, 3, 4 , Lorenzo Maschio 1 , Fabrizio Silveri 5 , Maddalena D'Amore 1 , Anna Maria Ferrari 1
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Solid electrolytes have shown superior behavior and many advantages over liquid electrolytes, including simplicity in battery design. However, some chemical and structural instability problems arise when solid electrolytes form a direct interface with the negative Li-metal electrode. In particular, it was recognized that the interface between the β-Li3PS4 crystal and lithium anode is quite unstable and tends to promote structural defects that inhibit the correct functioning of the device. As a possible way out of this problem, we propose a material, Li2S, as a passivating coating for the Li/β-Li3PS4 interface. We investigated the mutual affinity between Li/Li2S and Li2S/β-Li3PS4 interfaces by DFT methods and investigated the structural stability through the adhesion energy and mechanical stress. Furthermore, a topological analysis of the electron density identified preferential paths for the migration of Li ions.
中文翻译：
Li3PS4/Li、Li3PS4/Li2S 和 Li2S/Li 界面的稳定性和形成：理论研究
与液体电解质相比，固体电解质表现出优异的性能和许多优点，包括电池设计的简单性。然而，当固体电解质与锂金属负极形成直接界面时，会出现一些化学和结构不稳定问题。特别是，人们认识到β-Li 3 PS 4晶体和锂阳极之间的界面相当不稳定，并且往往会促进结构缺陷，从而抑制装置的正确功能。作为解决这个问题的一种可能方法，我们提出了一种材料Li 2 S，作为Li/β-Li 3 PS 4界面的钝化涂层。我们通过DFT方法研究了Li/Li 2 S和Li 2 S/β-Li 3 PS 4界面之间的相互亲和力，并通过粘附能和机械应力研究了结构稳定性。此外，电子密度的拓扑分析确定了锂离子迁移的优先路径。
更新日期：2023-12-11
中文翻译：
Li3PS4/Li、Li3PS4/Li2S 和 Li2S/Li 界面的稳定性和形成：理论研究
与液体电解质相比，固体电解质表现出优异的性能和许多优点，包括电池设计的简单性。然而，当固体电解质与锂金属负极形成直接界面时，会出现一些化学和结构不稳定问题。特别是，人们认识到β-Li 3 PS 4晶体和锂阳极之间的界面相当不稳定，并且往往会促进结构缺陷，从而抑制装置的正确功能。作为解决这个问题的一种可能方法，我们提出了一种材料Li 2 S，作为Li/β-Li 3 PS 4界面的钝化涂层。我们通过DFT方法研究了Li/Li 2 S和Li 2 S/β-Li 3 PS 4界面之间的相互亲和力，并通过粘附能和机械应力研究了结构稳定性。此外，电子密度的拓扑分析确定了锂离子迁移的优先路径。
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