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Oxygenated Li3PS4 electrolyte with improved conductivity and air stability for all-solid-state Li–ion batteries
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1016/j.electacta.2024.145382 D. Narsimulu, Yuvaraj Subramanian, Rajesh Rajagopal, Kwang-Sun Ryu
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2024-11-19 , DOI: 10.1016/j.electacta.2024.145382 D. Narsimulu, Yuvaraj Subramanian, Rajesh Rajagopal, Kwang-Sun Ryu
All solid-state Lithium–ion battery (ASSLB) is a promising energy storage device, owing to its high-energy density and safety. In this work, we report a Li3 PS1–x Ox by O-doped β–Li3 PS4 using planetary ball-milling method. As-prepared Li3 PS1–x Ox is utilized as a solid electrolyte (SE) for the ASSLB. Experimental observation including electrochemical impedance spectroscopy (EIS), air stability, and electrochemical tests reveal that the small amount of O-doping into β–Li3 PS4 can abruptly improve the ionic conductivity, air stability, and electrochemical properties. x = 0.2 amount of O-doping (Li3 PS3.8 O0.2 ) exhibits high ionic conductivity of 1.13 mS·cm−1 , which is 2.56 times higher than that of the un-doped β–Li3 PS4 (0.44 mS cm−1 ). Meanwhile, H2 S suppression of Li3 PS3.8 O0.2 is 10 times higher than that of the β–Li3 PS4 . Different kinds of anode material (Li, In, and Li–In) for the Li3 PS3.8 O0.2 glass–ceramic SE with the Li (Ni0 .8 Co0 .1 Mn0.1 )O2 (NCM811) as cathode is proposed for the fabrication of the ASSLB cell. The NCM811/Li3 PS3.8 O0.2 /Li–In delivered higher reversible capacity and better rate performances than the NCM811/Li3 PS4 /Li–In ASSLB, owing to O-incorporation. These results reveal that the partial replacement of S2− with O2− could improve the ionic conductivity, air stability, and improve the electrochemical performances of β–Li3 PS4 .
中文翻译:
含氧 Li3PS4 电解质,具有更高的导电性和空气稳定性,适用于全固态锂离子电池
全固态锂离子电池 (ASSLB) 由于其高能量密度和安全性,是一种很有前途的储能设备。在这项工作中,我们使用行星球磨方法报道了 O 掺杂 β–Li3PS4 的 Li3PS1–xOx。制备的 Li3PS1–xOx 用作 ASSLB 的固体电解质 (SE)。包括电化学阻抗谱 (EIS)、空气稳定性和电化学测试在内的实验观察表明,少量 O 掺杂到 β-Li3PS4 中可以突然提高离子电导率、空气稳定性和电化学性质。x= 0.2 量的 O 掺杂 (Li3PS3.8O0.2) 表现出 1.13 mS·cm-1 的高离子电导率,是未掺杂的 β-Li3PS4 (0.44 mS cm-1) 的 2.56 倍。同时,Li3PS3.8O0.2 的 H2S 抑制比 β-Li3PS4 高 10 倍。以 Li (Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 (NCM811) 为阴极的 Li3PS3.8O0.2 微晶玻璃 SE 的不同种类的负极材料 (Li、In 和 Li-In) 被提出用于制造 ASSLB 电池。NCM811/Li3PS3.8O0.2/Li-In 采用 O 型掺入,与NCM811/Li3PS4/Li–In ASSLB相比,具有更高的可逆容量和更好的倍率性能。这些结果表明,用 O2− 部分取代 S2− 可以提高 β–Li3PS4 的离子电导率、空气稳定性并改善电化学性能。
更新日期:2024-11-19
中文翻译:
含氧 Li3PS4 电解质,具有更高的导电性和空气稳定性,适用于全固态锂离子电池
全固态锂离子电池 (ASSLB) 由于其高能量密度和安全性,是一种很有前途的储能设备。在这项工作中,我们使用行星球磨方法报道了 O 掺杂 β–Li3PS4 的 Li3PS1–xOx。制备的 Li3PS1–xOx 用作 ASSLB 的固体电解质 (SE)。包括电化学阻抗谱 (EIS)、空气稳定性和电化学测试在内的实验观察表明,少量 O 掺杂到 β-Li3PS4 中可以突然提高离子电导率、空气稳定性和电化学性质。x= 0.2 量的 O 掺杂 (Li3PS3.8O0.2) 表现出 1.13 mS·cm-1 的高离子电导率,是未掺杂的 β-Li3PS4 (0.44 mS cm-1) 的 2.56 倍。同时,Li3PS3.8O0.2 的 H2S 抑制比 β-Li3PS4 高 10 倍。以 Li (Ni0.8Co0.1Mn0.1)O2 (NCM811) 为阴极的 Li3PS3.8O0.2 微晶玻璃 SE 的不同种类的负极材料 (Li、In 和 Li-In) 被提出用于制造 ASSLB 电池。NCM811/Li3PS3.8O0.2/Li-In 采用 O 型掺入,与NCM811/Li3PS4/Li–In ASSLB相比,具有更高的可逆容量和更好的倍率性能。这些结果表明,用 O2− 部分取代 S2− 可以提高 β–Li3PS4 的离子电导率、空气稳定性并改善电化学性能。