Improved Air Stability of Sulfide Electrolytes for All-Solid-State Li Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Sulfide-based solid electrolytes (SEs) are receiving increasing attention due to their high ionic conductivities (up to 10-2 S cm-1 at room temperature) that can be comparable to the liquid electrolytes.1 However, the air stability of sulfide SEs is very poor.2, 3 Most developed sulfide SEs are prone to turn bad when exposed to the moisture. The generated H2S is dangerous, which places the commercialization of sulfide SEs into a challenging situation. 2, 3 In our work, to improve the air stability of sulfide SEs, we employed element substitution (Sn and Sb) for the problematic element (P) in conventional sulfide SEs (Li3PS4, Li6PS5I, Li10GeP2S12) based on the hard and soft acid and base theory (HSAB).4, 5, 6 Our results suggest that Sn and Sb-substituted sulfide SEs show significantly improved air stability compared with the pristine sulfides. Meanwhile, it is found that the Sn or Sb element substitution effectively enhance the ionic conductivity as well as Li metal compatibility in some cases. Various structural (e.g., X-ray diffraction, X-ray absorption near edge spectroscopy, solid-state nuclear magnetic resonance) and electrochemical characterizations are employed to identify the mechanism of the improvements are related to the Sn/Sb substitution-derived crystal structure, reinforced bonding energy, and the optimized electrode/electrolyte interfaces. Our studies provide a new idea of designing functional sulfide composition to realize improved air stability coupling with other essential properties. Re ferences N. Kamaya, R. Kanno*, et al. A lithium superionic conductor, Nat. Mater. 2011, 10, 682-686. C. Yu, F. Zhao, J. Luo, X. Sun*. Recent Development of lithium argyrodite solid-state electrolytes for solid-state batteries: synthesis, structure, stability and dynamics. Nano Energy 2021, 83, 105858. F. Zhao, S. Zhang, Y. Li*, X. Sun*. Emerging characterization techniques to understand electrode interfaces in all-solid-state lithium batteries. Small Struct. 2021, DOI: 10.1002/sstr.202100146. F. Zhao, J. Liang, X. Sun*, et al. A Versatile Sn-Substituted Argyrodite Sulfide Electrolyte for All-Solid-State Li Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2020, 10, 1903422. F. Zhao, X. Sun*, et al. An Air-Stable and Li-Metal-Compatible Glass-Ceramic Electrolyte enabling High-Performance All-Solid-State Li-Metal Batteries. Adv. Mater. 2021, 33, 2006577. J. Liang, X. Sun*, et al. Li10Ge(P1–xSbx)2S12 Lithium-Ion Conductors with Enhanced Atmospheric Stability, Chem. Mater. 2020, 32, 2664-2672.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».