Benefits and Limitations of 226 Substitutions into Li-La-Ti-O Perovskites
Notice bibliographique
Résumé
Lithium lanthanum titanate solid electrolyte has high bulk conductivity and stability at high potentials but suffers from low grain boundary conductivity and instability at low potentials. In order to mitigate these two limitations, the effect of single partial substitutions on perovskite (Li-La-Ti-O) materials was studied. The X-ray diffraction patterns showed that numerous substituents enable pure-phase perovskite, a feat that could not previously be accomplished in the unsubstituted materials. Bond valence mismatch is used as a simple predictor of the substitution site and shows that remarkably high mismatches can be tolerated by the perovskite structure. The best substitutions had minimal impact on bulk conductivity but induced minor enhancements in the grain boundary conductivity. Some elements, such as Cr and Mn, increased the electronic conductivity producing good candidates for the electrolyte in the composite cathode for an all-solid-state battery. The electrochemical stability limits were also shifted either to higher or lower potentials by substitutions. Cr substitution resulted in the electrolyte becoming a cathode material with a highly reversible redox peak near 3.43 V (vs Li/Li + ). A thorough screening, therefore, yields a combination of materials (unsubstituted as the anode/electrolyte and Cr-substituted as the cathode) that represents a strong candidate for the elusive epitaxial battery, an ideal application of this class of materials given the very high bulk conductivities. Some substitutions also extended the low potential stability limit to below 1.5 V, a shift that would allow the use of Li 4 Ti 5 O 12 and Nb-based anodes without a buffer layer. Overall, this work shows to what extent the properties of LLTO perovskites can be tuned with substitution in order to meet various application requirements.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
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| 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 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
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