Electrochemical Performance and Microstructure Evolution of a Quasi-Solid-State Lithium Battery Prepared by Spark Plasma Sintering
Notice bibliographique
Résumé
Solid-state lithium batteries are promising next-generation energy storage systems for electric vehicles due to their high energy density and high safety and require achieving and maintaining intimate solid–solid interfaces for lithium-ion and electron transport. However, the solid–solid interfaces may evolve over cycling, disrupting the ion and electron diffusion pathways and leading to rapid performance degradation. The development of solid-state lithium batteries has been hindered by the lack of fundamental understanding of the interfacial microstructure change over cycling and its relation to electrochemical properties. Herein, we prepared a quasi-solid-state lithium battery, 30%LiFePO 4 -55%Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 -15%C| Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 |Li, by spark plasma sintering, and employed it as a model system to reveal the microstructure evolution at the solid–solid interfaces with electrochemical performance of the batteries. The electrochemical assessment showed that the quasi-solid-state lithium battery exhibited a discharge specific capacity of about 150 mAh g –1 in the first 80 cycles and then experienced severe capacity attenuation afterward, accompanied by a gradual internal resistance increase. Scanning electron microscopy observation showed that more cracks were formed inside the solid-state electrolyte and at the solid–solid interfaces as the battery cycled from 10 to 67 and 157 cycles. Detailed microstructure and phase analysis by high-resolution transmission electron microscopy and selected area electron diffraction discovered that the crack formation and performance decay were mainly caused by (1) the volume change of the LiFePO 4 composite cathode during cycling, (2) the grain expansion of the Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 solid-state electrolyte at its interface with lithium anode, and (3) the formation of a solid electrolyte interphase layer, comprising Li 2 CO 3, LiF, and LiTFSI, at the cathode–solid-state electrolyte interface. These microstructure changes built up over repeated battery cycling, ultimately causing the structure collapse and battery failure. The microstructure evolution information is expected to guide the design of better structures and interfaces for solid-state lithium batteries.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,000 |
| 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.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 ».