Superionic conducting vacancy-rich β-Li3N electrolyte for stable cycling of all-solid-state lithium metal batteries
Notice bibliographique
Résumé
The advancement of all-solid-state lithium metal batteries requires breakthroughs in solid-state electrolytes (SSEs) for the suppression of lithium dendrite growth at high current densities and high capacities (>3 mAh cm−2) and innovation of SSEs in terms of crystal structure, ionic conductivity and rigidness. Here we report a superionic conducting, highly lithium-compatible and air-stable vacancy-rich β-Li3N SSE. This vacancy-rich β-Li3N SSE shows a high ionic conductivity of 2.14 × 10−3 S cm−1 at 25 °C and surpasses almost all the reported nitride-based SSEs. A Li- and N-vacancy-mediated fast lithium-ion migration mechanism is unravelled regarding vacancy-triggered reduced activation energy and increased mobile lithium-ion population. All-solid-state lithium symmetric cells using vacancy-rich β-Li3N achieve breakthroughs in high critical current densities up to 45 mA cm−2 and high capacities up to 7.5 mAh cm−2, and ultra-stable lithium stripping and plating processes over 2,000 cycles. The high lithium compatibility mechanism of vacancy-rich β-Li3N is unveiled as intrinsic stability to lithium metal. In addition, β-Li3N possesses excellent air stability through the formation of protection surfaces. All-solid-state lithium metal batteries using the vacancy-rich β-Li3N as SSE interlayers and lithium cobalt oxide (LCO) and Ni-rich LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 (NCM83) cathodes exhibit excellent battery performance. Extremely stable cycling performance is demonstrated with high capacity retentions of 82.05% with 95.2 mAh g−1 over 5,000 cycles at 1.0 C for LCO and 92.5% with 153.6 mAh g−1 over 3,500 cycles at 1.0 C for NCM83. Utilizing the vacancy-rich β-Li3N SSE and NCM83 cathodes, the all-solid-state lithium metal batteries successfully accomplished mild rapid charge and discharge rates up to 5.0 C, retaining 60.47% of the capacity. Notably, these batteries exhibited a high areal capacity, registering approximately 5.0 mAh cm−2 for the compact pellet-type cells and around 2.2 mAh cm−2 for the all-solid-state lithium metal pouch cells. This new β-Li3N solid-state electrolyte demonstrates a vacancy-mediated superionic diffusion mechanism, achieving high ionic conductivity (2.14 × 10−3 S cm−1) and effectively suppressing lithium dendrite growth. Its high compatibility with lithium and air stability promises improved safety and performance in all-solid-state lithium metal batteries, making it ideal for advanced energy storage applications.
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 ».