Dopant synergy vs. competition in codoped Li7La3Zr2O12 garnet solid electrolytes
Notice bibliographique
Résumé
LLZO is typically singly doped with Ga or Ta to reach ionic conductivities over 1 mS/cm, and some recent studies have examined the potential conductivity benefits of codoping the material. However, to date codoped LLZO fails to out-perform singly doped LLZO in terms of conductivity, and no study has sufficiently explored the consequences on other necessary properties. We have previously screened 59 possible single dopants to determine their impact on these properties. No single dopant addresses all requirements, thus, here we explore triple doping. We choose Ga for high ionic conductivity and low electronic conductivity, Dy for high voltage stability, and Ti for low voltage stability. The benefits and tradeoffs of codoping are determined with 64 samples spanning the triple doping space. We find fundamental limitations to codoping. The high ionic conductivity of Ga-doped LLZO is lowered by the addition of the other dopants, though this is mitigated partly by increased Ga levels. Electronic conductivity, by contrast, shows that a critical level of Ga is needed to obtain low conductivities, and this is resilient to the other dopants such that codoping is effective here. By contrast, the high voltage stability is systematically limited by the poor performance of Ga, and Dy is not effective in overcoming this, but Ti alone does help the low voltage stability of the Ga containing materials. These fundamental limitations suggest that multilayer designs will likely be required for viable solid batteries. • The impact of codoping on the required properties for practical garnet solid electrolytes was determined. • The benefits and limitations of codoping garnets have been identified for the first time. • Ga, Dy and Ti all serve to improve different key properties of solid electrolytes. • There is some tolerance to codoping in terms of electrochemical stability window. • There is a cost in terms of ionic conductivity for adding codopants to improve the stability window.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».