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Investigation of Li-ion transport in Li7P3S11 and solid-state lithium batteries

Journal of Energy Chemistry 2019年第11期28卷 1-7页

作者： Chuang Yu Swapna Ganapathy Ernst R.H.van Eck Lambert van Eijck Niek de Klerk Erik M.Kelder Marnix Wagemaker Department of Radiation Science and Technology Delft University of TechnologyMekelweg 152629JB Delftthe Netherlands Institute for Molecules and Materials Radboud University NijmegenHeyendaalseweg 1356525 AJ Nijmegenthe Netherlands

The high Li-ion conductivity of the Li7P3S11 sulfide-based solid electrolyte makes it a promising candidate for all-solid-state lithium batteries. The Li-ion transport over electrode-electrolyte and electrolyteelectrolyte interfaces, vital for the performance of solid-state batteries, is investigated by impedance spectroscopy and solid-state nmr experiments. An all-solid-state Li-ion battery is assembled with the Li7P3S11 electrolyte, nano-Li2S cathode and Li-In foil anode, showing a relatively large initial discharge capacity of 1139.5 m Ah/g at a current density of 0.064 m A/cm^ 2 retaining 850.0 m Ah/g after 30 cycles. Electrochemical impedance spectroscopy suggests that the decrease in capacity over cycling is due to the increased interfacial resistance between the electrode and the electrolyte. 1D exchange ^7Li nmr quantifies the interfacial Li-ion transport between the uncycled electrode and the electrolyte, resulting in a diffusion coefficient of 1.70(3) ×10^-14cm^2/s at 333 K and an energy barrier of 0.132 e V for the Li-ion transport between Li2S cathode and Li7P3S11 electrolyte. This indicates that the barrier for Li-ion transport over the electrode-electrolyte interface is small. However, the small diffusion coefficient for Li-ion diffusion between the Li2S and the Li7P3S11 suggests that these contact interfaces between electrode and electrolyte are relatively scarce, challenging the performance of these solid-state batteries.

关键词： Li7P3S11 Li-ion transport Spin-lattice nmr exchange nmr Solid-state battery

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PEO6-LiClO4复合体系电解质膜的结构研究

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第十五届全国波谱学学术会议

作者：高杨文欧阳智姚叶峰陈群华东师范大学物理系上海市磁共振功能成像重点实验室

＜正＞PEO基聚合物电解质是近些年来高分子材料领域的一个研究热点。研究表明,PEO类电解质的导电能力与微观的PEO的分子链运动有很大关系。Berthier等人认为室温下碱金属离子的传导是发生在PEO的非晶相,金属离子的传输是通过非晶PEO链... 详细信息

＜正＞PEO基聚合物电解质是近些年来高分子材料领域的一个研究热点。研究表明,PEO类电解质的导电能力与微观的PEO的分子链运动有很大关系。Berthier等人认为室温下碱金属离子的传导是发生在PEO的非晶相,金属离子的传输是通过非晶PEO链段的运动来实现的。

关键词：聚合物固体电解质固体高分辨核磁共振碳谱 WISE nmr exchange nmr

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