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Construction of a High‑Performance Composite Solid Electrolyte Through In‑Situ Polymerization within a Self‑Supported Porous Garnet Framework

引用

Nano-Micro Letters 2024年第5期16卷 56-70页

作者： An‑Giang Nguyen Min‑Ho Lee Jaekook Kim Chan‑Jin Park Department of Materials Science and Engineering Chonnam National University77 Yongbong‑roBuk‑guGwangju 61186South Korea

Composite solid electrolytes(CSEs)have emerged as promising candidates for safe and high-energy–density solid-state lithium metal batteries(SSLMbs).However,concurrently achieving exceptional ionic conductivity and interface compatibility between the electrolyte and electrode presents a significant challenge in the development of high-performance CSEs for SSLMbs.To overcome these challenges,we present a method involving the in-situ polymerization of a monomer within a self-supported porous Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZT)to produce the CSE.The synergy of the continuous conductive LLZT network,well-organized polymer,and their interface can enhance the ionic conductivity of the CSE at room temperature.Furthermore,the in-situ polymerization process can also con-struct the integration and compatibility of the solid electrolyte–solid electrode interface.The synthesized CSE exhibited a high ionic conductivity of 1.117 mS cm^(-1),a significant lithium transference number of 0.627,and exhibited electrochemical stability up to 5.06 V vs.Li/Li+at 30℃.Moreover,the Li|CSE|LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2) cell delivered a discharge capacity of 105.1 mAh g^(-1) after 400 cycles at 0.5 C and 30℃,corresponding to a capacity retention of 61%.This methodology could be extended to a variety of ceramic,polymer electrolytes,or battery systems,thereby offering a viable strategy to improve the electrochemical properties of CSEs for high-energy–density SSLMbs.

关键词： Scalable tape-casting method Self-supported porous Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12) Composite solid electrolyte lif-and b-rich interphase layers

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