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dynamic lithium-compensation mechanism for densification of garnet-type Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)electrolyte by Li_(2)O atmosphere buffer pair

引用

Nano Research 2024年第7期17卷 6184-6191页

作者： Chujun Zheng Ya Chen Haoxin Dong Yan Lu Jun Jin Zhaoyin Wen CAS Key Laboratory of Materials for Energy Conversion Shanghai Institute of CeramicsChinese Academy of ScienceShanghai 200050China State Key Lab High Performance Ceram and Superfine Shanghai Institute of CeramicsChinese Academy of SciencesShanghai 200050China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

Solid-state lithium metal batteries are one of the most promising options for next-generation batteries pursuing high-energy density and ***,the inevitable volatilization of lithium compounds during sintering leads to low relative density and low ionic conductivity of solid-state ***,the dynamic lithium-compensation mechanism is proposed to facilitate the densification of Ta-substituted garnet-type electrolyte(Li_(6.5)La_(3)Zr_(1.5)Ta_(0.5)O_(12)(LLZT))through the reversible manipulating of Li_(2)O ***_(2)ZrO_(3)is used as mother powder additive,which reacts with Li_(2)O in sintering atmosphere and forms Li_(6)Zr_(2)O_(7).Li_(2)ZrO_(3)/Li_(6)Zr_(2)O_(7)buffer pair manipulates the sintering Li_(2)O atmosphere,which is vital for LLZT,within the Li_(2)O partial pressure range corresponding to Li_(2)ZrO_(3)and Li_(6)Zr_(2)O_(7).Furthermore,the reversibility mechanism of buffer pair for Li_(2)O absorption and release is *** obtained LLZT exhibits a relative density of over 96%and an ionic conductivity exceeding 7×10^(−4)S·cm^(−1)with no abnormal grain *** symmetric cell demonstrates an excellent lithium dendrite suppressing ability(stable cycling at a current density of 0.3 mA·cm^(−2)for over 1000 h).Such dynamic lithium-compensation strategy has been successfully applied in atmosphere manipulation of LLZT sintering process,which reduces the dependence of LLZT on the Li_(2)O atmosphere,making it conducive to large-scale preparation of electrolyte ceramics.

关键词： solid-state batteries garnet-type electrolyte high-density electrolyte dynamic lithium-compensation buffer pair

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