New Sodium Halide Solid Electrolytes with High Ionic Conductivity for All-Solid-State Batteries

离子电导率 卤化物 电解质 快离子导体 固态 离子键合 电导率 无机化学 材料科学 化学工程 化学 离子 电极 冶金 物理化学 有机化学 工程类
作者
Hongfa Xiang,Chengyu Fu,Yifan Li,Wenjie Xu,Xuyong Feng,Weijian Gu,Jue Liu,Wenwen Deng,Wei Wang,Lingyun Zhu,Xiaojun Wu
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-3274353/v1
摘要

Abstract Sodium halide solid state electrolytes (SSEs) suffer from low ionic conductivity (< 10-4 S/cm), which limits their applications in sodium all solid-state batteries (ASSBs). Here, a new LaCl3-based Na+ superionic conductor (Na1-xZrxLa1-xCl4) with high ionic conductivity of 2.9 × 10-4 S cm-1 (30 ℃) and low activation energy of 0.33 eV was developed. Structure characterizations by X-ray diffraction reveal a hexagonal structure (P63/m) of Na1-xZrxLa1-xCl4, with Na+ ions forming a one-dimensional diffusion channel along the c-axis. First-principles calculations and fine structure characterizations reveal that the ionic conductivity of Na1-xZrxLa1-xCl4 is mainly determined by the size of Na+-channels and the Na+/La3+ mixing in the 1D diffusion channels. The expanding of Na+ ion diffusion channel enhances the ionic conductivity, while Na+/La3+ mixing in the diffusion channel hinders the Na+ diffusion. Further structural adjustments can achieve mS/cm level ionic conductivity. The Na2Sn|Na2.9PS3.9Cl0.1|Na0.7Zr0.3La0.7Cl4|NaCrO2 all-solid-state batteries demonstrate an initial capacity of 119 mA h/g and high columbic efficiency of 98% at 0.1C, highlighting the excellent oxidation stability of Na0.7Zr0.3La0.7Cl4. This work demonstrates the possibility of high ionic conductivity sodium ion halide SSEs, which would promote the development of high voltage sodium ASSBs.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
韩祖完成签到 ,获得积分10
刚刚
苻沛蓝完成签到,获得积分10
1秒前
充电宝应助warrior采纳,获得10
1秒前
雨天完成签到,获得积分10
1秒前
烤鸭卷饼发布了新的文献求助10
2秒前
emzjmm发布了新的文献求助10
2秒前
尊敬的笑翠完成签到 ,获得积分10
3秒前
Potato完成签到,获得积分10
4秒前
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
瑾瑜完成签到 ,获得积分10
8秒前
科研通AI2S应助kkkk采纳,获得10
9秒前
123完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
emzjmm完成签到 ,获得积分10
11秒前
Sirius完成签到,获得积分10
11秒前
穆雨发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
无极微光应助pick采纳,获得20
12秒前
12秒前
111发布了新的文献求助10
12秒前
曼波哈基米完成签到,获得积分10
13秒前
maozi发布了新的文献求助10
13秒前
maolaq65完成签到,获得积分10
14秒前
flypipidan完成签到,获得积分10
15秒前
zjw完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
16秒前
李健应助suzhenyue采纳,获得10
17秒前
完美世界应助自然小猫咪采纳,获得10
18秒前
chenshiyi185发布了新的文献求助10
18秒前
现代无极发布了新的文献求助10
20秒前
花菜完成签到 ,获得积分10
20秒前
Hello应助maozi采纳,获得10
20秒前
张乐由完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
22秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7292411
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8911452
关于积分的说明 18864841
捐赠科研通 6959576
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3209657
关于科研通互助平台的介绍 2379130
邀请新用户注册赠送积分活动 2185541