Facile mechanical refinement of sulfide solid electrolytes for stable all-solid-state Li metal batteries

电解质 材料科学 锂(药物) 化学工程 金属 电极 硫化物 堆积 粒子(生态学) 电流密度 快离子导体 微晶 复合数 粒径 硫化镍 电池(电) 能量密度 金属锂 储能 半电池 锂离子电池 锂离子电池的纳米结构
作者
Juner Kuang,Han Su,Jiaqi Zhu,Yu Zhong,Xiuli Wang,Jiangping Tu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41467-026-76505-4
摘要

All-solid-state lithium metal batteries offer high energy density and enhanced safety, yet mechanical instability at both positive electrode/solid electrolyte and Li metal/solid electrolyte interfaces severely limits cycling stability and rate performance, particularly at a low stacking pressure. Here, we report a facile, industry-compatible strategy to refine polycrystalline Li5.5PS4.5Cl1.5 grains using Al4C3 abrasives. The resulting Al4C3-engineered Li5.5PS4.5Cl1.5 exhibits reduced average particle size and a narrowed size distribution. The refined electrolyte grains enable a high relative density in both anolytes and composite positive electrodes. Beyond particle refinement, Al4C3 in the anolyte stabilizes the Li/electrolyte interface through its high modulus, low electronic conductivity, and favorable interfacial mechanics, enabling a high critical current density/capacity of 3.2 mA cm‒2/3.2 mAh cm−2. Leveraging our designed electrolyte as both anolyte and catholyte, the all-solid-state lithium metal batteries demonstrate stable cycling performance under a low stack pressure of 4 MPa and a positive electrode loading of 1.4 mAh cm−2, sustaining over 1500 cycles at 1.4 mA cm‒2. This study provides a potentially simple and scalable approach to optimize solid electrolyte particles and interfacial mechanics. All-solid-state lithium metal batteries are promising for safe, high-energy storage, but interfacial instability limits performance. Here, authors use Al₄C₃-engineered Li₅.₅PS₄.₅Cl₁.₅ electrolytes to improve interfacial mechanics, enabling stable low-pressure operation and over 1500 charge-discharge cycles.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
禹平露发布了新的文献求助10
刚刚
彭于晏应助曼波哈基米采纳,获得10
1秒前
戴戴发布了新的文献求助10
2秒前
研友_LmAvmL发布了新的文献求助10
2秒前
ikun发布了新的文献求助10
2秒前
顺利的战斗机完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
刘湘龙发布了新的文献求助10
3秒前
Sunzeey发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
zhuliba发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
8秒前
orixero应助禹平露采纳,获得10
8秒前
NexusExplorer应助研友_LmAvmL采纳,获得10
8秒前
crow完成签到 ,获得积分10
9秒前
嘉昕发布了新的文献求助10
10秒前
张欢馨应助kk采纳,获得10
10秒前
knight发布了新的文献求助10
11秒前
corner发布了新的文献求助10
11秒前
辣椒面发布了新的文献求助10
11秒前
Annabelle完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
13秒前
JiaMX应助ANL采纳,获得10
14秒前
隐形曼青应助Annabelle采纳,获得10
16秒前
17秒前
knight完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
ldddd完成签到,获得积分20
20秒前
21秒前
heihei发布了新的文献求助10
22秒前
123发布了新的文献求助10
22秒前
璃叶完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
molihuakai应助戴戴采纳,获得10
24秒前
魔幻的访云完成签到 ,获得积分0
24秒前
27秒前
充电宝应助舒心的访云采纳,获得10
27秒前
乌拉呀哈呀哈完成签到,获得积分10
27秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Pediatric Dermoscopy Trichoscopy & Onychoscopy 2030
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Handbuch Trainingswissenschaft – Trainingslehre 500
Additive Manufacturing Design and Applications (ASM Handbook, Volume 24A) 500
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 7576462
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9156048
关于积分的说明 19587562
捐赠科研通 7160421
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3265021
关于科研通互助平台的介绍 2430186
邀请新用户注册赠送积分活动 2255639