Local electronic structure variation resulting in Li ‘filament’ formation within solid electrolytes

晶界 材料科学 阴极 阳极 化学物理 电解质 快离子导体 电子 电子结构 蛋白质丝 纳米技术 凝聚态物理 工程物理 复合材料 化学 微观结构 电极 物理化学 物理 量子力学 工程类
作者
Xiaoming Liu,Regina García-Méndez,Andrew R. Lupini,Yongqiang Cheng,Zachary D. Hood,Fudong Han,Asma Sharafi,Juan Carlos Idrobo,Nancy J. Dudney,Chunsheng Wang,Cheng Ma,Jeff Sakamoto,Miaofang Chi
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:20 (11): 1485-1490 被引量:443
标识
DOI:10.1038/s41563-021-01019-x
摘要

Solid electrolytes hold great promise for enabling the use of Li metal anodes. The main problem is that during cycling, Li can infiltrate along grain boundaries and cause short circuits, resulting in potentially catastrophic battery failure. At present, this phenomenon is not well understood. Here, through electron microscopy measurements on a representative system, Li7La3Zr2O12, we discover that Li infiltration in solid oxide electrolytes is strongly associated with local electronic band structure. About half of the Li7La3Zr2O12 grain boundaries were found to have a reduced bandgap, around 1–3 eV, making them potential channels for leakage current. Instead of combining with electrons at the cathode, Li+ ions are hence prematurely reduced by electrons at grain boundaries, forming local Li filaments. The eventual interconnection of these filaments results in a short circuit. Our discovery reveals that the grain-boundary electronic conductivity must be a primary concern for optimization in future solid-state battery design. Solid electrolytes are promising for enabling the use of Li metal anodes but Li infiltration along grain boundaries can lead to battery failure. Li infiltration in a model solid oxide electrolyte is now found to be strongly associated with local electronic band structure.
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
sco完成签到 ,获得积分10
1秒前
万能图书馆应助欣喜尔风采纳,获得10
1秒前
生活的狗发布了新的文献求助10
2秒前
jin完成签到,获得积分10
2秒前
ZCH发布了新的文献求助10
2秒前
儒雅大白发布了新的文献求助10
3秒前
7秒前
9秒前
标致的斩完成签到 ,获得积分10
10秒前
11秒前
12秒前
12秒前
Wind完成签到,获得积分0
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
15秒前
杨建华发布了新的文献求助10
16秒前
万能图书馆应助psc采纳,获得10
16秒前
思甜完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
生活的狗完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
小小平完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
vvvvvvv完成签到,获得积分10
19秒前
22秒前
湉湉发布了新的文献求助10
22秒前
随心发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
23秒前
C1发布了新的文献求助10
25秒前
科目三应助义气秋灵采纳,获得10
27秒前
勤奋新晴发布了新的文献求助10
28秒前
Copyright举报辣椒油想躺平求助涉嫌违规
28秒前
xux发布了新的文献求助10
28秒前
30秒前
30秒前
30秒前
venkash完成签到,获得积分10
31秒前
高分求助中
(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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Introducing the Learning Sciences 600
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
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 7321778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8937304
关于积分的说明 18948005
捐赠科研通 6979773
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214817
关于科研通互助平台的介绍 2382438
邀请新用户注册赠送积分活动 2194101