Production of Ta-Doped Li7La3Zr2O12 Solid Electrolyte with High Critical Current Density

电解质 兴奋剂 材料科学 临界电流 电流密度 分析化学(期刊) 电流(流体) 物理化学 化学 热力学 凝聚态物理 超导电性 物理 电极 光电子学 量子力学 色谱法
作者
Yongjian Zhou,Xiaoyi Li,Yan Yang,Xiao Huang,Bingbing Tian
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (11): 13817-13828 被引量:31
标识
DOI:10.1021/acsaem.2c02441
摘要

Solid-state electrolytes are key materials for developing high-safety solid-state Li-ion batteries. The garnet-type Li7La3Zr2O12 (LLZO) solid electrolyte is one of the most promising solid electrolytes due to its high conductivity and feasible preparation in ambient air. Among several dopants, Ta-doped LLZO (Ta-LLZO) delivers high stability against lithium metal and high conductivity, which attracts lots of researchers. However, production of Ta-LLZO ceramics is less problematic due to the complicated gas–liquid–solid sintering mechanism. This work aims to develop an efficient method to produce Ta-LLZO solid electrolyte ceramic pellets, including providing a stacking sintering method and optimizing the amount of excessive Li source, the wet milling duration, and the sintering temperature. First, a low-cost, efficient "gravel-separator" strategy is provided for multiple sintering of LLZO. Second, the Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 (Ta5) samples with different excessive Li levels (2, 4, 6, and 8%) are sintered at various sintering conditions of 1240 °C for 60 min, 1280 °C for 20 min, and 1320 °C for 2 min to search for the optimum excessive amount of Li. Third, Ta5 samples with optimized excessive Li (4, 6%) after milling for longer duration are sintered at 1280 °C for 30 min, 1300 °C for 10 min, 1320 °C for 10 min, 1320 °C for 30 min to finally optimize the preparation craft. After optimization, the Ta5 ceramics with excessive 4 and 6% Li sintered at 1320 °C for 10 min deliver homogeneous and dense cross-sectional morphology, high conductivity of over 1 × 10–3 S cm–1 at room temperature, and relative densities of above 96%. Furthermore, symmetric Li cells assembled with the Ta-LLZO solid electrolyte prepared with the optimized method deliver a critical current density of 1.28 mA cm–2 at 30 °C and over 1000 h of stable cycling at 0.2 mA cm–2 (0.2 mA h cm–2) at 30 °C.
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
1秒前
1秒前
可乐完成签到,获得积分10
2秒前
dyf发布了新的文献求助10
2秒前
Biyanchao发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
自由老头应助高兴冷风采纳,获得10
2秒前
王机智发布了新的文献求助10
3秒前
Frank完成签到,获得积分10
3秒前
一一发布了新的文献求助10
4秒前
诺非发布了新的文献求助100
4秒前
Swuliu发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
MXiV发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
SUNstp发布了新的文献求助10
7秒前
衣锦夜行完成签到,获得积分10
7秒前
cc发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
丘比特应助LJJ采纳,获得10
7秒前
Menand完成签到,获得积分10
7秒前
TH完成签到 ,获得积分10
8秒前
8秒前
科目三应助田帅采纳,获得10
8秒前
嘻嘻子完成签到,获得积分10
8秒前
springwyc发布了新的文献求助10
8秒前
失眠尔冬发布了新的文献求助10
8秒前
Inanopig完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
Biyanchao完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
大模型应助紫陌采纳,获得10
12秒前
001发布了新的文献求助10
12秒前
Akim应助xujingyi采纳,获得10
13秒前
不灭的灯发布了新的文献求助10
13秒前
大模型应助shinan采纳,获得10
13秒前
18746005898发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
夏沫完成签到,获得积分10
13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
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6437367
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8251874
关于积分的说明 17556725
捐赠科研通 5495671
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2898496
邀请新用户注册赠送积分活动 1875293
关于科研通互助平台的介绍 1716275