A general, highly efficient, high temperature thermal pulse toward high performance solid state electrolyte

材料科学 抛光 陶瓷 电解质 晶界 热的 复合材料 热导率 污染 电极 微观结构 热力学 生态学 化学 物理 物理化学 生物
作者
Chengwei Wang,Liangbing Hu,Weiwei Ping,Jiaqi Dai,Feng Guo-lin,Yonggang Yao,Shuaiming He,Jamie L. Weaver,Howard Wang,Karen J. Gaskell,Liangbing Hu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:17: 234-241 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2018.11.007
摘要

Surface contamination and degradation are two main issues leading to performance decay of ceramic-based solid-state electrolytes (SSEs). The typical strategies used to clean surface contaminants and restore ceramic materials involve mechanical polishing or high temperature thermal treatment. However, mechanical polishing can cause other side reactions and cannot clean contaminants on the grain boundaries of SSEs, while conventional thermal treatment using a furnace is often energy- and time-intensive, as the heating and cooling processes are slow. In this work, we for the first time demonstrate a high temperature thermal pulse technique for rapid ceramic surface processing. As a demonstration, we cleaned a garnet-based Li conductive SSE featuring lithium carbonate surface contamination in less than 2 s. The thermal pulsed garnet SSE exhibits an improved ionic conductivity of 3.2 × 10−4 S/cm—a two-fold increase compared to the starting material. Symmetric cells featuring the thermal pulsed garnet SSE can cycle at current densities up to 500 µA/cm2, while control cells short-circuit at a current density of 100 µA/cm2.
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