Dense inorganic electrolyte particles as a lever to promote composite electrolyte conductivity

电解质 材料科学 电导率 复合数 化学工程 杠杆 纳米技术 复合材料 化学 电极 机械工程 工程类 物理化学
作者
James A. Isaac,Didier Devaux,Renaud Bouchet
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:21 (12): 1412-1418 被引量:57
标识
DOI:10.1038/s41563-022-01343-w
摘要

Solid-state batteries are seen as key to the development of safer and higher-energy-density batteries, by limiting flammability and enabling the use of the lithium metal anode, respectively. Composite polymer–ceramic electrolytes are a possible solution for their realization, by benefiting from the combined mechanical properties of the polymer electrolyte and the thermal stability and high conductivity of the ceramic electrolyte. In this study we used different liquid electrolyte chemistries as models for the polymer electrolytes, and evaluated the effect of adding a variety of porous and dense ceramic electrolytes on the conductivity. All the results could be modelled with the effective medium theory, allowing prediction of the conductivity of electrolyte combinations. We unambiguously determined that highly conductive porous particles act as insulators in such systems, whereas dense particles act as conductors, thereby advancing our understanding of composite electrolyte conductivity. Solid-state electrolytes are key to the development of safer and higher-energy-density batteries. Using liquid electrolyte chemistries as models for polymer electrolytes, the effect of adding a variety of porous and dense ceramic electrolytes on the conductivity is now investigated.
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