Disorder-mediated ionic conductivity in irreducible solid electrolytes

离子电导率 电解质 电导率 离子键合 快离子导体 材料科学 化学 高分子化学 离子 有机化学 物理化学 电极
作者
Victor Landgraf,Mengfu Tu,Wen-Xuan Zhao,Anastasiia Lavrinenko,Zhu Cheng,Jef Canals,Joris de Leeuw,Swapna Ganapathy,Alexandros Vasileiadis,Marnix Wagemaker,Theodosios Famprikis
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2023-33r87-v2
摘要

Solid state batteries currently receive extensive attention due to their potential to outperform lithium ion batteries in terms of energy density when featuring next generation anodes such as lithium metal or silicon. However, most highly conducting solid electrolytes decompose at the low operating voltages of next-generation anodes leading to irreversible lithium loss and increased cell resistance. Such performance losses may be prevented by designing electrolytes which are thermodynamically stable at low operating voltages (anolytes). Here, we report on the discovery a new family of irreducible (i.e. fully reduced) electrolytes by mechanochemically dissolving lithium nitride into the Li2S antifluorite structure, yielding highly conducting crystalline Li2+xS1-xNx phases reaching > 0.2 mS cm-1 at ambient temperatures. Combining impedance spectroscopy experiments and ab initio density functional theory calculations we clarify the mechanism by which the disordering of the sulfide and nitride ions in the anion sublattice boosts ionic conductivity in Li2+xS1-xNx phases by a factor 10^5 compared to the Li2S host structure. This advance is achieved through a novel theoretical framework, leveraging percolation analysis with local-environment-specific activation energies and is widely applicable to disordered ion conductors. The same methodology allows us to rationalize how increasing nitrogen content in Li2+xS1-xNx antifluorite-like samples leads to both increased ionic conductivity and lower conductivity-activation energy. These findings pave the way to understanding disordered solid electrolytes and eliminating decomposition-induced performance losses on the anode side in solid-state batteries.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
机灵雪碧完成签到 ,获得积分10
2秒前
7秒前
8秒前
8秒前
pleaaure发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
cxl666完成签到,获得积分10
10秒前
爆米花应助老牛采纳,获得10
10秒前
healer完成签到,获得积分10
10秒前
DQY发布了新的文献求助10
12秒前
surain发布了新的文献求助10
15秒前
丰富的不惜完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
善学以致用应助Ricochet采纳,获得10
20秒前
深情安青应助舒适的平蓝采纳,获得10
20秒前
Bressanone发布了新的文献求助10
21秒前
Lindsey完成签到 ,获得积分20
21秒前
张无缺完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
健忘的海莲完成签到,获得积分10
23秒前
斯文败类应助俏皮的向彤采纳,获得10
24秒前
Billy应助蛙蛙采纳,获得30
24秒前
27秒前
dxm发布了新的文献求助10
27秒前
wwwwww发布了新的文献求助30
27秒前
27秒前
JSDYCH完成签到,获得积分10
30秒前
31秒前
小橘发布了新的文献求助30
31秒前
Ricochet发布了新的文献求助10
32秒前
想水SCI发布了新的文献求助10
33秒前
ling发布了新的文献求助10
34秒前
干饭完成签到,获得积分10
36秒前
玫瑰星云完成签到,获得积分10
36秒前
keyaner完成签到,获得积分10
36秒前
打打应助lvlv采纳,获得10
37秒前
洵音完成签到,获得积分10
37秒前
present完成签到,获得积分10
38秒前
子车定帮发布了新的文献求助30
38秒前
41秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1020
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
Mission to Mao: Us Intelligence and the Chinese Communists in World War II 600
The Conscience of the Party: Hu Yaobang, China’s Communist Reformer 600
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3299938
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2934780
关于积分的说明 8470445
捐赠科研通 2608342
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1424154
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 661873
邀请新用户注册赠送积分活动 645601