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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
SciGPT应助Gaojin锦采纳,获得10
刚刚
刚刚
昊昊发布了新的文献求助10
刚刚
脑洞疼应助牛马采纳,获得10
刚刚
爆米花应助dyuguo3采纳,获得10
刚刚
旰旰旰发布了新的文献求助10
刚刚
万能图书馆应助牛马采纳,获得10
刚刚
萨特完成签到,获得积分10
1秒前
2微恙发布了新的文献求助10
1秒前
隐形曼青应助个性的皮带采纳,获得10
1秒前
852应助yuanya采纳,获得10
1秒前
Anna发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
阿喵完成签到,获得积分10
2秒前
复杂从梦完成签到,获得积分10
2秒前
陈大星啊发布了新的文献求助10
2秒前
jing发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
3秒前
希望天下0贩的0应助jiaxuan采纳,获得10
3秒前
现代的冰珍完成签到,获得积分10
4秒前
团团团发布了新的文献求助10
5秒前
云那边的山完成签到,获得积分10
5秒前
丘比特应助任秦采纳,获得10
5秒前
5秒前
Ling完成签到,获得积分10
6秒前
直率书芹完成签到,获得积分10
6秒前
zhuchunjie发布了新的文献求助10
6秒前
牛的滑发布了新的文献求助10
7秒前
文静谷冬发布了新的文献求助10
7秒前
CC完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
lia发布了新的文献求助10
8秒前
林深完成签到,获得积分10
8秒前
粥粥完成签到 ,获得积分10
9秒前
lourahan发布了新的文献求助20
9秒前
爆米花应助polee采纳,获得20
10秒前
杨威发布了新的文献求助30
11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
Introduction to Early Childhood Education 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 921
Aerospace Standards Index - 2025 800
Identifying dimensions of interest to support learning in disengaged students: the MINE project 800
流动的新传统主义与新生代农民工的劳动力再生产模式变迁 500
Historical Dictionary of British Intelligence (2014 / 2nd EDITION!) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5434688
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4547007
关于积分的说明 14205516
捐赠科研通 4467012
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2448380
邀请新用户注册赠送积分活动 1439285
关于科研通互助平台的介绍 1416060