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Predicting Charge Transfer Stability between Sulfide Solid Electrolytes and Li Metal Anodes

阳极 电解质 硫化物 材料科学 快离子导体 电极 金属 金属锂 化学 化学工程 电荷(物理) 无机化学 物理化学 冶金 工程类 物理 量子力学
作者
Haesun Park,Seungho Yu,Donald J. Siegel
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:6 (1): 150-157 被引量:30
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.0c02372
摘要

Reduction or oxidation of a solid electrolyte (SE) by the electrodes of a battery can inject electrons or holes into the SE, inducing unwanted electrical conductivity and/or precipitating harmful interfacial reactions. Here, the likelihood for charge injection from a Li metal anode to 10 sulfide-based SEs is determined by computing the positions of the SE's band edges with respect to the electrochemical potential of the electrode. Although these SEs exhibit large band gaps (>4 eV), nearly all are susceptible to electron injection. One notable exception is the B-containing sulfide Li3BS3, which exhibits the greatest resistance to reduction. The trends in charge transfer stability are compared to those for chemical stability with a Li anode and are found to be similar. The combined characterization of chemical and charge transfer phenomena allows for a comprehensive assessment of interfacial stability. The utility of this approach is demonstrated by interpreting recent experiments on the Li/Li2H2PO4/LGPS interface system.
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