Oxygen doped argyrodite electrolyte for all-solid-state lithium batteries

电解质 电化学 阳极 离子电导率 电导率 锂(药物) 材料科学 无机化学 兴奋剂 快离子导体 化学工程 化学 电极 物理化学 内分泌学 工程类 医学 光电子学
作者
Ming Wu,Gaozhan Liu,Xiayin Yao
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:121 (20) 被引量:10
标识
DOI:10.1063/5.0114275
摘要

Highly conductive argyrodite electrolytes are considered to be one of the most prospective solid electrolytes for all-solid-state batteries. However, poor electrochemical compatibility with a Li anode restrains their application. Herein, oxygen doping is adopted to improve the chemical and electrochemical performance of the argyrodite electrolyte. Meanwhile, the Cl−/S2− ratio is increased to enhance the lithium ionic conductivity. The resultant Li6.05PS4.9O0.1Cl1.05 electrolyte exhibits a high conductivity of 7.49 mS cm−1. Benefitting from the stable Li3OCl formed at the electrolyte/Li interface and the low electronic conductivity arising from the oxygen doping, a Li6.05PS4.9O0.1Cl1.05 electrolyte shows excellent interfacial stability and lithium dendrites suppression capability. A Li/Li6.05PS4.9O0.1Cl1.05/Li cell can maintain stable Li plating/stripping for 13 000 h at 0.1 mA cm−2. Moreover, a high critical current density up to 1.3 mA cm−2 of Li6.05PS4.9O0.1Cl1.05 is realized. Consequently, the LiCoO2/Li6.05PS4.9O0.1Cl1.05/Li batteries achieve remarkable better cycling stability than that using pristine Li6PS5Cl, possessing a reversible capacity of 104.6 mAh g−1 at 1C with a capacity retention of 86.7% after 300 cycles.
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