Heat Treatment-Induced Conductivity Enhancement in Sulfide-Based Solid Electrolytes: What is the Role of the Thio-LISICON II Phase and of Other Nanoscale Phases?

电导率 离子电导率 电解质 无定形固体 拉曼光谱 快离子导体 材料科学 相(物质) 介电谱 固态核磁共振 分析化学(期刊) 物理化学 化学 电化学 无机化学 结晶学 有机化学 核磁共振 光学 物理 电极
作者
Vanessa Miß,Sven Neuberger,E. R. S. Winter,Jan Ole Weiershäuser,Dilnoza Gerken,Yang Xu,Sandra Krüger,Francesco Di Capua,M. Vogel,Jörn Schmedt auf der Günne,Bernhard Roling
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:34 (17): 7721-7729 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.2c00908
摘要

Sulfide-based solid Li+ electrolytes are one of the most promising electrolyte classes for solid-state battery applications. These solid electrolytes are typically prepared by means of high-energy ball milling, often followed by a heat treatment step for enhancing the Li+ ion conductivity. In many cases, heat treatment-induced conductivity enhancements have been attributed to the formation of a superionic thio-LISICON II phase. However, the chemical composition and structure of this phase as well as the origin of the conductivity enhancement are still under debate. Here, we have carried out a comprehensive study on the thiophosphate-based electrolyte system (1 – x) Li3PS4 + x LiI with x = 0–0.5. By combining electrochemical impedance spectroscopy, X-ray diffraction, and Raman spectroscopy as well as 7Li NMR line-shape analysis and high-resolution multidimensional 31P solid-state NMR measurements, we show that the widely used concept of a thio-LISICON II phase governing the ionic conductivity of heat-treated samples cannot explain the experimental observations. Double-quantum constant-time 31P NMR proves that P2S64– units are embedded in the amorphous phase of the ball-milled pristine samples. Upon heat treatment, the amorphous phase with the embedded P2S64– units is transformed into different nanoscale crystalline phases, a thio-LISICON II phase, a β-Li3PS4 phase, and a Li4PS4I-related phase. A structural model of the thio-LISICON II phase needs to explain the coupling pattern from two-dimensional double-quantum NMR presented here, showing two phosphorus environments with an approximate ratio of 2:1. Furthermore, our results indicate that in heat-treated samples, a highly disordered nanoscale Li4PS4I-related phase exists with an ionic conductivity even exceeding that of the thio-LISICON II phase.
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
H_HP完成签到 ,获得积分10
3秒前
韩韩完成签到 ,获得积分10
8秒前
我不会乱起名字的完成签到,获得积分10
14秒前
Kidmuse完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
Lucas应助Sanche采纳,获得10
23秒前
科研小白完成签到 ,获得积分10
29秒前
整齐的大开完成签到 ,获得积分10
29秒前
32秒前
奋斗的妙海完成签到 ,获得积分0
32秒前
meimale完成签到,获得积分10
33秒前
AUGKING27完成签到 ,获得积分10
36秒前
Sanche发布了新的文献求助10
37秒前
lilylwy完成签到 ,获得积分10
44秒前
昵称吧完成签到 ,获得积分10
45秒前
stuffmatter应助纯情的谷云采纳,获得30
46秒前
温暖完成签到 ,获得积分10
59秒前
pp完成签到,获得积分10
1分钟前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
平常从蓉完成签到,获得积分10
1分钟前
AURORA丶完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Citrus完成签到 ,获得积分10
1分钟前
午后狂睡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
yii完成签到 ,获得积分10
1分钟前
轩辕剑身完成签到,获得积分0
1分钟前
郑志凡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Citrus完成签到 ,获得积分10
1分钟前
沉默采波完成签到 ,获得积分10
1分钟前
博士搏斗完成签到 ,获得积分0
2分钟前
Phoenix完成签到,获得积分10
2分钟前
很厉害的黄桃完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ktw完成签到,获得积分10
2分钟前
沧海一粟米完成签到 ,获得积分10
2分钟前
叮叮当当完成签到,获得积分10
2分钟前
monster完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Judy完成签到 ,获得积分10
2分钟前
xu完成签到 ,获得积分10
2分钟前
认真又亦完成签到 ,获得积分10
2分钟前
求助完成签到,获得积分0
2分钟前
Binbin完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
宽禁带半导体紫外光电探测器 388
Case Research: The Case Writing Process 300
Global Geological Record of Lake Basins 300
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 3142849
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2793717
关于积分的说明 7807147
捐赠科研通 2450021
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303576
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627016
版权声明 601350