Tape‐Casting Li0.34La0.56TiO3 Ceramic Electrolyte Films Permit High Energy Density of Lithium‐Metal Batteries

材料科学 电解质 陶瓷 流延 离子电导率 锂(药物) 氧化物 快离子导体 化学工程 电化学 电导率 复合材料 电极 冶金 内分泌学 工程类 物理化学 化学 医学
作者
Zhouyang Jiang,Suqing Wang,Xinzhi Chen,Wenlong Yang,Xiang Yao,Xinchao Hu,Qingyue Han,Haihui Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:32 (6) 被引量:226
标识
DOI:10.1002/adma.201906221
摘要

Ceramic oxide electrolytes are outstanding due to their excellent thermostability, wide electrochemical stable windows, superior Li-ion conductivity, and high elastic modulus compared to other electrolytes. To achieve high energy density, all-solid-state batteries require thin solid-state electrolytes that are dozens of micrometers thick due to the high density of ceramic electrolytes. Perovskite-type Li0.34 La0.56 TiO3 (LLTO) freestanding ceramic electrolyte film with a thickness of 25 µm is prepared by tape-casting. Compared to a thick electrolyte (>200 µm) obtained by cold-pressing, the total Li ionic conductivity of this LLTO film improves from 9.6 × 10-6 to 2.0 × 10-5 S cm-1 . In addition, the LLTO film with a thickness of 25 µm exhibits a flexural strength of 264 MPa. An all-solid-state Li-metal battery assembled with a 41 µm thick LLTO exhibits an initial discharge capacity of 145 mAh g-1 and a high capacity retention ratio of 86.2% after 50 cycles. Reducing the thickness of oxide ceramic electrolytes is crucial to reduce the resistance of electrolytes and improve the energy density of Li-metal batteries.
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