扩展缺陷对全固态电池中多晶固体电解质的性能至关重要,包括暴露的表面和晶界。这些缺陷可以改变固体电解质的机械和电子性能,并直接表现在ASSB的性能中。在这里,新加坡国立大学Pieremanuele Canepa通过构建11种相关固体电解质(包括卤化物、氧化物和硫化物)的590个表面和晶界库来研究晶界和表面对固体电解质电子和力学性能的影响。
本文要点:
1) 研究发现,晶界所需的能量明显低于材料的本体区,这会引发晶界区固体电解质颗粒的优先开裂。根据预测的晶界处低断裂韧性推断,陶瓷固体电解质的脆性有助于其在晶界中锂(钠)渗透所产生的局部压力下开裂。
2) 固体电解质的扩展缺陷在固体电解质的带隙内引入了新的电子界面态,并且这些状态改变并局部增加固体电解质中自由电子和空穴的可用性。扩展缺陷对解释ASSB中的电化学和机械结果至关重要。
Weihang Xie et.al Effects of Grain Boundaries and Surfaces on Electronic and Mechanical Properties of Solid Electrolytes Adv. Energy Mater. 2024
DOI: 10.1002/aenm.202304230
https://doi.org/10.1002/aenm.202304230