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Lithium-Compatible Halide Superionic Conductors
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DOI：10.1021/acs.jpclett.5c02453.png)
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摘要
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锂-金属-卤化物（Li-M-X）化合物具有高锂离子电导率和优异的正极兼容性，是全固态锂金属电池（ASSLBs）中最有前景的固态电解质（SSE）候选材料之一，全固态锂金属电池被广泛认为是下一代储能系统。然而，它们易受还原反应的影响，严重限制了卤化物基ASSLBs中锂金属负极的使用，制约了可实现能量密度的提升。在本工作中，我们通过基于M位元素电子结构修饰的第一性原理研究，设计了一类新的Li-M-X超离子导体，从而突破了这一限制。利用Yb2+替代传统的M3+/4+/5+，我们确定了Li4YbCl6相，该相表现出对锂负极和高电压正极（如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、LiNiPO4）的出色稳定性。Li4YbCl6具有超过7 eV的极宽带隙和约4.25 V的宽电化学稳定窗口。Li/Li4YbCl6界面动力学稳定，有限的电荷转移和强烈的Yb-Cl共价性支撑了其优异的稳定性。Li4YbCl6在300 K时具有0.15 mS/cm的高锂离子电导率和0.35 eV的活化能，通过阴离子取代（Li4YbCl3Br3）可进一步提高到1 mS/cm。这一基于Yb2+的卤化物SSE设计突破，为开发用于高能量密度ASSLBs的锂稳定固态电解质提供了关键见解。
Keyword:
TOTAL-ENERGY CALCULATIONS
LANTHANIDE CONTRACTION
INTERFACE STABILITY
CONDUCTIVITY
ELECTROLYTES
AL
期刊
IF:
4.6
论文数:
2.6K
被引数:
7.4W
机构
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