成分复杂钙钛矿氧化物作为一类新型锂离子固态电解质
材料科学
2022-12-29 v1
摘要
成分复杂陶瓷（CCCs，其中高熵陶瓷（HECs）为其子类）超越了传统寻找新化学计量化合物的范式，为材料发现提供了新机遇。在此，我们建立了通过（1）非等摩尔成分设计与（2）调控微观结构和界面无缝结合来定制 CCCs 的新策略。以全固态电池用氧化物固态电解质为例，我们发现了新型成分复杂钙钛矿氧化物（CCPOs）一类材料，验证了这些新策略，表明超越常规掺杂极限提升离子电导率的可能性。在所考察的 28 种 CCPOs 中，例如我们证明，与最先进的 (Li0.375Sr0.4375)(Ta0.75Zr0.25)O3-δ（LSTZ）基线相比，在维持相当电化学稳定性的情况下，(Li0.375Sr0.4375)(Ta0.375Nb0.375Zr0.125Hf0.125)O3-δ 的离子电导率可提升 >60%。此外，通过晶界（GB）工程，离子电导率可再提升 >70%，达到 LSTZ 基线的 >270%。本工作提出了设计和定制 HECs 与 CCCs 的变革性新策略，从而为能源存储及诸多其他应用的材料发现开辟了新窗口。
引用
@article{arxiv.2212.13451,
title = {Compositionally Complex Perovskite Oxides as a New Class of Li-Ion Solid Electrolytes},
author = {Shu-Ting Ko and Tom Lee and Ji Qi and Dawei Zhang and Wei-Tao Peng and Xin Wang and Wei-Che Tsai and Shikai Sun and Zhaokun Wang and William J. Bowman and Shyue Ping Ong and Xiaoqing Pan and Jian Luo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.13451},
year = {2022}
}