Untersuchung der Temperatur- und Zusammensetzungsabhängigkeit des ionischen Transports in Festkörperbatteriekompositen

Festkörperelektrolyte bieten einen vielversprechenden Ansatz zur Energiespeicherung im Kontext von lithiumbasierten Batterien, nicht nur aus der Perspektive der Energiedichte, sondern auch, indem Probleme wie das Einfrieren des flüssigen Elektrolyten bei niedrigen Temperaturen und die damit verbundenen Leistungsbeschränkungen beseitigt werden. In Festkörperbatterien werden feste Elektrolyte nicht nur in Separatoren verwendet, sondern sind auch in Verbundelektroden erforderlich. Die Transporteigenschaften von Festkörperbatteriekompositen werden oft bei Raumtemperatur untersucht, während die Temperaturabhängigkeit des effektiven Ionentransports in Abhängigkeit vom Volumenanteil weitgehend unerforscht bleibt. Daher untersucht diese Arbeit den effektiven ionischen Transport in Kompositen mehrerer sulfidbasierter Festkörperelektrolyte mit Si/C als aktivem Material in Abhängigkeit von Zusammensetzung und Temperatur. Durch die Analyse von Impedanzspektren mit einem Übertragungsleitungsmodell zeigt diese Arbeit Änderungen in der Aktivierungsbarriere und damit die Temperaturabhängigkeit des Ionentransports bei variierenden Volumenverhältnissen. Diese Erkenntnis hebt die Bedeutung hervor, die Aktivierungsenergie beim Design von Festkörperbatterien zu berücksichtigen, um die Batterieleistung an den Temperaturbereich der Anwendung anzupassen. Veröffentlicht von der American Physical Society 2024.