Hervorragende Stabilität eines lithiumionenleitenden festen Elektrolyten bei reversiblem Li+/H+-Austausch in wässrigen Lösungen

Batterien mit einer wässrigen Katholyte und einer Li-Metall-Anode haben aufgrund ihrer außergewöhnlichen Energiedichte und hohen Lade-/Entladegeschwindigkeit Interesse geweckt. Der langfristige Betrieb solcher Batterien erfordert, dass der feste Elektrolyseparator zwischen der Anode und den wässrigen Lösungen mit Li kompatibel ist und über einen weiten pH-Bereich stabil bleibt. Leider wurde bisher kein solches Material berichtet. In dieser Studie wurde eine ausgezeichnete Stabilität in neutralen und stark basischen Lösungen beobachtet, als man den kubischen Li7 La3 Zr2 O12-Garnet als Li-stabilen festen Elektrolyten verwendete. Das Material unterzog sich einem Li(+)/H(+)-Austausch in wässrigen Lösungen. Dennoch blieb seine Struktur selbst bei einer hohen Austauschrate von 63,6 % unverändert. Bei Behandlung mit einer 2 M LiOH-Lösung wurde der Li(+)/H(+)-Austausch umgekehrt, ohne dass es zu strukturellen Veränderungen kam. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass der kubische Li7 La3 Zr2 O12 ein vielversprechender Kandidat für den Separator in wässrigen Lithiumbatterien ist.