全固体電池のためのハロゲン化物固体電解質の界面超イオン伝導を強化する

コスト効率の良い材料を使用して、高い導電性と（電気）化学的に安定な無機固体電解質を設計することは、全固体電池の開発において重要です。ここでは、30 °Cでのイオン導電率が、A2ZrCl6と比較してLi+の場合は0.40から1.3 mS cm-1、Na+の場合は0.011から0.11 mS cm-1に改善されたハロゲン化ナノ複合体固体電解質（HNSEs）ZrO2(-ACl)-A2ZrCl6（A = LiまたはNa）を報告します。また、硫化物固体電解質との適合性も向上しています。HNSEs合成のためのLi2Oを用いた機械化学的手法により、界面超イオン伝導を促進するナノ構造ネットワークが形成されます。密度汎関数理論計算とシンクロトロンX線および6Li核磁気共鳴測定と分析を組み合わせて、界面酸素置換化合物が強化された界面伝導メカニズムの原因であることを示します。最先端のLi2ZrCl6と比較して、フルオロ化されたZrO2-2Li2ZrCl5F HNSEは、高電圧安定性とLi6PS5Clおよび層状リチウム遷移金属酸化物ベースの陽極との界面適合性が改善され、Li+の導電性に有害な影響を及ぼさないことを示しています。また、30 °Cおよび70 MPaで動作し、400 mA g-1でほぼ2000サイクル後に115 mAh g-1の比放電を実現できるLi-In||LiNi0.88Co0.11Mn0.01O2全固体ラボスケールセルの組み立てと試験についても報告します。