Engenharia do Li 2 ZrCl 6 com dopagem de Ga 3+ /Ge 4+ para alta condutividade iônica e interfaces estáveis em baterias de estado sólido

O eletrólito sólido Li2ZrCl6 atraiu atenção significativa devido ao seu baixo custo e boa compatibilidade com materiais de cátodo de alta voltagem. Embora exiba considerável condutividade iônica à temperatura ambiente, ainda não atende aos requisitos para aplicação ampla. A dopagem mostrou ser eficaz em melhorar a condutividade iônica do Li2ZrCl6. Neste trabalho, investiga-se o potencial de Li2.5Zr0.75Zn0.25Cl6, Li2.25Zr0.75Ga0.25Cl6 e Li2Zr0.75Ge0.25Cl6 como eletrólitos sólidos, utilizando teoria do funcional de densidade e simulações de dinâmica molecular ab initio baseadas em primeiros princípios, com o mecanismo de melhoria induzido pela dopagem analisado em escala atômica. Além disso, a janela eletroquímica e a estabilidade de fase desses materiais são examinadas utilizando a ferramenta Pymatgen. Os resultados indicam que a natureza do dopante e uma estratégia rica em lítio são fatores chave influenciando a condutividade de Li+ de Li2.25Zr0.75Ga0.25Cl6. Comparado ao Li2ZrCl6 puro, o Li2.25Zr0.75Ga0.25Cl6 apresenta uma condutividade iônica significativamente melhorada, atribuída a uma barreira de energia de migração reduzida e caminhos de migração adicionais no plano ab. Além disso, mais isossuperfícies na interface sugerem que a incorporação de Ga3+ melhora a condução de Li+ entre Li2ZrCl6 e Li2S. Este estudo fornece uma compreensão microscópica de como a dopagem de elementos melhora o transporte de íons, contribuindo para o desenvolvimento de eletrólitos sólidos avançados e baterias de estado sólido completamente sólidas.