Schneider, Christian und Schmidt, Christoph und Neumann, Anton und Clausnitzer, Moritz und Sadowski, Marcel und Harm, Sascha und Meier, Christoph und Danner, Timo und Albe, Karsten und Latz, Arnulf und Wall, Wolfgang und Lotsch, Bettina (2023) Effect of Particle Size and Pressure on the Transport Properties of the Fast Ion Conductor t-Li7SiPS8. Advanced Energy Materials, 13 (15), Seite 2203873. Wiley. doi: 10.1002/aenm.202203873. ISSN 1614-6832.
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Offizielle URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202203873
Kurzfassung
All-solid-state batteries promise higher energy and power densities as well as increased safety compared to lithium-ion batteries by using non-flammable solid electrolytes and metallic lithium as the anode. Ensuring permanent and close contact between the components and individual particles is crucial for long-term operation of a solid-state cell. This study investigates the particle size dependent compression mechanics and ionic conductivity of the mechanically soft thiophosphate solid electrolyte tetragonal Li7SiPS8 (t-LiSiPS) under pressure. The effect of stack and pelletizing pressure is demonstrated as a powerful tool to influence the microstructure and, hence, ionic conductivity of t-LiSiPS. Heckel analysis for granular powder compression reveals distinct pressure regimes, which differently impact the Li ion conductivity. The pelletizing process is simulated using the discrete element method followed by finite volume analysis to disentangle the effects of pressure-dependent microstructure evolution from atomistic activation volume effects. Furthermore, it is found that the relative density of a tablet is a weaker descriptor for the sample's impedance compared to the particle size distribution. The multiscale experimental and theoretical study thus captures both atomistic and microstructural effects of pressure on the ionic conductivity, thus emphasizing the importance of microstructure, particle size distribution and pressure control in solid electrolytes.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/201317/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Effect of Particle Size and Pressure on the Transport Properties of the Fast Ion Conductor t-Li7SiPS8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 3 März 2023 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Advanced Energy Materials | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1002/aenm.202203873 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seite 2203873 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Wiley | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1614-6832 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | all-solid-state batteries, impedance, ionic conductivity, particle size distribution, pressure, thiophosphates | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Materialien und Technologien für die Energiewende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Elektrochemische Energiespeicherung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | E SP - Energiespeicher | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Elektrochemische Speicher | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Ulm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Clausnitzer, Moritz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 21 Dez 2023 13:30 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 08 Jan 2024 11:35 |
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