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Evolution, Collapse, and Recovery of Electronically Conductive Networks in Sulfide‐Based All‐Solid‐State Batteries Using Passivation‐Coated NMC and C65

Papadopoulos, Nikolaos und Reisacher, Elias und Schubert, Tim und Hein, Simon und Danner, Timo und Latz, Arnulf und Kaya, Pinar und Knoblauch, Volker (2025) Evolution, Collapse, and Recovery of Electronically Conductive Networks in Sulfide‐Based All‐Solid‐State Batteries Using Passivation‐Coated NMC and C65. Batteries & Supercaps, 8 (12). Wiley. doi: 10.1002/batt.202500321. ISSN 2566-6223.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1002/batt.202500321

Kurzfassung

All-solid-state batteries offer enhanced safety and energy density compared to conventional systems, but their performance critically depends on the microstructure of the composite cathode. Sulfide-based solid electrolytes (SEs) are promising Li-ion conductors, yet they degrade upon contact with cathode active materials, necessitating passivating coatings that impair electronic conductivity. Herein, an electron-conducting matrix of SE and 4 wt% conductive additive (C65) at the percolation threshold is introduced to minimize side reactions. The effect of coated active material fraction on ionic and electronic conductivities is investigated using electrochemical impedance spectroscopy, rate tests, 2D/3D imaging, and numerical simulations. The results highlight the critical role of the electronically conductive network, which percolates at low CAM loadings, collapses at 50 wt% as C65 adheres to coated CAM surfaces—depleting the bulk network—and recovers at higher loadings via percolation of C65-coated particles, demonstrating the essential function of C65. At 70 wt%, a robust network yields 99.8 mAh g−1 at C/10 and 84% retention at C/5; at 80 wt%, ionic conductivity diminishes despite improved electronic transport, reducing rate performance. These findings underscore the need to balance ionic and electronic pathways and provide new insights into the role of additives in composite cathodes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/221618/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evolution, Collapse, and Recovery of Electronically Conductive Networks in Sulfide‐Based All‐Solid‐State Batteries Using Passivation‐Coated NMC and C65
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Papadopoulos, NikolaosNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0003-7369-3442NICHT SPEZIFIZIERT
Reisacher, EliasNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0006-2075-7117NICHT SPEZIFIZIERT
Schubert, TimNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0009-0008-5777-8979NICHT SPEZIFIZIERT
Hein, SimonNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0002-6728-9983NICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, ArnulfNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Kaya, PinarNICHT SPEZIFIZIERThttps://orcid.org/0000-0001-7813-4023NICHT SPEZIFIZIERT
Knoblauch, VolkerNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Batteries & Supercaps
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.1002/batt.202500321
Verlag:Wiley
ISSN:2566-6223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Solid state batteries; modeling imaging; transport phenomena
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, E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Danner, Timo
Hinterlegt am:23 Dez 2025 12:37
Letzte Änderung:08 Jan 2026 11:39

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