Добавить новость
smi24.net
News in English
Июль
2023

New Design Rule for High-Entropy Superionic Solid-State Conductors

0

Solid electrolytes with high lithium-ion conductivity can be designed for millimeter-thick battery electrodes by increasing the complexity of their composite superionic crystals, report researchers from Tokyo Tech. This new design rule enables the synthesis of high-entropy active materials while preserving their superionic conduction.

As the world transitions towards a greener and more sustainable energy economy, reliance on lithium (Li)-ion batteries is expected to rise. Scientists from across the globe are working towards designing smaller yet efficient batteries that can keep up with the ever-increasing demand for energy storage. In recent years, all-solid-state lithium batteries (ASSLBs) have captured research interest due to their unique use of solid electrolytes instead of conventional liquid ones. Solid electrolytes not only make the battery safer from leakage and fire-related hazards, but also provide superior energy and power characteristics. However, their stiffness results in poor wetting of the cathode surface and a lack of homogenous supply of Li ions to the cathode. This, in turn, leads to a loss of capacity in the solid-state battery. The issue becomes more pronounced in thick battery cathode electrode such as millimeter-thick one, which is a more advantageous electrode configuration for realizing inexpensive and high-energy-density battery package, compared to conventional electrode with typical thickness of < 0.1 mm.

Fortunately, a recent study published in science found a way to overcome this problem. The paper—authored by a team of researchers led by Prof. Ryoji Kanno from Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech)—describes a new strategy to produce solid electrolytes with enhanced Li-ion conductivity. Their work establishes a design rule for synthesizing high-entropy crystals of lithium superionic conductors via the multi-substitution approach.

"Many studies have shown that inorganic ionic conductors tend to show better ion conductivity after multi-element substitution probably because of the flattened potential barrier of Li-ion migration, which is essential for better ion conductivity," points out Prof. Kanno. This was where they started their research. For the design of their new material, the team took inspiration from the chemical compositions of two well-known Li-based solid electrolytes: argyrodite-type (Li6PS5Cl) and LGPS-type (Li10GeP2S12) superionic crystals. They modified the LGPS-type Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3 via multi-substitution and synthesized a series of crystals with composition Li9.54[Si1−δMδ]1.74P1.44S11.1Br0.3O0.6 (M = Ge, Sn; 0 ≤ δ ≤ 1).

The researchers used a crystal with Ge = M and δ = 0.4 as a catholyte in an ASSLB with an 1- or 0.8- millimeter-thick cathode. The former and latter ASSLB exhibited discharge capacities of 26.4 mAh cm−2 at 25 °C (1 mm) and 17.3 mAh cm−2 at −10 °C (0.8 mm), respectively, with the area-specific capacity 1.8 and 5.3 times larger than those reported for previous state-of the-art ASSLBs, respectively. Theoretical calculations suggested that the enhanced conductivity of the solid electrolyte could be a result of the flattening of the energy barrier for ion migration, caused by a small degree of chemical substitution in the above-mentioned crystal.

This study provides a new way for preparing high-entropy solid electrolytes for millimeter-thick electrodes while preserving their superionic conduction pathways. "In effect, the proposed design rule lays a solid groundwork for exploring new superionic conductors with superior charge–discharge performance, even at room temperature," concludes Prof. Kanno.

Reference

Authors :
Yuxiang Li1, Subin Song2, Hanseul Kim2, Kuniharu Nomoto1, Hanvin Kim1, Xueying Sun2, Satoshi Hori1, Kota Suzuki1, Naoki Matsui1, Masaaki Hirayama1,2, Teruyasu Mizoguchi3, Takashi Saito4,5,6, Takashi Kamiyama4,6, and Ryoji Kanno1
Title :
A lithium superionic conductor for millimeter-thick battery electrode
Journal :
Science
DOI :
Affiliations :

1 Research Center for All-Solid-State Battery, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

2 Department of Chemical Science and Engineering, School of Materials and Chemical Technology, Tokyo Institute of Technology

3 Institute of Industrial Science, the University of Tokyo

4 Neutron Science Division (KENS), Institute of Materials Structure Science, High Energy Accelerator Research Organization (KEK)

5 Department of Materials Structure Science, School of High Energy Accelerator Science, The Graduate University for Advanced Studies

6 Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) Center, Materials and Life Science Division

Further Information

Professor Ryoji Kanno / Professor Masaki Ikematsu (for inquires)

Research Center for All-Solid-State Battery, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

Email ikematsu@echem.titech.ac.jp
Tel +81-45-924-5401

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975








На банкет – в Fish Point Family Resort

Московские ученые нашли способ ранней диагностики рака с точностью до 95%

Ночные перекусы в отпуске: доктор Садыков о том, как они влияют на микрофлору и вес

В Ярославле прошёл Слёт молодёжи Северного филиала компании «ЛокоТех-Сервис»


Weah’s agent: One Juventus director ‘is creating problems’

Kolo Muani: Juventus prepare new offer but face Man United and Chelsea threat

Chat log from R20 of 2025: Richmond vs Collingwood

The Great Indian Kapil Show: Raghav Chadha reveals telling Parineeti Chopra to manifest he will never become the PM; says ‘Yeh jo bolti hai wo ulta hota hai’


Ана Каспарян поднимает вопросы Геноцида армян, этнических чисток в Арцахе и роли Израиля в конфликте — в откровенном интервью с Такером Карлсоном. ВИДЕО

Летний внчер в Кимже...

422 л.с., полный привод: этот кроссовер стоит дешевле 3 млн рублей

Анекдоты недели и украденное лето


Brütal Legend is free in honor of Ozzy Osbourne, but only for 666 minutes

Первый трейлер Battlefield 6

Ninja Party можно предзаказать в мобильных маркетах с релизом в конце июля

Quarantine Zone creator reveals 3 reasons the zombie sim went viral on TikTok



Остался только страх. Пашинян хочет ударить по Москве, но "удавка" сдерживает

Один год в двадцатилетней истории Marins Москва Пражская

Дорога любви: Жасмин представляет романтичный клип на песню «Ты и я»

Возобновлены прямые рейсы из Москвы в Пхеньян


Елена Игоревна Вселенная — писатель, публицист, автор масштабного многотомного проекта «Наследие России»

Россия уступила Белоруссии второе место по дешевизне дизельного топлива среди стран Европы и ближнего зарубежья

В Санкт-Петербурге обсудили внедрение ИИ в разработку и оптимальные корпоративные архитектуры

Ядерный шантаж


Во Владивостоке задержали зашедшего без одежды в магазин мужчину

Команда столичного управления МЧС России готовится к участию во Всероссийских соревнованиях по пожарно-спасательному спорту

Пробки в Подмосковье оценили в 4 балла утром 28 июля

Экс-футболист «Зенита» отказался от перехода в «Спартак», пишут СМИ


Сидоренко из России одержал победу и стал чемпионом по настольному теннису на Универсиаде.

«Краснодар» — «Локо», UFC и матч Калинской: что посмотреть сегодня

Россиянин Сидоренко выиграл золото Универсиады в настольном теннисе

Россиянка Калинская уступила канадке Фернандес в финале турнира WTA


Вы верите, что Станкович доработает до конца сезона?

Как определить, должен ли предприниматель платить туристический налог

Климатолог Терешонок рассказал о глобальных изменениях климата в Москве

"Аэрофлот" отменил 42 рейса из-за сбоя


Музыкальные новости

Женился на богачке, стал идеальным отцом: метаморфозы рэпера Басты

Брендовая сумочка, шикарные букеты и дорогие подарки: старшей дочери Джигана и Самойловой Ариеле исполнилось 14 лет

Фестиваль стыда и "эстрадной мафии" под маской молодёжного праздника: устроили на VK Fest очередной шабаш звезд

Пресняков-старший считает Москву безопаснее Нью-Йорка и Парижа


Адвокат Гаврилова раскрыла, чего добивается семья Тиммы после его смерти

Возобновлены прямые рейсы из Москвы в Пхеньян

Семь воздушных судов 28 июля прилетают во Владивосток вне расписания

Один год в двадцатилетней истории Marins Москва Пражская


«Спартак» разгромно проиграл «Балтике» после двух удалений

Лето в самом разгаре: смоленский филиал «Россети Центр» проводит занятия по электробезопасности в детских лагерях

Юрий Кара: «Даже Харви Вайнштейн хотел заполучить голую Вертинскую»

"Локомотив" победил действующего чемпиона РПЛ


НПС построит два велопешеходных моста через Москву-реку

ДТП произошло на внешней стороне 26-го километра МКАД

В Кот-д'Ивуаре в результате аварии с участием автобуса и самосвала погибли 16 человек.

Курс на мечту: «Национальная Лотерея» и РОЛЬФ вручили новый автомобиль победителю розыгрыша в честь запуска «Автомобильной лотереи «РОЛЬФ»


Путин в День ВМФ прибыл на территорию Главного Адмиралтейства в Санкт-Петербурге

«Подводная лодка, демонтрированная Путину, произвела шок на Западе»

«Внезапно»: Запад встревожен новым указом Путина

Путин поздравил Жапарова с юбилеем подписания декларации о союзничестве.


Приговор экс-руководителю компании по производству вакцин против ковида был смягчен.



Optima Development: Новый сквер и фитнес-клуб

Ночные перекусы в отпуске: доктор Садыков о том, как они влияют на микрофлору и вес

Кот-массажист получает 80 тысяч рублей: какую работу доверяют животным

Приговор экс-руководителю компании по производству вакцин против ковида был смягчен.


Киевский режим применил все 18 пакетов санкций ЕС

Зеленский настаивает: встреча с Путиным до конца августа с участием Европы

Кто заставил Зеленского предложить России новый раунд переговоров: В Британии показали пальцем

Запад ударил Зеленского по самому больному месту – кошельку: Киев показательно лишили 1,5 миллиардов помощи


В САРАТОВЕ ПРОДОЛЖАЕТСЯ МАСШТАБНАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ ВЕДОМСТВЕННАЯ АКЦИЯ «КАНИКУЛЫ С РОСГВАРДИЕЙ»

Сотрудники Росгвардии обеспечили безопасность футбольных матчей в Москве

"Спартак" сделал предложение экс-игроку "Зенита" Артуру, но тот отказался

Росгвардия обеспечила безопасность празднования Дня ВМФ и футбольного матча в Москве


Лукашенко получил приглашения от стран Латинской Америки и Азии для визитов.

Лукашенко дал интервью одному из американских СМИ

«Беларусь-1»: Лукашенко дал интервью одному из американских СМИ


Сергей Собянин назвал инновационные разработки, которые внедрили в Москве

Собянин в День работника МФЦ поздравил сотрудников центров госуслуг Москвы

Собянин поздравил работников центров госуслуг с профессиональным праздником

Сергей Собянин. Главное за день


Почему технологии ПВВК безопасны и эффективны, химия и экология воды по мнению Алексея Горшкова

Самолёт совершил первый прямой авиарейс из Москвы в Пхеньян

В Феодосии ликвидировали пожар на площади

РИА: глава Минприроды Козлов летит первым авиарейсом Москва - Пхеньян


Блогеру Subo предъявили обвинение в уклонении от уплаты налогов

Вы верите, что Станкович доработает до конца сезона?

Как определить, должен ли предприниматель платить туристический налог

Экс-футболист «Зенита» отказался от перехода в «Спартак», пишут СМИ


Путин дал указание рассмотреть проблемы онкологии в Архангельской области.

В музее-заповеднике «Архангельское» пройдут «Jazzовые сезоны»

В Архангельске началось обучение бойцов СВО, сообщил Цыбульский.

В Архангельске представили киноальманах «Север, я люблю тебя!» по произведениям современных писателей


Прогноз погоды в Крыму на 27 июля

В Крыму из-за дыма от пожара столкнулись девять автомобилей

В Севастополе пройдет масштабная выставка картин Александра Дейнеки

Сколько пассажиров прибывают в Крым летом на поездах ежедневно


Климатолог Терешонок рассказал о глобальных изменениях климата в Москве

Экс-футболист «Зенита» отказался от перехода в «Спартак», пишут СМИ

Как определить, должен ли предприниматель платить туристический налог

"Аэрофлот" отменил 42 рейса из-за сбоя














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *