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








Летняя школа Русского дома приняла детей из Карабаха

Хаски на Summer Sound – выиграй билеты на Like FM

Раздвигая горы - к единству и созиданию! Манифест лезгинского народа (письменное обращение, воззвание программного характера)

Любовь в сердце и в «Тропикана Парк»


Tourism is increasing over prepandemic levels, overwhelming popular destinations

The Best Story Of Chicago Bulls’ Offseason Just Got A Happy Ending

OpenAI warns that its new ChatGPT Agent has the ability to aid dangerous bioweapon development

The founder of Deliciously Ella started a blog when suffering from severe chronic pain. Now, her multimillion-dollar snack empire is going global


Методы стеганографии становятся популярнее: когда картинка может стать угрозой ИБ

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»

Хаски на Summer Sound – выиграй билеты на Like FM

Тёплый рассвет в Турчасово


Настройки GameHub и Winlator для игры в Prey (2017) на Android

Bungie promises to fix Destiny 2's new metroid-style morph ball as it makes players sick and glitches out on ultrawide monitors

Microsoft warns of 'active attacks' on its government and business server tech, with one cybersecurity expert claiming that they should 'assume that you have been compromised'

'I destroyed months of your work in seconds' says AI coding tool after deleting a devs entire database during a code freeze: 'I panicked instead of thinking'



Студия Лебедева запустила образовательный проект, в котором заказчики сами создают свой дизайн

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»

Летняя школа Русского дома приняла детей из Карабаха

Кайрат Бермуканов поддержал Петра Яна перед боем в Абу‑Даби


Новое оборудование Dekree: грохоты с высокой пропускной способностью

Лео Канделаки и Анжелика Стубайло сыграют в новую трэвел-игру «Кто куда» на ТНТ

Собянин: создание пяти центров женского здоровья планируется завершить в этом году

Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной


После вспышки инфекции на теплоходе «Леонид Красин» начали расследование

НХЛ и Серия А договорились о сотрудничестве в преддверии Игр-2026

Уже не крепкий орешек: как Брюс Уиллис живет с неизлечимой болезнью

Владение представительским Hongqi H9 обойдется компаниям в 1,5 млн рублей в год


«Приятно наконец познакомиться, чемпион». Гасли — о встрече с Федерером

Румынская теннисистка Бегу выиграла турнир в Яссах.

Новак Джокович проводит 900-ю неделю в топ-10 рейтинга ATP

Шаповалов одержал победу на теннисном турнире в Лос-Кабосе.


Уже не крепкий орешек: как Брюс Уиллис живет с неизлечимой болезнью

Главного редактора канала Baza Трифонова задержали по подозрению в даче взятки

Мария Шувалова. В столице Татарстана чествовали балетную диву за блистательную «Анюту»

Владение представительским Hongqi H9 обойдется компаниям в 1,5 млн рублей в год


Музыкальные новости

Отреставрировать стену Цоя на Арбате к сроку не успели, закончат в ближайшие дни

Главные фермеры шоу-бизнеса: Джиган и Самойлова приехали на фестиваль в повозке с сеном и овощами

Баста устроил гендер-пати посреди концерта

Гагарина, ASTI, Лазарев. Москва встречает грандиозный музыкальный фестиваль


Студия Лебедева запустила образовательный проект, в котором заказчики сами создают свой дизайн

Кайрат Бермуканов поддержал Петра Яна перед боем в Абу‑Даби

Летняя школа Русского дома приняла детей из Карабаха

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»


"Выездные мастер-классы" Межвузовского Чемпионата КВН Санкт-Петербурга

Овечкин раздал автографы на "коробке" своего детства в Москве

Собянин: еще один беспилотник, летевший к Москве, ликвидирован силами ПВО

Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной


Сильный ливень заблокировал людей в авто в центре Москвы

Зарядки для электромобилей «Энергия Москвы» станут платными

Рискнул на 100 тысяч рублей: инженер из Смоленска купил более 1,7 тысячи лотерейных билетов и выиграл автомобиль от «Национальной Лотереи» и РОЛЬФ на VK Fest

Москвичей предупредили о задержках наземного транспорта из-за ливня


Путин отметил успехи российских школьников на математической олимпиаде.

Министр юстиции поделился информацией о роли адвокатов в специальной военной операции.

Путин отметил победу синхрониста Мальцева на чемпионате мира в Сингапуре.

Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной




Собянин: создание 5 центров женского здоровья завершат в этом году

Уже не крепкий орешек: как Брюс Уиллис живет с неизлечимой болезнью

Офтальмолог Кирилл Светлаков: секреты здоровых глаз для тех, кто носит контактные линзы

После вспышки инфекции на теплоходе «Леонид Красин» начали расследование


В центре Киева митингуют против реформ Зеленского

«СТРАНА.ua»: Зеленский раскритиковал ЕС за непредоставление обещанной помощи

Пока вы не уснули: открытая поддержка Алиевым Киева и «подзатыльник» Зеленскому от Трампа


Кайрат Бермуканов поддержал Петра Яна перед боем в Абу‑Даби

Уже 59 орловчан решили побороться за просветительскую награду «Знание. Премия»

В Москве впервые пройдет фестиваль экстремальных видов спорта

KENGURU GAMES в Звенигороде звенели на всю страну


Лукашенко призвал белорусских нефтяников «не раскачиваться, а бурить и бурить»

Куда Лукашенко хочет пристроить лишних дипломатов

Посланник Трампа рассказал, как «неформально» договаривался с Лукашенко: после нескольких тостов Минск освободил политзаключенных

Юрист Трампа Коул рассказал, как пил водку с Лукашенко в Минске


Собянин рассказал, как город заботится о природе при строительстве метро

Более 800 спортивных площадок обновят и обустроят в Москве - Сергей Собянин

Собянин: Модернизация двух корпусов ГКБ имени Вересаева завершится в этом году

Более 800 спортивных площадок обновят и обустроят в Москве — Сергей Собянин


Уже 59 орловчан решили побороться за просветительскую награду «Знание. Премия»

Зарядки для электромобилей «Энергия Москвы» станут платными

Экономист оценил экологический и финансовый ущерб от пластиковых пакетов

Фестиваль «Сады и цветы»: как Москву превращают в городской оазис


Дептранс: из-за осадков перекрыто движение между "Кунцевской" и "Багратионовской"

После вспышки инфекции на теплоходе «Леонид Красин» начали расследование

Уже не крепкий орешек: как Брюс Уиллис живет с неизлечимой болезнью

Инсайдер Карпов: "Спартак" предложил "Динамо" Мх за Пальцева 250 млн рублей


В Нарьян-Маре из-за холодов возобновили подачу отопления в дома

Девочка упала при посадке на теплоход в порту Архангельска

Республика Алтай вошла в десятку регионов России по развитию ипотеки

В Башкирии ревнивец ранил жену шампуром и сдался полиции


Поезда в Крым и из Крыма следуют с задержками до пяти часов

В Симферополе наградили юных крымчан за отвагу и решительность

Поезда "Таврия" по-прежнему задерживаются из-за ЧП в Ростовской области

Актуальная информация о задержке поездов в Крым и обратно


Снижение спроса на офисные площади в Москве составило 50% за год

Владение представительским Hongqi H9 обойдется компаниям в 1,5 млн рублей в год

Дептранс: из-за осадков перекрыто движение между "Кунцевской" и "Багратионовской"

Парк Юрия Лужкова 19 июля стал площадкой фестиваля The BOWL














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