Argyrodite-Li6ps5cl/ポリマーベースの高導電性コンポジット電解質オールソリッド状態バッテリー

Argyrodite-Li6PS5Cl（LPSCL）電解質を組み込んだ固体バッテリー（SSB）は、従来のリチウムイオン電池（LIBS）の代替品としての可能性を保持します。しかし、LPSCL電解質と電極の間の不一致の界面は、界面抵抗性の増加とリチウム（Li）樹状突起の急速な成長につながります。これらの要因は、広範な産業用途の実現可能性を大幅に妨げます。この研究では、LPSCL/ポリマーの複合電解質を開発して、電解質と電極間の接触を強化し、LPSCLセラミックの粒界で樹状突起形成を抑制しました。モノマーであるトリエチレングリコールジメタクリレート（TEGDMA）は、熱硬化を介したin situ重合に使用して、Argyrodite LPSCL/ポリマー複合電解質を作成します。さらに、LPSCLセラミックの形態と粒子サイズを変更するために、ボールミリング技術を使用しました。ボールミルドLPSCL/ポリマー複合電解質は、推定されているLPSCL/ポリマー複合電解質（約1.65×10-4秒）と比較して、わずかに高いイオン導電率（約2.21×10-4 s/cm）を示しています。25°C。さらに、両方の複合電解質は、最大1000時間（375サイクル）のLi-Metalとディスプレイサイクリングの安定性と優れた互換性を示しますが、概要のあるLPSCLおよび球状のLPSCL電解質は、最大600時間（225サイクル）の安定性を維持します。0.4 mA/cm2の電流密度。ボールミルドLPSCL/ポリマー複合電解質を備えたSSBは、コーティングされたNMC811 //電解質のバッテリー構成を利用して、0.1Cでの高比排出能力（138 mA H/g）、クーロン効率（99.97％）、およびより良い容量保持を備えたSSBを提供します。// 25°CでのLi-Indium（in）。

Solid-state batteries (SSBs) that incorporate the argyrodite-Li6PS5Cl (LPSCl) electrolyte hold potential as substitutes for conventional lithium-ion batteries (LIBs). However, the mismatched interface between the LPSCl electrolyte and electrodes leads to increased interfacial resistance and the rapid growth of lithium (Li) dendrites. These factors significantly impede the feasibility of their widespread industrial application. In this study, we developed a composite electrolyte of the LPSCl/polymer to enhance the contact between the electrolyte and electrodes and suppress dendrite formation at the grain boundary of the LPSCl ceramic. The monomer, triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), is utilized for in situ polymerization through thermal curing to create the argyrodite LPSCl/polymer composite electrolyte. Additionally, the ball-milling technique was employed to modify the morphology and particle size of the LPSCl ceramic. The ball-milled LPSCl/polymer composite electrolyte demonstrates slightly higher ionic conductivity (ca. 2.21 × 10-4 S/cm) compared to the as-received LPSCl/polymer composite electrolyte (ca. 1.65 × 10-4 S/cm) at 25 °C. Furthermore, both composite electrolytes exhibit excellent compatibility with Li-metal and display cycling stability for up to 1000 h (375 cycles), whereas the as-received LPSCl and ball-milled LPSCl electrolytes maintain stability for up to 600 h (225 cycles) at a current density of 0.4 mA/cm2. The SSB with the ball-milled LPSCl/polymer composite electrolyte delivers high specific discharge capacity (138 mA h/g), Coulombic efficiency (99.97%), and better capacity retention at 0.1C, utilizing the battery configuration of coated NMC811//electrolyte//Li-Indium (In) at 25 °C.