Verbesserung des Li+-Transports durch die Zwischenphase in anorganischen Quasi-Festkörperelektrolyten mit hohem Gehalt

Ein anorganischer Quasi-Festkörperelektrolyt mit hohem Anteil wurde durch die Integration von entschäumten Hochgeschwindigkeitsmischern mit In-situ-Polymerisationsverfahren hergestellt.

20.08.2025

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Quasi-Festkörperelektrolyte versprechen die Sicherheit von Keramiken, die Flexibilität von Polymeren und die Leitfähigkeit von Flüssigkeiten - doch das "Wie" ihres überlegenen Ionentransports blieb bisher im Dunkeln. Jetzt liefert ein gemeinsames Team der Fudan-Universität und des National Institute for Cryogenic & Isotopic Technologies (Rumänien) unter der Leitung der Professoren Aishui Yu und Tao Huang in Nano-Micro Letters eine entscheidende Antwort. Ihr Beitrag "Enhancement of Li⁺ Transport Through Intermediate Phase in High-Content Inorganic Composite Electrolytes" entschlüsselt die verborgene Chemie, die Lithium über die Fest-Flüssig-Grenzen sprinten lässt.

Die geheime Soße: Saure Grenzflächen

Selektive Anionenverankerung: Saure LATP-Oberflächen wirken als Lewis-Säure-Fallen für DFOB-Anionen, lockern Li⁺-Solvatationskäfige und erhöhen die Li⁺-Übertragungszahl von 0,31 → 0,53.
Die Größe spielt eine Rolle: Die Verkleinerung der LATP-Partikel auf 200-300 nm erhöht die spezifische Oberfläche und steigert die Ionenleitfähigkeit auf 0,51 mS cm-1 bei Raumtemperatur.
Zweiphasige Autobahnen: Eine "Zwischenphase" überbrückt keramische und flüssige Domänen und schafft 3-D-Leitungsnetzwerke, die einphasige Polymere übertreffen.

Leistung, die lauter spricht als die Theorie

6000 Stunden Non-Stop-Zyklen in symmetrischen Li||Li-Zellen bei 0,1 mA cm-2 - keine Kurzschlüsse.
80,5 % Kapazitätserhalt nach 200 Zyklen in einer LNMO||Li-Vollzelle der 5-V-Klasse bei 0,5 C.
Pouch-Cell-Demo treibt LED-Arrays und Mini-Motoren an und beweist die Skalierbarkeit über Münzzellen hinaus.

Designregeln für die Elektrolyte von morgen

Oberflächentechnik > Bulk-Chemie: Saure Oberflächen sind die wahren Katalysatoren; neutrale oder basische Varianten liegen um 30 % zurück.
Aktive Füllstoffe gewinnen: Das ionenleitende LATP schlägt das inerte Aluminiumoxid, senkt die Aktivierungsenergie und erhält die Fähigkeit zu hohen Raten (155 mAh g-1 bei 0,1 C gegenüber 82 mAh g-1).
SEI-Selbstverteidigung: Die LATP-induzierte Zersetzung bildet eine LiF-reiche Zwischenphase, die eine weitere Ti4+-Reduktion verhindert - ein selbstbegrenzender Schutz ohne zusätzliche Beschichtungen.

Ausblick auf die Zukunft

Nanoarchitektur-Grenzflächen: Die Elektrolyte der nächsten Generation werden eine abstimmbare Oberflächensäure und hierarchische Porosität nutzen, um Leitfähigkeiten von über 1 mS cm-1 zu erreichen.
Hochladekathoden: 14 mg cm-2 LNMO-Kathoden speichern bereits 142 mAh g-1 - der Weg zu Pouch-Zellen mit >300 Wh kg-1 ist vorgezeichnet.
Universal Design Toolkit: Der Säure-Base-Deskriptor-Rahmen kann auf Sulfide, Chloride und darüber hinaus portiert werden, um den Sprung vom Labor zur Elektrode zu beschleunigen.

Bleiben Sie dran, wenn das Yu-Huang-Team die Grenzflächenchemie in die nächste Leistungsrevolution für Lithium-Metall-Batterien verwandelt.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Originalveröffentlichung

Haoyang Yuan, Wenjun Lin, Changhao Tian, Mihaela Buga, Tao Huang, Aishui Yu; "Enhancement of Li+ Transport Through Intermediate Phase in High-Content Inorganic Composite Quasi-Solid-State Electrolytes"; Nano-Micro Letters, Volume 17, 2025-6-11

https://www.chemie.de/news/1186957/verbesserung-des-li-transports-durch-die-zwischenphase-in-anorganischen-quasi-festkoerperelektrolyten-mit-hohem-gehalt.html