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凝聚态物理 > 材料科学

arXiv:2501.00600v2 (cond-mat)
[提交于 2024年12月31日 (v1) ,最后修订 2025年1月5日 (此版本, v2)]

标题: 陶瓷固体电解质的收缩和接触阻抗

标题: Constriction and contact impedance of ceramic solid electrolytes

Authors:Md Salman Rabbi Limon, Curtis Duffee, Zeeshan Ahmad
摘要: 固态电池(SSB)的发展受到固体-固体界面降解的阻碍,这是由于空隙形成和接触损失引起的,导致阻抗增加。 在这里,我们系统地研究了电极/Li$_6$PS$_5$Cl界面处真实且不可恢复的界面接触面积在驱动阻抗上升中的作用。 通过控制接触几何形状和施加的压力,我们确定了它们对阻抗谱的不同贡献,并量化了它们对界面电阻和传输的影响。 实验表明,界面电阻随着可恢复接触面积和施加压力的变化而显著变化,分别遵循幂律标度,指数分别为-1和-0.5。 此外,分布式的接触由于较小的电势梯度和更均匀的电势分布而导致阻抗较低。 接触几何形状的连续模拟预测的界面电阻与实验结果一致。 我们的工作强调了不可恢复和可恢复接触损失对固态电池阻抗的影响,同时量化了缓解策略的有效性。
摘要: The development of solid-state batteries (SSBs) is hindered by degradation at solid-solid interfaces due to void formation and contact loss, resulting in increased impedance. Here, we systematically investigate the roles of real and unrecoverable interfacial contact areas at the electrode/Li$_6$PS$_5$Cl interface in driving the impedance rise. By controlling contact geometries and applied pressures, we identify their distinct contributions to the impedance spectra and quantify their influence on the interfacial resistance and transport. Experiments reveal that interfacial resistance varies strongly with recoverable contact area and applied pressure following power law scaling, with exponents of -1 and -0.5, respectively. Moreover, distributed contacts result in lower impedance due to smaller potential gradients and a more uniform potential distribution. Continuum simulations of the contact geometries predict interfacial resistances in agreement with experiments. Our work highlights the influence of unrecoverable and recoverable contact losses on SSB impedance while quantifying the effectiveness of mitigation strategies.
评论: 19页,6个图+17页支持信息
主题: 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci) ; 应用物理 (physics.app-ph)
引用方式: arXiv:2501.00600 [cond-mat.mtrl-sci]
  (或者 arXiv:2501.00600v2 [cond-mat.mtrl-sci] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.00600
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: ACS Energy Lett. 10, 1999 (2025)
相关 DOI: https://doi.org/10.1021/acsenergylett.5c00032
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Zeeshan Ahmad [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2024 年 12 月 31 日 18:57:37 UTC (37,994 KB)
[v2] 星期日, 2025 年 1 月 5 日 19:18:40 UTC (38,005 KB)
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