石榴石型Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12(LLZO)被认为是一种很有前景的固体电解质,但其在空气中的表面降解阻碍了其在全固态电池中的应用。由于缺乏强大的原位表征方法,目前的研究主要集中在LLZO表面反应的最终产物上。鉴于此,来自中国科学院上海微系统与信息技术研究所的Xiaosong Liu、上海理工大学的Zhi Liu和中国科学院上海高等研究院的Hui Zhang等人通过使用环境压力X射线光谱法原位研究了LLZO表面在不同气体环境中的动力学演化。
文章要点:
1) 该研究证实,最新开发的共振俄歇光谱的环境压力映射清楚地区分了含锂物质,包括LiOH、Li₂O、Li₂CO₃和晶格氧,并且,发现CO₂与LLZO形成Li₂CO₃的反应是热力学上有利的自限制反应,相反,H₂O与LLZO的反应滞后于CO₂,但在高压下增强;
2) 此外,该研究表明,这些结果为Li+/H+交换的存在提供了直接的光谱证据,并揭示了在清洁电解质表面形成的初始层对确定其空气稳定性方面的重要性,同时,这该技术为研究能源材料中的析氧和表面降解机制开辟了新的途径。