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  5. Dislocations in ceramic electrolytes for solid-state Li batteries
 
  • Details
2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Dislocations in ceramic electrolytes for solid-state Li batteries

File(s)
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Hauptpublikation
s41598-021-88370-w.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.87 MB
TUDa URI
tuda/9973
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-231903
DOI
10.26083/tuprints-00023190
Autor:innen
Porz, Lukas ORCID 0000-0003-3163-085X
Knez, Daniel
Scherer, Michael ORCID 0000-0002-4232-3399
Ganschow, Steffen
Kothleitner, Gerald
Rettenwander, Daniel
Kurzbeschreibung (Abstract)

High power solid-state Li batteries (SSLB) are hindered by the formation of dendrite-like structures at high current rates. Hence, new design principles are needed to overcome this limitation. By introducing dislocations, we aim to tailor mechanical properties in order to withstand the mechanical stress leading to Li penetration and resulting in a short circuit by a crack-opening mechanism. Such defect engineering, furthermore, appears to enable whisker-like Li metal electrodes for high-rate Li plating. To reach these goals, the challenge of introducing dislocations into ceramic electrolytes needs to be addressed which requires to establish fundamental understanding of the mechanics of dislocations in the particular ceramics. Here we evaluate uniaxial deformation at elevated temperatures as one possible approach to introduce dislocations. By using hot-pressed pellets and single crystals grown by Czochralski method of Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 garnets as a model system the plastic deformation by more than 10% is demonstrated. While conclusions on the predominating deformation mechanism remain challenging, analysis of activation energy, activation volume, diffusion creep, and the defect structure potentially point to a deformation mechanism involving dislocations. These parameters allow identification of a process window and are a key step on the road of making dislocations available as a design element for SSLB.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Nichtmetallisch-Anorganische Werkstoffe (2025 umbenannt in "Fachgebiet Funktionskeramiken")
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Scientific Reports
Jahrgang der Zeitschrift
11
ISSN
2045-2322
Verlag
Springer Nature
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1038/s41598-021-88370-w
PPN
507927702
Artikel-ID
8949 (2021)

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