Résumé - Essais de spectroscopie d'impédance in situ de Li$_{4-x}$Ge$_{1-x}$P$_x$O$_4$ en tant que électrolyte solide potentiel pour les batteries micro Li-ion.

Essais de spectroscopie d'impédance in situ de Li$_{4-x}$Ge$_{1-x}$P$_x$O$_4$ en tant que électrolyte solide potentiel pour les batteries micro Li-ion.

2025-07-10 12:55:45

{"Mohammadhossein Montazerian","Kyle J. Stephens","Vladimir Roddatis","Christof Vockenhuber","Arnold Müller","Anders J. Barlow","Thomas Lippert","Nick A. Shepelin","Daniele Pergolesi"}

{cond-mat.mtrl-sci}

Cette recherche investigate les potentiels de Li4-xGe1-xPxO4 (LGPO), un oxyde de type LISICON, en tant qu'électrolyte solide pour les micro-batteries au lithium-ion. L'étude se concentre sur la fabrication de films LGPO par dépôt au laser pulsé (PLD) sous différentes conditions de dépôt et examine leurs propriétés de transport ionique en utilisant la spectroscopie d'impédance in situ. L'équipe de recherche corrèle systématiquement la température de dépôt, la pression de fond, la composition chimique, la cristallinité et la morphologie avec les propriétés de transport ionique. Ils trouvent que les films LGPO polycristallins cultivés à haute température (535 °C) et à basse pression d'oxygène (0,01 mbar) montrent la conductivité ionique à température ambiante la plus élevée (~1,2 × 10-5 S cm-1), supérieure à celle du LiPON d'un ordre de grandeur, avec une énergie d'activation de 0,46 eV. En revanche, les films amorphes montrent une conductivité beaucoup plus faible (~5,2 × 10-8 S cm-1) et une énergie d'activation plus élevée (0,72 eV). L'étude révèle que la cristallinité, la composition chimique et la densité des interfaces de grains ont un impact crucial sur le transport ionique, soulignant l'importance du contrôle microstructurel. Les résultats établissent LGPO comme un oxyde solide électrolyte viable et à haute performance compatible avec le traitement à haute température pour les architectures de batteries microscopiques de prochaine génération. La recherche met également en lumière l'importance du contrôle de l'environnement pour évaluer précisément les propriétés électrochimiques des électrolytes de films minces. Les résultats de l'étude suggèrent que LGPO a le potentiel de devenir une alternative attrayante au LiPON pour usage dans les batteries solides à l'échelle microscopique, permettant des processus de fabrication à haute température et élargissant l'espace de conception pour les architectures de batteries microscopiques de prochaine génération.