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非晶态卤氧化物材料实现锂超离子导电
摘要：最近兴起的卤化物基固体电解质（SE）具有良好的离子电导率、宽的电化学稳定性窗口以及与高压氧化物正极的良好兼容性，是高性能全固态电池（ASSB）的理想候选材料。与卤化物 SE 中的结晶相相比，非晶态组分很少被理解，但在锂离子传导中起着重要作用。本文揭示了通过机械化学方法制备的卤化物基 SE 中非晶态组分的存在很常见。发现快速的锂离子迁移与非晶态比例的局部化学有关。以 Zr 基卤化物 SE 为例，可以通过掺入 O 来调节非晶化过程，从而形成角共享的 Zr-O/Cl 多面体。这种结构配置已通过 X 射线吸收光谱、对分布函数分析和逆蒙特卡罗建模得到证实。独特的结构显着降低了锂离子传输的能垒。结果显示，非晶态 Li 3 ZrCl 4 O 1.5 在 25 ° C 时可实现 (1.35 ± 0.07) × 10 − 3 S cm − 1 的增强离子电导率。除了提高离子电导率外，通过掺入 O 对 Zr 基卤化物 SE 进行非晶化还可获得良好的机械变形能力和良好的电化学性能。这些发现为合理设计高性能 ASSB 所需的卤化物 SE 提供了深刻见解。
铝可扩展合成方法的评估...
摘要：固体电解质是全固态电池（ASB）的关键成分。它在电极中需要增强锂电导率，并且可直接用作隔膜。锂填充石榴石材料 Li 7 La 3 Zr 2 O 12（LLZO）具有高锂电导率和对金属锂的化学稳定性，被认为是高能陶瓷 ASB 最有前途的固体电解质材料之一。然而，为了获得高电导率，需要使用钽或铌等稀土元素来稳定高导电立方相。这种稳定性也可以通过高含量的铝来实现，从而降低了 LLZO 的成本，但同时也降低了可加工性和锂电导率。为了找到石榴石基固态电池潜在市场引入的最佳点，可扩展且工业上可用的、具有高加工性和良好导电性的 LLZO 合成是必不可少的。本研究采用了四种不同的合成方法（固相反应（SSR）、溶液辅助固相反应（SASSR）、共沉淀（CP）和喷雾干燥（SD））来合成铝取代的 LLZO（Al:LLZO，Li 6.4 Al 0.2 La 3 Zr 2 O 12 ），并进行了比较，一方面关注电化学性能，另一方面关注可扩展性和环境足迹。这四种方法均成功合成，锂离子电导率为 2.0–3.3 × 10 −4 S/cm。通过使用湿化学合成法，煅烧时间可以从 850 °C 和 1000 °C 下的两个煅烧步骤（20 小时）减少到喷雾干燥法下 1000 °C 下仅 1 小时。我们能够将合成扩大到公斤级，并展示不同合成方法的大规模生产潜力。
先进热电材料 - NSF-PAR
在能源需求不断增长的时代，拓展可再生能源的新途径并减少化石燃料的消耗是一项挑战。收集来自太阳或工业应用散发的热量作为替代能源已成为一个重要的研究领域。热电与由于施加的温度梯度而产生的电力或由于施加的电压而产生的热流有关，它提供了在全固态转换装置中利用部分这种“免费”能源发电的潜力。热电制冷已有多种应用，与可以通过增强材料性能实现的潜在应用一样诱人。热电装置可靠，没有活动部件，不会向大气中释放有害气体。尽管具有这些吸引人的特征，但由于转换效率低，热电仍然是一个小众领域。在材料要求方面，主要的挑战是克服典型材料电性能和热性能相互关系带来的缺点。由于热电性能系数没有基本极限，材料特性没有无单位标量，材料库不断增加，热电领域正在经历对性能增强材料的新推动。寻找有用化合物的新发展，以及理论和计算建模能力的进步，使得材料评估速度更快，并通过结合理论和实验努力设计和发现新系统。我们组织了《应用物理学杂志》上的“先进热电”专题作为一个论坛，介绍该领域的最新进展和进步。我们希望这个专题能够概述热电材料研究和开发领域的现状。我们在下面仅概述了本专题中介绍的部分工作。热电在某种程度上本质上是一个材料驱动的领域。随着强大的计算资源和新型多功能技术的出现，这种关系变得更加突出
微波/毫米波技术
辐射和不同技术的融合，为微波工程界带来了激动人心的挑战。例如，图2 显示了 ITT Defense Technology Corporation 开发的相控阵雷达的全固态发射/接收模块。3 该模块在 20070 效率下提供 30 dB 增益，在 5 至 6 GHz 下以 12 W 峰值输出功率运行。它包含一个六位可编程移相器和发射器/接收器开关；一个功率放大器和两个驱动器；以及一个带发射/接收开关的低噪声前置放大器。该开发单元尺寸为 3.8 x 2.5 x 12.7 厘米，重 170 克；未来版本的尺寸和重量预计将是这个的一半。德州仪器公司开发了一款 X 波段的单芯片单片发射/接收模块。4 单芯片 13 x 4.5 毫米集成电路模块工作频率为 8 至 12 GHz，由一个 4 位移相器、一个 4 级功率放大器、一个 3 级低噪声放大器和两个发射/接收开关组成。该模块在发射模式下提供 500mW 输出，增益为 26dB，效率为 12.5%，在接收模式下提供 18dB 增益，噪声系数为 5.5dB。图 3 显示了 MIMIC 组件 HMM 11810。HMM 11810 是用于宽带应用的商业产品（Harris Semiconductor）。它在 6 至 18 GHz 频段提供 5 dB 增益，平坦度为 ±0.75 dB，输出功率为 50 m W，噪声系数为 6.5 dB。这只是大量可用于系统工程的 MIMIC 产品中的一个例子。微波元件的主要最终用户一直是军方，并且将继续是军方。20 世纪 80 年代初，卫星电视和数据传输承诺的大规模商业市场并未成为竞争技术（例如光纤）
微波/毫米波技术
辐射和不同技术的融合，为微波工程界带来了激动人心的挑战。例如，图2 显示了 ITT Defense Technology Corporation 开发的相控阵雷达的全固态发射/接收模块。3 该模块在 20070 效率下提供 30 dB 增益，在 5 至 6 GHz 下以 12 W 峰值输出功率运行。它包含一个六位可编程移相器和发射器/接收器开关；一个功率放大器和两个驱动器；以及一个带发射/接收开关的低噪声前置放大器。该开发单元尺寸为 3.8 x 2.5 x 12.7 厘米，重 170 克；未来版本的尺寸和重量预计将是这个的一半。德州仪器公司开发了一款 X 波段的单芯片单片发射/接收模块。4 单芯片 13 x 4.5 毫米集成电路模块工作频率为 8 至 12 GHz，由一个 4 位移相器、一个 4 级功率放大器、一个 3 级低噪声放大器和两个发射/接收开关组成。该模块在发射模式下提供 500mW 输出，增益为 26dB，效率为 12.5%，在接收模式下提供 18dB 增益，噪声系数为 5.5dB。图 3 显示了 MIMIC 组件 HMM 11810。HMM 11810 是用于宽带应用的商业产品（Harris Semiconductor）。它在 6 至 18 GHz 频段提供 5 dB 增益，平坦度为 ±0.75 dB，输出功率为 50 m W，噪声系数为 6.5 dB。这只是大量可用于系统工程的 MIMIC 产品中的一个例子。微波元件的主要最终用户一直是军方，并且将继续是军方。20 世纪 80 年代初，卫星电视和数据传输承诺的大规模商业市场并未成为竞争技术（例如光纤）
锂离子固态导体固态化学博士职位 100%，苏黎世，临时 功能无机博士职位空缺
锂离子固态导体固态化学博士职位 100%，苏黎世，临时 功能无机材料组（KovalenkoLab）有一个博士职位。 职位描述 具有优异锂离子电导率的材料是推动电化学储能技术发展所必需的，例如用于便携式和移动应用的技术。在所研究的大量固体锂电解质材料中，设计具有高电化学稳定电压窗口的快速锂超离子导体仍然是一个巨大的挑战。最近，石榴石家族的锂固体电解质，如 Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO)，引起了研究界的关注，在室温下高达 1 mS cm −1 的高锂离子电导率下，表现出 0 至 6 V vs. Li + /Li 的显着电化学操作窗口。这个博士项目是一个激动人心的机会，可以探索新的 LLZO 锂离子导电无机陶瓷，了解锂的扩散途径，并深入表征它们与金属锂的化学和电化学兼容性。该项目将重点了解与新型 LLZO 化学结构方面相关的电荷传输机制，并开发合成 LLZO 的新化学方法。该项目本质上是多学科的，弥合了固态化学、纳米材料化学和电化学储能之间的差距，从而营造了一个高度激励的研究环境。职责/职位描述 - 研究 LLZO/Li 界面上锂的电化学电镀/剥离机制 - 开发基于 Li 7 La 3 Zr 2 O 12 的混合锂离子和电子传导的新型陶瓷电解质 - 准备同行评审的出版物并在国际会议上展示结果 您的个人资料 候选人应最近以优异的成绩获得化学、物理或工程学硕士学位。候选人应具有电化学储能方面的强大实验背景，并具有出色的固态化学知识。全固态锂离子电池方面的经验将是有益的。感兴趣吗？申请材料包括一封动机信、一份简历、2-3 封推荐信（最好由推荐人发送）、成绩单和任何其他相关文件，请发送至：Kostiantyn Kravchyk 博士（kravchyk@inorg.chem.ethz.ch）和 Maksym Kovalenko 教授（mvkovalenko@ethz.ch）。
气泡管水平仪系统 - ControlAir
危险 1.1 范围 L100 气泡管液位系统由完全独立的仪器组成，只需连接到空气或气体供应、浸管和电源即可提供精确的液位指示。由于只有固定浸管和吹扫气体与液体接触，因此这些系统非常适合涉及危险场所或开放式储罐中的严格液体的应用，包括高腐蚀性、粘稠性、热（熔融金属）、爆炸性、泥浆类型或食品。此外，L100 的电子输出与几乎所有模拟仪器兼容，包括本地和远程指示器、计算机、数据记录器、记录器和控制器。1.2 功能描述 在 L100 气泡管液位系统中，通过测量将气体压入液面下方某一点所需的压力来测量通风容器中的液位。这种方法允许在液体不进入管道或仪器的情况下进行液位测量。压力调节器和恒流调节器相结合，为浸入罐中固定距离的气泡管建立一致的清洁空气或气体流。流量被调节到非常低的水平，在气泡管末端建立压力。此后，通过气泡通过液体逸出，压力保持在此值。测量液位的变化导致气体压力增加或下降。然后此时使用集成式 P200 测量背压并传输与液位或体积成比例的电信号。L100 气泡管液位系统中的高品质、行业领先的 P/I 变送器为用户提供了成熟且公认的电子接口。由于全固态 P200 变送器通常能够达到 0.10% 的量程精度，因此整个 L100 系统可以保持 0.25% 的精度。此外，由于 NEMA 4 设计以及 P200 的 FM 和 CSA 防爆和 FM 和 CSA 本质安全认证，L100 可用于室内或室外危险区域。L100 提供多种功能，可简化气泡管技术在液位中的应用。过压释放和回流止回阀用于保护 P200，并作为每个系统的标准设备提供，以及用于读取清除流量的流量计。包括通过高压空气手动吹扫气泡管的装置，以允许用户清除气泡管中的任何障碍物。图 1 显示了 L100 系统的标示图，图 2 至图 4 给出了该技术的功能表示。请注意图 5 中管道底部的小 V 形槽，它允许空气以稳定的气流而不是间歇性的大气泡形式流出。L100 系统提供了两种可能的精确测量方法。尽管 L100 提供了非常受控的恒定气流，但以下公式和表格表明，气泡系统和水箱之间的长管道可能会出现明显的压降： P D = (K x A x L) ÷ 1000 其中： P D = 以英寸水柱为单位的压降。K = 与管道有关的系数。参见表格。A = 每小时标准立方英尺的空气流量。L = 管道长度（英尺）。
超越锂离子的三维微电池
1. Kyeremateng, N. A.、Brousse, T. 和 Pech, D. (2016)。微型超级电容器作为片上电子设备的微型储能组件。Nat. Nanotechnol. 12，7。2. Long, J. W.、Dunn, B.、Rolison, D. R. 和 White, H. S. (2004)。三维电池架构。Chem. Rev. 104，4463-4492。3. Arthur, T. S.、Bates, D. J.、Cirigliano, N.、Johnson, D. C.、Malati, P.、Mosby, J. M.、Perre, E.、Rawls, M. T.、Prieto, A. L. 和 Dunn, B. (2011)。三维电极和电池架构。MRS Bull。 36 , 523-531。4. Roberts, M.、Johns, P.、Owen, J.、Brandell, D.、Edstrom, K.、El Enany, G.、Guery, C.、Golodnitsky, D.、Lacey, M.、Lecoeur, C. 等 (2011)。3D 锂离子电池——从基础到制造。J. Mater. Chem. 21 , 9876。5. Oudenhoven, J. F.、Baggetto, L. 和 Notten, P. H. (2011)。全固态锂离子微电池：各种三维概念的回顾。Adv. Energy Mater. 1 , 10-33。 6. Yabuuchi, N., Kubota, K., Dahbi, M., 和 Komaba, S. (2014)。钠离子电池的研究进展。Chem. Rev. 114 , 11636-11682。 7. Wu, X., Leonard, D. P., 和 Ji, X. (2017)。新兴非水系钾离子电池：挑战与机遇。Chem. Mater. 29 , 5031-5042。 8. Muldoon, J., Bucur, C. B., 和 Gregory, T. (2014)。非水系多价二次电池的探索：镁及其他。Chem. Rev. 114 , 11683-11720。 9. Dunn, B., Kamath, H., 和 Tarascon, J. M. (2011)。电网电能存储：电池的选择。科学 334, 928-935。 10. Ni, J. 和 Li, L. (2018)。用于钠微电池的自支撑三维阵列电极。副词。功能。马特。 28, 1704880。 11. Komaba, S.、Murata, W.、Ishikawa, T.、Yabuuchi, N.、Ozeki, T.、Nakayama, T.、Ogata, A.、Gotoh, K. 和 Fujiwara, K. (2011)。硬碳电极的电化学钠插入和固体电解质界面。副词。功能。马特。 21、3859-3867。 12. Wen, Y., He, K., Zhu, Y., Han, F., Xu, Y., Matsuda, I., Ishii, Y., Cumings, J., 和 Wang, C. (2014)。膨胀石墨作为钠离子电池的优质阳极。Nat. Commun. 5, 4033。13. Ni, J., Fu, S., Wu, C., Maier, J., Yu, Y., 和 Li, L. (2016)。硫掺杂 TiO 2 的自支撑纳米管阵列可实现超稳定和强大的钠存储。Adv. Mater. 28, 2259-2265。14. Fu, S., Ni, J., Xu, Y., Zhang, Q., 和 Li, L. (2016)。氢化驱动导电 Na 2 Ti 3 O 7 纳米阵列作为钠离子电池的坚固无粘合剂阳极。纳米快报。16，4544-4551。
固态锂硫电池的放电机理
实用产品开发。锂离子电池已成为替代镍氢电池的主要候选者，然而，对续航时间更长、充电速度更快、续航里程更远的电动汽车的需求，使得后锂离子电池材料、结构和系统的研究变得多样化[1-3]。一种潜在的、有吸引力的替代品是固态电池；其前提是用固态离子导体取代锂离子电池中常见的有机液体电解质[4,5]。宽电化学窗口、不可燃性以及实现锂金属阳极的潜力是将固态电池推向下一代储能前沿的优势。然而，要与传统的液体电解质竞争，实现高锂离子电导率是一个巨大的挑战。固态离子领域发展迅速，各种能够在中等温度下实现快速锂离子传输的锂离子导体正在实现下一代电化学存储。聚合物、凝胶、熔融盐和陶瓷电解质在集成到实际设备中时各有优势，也面临挑战；然而，硫化物基电解质已成为有力竞争者，其电导率可匹敌甚至超越有机液体电解质 [6]。LGPS、Li 7 P 3 S 11 玻璃陶瓷、银锗石 Li 9.54 Si 1.74 P 1.44 Cl 0.3 是表现出优异 Li + 电导率的电解质例子，尽管在电化学窗口和抵抗锂金属强还原电位的能力方面结果不一[5,7-9]。Sakamoto 等人 [10] 通过拉曼光谱证明了硫代磷酸锂 Li 3 PS 4 在与对称 Li-Li 电池循环后还原形成 Li 2 S 和 Li 3 P 产物，这已通过原位 XPS 实验证实并通过 DFT 计算进行预测 [11,12]。研究表明硫化物电解质还会与高压正极发生反应，形成的薄界面足以降低电池容量和循环能力。为实现该技术，用 LiNbO 3 进行表面改性可以阻碍化学交叉扩散并减少空间电荷层的锂损耗 [13]。高能正极研究对于实现全固态锂电池至关重要。硫作为高能量密度正极的出现是正极、电解质和隔膜技术的产物，旨在实现高倍率下的可逆容量。硫的优点是理论容量高（1675 mAh g -1 ），这平衡了低平均正极放电电位（~2.0 V），从而产生高理论能量密度（~2600 Wh kg -1 ）。然而，必须克服重大挑战，例如硫和多硫化物溶解在电解质中，有机电解质的持续分解以及锂金属的树枝状生长。其结果是无法在长时间循环过程中保持容量，而解决方案则是采用精妙的材料设计和工程来封装和保护活性材料。碳、聚合物和隔膜技术在实现高负载和可持续硫正极方面都发挥了至关重要的作用 [14-16]。或者，更换有机液体电解质可以提供一条多方面的途径来解决持续的 SEI 形成和多硫化物溶解问题，因此固态 Li-S 电池有可能拥有出色的循环寿命。事实上，利用固体电解质已显示出无需封装活性材料就能提高容量保持率，这为高负载活性材料以增加能量密度并降低成本铺平了道路 [17-20]。为了实现这样的改进，阐明放电机制将加深对电化学反应的理解，并为进一步改进扩大电池电极所需的设计和工艺提供见解。在这里，我们通过分离碳、固态电解质（非晶态 Li 3 PS 4，LPS）和硫/硫化锂这三种基本成分的反应性，研究了固态硫阴极复合阴极的制备过程如何影响电化学放电。研究人员最近意识到
程序
P 101固态电池的新样本环境ThereseKjær（Aarhus/DK），Ln Skov（Aarhus/DK），J.Grinderslev（Aarhus/dk），L。Kristensen（Aarhus/dk） ，B。 R.ücüncüoglu（Aalen/de），T。Schubert（Aalen/de），L。TrezecikSilvano（Aalen/de），R。Tripathi（Oberkochen/de），B。Linn (上科亨/德国)、R. Zarnetta (上科亨/德国)、Pinar Kaya (阿伦/德国)、V. Knoblauch (阿伦/德国) P 103 钠固态电池（Na-SSB）：层状氧化物和硫化物的故事——它们会和睦相处吗？ Neelam G Yadav（柏林/德国）、P. Adelhelm（柏林/德国）P 104 使用超声波技术对固态电池中诱发电极剥离进行无损调查 Mohammad Bahonar（不伦瑞克/德国）、D. Schröder（不伦瑞克/德国）P 105 用于全固态电池研究的三电极装置 Christoffer Karlsson（达姆施塔特/德国）、M. Schöll（达姆施塔特/德国）、M. Drüschler（达姆施塔特/德国）、M. Soans（乌尔姆/德国）； D. Bresser（ULM/DE），A。Varzi（ULM/DE），B。Huber（Darmstadt/de）P 106 Cryo-Workflow在子纳米分辨率分辨率Yuqi Yuqi Liu（Düsseldorf/de）上调查Li 7 La 3 Zr 2 O 12 üsseldorf/de），D。Raabe（Düsseldorf/de），B。Gault（Düsseldorf/de）P 107揭示了复合阴极的阻抗Jake Huang（Münster/de），W。Zeier（Münster/de）P 108 Microstratie flocties fote flositate /de），Till Ortmann（Gießen/de），Juri Becker（Gießen/de），Catherine Haslam（Ann Arbor/US），Marcus Rohnke (Giessen/DE), Boris Mogwitz (Giessen/DE), Klaus Peppler (Giessen/DE), Jeff Sakamoto (Santa Barbara/US), Jürgen Janek (Giessen/DE) P 109 Thermal Stability of Li 6 PS 5 Cl Argyrodite Alexander Sedykh (Giessen/DE), M. Grube (Braunschweig/DE), WG Zeier (Münster/DE), J. Janek (Giessen/DE), M. Lepple (Giessen/DE) P 110 CuFeS 2 as a Cathode Active Material in All-Solid-State Batteries Changjiang Bai (Berlin/DE), KA Mazzio (Berlin/DE), and P. Adelhelm (Berlin/DE) P 111 Sulfur Spillover on Carbon Materials and Its Relevance for Metal-Sulfur Solid-State Batteries Roman Healy Corominas (Berlin/DE), F. Piccolo (Berlin/DE), S. Tagliaferri (Berlin/DE), M. Armbrüster (Chemnitz/DE), P. Adelhelm (Berlin/DE) P 112 通过物理气相沉积法开发硫化物基固态电池的锂和硅阳极 Matteo Kaminski（不伦瑞克/德国）、Julian Brokmann（不伦瑞克/德国）、A. Gail（不伦瑞克/德国）、N. Dilger（不伦瑞克/德国）、S. Melzig（不伦瑞克/德国）、S.Zellmer (Braunschweig/DE) P 113 固态电池硫化物基隔膜的致密化 Carina Heck (Braunschweig/DE)、DH Nguyen (Stuttgart/DE)、JBW Wijaya (Stuttgart/DE)、L. Bröcker (Braunschweig/DE)、M. Osenberg (Berlin/DE)、A. Diener (Braunschweig/DE)、I. Manke (Berlin/DE)、P. Michalowski (Braunschweig/DE)、C.-P. Klages（Braunschweig/de），B。Lotsch（Stuttgart/de），A。Kwade（Braunschweig/de）P 114基于所有基于全固定的水液钠钠电池Jan Thomas（Bremen/de），Bremen/Bremen/debrem potter nik liph in nik liith liph liph liph limith（bremen niq a schweensel） IES量较低，通过利用多孔碳主机StephanieMörseburg（Dresden/de），T。Boenke（Dresden/de），K。Henze（Dresden/de），K。Schutjajew（Dresden/de） F. Hippauf（Dresden/de），S.Dörfler（Dresden/de），T。Abendroth (德累斯顿/德国)、H. Althues (德累斯顿/德国)、M. Oschatz (德累斯顿/德国)、E. Brunner (德累斯顿/德国)、J. Janek (吉森/德国)、S. Kaskel (德累斯顿/德国) P 116 金属硫化物 (TiS 4 /VS 4 ) 与硫化物固态电解质在高能应用方面的摩擦化学 Pascal Seete (德累斯顿/德国)、Felix Hippauf (德累斯顿/德国)、Susanne Dörfler (德累斯顿/德国)、Holger Althues (德累斯顿/德国)、Niklas Abke (明斯特/德国)、Kentaro Kuratani、Tomonari Takeuchi、Hikari Sakaebe、Stefan Kaskela (德累斯顿/德国)