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Accès ouvert déclaré 2025 article

Machine learning-driven discovery of innovative hybrid solid electrolytes for high-performance all-solid-state batteries

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Rattachement africain : kr. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Research has actively focused on polymer/oxide-based hybrid solid electrolytes (HSEs) for next-generation all-solid-state batteries (ASSBs) with high energy densities and excellent safety. To accelerate the commercialization of ASSBs to replace existing lithium-ion batteries (LIBs), new HSE materials with excellent ionic conductivity, electrochemical stability, and the ability to suppress lithium dendrite growth, must be developed. In this study, 61 candidates from 10,368 dual-doped Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) compositions were screened using machine learning (ML) and density functional theory, to satisfy the fundamental criteria for solid-state electrolytes (SSEs), including a bandgap (E g ), energy above the convex hull (E hull ), ionic conductivity, and elastic properties. Among these, five promising dual-doped LLZO candidates are used as fillers to create poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP)-based HSEs, that demonstrated a superior electrochemical performance compared with that of bare HSEs made with undoped LLZO fillers. Notably, Zn 0.25 and Ti 0.25 mol dual-doped LLZO (Zn-Ti HSE), used as a filler, exhibited the best electrochemical performances with an ionic conductivity of 8.7 × 10 −4 S cm −1 at 25 °C and electrochemical stability of ∼4.8 V at 55 °C. Furthermore, LiFePO 4 /HSE/Li ASSBs incorporating the two best-performing Zn-Ti HSE demonstrated a superior initial specific capacity (ISC: 167 mAh g −1 at 0.2C), cycling performance (retention: 91 % at 100 cycles), and rate capability (160 mAh g −1 at 1.0C) compared with those of the bare HSE (ISC: 120 mAh g −1 , retention: 82 %, and 55 mAh g −1 at 0.2C). Our findings suggest that an ML-based screening combined with experimental characterization can accelerate the finding of promising SSE materials.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Machine learning-driven discovery of innovative hybrid solid electrolytes for high-performance all-solid-state batteries
Date Crossref
01/05/2025
Éditeur
Elsevier BV
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Soongsil University Department of Chemical Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Yonsei University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Mechanical Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Department of Chemical Engineering — Soongsil University, Yonsei University et School of Mechanical Engineering.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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