Unraveling the Foreign-Cation Effect in UCl₃-Type Halide Solid Electrolytes for Low-Temperature All-Solid-State Batteries
Rattachement africain : cn, ca. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
UCl₃-based halide solid electrolytes have garnered increasing interest for application in all-solid-state batteries, yet their structural characteristics, chemical composition, and ion transport mechanisms remain under debate. These uncertainties hamper their rational design and broader application. Taking PrCl3 as a model system, we present a comprehensive structural investigation and reveal that foreign cations (e.g., Ta5+, Zr4+ and In3+) preferentially reside in amorphous matrix rather than substituting for Pr³⁺ in crystalline PrCl₃, owing to substantial mismatches in both ionic radii and coordination numbers. Importantly, the dominant pathway for fast Li⁺ conduction lies within the amorphous phase, rather than the PrCl₃ nanocrystals or their interfacial regions. Guided by these insights, Li0.5Pr0.455Ta0.179Zr0.06Cl3 is rationally designed, realizing high ionic conductivity (3.10 mS cm⁻¹) and a low activation energy (0.236 eV). These improved ion-conducting properties enables battery with a capacity retention of 71.7% at 20 mA g-1 and –20 °C, and a prolonged cycle life of 1350 cycles at 100 or 200 mA g-1 and –10 °C. These results underscore the critical role of amorphous phase engineering in halide electrolytes and the potential of UCl₃-type systems for low-temperature all-solid-state batteries. UCl₃-type electrolytes show promise for all-solid-state batteries, yet their structure and Li⁺ transport remain debated. Here, authors reveal foreign cations reside in the amorphous phase, which serve as the dominant Li⁺ pathway yielding enhanced conductivity and low-temperature battery performance.
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
- Unraveling the Foreign-Cation Effect in UCl₃-Type Halide Solid Electrolytes for Low-Temperature All-Solid-State Batteries
- Date Crossref
- 21/04/2026
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- 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
-
University of Science and Technology of China pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
Ningbo Institute of Industrial Technology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
-
Shanghai Jiao Tong University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
Western University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
Institute of Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
-
Hefei University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
-
Eastern Institute for Advanced Study pays non établi dans la noticeStructure de recherche
-
Zhejiang Key Laboratory of All-Solid-State Battery pays non établi dans la noticeStructure de recherche
-
University of Western Ontario Department of Mechanical and Materials Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
University of Science and Technology of China, Ningbo Institute of Industrial Technology et Shanghai Jiao Tong University, avec 6 autres affiliations.
Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.