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Accès ouvert déclaré 2026 article

Polyhedral engineering in garnet solid electrolytes via equimolar co-doping for enhanced ionic conductivity

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Le résumé fourni par la source

Garnet-type Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO) is a leading solid-state electrolyte for Li-metal batteries, yet the structural origin by which substitutional doping governs Li-ion transport remains insufficiently understood. Here, we establish a polyhedral-engineering strategy to regulate Li-ion migration in LLZO by directly tuning the ZrO 6 host framework through Ta 5+ /Nb 5+ mono-doping and equimolar co-doping, combined with rational control of lithium stoichiometry and dual-stage sintering. Among Li 6.5 La 3 Zr 1.5 Ta 0.5 O 12 , Li 6.5 La 3 Zr 1.5 Ta 0.25 Nb 0.25 O 12 , and Li 6.5 La 3 Zr 1.5 Nb 0.5 O 12 , the co-doped composition exhibits the lowest impedance, lowest Li + migration barrier, and highest ionic conductivity (5.50 ± 0.153 × 10 −4 S·cm −1 ), together with 600-cycle (−hour) stable Li-metal symmetric-cell operation and quasi-solid-state cell validation. Synchrotron powder diffraction reveals that Ta/Nb co-doping minimizes the distortion index of ZrO 6 , while aberration-corrected scanning transmission electron microscopy confirms partial compensation of dopant-induced octahedral distortion and restoration of higher average octahedral symmetry. Raman spectroscopy further shows that co -doping selectively concentrates local disorder at dopant-centered polyhedra while preserving a more ordered ZrO 6 transport framework. This framework-level regulation flattens the Li-site energy landscape, reduces bottleneck fluctuation and lattice reorganization penalties, and thereby accelerates Li + hopping. These results identify host-framework polyhedral regulation as a transferable crystallographic design principle for fast-ion-conducting solid electrolytes, offering a new route toward safer, higher-energy-density, and longer-lived all-solid-state batteries.

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
Polyhedral engineering in garnet solid electrolytes via equimolar co-doping for enhanced ionic conductivity
Date Crossref
01/10/2026
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.

Les institutions déclarées

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