标题：通过微观结构优化改善石榴石型固态电解质的体相和界面锂传输，以实现高性能全固态电池

作者：Young-Geun Lee, Seonghwan Hong, Bonian Pan, Xinsheng Wu, Elizabeth C. Dickey,* and Jay F. Whitacre*

期刊：ACS Applied Materials & Interfaces
DOI：10.1021/acsami.4c13891

研究背景
石榴石型固态电解质（SSEs）被认为是下一代全固态锂电池最有希望的候选材料之一，因为它们具有高离子电导率、宽电化学操作窗口和对锂金属的优异稳定性等优点。然而，由于孔隙导致的界面接触不足，以及锂枝晶在这些空隙和晶界区域的生长，阻碍了它们的商业应用。

研究方法
为了解决这些问题，本研究提出了一种利用LiAlO2 (LAO)作为化学添加剂来生产高质量LLZTO的方法。LAO可以改善LLZTO的微观结构，包括更大的晶粒尺寸(~25μm)、更高的相对密度(~96%)、更低的孔隙率(~3.7%)以及晶界区域连续的二次相。

为了表征制备的样品的结构和电化学性能，使用了多种技术，包括X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)。此外，还利用X射线显微计算机断层扫描(X射线显微CT)来研究烧结LLZTO颗粒的孔隙率，使用Dragonfly软件(Comet Technologies Canada Inc.)对结果X射线CT图像进行处理。

研究结论
经过LAO 改进的微观结构具有以下电化学优势：
●更低的孔隙率改善了体相离子电导率，并降低了锂负极和电解质之间的界面电阻。
●更大的晶粒尺寸和晶界区域连续的二次相降低了晶界电阻，并提高了总离子电导率。
●晶界区域的二次相阻碍了锂枝晶在这些位置的形成，从而抑制了电池的短路。

Dragonfly软件的使用细节
Dragonfly软件用于处理X射线显微CT图像，以表征烧结LLZTO颗粒的孔隙率。具体而言，Dragonfly软件用于分析X 射线显微CT图像中的中心区域，尺寸为1.5 mm ×1.5 mm ×0.4 mm。通过分析孔隙率，研究人员能够量化LAO添加剂对LLZTO微观结构的影响。

总结
这项研究表明，通过使用LAO添加剂优化石榴石型固态电解质的微观结构，可以显著提高全固态电池的性能。Dragonfly软件在表征这些材料的孔隙率方面发挥了关键作用。

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