Abstrak
Baterai logam litium isi ulang solid-state dengan elektrolit padat (SE) tipe garnet (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ) merupakan kandidat yang menjanjikan untuk baterai berenergi tinggi generasi berikutnya, tetapi penggunaan praktisnya terhalang oleh siklus hidup yang pendek yang biasanya disebabkan oleh nukleasi dendrit dan penetrasi melalui garnet. Dalam karya sebelumnya, nukleasi dendrit dikaitkan dengan keterbasahan logam Li yang buruk pada permukaan garnet yang ditutupi residu alkali, dan konduktivitas elektronik garnet yang tinggi yang mengundang rekombinasi elektron Li + pada batas butir. Dalam karya ini, ditunjukkan dengan membangun model matematika pada partikel garnet bebas residu, bahwa ukuran butir garnet memiliki pengaruh yang mendalam pada kinetika transpor Li + , dan oleh karena itu, nukleasi dendrit. Butiran garnet yang lebih kecil cenderung menunjukkan transpor Li + yang lebih cepat dalam jumlah besar, tetapi mereka juga melibatkan fluks Li + yang lebih tinggi yang berdifusi melintasi batas butir dan antarmuka Li-garnet, yang dianggap secara kinetik lebih lambat. Akibatnya, ion Li cenderung terakumulasi di batas butir dan antarmuka, yang menyebabkan lingkungan lokal tidak stabil dan penghalang migrasi elektron berkurang drastis, dan bersama-sama mereka mengundang nukleasi dendrit. Berdasarkan temuan tersebut, SE garnet asimetris baru diusulkan yang memiliki konduktivitas ionik tinggi dan kemampuan penekanan dendrit.