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Microstructural Insights Into LATP Ceramic Nanofibers for High-Performance Quasi-Solid-State Batteries

Titelangaben

Pazhaniswamy, Sivaraj ; Bianchini, Matteo ; Hiwase, Shweta ; Agarwal, Seema:
Microstructural Insights Into LATP Ceramic Nanofibers for High-Performance Quasi-Solid-State Batteries.
In: Advanced Science. (2025) . - e10846.
ISSN 2198-3844
DOI: https://doi.org/10.1002/advs.202510846

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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
SFB 1585: Strukturierte Funktionsmaterialien für multiplen Transport in nanoskaligen räumlichen Einschränkungen
492723217

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft
BayBatt
LionVolt

Abstract

Composite solid-state electrolytes (CPEs) offer great potential for advancing quasi-solid-state lithium metal batteries (QSLMBs) due to their high ionic conductivity, electrochemical performance, and thermal stability. However, conventional CPEs, formed by incorporating ceramic particles into polymer matrices, often fail to significantly improve critical current density and rate performance. This study presents a green synthesis of NASICON-type Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3 ceramic nanofibers (LATP-NFs) via electrospinning. It optimizes parameters such as solvent type, polymer and LATP precursor concentrations, heating rates, and calcination temperatures to control LATP-NF microstructures. Embedding 30 wt.% LATP-NF (LATP-30) into a poly(vinylidene fluoride)-lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PVDF-LiTFSI) matrix yields a CPE with reasonable ionic conductivity of 0.21 mS cm−1 at room temperature (RT), good thermal and electrochemical stability (\textgreater5 V), and enhanced mechanical strength. LATP-30 effectively suppresses lithium dendrite growth, achieving a high critical current density of 10 mA cm−2. The LFP\textbarLATP-30\textbarLi cell delivers 169 mAh g−1 at 0.1 C and maintains capacities of 122, 111, and 101 mAh g−1 at 3, 5, and 10 C, respectively. It retains 153 mAh g−1 after 300 cycles, with 97% capacity retention at 0.5C. This work demonstrates a sustainable and non-toxic strategy for synthesizing LATP-NFs for high-performance QSLMBs.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: ceramic nanofiber; dendrite suppression; electrospinning; polymer–ceramic composite; solid-state metal battery
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher
Fakultäten > Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften > Fachgruppe Chemie > Lehrstuhl Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher > Lehrstuhl Anorganische Aktivmaterialien für elektrochemische Energiespeicher - Univ.-Prof. Dr. Matteo Bianchini
Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayerisches Zentrum für Batterietechnik - BayBatt
Forschungseinrichtungen > Sonderforschungsbereiche, Forschergruppen > SFB 1585 - MultiTrans – Structured functional materials for multiple transport in nanoscale confinements
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Eingestellt am: 24 Nov 2025 13:12
Letzte Änderung: 24 Nov 2025 13:12
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/95290