MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■0820  ▼a546.73
■1001  ▼aHolmes,  Sarah  E.
■24510▼aNext-Generation  Solid-State  Electrolytes:  From  Structure  to  Applications  in  Solid-State  Batteries
■260    ▼a[Sl]▼bStanford  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a193  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-02,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Cui,  Yi.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2025.
■520    ▼aAs  the  world  transitions  away  from  using  fossil  fuels  as  the  primary  source  of  energy,  we  must  develop  better  energy  storage  technologies  including  batteries  to  enable  global  utilization  of  renewable  energy.  Lithium-ion  batteries  (LIBs)  have  been  the  dominant  type  of  battery  for  several  decades,  and  considerable  research  is  ongoing  to  develop  new  battery  technologies  with  higher  energy  density  and  lower  cost.  One  leading  new  technology  is  the  solid-state  battery  (SSB),  where  the  liquid  electrolyte  and  polymer  separator  of  the  LIB  are  replaced  by  a  solid-state  electrolyte  (SSE)  that  can  conduct  Li+  ions.  SSBs  offer  potentially  higher  volumetric  and  gravimetric  energy  density,  greater  safety,  and  equivalent  or  superior  lifespan  compared  to  LIBs.  However,  substantially  more  research  is  required  before  SSBs  can  be  commercialized  on  a  broad  scale  and  successfully  rival  LIBs  in  the  market.  Although  the  operative  principals  of  LIBs  and  SSBs  are  similar,  SSBs  pose  a  variety  of  unique  issues  owing  to  the  absence  of  liquid  electrolyte.  First,  the  ionic  conductivities  of  most  SSEs  are  lower  than  liquid  electrolytes,  which  limits  fast  charging  capabilities.  Second,  solid-solid  contact  at  interfaces  within  the  battery  is  inherently  worse  than  liquid-solid  contact,  making  it  difficult  to  fully  utilize  the  active  material  stored  in  the  battery;  furthermore,  the  resistances  associated  with  the  solid-solid  interfaces  lower  the  efficiency  and  power  output  of  the  battery.  Third,  the  manufacturing  of  uniform  solid-state  electrolytes  is  an  important  objective  since  it  is  critical  to  have  highly  uniform,  high-performing  SSEs  within  the  battery.  These  are  three  of  the  major  topics  surrounding  solid-state  batteries  that  researchers  in  academia  and  industry  are  working  to  understand.  Solving  these  practical  issues  is  critical  to  making  SSB  technology  truly  commercially  viable.  In  this  thesis,  I  cover  these  three  topics  --  the  structure-ionic  conductivity  relationship,  SSB  interfaces,  and  scalable  manufacturing  of  uniform  SSB  materials  --  across  three  SSE  classes  --  sulfides,  oxides,  and  polymers.  First,  I  discuss  two  different  lithium  thioborate  solid  electrolytes,  and  although  the  building  blocks  of  these  electrolytes  are  similar,  the  structures  and  factors  affecting  their  ionic  conductivity  are  different.  The  relationship  of  structure  with  ionic  conductivity  is  thoroughly  investigated,  and  the  electrolytes  are  cycled  in  practical,  high-capacity  batteries.  Second,  I  discuss  the  scalable  manufacturing  of  thin-film  solid-state  batteries  using  amorphous  Li7La3Zr2O12  as  the  SSE  and  crystalline  LiCoO2  as  the  cathode.  Third,  I  discuss  polymer-inorganic  composite  electrolytes  using  inexpensive  additives  (Li3N  and  LiOH)  and  the  impact  of  the  additive  choice  on  the  SSE-anode  interface  and  cyclability.  The  scope  of  my  research  is  important  because  for  SSBs  to  reach  their  potential,  we  must  be  able  to  synthesize  SSEs  with  sufficiently  high  ionic  conductivity  and  interfacial  stability,  and  this  is  only  possible  by  studying  and  truly  understanding  SSE's  structure  and  ion  conduction  mechanisms.  Research  such  as  what  I  present  in  this  thesis  will  be  critical  to  finding  the  optimal  SSE  and  battery  configuration  that  can  enable  the  commercialization  of  SSBs.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
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■653    ▼aSolid-state  electrolyte
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■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-02B.
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359200▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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