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Progress and Perspective of Controlling Li Dendrites Growth in All-Solid-State Li Metal Batteries via External Physical Fields

  • Li dendrites penetration through solid electrolytes (SEs) challenges the development of solid-state Li batteries (SSLBs). To date, significant efforts are devoted to understand the mechanistic dynamics of Li dendrites nucleation, growth, and propagation in SEs, and various strategies that aim to alleviate and even inhibit Li dendrite formation have been proposed. Nevertheless, most of these conventional strategies require either additional material processing steps or new materials/layers that eventually increase battery cost and complexity. In contrast, using external fields, such as mechanical force, temperature physical field, electric field, pulse current, and even magnetic field to regulate Li dendrites penetration through SEs, seems to be one of the most cost-effective strategies. This review focuses on the current research progress of utilizing external physical fields in regulating Li dendrites growth in SSLBs. For this purpose, the mechanical properties of Li and SEs, as wellLi dendrites penetration through solid electrolytes (SEs) challenges the development of solid-state Li batteries (SSLBs). To date, significant efforts are devoted to understand the mechanistic dynamics of Li dendrites nucleation, growth, and propagation in SEs, and various strategies that aim to alleviate and even inhibit Li dendrite formation have been proposed. Nevertheless, most of these conventional strategies require either additional material processing steps or new materials/layers that eventually increase battery cost and complexity. In contrast, using external fields, such as mechanical force, temperature physical field, electric field, pulse current, and even magnetic field to regulate Li dendrites penetration through SEs, seems to be one of the most cost-effective strategies. This review focuses on the current research progress of utilizing external physical fields in regulating Li dendrites growth in SSLBs. For this purpose, the mechanical properties of Li and SEs, as well as the experimental results that visually track Li penetration dynamics, are reviewed. Finally, the review ends with remaining open questions in future studies of Li dendrites growth and penetration in SEs. It is hoped this review can shed some light on understanding the complex Li dendrite issues in SSLBs and potentially guide their rational design for further development.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:J. Yao, G. Zhu, K. Dong, M. Osenberg, A. Hilger, Henning Markötter, J. Ju, F. Sun, I. Manke, G. Cui
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Advanced Energy and Sustainability Research
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.5 Röntgenbildgebung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-VCH
Verlagsort:Weinheim
Aufsatznummer:2300165
Erste Seite:1
Letzte Seite:44
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Li dendrites; Li dendrites penetration mechanisms; Solid electrolytes; Solid-state batteries
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Elektrische Energiespeicher und -umwandlung
DOI:10.1002/aesr.202300165
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-588331
ISSN:2699-9412
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:16.11.2023
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:16.11.2023
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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