《Tungsten》研究文章：石榴石型单晶固体电解质的生长与电化学性质研究

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全固态电池由于其安全性和高能量密度一直受到研究者关注。石榴石型固体电解质由于其对锂金属的化学稳定性和较高的离子电导率而被视为实现全固态电池的重要组件。为了更好地理解石榴石型固体电解质的离子输运机理并抑制锂枝晶生长，单晶样品的电化学研究显得尤为重要。近日，美国加州大学河滨分校电子和计算机工程系助理教授 陈曦研究团队回顾了已有的三种石榴石型固态电解质单晶生长方法以及它们的优缺点，介绍了目前对于单晶电解质的电化学研究情况，并在最后提出了一些潜在的研究方向。

该前瞻文章发表于英文期刊《Tungsten》上，标题为“Single crystal growth and electrochemical studies of garnet-type fast Li-ion conductors“

本文以石榴石型电解质为例，探讨了单晶电解质研究的现状。单晶电解质可以滤去晶界和晶粒大小等因素的影响，用于分析材料的本征性能。高电流下单晶中锂枝晶的生长扩散机制仍未明晰。单晶全固态电池的测试中也发现了仍待解决的问题。我们还总结了三种用于石榴石型单晶电解质的单晶生长方法，列举了不同方法的优缺点。目前能用于工业下生产大尺寸单晶的方法仍在探索中。这一领域的研究也为其他种类固态电解质的单晶生长提供了经验。全固态电池的实现仍面临一些问题，比如如何根除锂枝晶在固体中的生长以及如何提升固态电解质和电极的表面接触。这些问题是提升全固态电池性能的重要一环，解决方案需要多领域的合作。此外，尽管单晶合成已经较为普遍，我们对单晶电解质的基础物理性质（如机械性能和热性能）仍缺乏了解，而这些基本的物理性能数据对于全固态电池的设计和制造有重要意义。

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专刊介绍

作者简介

现任美国加州大学河滨分校电子和计算机工程系助理教授。他于2014年在德克萨斯大学奥斯汀分校获得材料科学与工程博士学位。主要从事热电材料、热管理材料、锂离子电池等领域的研究。在相关领域发表论文30余篇，刊登在Science, Physical Review Letters, Nature Communications等期刊上。

王倚天，美国加州大学河滨分校电子与计算机工程专业在读博士研究生。研究方向为单晶材料生长和物性测量。