全固態(tài)電池以耐高溫、耐沖擊、無(wú)泄漏、不易燃燒等高安全特性引起人們的關(guān)注,在新能源、智能電網(wǎng)、儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域展現(xiàn)潛在應(yīng)用的前景。鈉離子電池以鈉資源的豐富和低成本被認(rèn)為是鋰離子電池的最佳替代者,相應(yīng)的全固態(tài)鈉離子電池也正引起人們的關(guān)注。固態(tài)電解質(zhì)是全固態(tài)電池的核心部件,固態(tài)電解質(zhì)的性能直接決定全固態(tài)電池的應(yīng)用。本論文在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABO₃型鋰離子固態(tài)電解質(zhì)Li_0.33La_0.55TiO₃的基礎(chǔ)之上,通過(guò)簡(jiǎn)單的元素替換用Na元素替換Li,用化學(xué)更穩(wěn)定的Zr元素替換易還原的Ti,利用固相反應(yīng)合成了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈉離子固態(tài)電解質(zhì)Na_0.33La_0.55ZrO₃。通過(guò)進(jìn)一步的元素替換和摻雜提升材料的離子電導(dǎo)率,合成了三種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈉離子固態(tài)電解質(zhì)。通過(guò)物理表征結(jié)合電化學(xué)測(cè)試,詳細(xì)研究了材料組成、晶體結(jié)構(gòu)及微觀形貌對(duì)其離子電導(dǎo)率的影響。主要研究結(jié)果如下:（1）采用傳統(tǒng)固相法制備N(xiāo)a_3xLa_2/3-xZrO

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.2層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的LLTO的晶體結(jié)構(gòu)圖；粉色，綠色，藍(lán)色的小球分別代表Li+,La3+,Ti4+，紅色橢球代表O2-；藍(lán)色框代表TiO6正八面體[42]

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文積一層金屬或金屬氧化物，添加干燥聚合物，或者薄層凝膠電解液混合）作為夾層，凝膠電解質(zhì)具有結(jié)構(gòu)柔軟，離子電導(dǎo)率高，潤(rùn)固-固界面接觸性差的問(wèn)題[43, 51-56]。hangadurai 第一次報(bào)道了鋰離子富鋰石榴石結(jié)構(gòu)的 Li5La3M2O12(M物進(jìn)行了廣泛的研究，得到了相同的電導(dǎo)率（10-6Scm-1）,展示了。進(jìn)一步的研究也向我們揭示了晶體結(jié)構(gòu)，電子電導(dǎo)率，離子電過(guò)這些，科學(xué)家正試圖獲得更高更好的材料，來(lái)應(yīng)用于全電池上，每個(gè)化學(xué)通式中通常包含 5 到 7 個(gè) Li，稱(chēng)為多鋰（富鋰），這四面體位點(diǎn)，剩余的鋰占據(jù)石榴石結(jié)構(gòu)中的八面體位點(diǎn)。

圖 1.4 (a) (b) Li10GeP2S12的晶體結(jié)構(gòu)圖及參與傳輸?shù)?Li+; (c) Li+的傳輸路徑鋰氮氧化物導(dǎo)體(LIPON)PON 是由 Bates 等在氮?dú)鈿夥障虏捎蒙漕l磁控濺射 Li3PO4靶的方法制備得到的該材料室溫離子電導(dǎo)率為 2.3( 0.7) 10-6Scm-1，電子電導(dǎo)率低于 10-14Scm-1，率，具有較寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口(5.5 V)，目前主要應(yīng)用是作為固態(tài)電N/LiCoO2和 Li/LiPON/V2O5全固態(tài)薄膜鋰電池。通過(guò)對(duì) LiPON 的分析，Li3PiPON，在性能上產(chǎn)生了巨大的變化，主要是由于 N 的加入增加了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。L-Li3PO4結(jié)構(gòu)，活化能 Ea=0.54eV。在濺射 Li3PO4靶形成 LiPON 薄膜的過(guò)程中 Li3PO4結(jié)構(gòu)中橋鍵(—O—) 或非橋鍵( O )氧，形成氮的二共價(jià)鍵(—N=)或三構(gòu)。LiPON 薄膜離子電導(dǎo)率的增大歸于 LiPON 薄膜的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與 N 的含量，離子電導(dǎo)率越大。LiPON (Li2.88PO3.73N0.14) 對(duì)金屬鋰穩(wěn)定，但是其電導(dǎo)率仍需前只能部分應(yīng)用于薄膜電池中[59]。PON 薄膜主要是在高純 N2、He + N2或 Ar + N2氣氛中射頻磁控濺射 Li3PO4靶術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得大面積、表面均勻的薄膜，但缺點(diǎn)是沉積速率較小，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鈉離子固體電解質(zhì)材料研究進(jìn)展[J]. 劉麗露,戚興國(guó),邵元駿,潘都,白瑩,胡勇勝,李泓,陳立泉.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2017(05)
[2]全固態(tài)鋰離子電池的研究及產(chǎn)業(yè)化前景[J]. 劉晉,徐俊毅,林月,李劼,賴(lài)延清,袁長(zhǎng)福,張錦,朱凱.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[3]無(wú)機(jī)固態(tài)鋰離子電解質(zhì)的研究進(jìn)展[J]. 朱永明,任雪峰,李寧.  化學(xué)通報(bào). 2010(12)

碩士論文
[1]NASICON結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)Na3Zr2Si2PO12的制備與改性[D]. 章志珍.浙江理工大學(xué) 2013



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