隨著新能源電動汽車及電網(wǎng)儲能等對儲能電池需求的提高,對未來二次電池的應用提出了更高能量密度和安全性的發(fā)展要求。全固態(tài)鋰硫（Li-S）電池中以固態(tài)電解質替代有機液態(tài)電解質,可以消除由于多硫化合物引起的“穿梭效應”,同時由于固態(tài)電解質具有優(yōu)異的力學性能,可以有效抑制金屬鋰負極在循環(huán)過程中鋰枝晶的產(chǎn)生和生長造成的電池短路。另外,固態(tài)電解質一般在空氣中具有良好穩(wěn)定性,可以解決由液態(tài)電解液泄露等引起的安全隱患問題。因此,全固態(tài)Li-S電池被認為是未來二次電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向之一。全固態(tài)Li-S電池性能及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關鍵因素在于固態(tài)電解質的性質,硫基固態(tài)電解質具有室溫下離子電導率高,電化學窗口寬,溶液法制備簡單,力學性能好等特點,被認為是未來最有應用潛力的固態(tài)電解質。為推進基于硫基固態(tài)電解質的全固態(tài)Li-S電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,進一步提高固態(tài)電解質電導率,改善電極與電解質之間的界面相容性是目前被廣泛關注的兩個主要問題。為此,本課題圍繞這兩個關鍵科學問題進行了研究,主要研究內容如下:（1）利用液相反應法制備硫基固態(tài)電解質,研究反應溶劑、熱處理溫度對硫基固態(tài)電解質物相結構以及性能的影響。通過對實驗制備參... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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圖１．１固態(tài)電解質電池的發(fā)展時間線示意圖１５

率、寬的電化學窗口、良好的界面相容性、良好的力學性能、化學（電化學）穩(wěn)??定性好、制備簡單、環(huán)境友好、成本較低等，但是現(xiàn)階段同時可以具備以上諸多??條件的固態(tài)電解質材料現(xiàn)階段尚未研發(fā)成功４６＿４９。圖１．３總結了目前固態(tài)電解質??材料的性能特點１５，固態(tài)電解質主要分為有機聚合物類固態(tài)電解質、無機固態(tài)電??解質與有機／無機復合固態(tài)電解質等，其中有機聚合物類固態(tài)電解質是采用鋰鹽??與聚合物復合形成的電解質，其一般室溫下離子電導率較低，而在玻璃化轉變溫??度以上具有較高的電導率，同時，其具有良好的柔軔性及拉伸剪切，易于制備成??穿戴式柔性電池。但有機聚合物固態(tài)電解質室溫下離子電導率較低，電化學窗口??較窄，不適用于高電壓正極材料的電池％５３。且其力學強度不高，在鋰金屬作為??負極組裝的電池電化學循環(huán)充放電時，鋰枝晶容易穿透電解質造成電池短路１４，５２。??相對于有機聚合物固態(tài)電解質

Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅｎｎａｌ?ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｉｏｎｉｃ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｓｏｌｉｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ?ｏｆ?ｉｎｏｒｇａｎｉｃ?ｓｏｌｉｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ，??？?＊??ｏｒｇａｎｉｃ?ｌｉｑｕｉｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ，?ｐｏｌｙｍｅｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ，?ｉｏｎｉｃ?ｌｉｑｕｉｄｓ?ａｎｄ?ｇｅｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｈｔｅｓ．??硫基固態(tài)電解質中鋰離子的傳輸方式有兩種，一種是對于非晶態(tài)硫化物材料??中Ｌｉ＋與非橋硫的不斷絡合、解離進行，另一種是在結晶態(tài)硫化物材料中存在鋰??離子傳輸通道。非晶態(tài)硫化物是無機玻璃典型的網(wǎng)絡結構，一般由網(wǎng)絡形成硫化??物（Ｐ２Ｓ５、ＳｉＳ２等）和網(wǎng)絡改性硫化物（Ｌｌ２Ｓ）組成相互連接網(wǎng)絡，形成硫化物相互連??接的長程無序的分子鏈。網(wǎng)絡改性硫化物Ｌｉ２Ｓ進入玻璃網(wǎng)絡長鏈中，打破硫橋，??形成非橋硫，非橋硫只形成一個化學鍵，且?guī)в幸粋�電子，可以與帶有一個正電??荷的Ｕ＋正負電子相互作用，不斷絡合、解離，使Ｌｉ＋在電勢差作用下進行定向遷??移，如圖１．５所示１２，６２，６３。??Ｌｉ＊?Ｌｉ＊??？－？＊?（？＾Ｓ?Ｌｉ＊?｜??Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??＊Ｓ－（ｓｆ—Ｐ?＝?Ｓ?＋?２（ｊｒ－？ｙ？ｚ）Ｌｉ?＾???ｗ?＊Ｓ?Ｐ＝Ｓ?４＊?（Ｘ＋ｙ＋Ｚ）Ｌｉ２Ｓ??ｙ?｜?Ｃｈａｒｇｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?Ｉ??（－?ｓ??

【參考文獻】：
期刊論文
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