隨著新能源電動(dòng)汽車及電網(wǎng)儲(chǔ)能等對(duì)儲(chǔ)能電池需求的提高,對(duì)未來二次電池的應(yīng)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(zhì)替代有機(jī)液態(tài)電解質(zhì),可以消除由于多硫化合物引起的“穿梭效應(yīng)”,同時(shí)由于固態(tài)電解質(zhì)具有優(yōu)異的力學(xué)性能,可以有效抑制金屬鋰負(fù)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(zhì)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(rèn)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(guān)鍵因素在于固態(tài)電解質(zhì)的性質(zhì),硫基固態(tài)電解質(zhì)具有室溫下離子電導(dǎo)率高,電化學(xué)窗口寬,溶液法制備簡單,力學(xué)性能好等特點(diǎn),被認(rèn)為是未來最有應(yīng)用潛力的固態(tài)電解質(zhì)。為推進(jìn)基于硫基固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)Li-S電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,進(jìn)一步提高固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率,改善電極與電解質(zhì)之間的界面相容性是目前被廣泛關(guān)注的兩個(gè)主要問題。為此,本課題圍繞這兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容如下:（1）利用液相反應(yīng)法制備硫基固態(tài)電解質(zhì),研究反應(yīng)溶劑、熱處理溫度對(duì)硫基固態(tài)電解質(zhì)物相結(jié)構(gòu)以及性能的影響。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)制備參... 

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

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１固態(tài)電解質(zhì)電池的發(fā)展時(shí)間線示意圖１５

率、寬的電化學(xué)窗口、良好的界面相容性、良好的力學(xué)性能、化學(xué)（電化學(xué)）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(shí)可以具備以上諸多??條件的固態(tài)電解質(zhì)材料現(xiàn)階段尚未研發(fā)成功４６＿４９。圖１．３總結(jié)了目前固態(tài)電解質(zhì)??材料的性能特點(diǎn)１５，固態(tài)電解質(zhì)主要分為有機(jī)聚合物類固態(tài)電解質(zhì)、無機(jī)固態(tài)電??解質(zhì)與有機(jī)／無機(jī)復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)等，其中有機(jī)聚合物類固態(tài)電解質(zhì)是采用鋰鹽??與聚合物復(fù)合形成的電解質(zhì)，其一般室溫下離子電導(dǎo)率較低，而在玻璃化轉(zhuǎn)變溫??度以上具有較高的電導(dǎo)率，同時(shí)，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(jī)聚合物固態(tài)電解質(zhì)室溫下離子電導(dǎo)率較低，電化學(xué)窗口??較窄，不適用于高電壓正極材料的電池％５３。且其力學(xué)強(qiáng)度不高，在鋰金屬作為??負(fù)極組裝的電池電化學(xué)循環(huán)充放電時(shí)，鋰枝晶容易穿透電解質(zhì)造成電池短路１４，５２。??相對(duì)于有機(jī)聚合物固態(tài)電解質(zhì)

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(zhì)中鋰離子的傳輸方式有兩種，一種是對(duì)于非晶態(tài)硫化物材料??中Ｌｉ＋與非橋硫的不斷絡(luò)合、解離進(jìn)行，另一種是在結(jié)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(jī)玻璃典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一般由網(wǎng)絡(luò)形成硫化??物（Ｐ２Ｓ５、ＳｉＳ２等）和網(wǎng)絡(luò)改性硫化物（Ｌｌ２Ｓ）組成相互連接網(wǎng)絡(luò)，形成硫化物相互連??接的長程無序的分子鏈。網(wǎng)絡(luò)改性硫化物Ｌｉ２Ｓ進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)長鏈中，打破硫橋，??形成非橋硫，非橋硫只形成一個(gè)化學(xué)鍵，且?guī)в幸粋�(gè)電子，可以與帶有一個(gè)正電??荷的Ｕ＋正負(fù)電子相互作用，不斷絡(luò)合、解離，使Ｌｉ＋在電勢(shì)差作用下進(jìn)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]為全固態(tài)鋰電池“正名”[J]. 許曉雄,李泓.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2018(01)
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[5]鋰離子電池PEO-LATP/LAGP陶瓷復(fù)合電解質(zhì)膜的制備與性能表征[J]. 黃樂之,溫兆銀,靳俊,劉宇.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2012(03)



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