近年來,隨著國家對新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大力支持,鋰離子電池得到了快速的發(fā)展,應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越多。目前廣泛使用的液態(tài)鋰離子電池采用的是有機(jī)液體電解質(zhì),存在漏液易燃的安全隱患。因此,采用無機(jī)固體電解質(zhì)的固態(tài)電池能很好的解決目前液態(tài)電池的安全性問題。主要原因是全固態(tài)鋰離子電池具有其良好的熱穩(wěn)定性和安全性及高的能量密度。發(fā)展固態(tài)電池的關(guān)鍵材料是研發(fā)性能優(yōu)異的固體電解質(zhì)。在固體電解質(zhì)的發(fā)展體系中,Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）具有高的室溫鋰離子電導(dǎo)率（¹0^-44 S/cm）,寬的電化學(xué)窗口（>5V）,并且在室溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,與電極接觸良好等優(yōu)點(diǎn)成為最有前途的固體電解質(zhì)之一。因此,本文研究石榴石型氧化物固體電解質(zhì)LLZO,并且為了更好的制備性能優(yōu)異的LLZO固體電解質(zhì),本文分別利用微波燒結(jié)法和固相燒結(jié)方法優(yōu)化了LLZO的燒結(jié)工藝,制備了性能優(yōu)異的立方相固體電解質(zhì)LLZO。采用微波燒結(jié)的技術(shù)在較低溫度（1150℃）下制備了純度高的LLZO固體電解質(zhì)材料,研究... 

【文章來源】： 胡東偉 湖北工業(yè)大學(xué)

【文章頁數(shù)】：53 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的工作原理

目前,鋰離子電池正極主要使用的是鋰的金屬氧化物,負(fù)極材料為石墨。然而,在第一次放電過程中,液態(tài)電解質(zhì)會(huì)被石墨還原,同時(shí)會(huì)在石墨表面形成鈍化膜(SEI),如圖1.2所示,SEI層的性質(zhì)和化學(xué)成分在一定程度上限制了鋰離子在石墨電極和液體電解質(zhì)之間的傳輸。除此之外,有機(jī)液體電解質(zhì)還存在以下問題:電化學(xué)窗口窄,隨著市場上較高和較低壓電極材料的出現(xiàn),使得目前的電解液無法兼容這些電極此類。使用溫度范圍區(qū)間小,目前商業(yè)的有機(jī)液體電解質(zhì)的使用溫度大多為-20℃~60℃之間;并且在大電流通過時(shí),電池性能會(huì)下降。

1.2.3節(jié)簡述了幾種典型的鋰離子電解質(zhì)類型和特點(diǎn),圖1.3為幾種鋰離子固體電解質(zhì)的種類及其離子電導(dǎo)率隨溫度的變化曲線。石榴石結(jié)構(gòu)的Li7La3Zr2O12(LLZO)固體電解質(zhì)的電導(dǎo)率一般低于硫化物,但高于聚合物,室溫下可達(dá)10-3S/cm。相比于NASICON、LISICON、鈣鈦礦這類氧化物固體電解質(zhì),LLZO的離子電導(dǎo)率稍高一些。相比于硫化物固體電解質(zhì),LLZO具有成本較低,可以在空氣中制備和儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn),且沒有毒性。相比之下,硫化物固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性差在空氣中對水非常敏感。電化學(xué)穩(wěn)定性差直接限制了其在高能量密度(高工作電壓正極、鋰金屬負(fù)極)動(dòng)力電池中的應(yīng)用�？諝夥�(wěn)定性差使得其易與空氣中的H2O反應(yīng)生成H2S,從而降低其電解質(zhì)的使用壽命。1.3.1 石榴石型氧化物固體電解質(zhì)Li_7La_3Zr_2O_(12)的制備


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