石榴石型固體電解質(zhì)的性能優(yōu)化及其固態(tài)電池界面改性研究
發(fā)布時間：2021-02-27 06:03
傳統(tǒng)可充鋰電池使用的是有機液態(tài)電解質(zhì)或凝膠型聚合物電解質(zhì),在一定條件下容易泄露并燃燒,存在較大的安全隱患;同時,電池結(jié)構(gòu)也較復雜,限制了能量密度的進一步提高。將電解質(zhì)替換為無機固態(tài)電解質(zhì),有望大幅度提升電池的安全性和能量密度。在眾多固體電解質(zhì)中,石榴石型結(jié)構(gòu)的Li7La3Zr2O12（LLZO）因為電導率高和電化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點而倍受關(guān)注。然而,LLZO應(yīng)用于固態(tài)電池還有許多問題需要解決,如室溫離子電導率仍偏低、與正負極材料間的固-固界面電阻大等基礎(chǔ)問題。本文針對這些問題做了相關(guān)工作,主要成果如下:（1）通過固相反應(yīng)-熱壓燒結(jié)法合成了Li7-xLa3Zr2-xNbxO12（LLZNO）陶瓷電解質(zhì)片,考察了Nb元素摻雜量、燒結(jié)溫度對LLZNO性能的影響。結(jié)果表明,隨著Nb含量的提高,石榴石型固體電解質(zhì)LLZNO的晶體結(jié)構(gòu)逐漸由四方相向立方相轉(zhuǎn)變,當x=0.375時,材料的相結(jié)構(gòu)為純立方相;材料...
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所)上海市
【文章頁數(shù)】：143 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
（a）三星、（b）蘋果和（c）特斯拉產(chǎn)品因電池問題而燃燒
圖 1.3 大容量鋰電池的發(fā)展路徑[7]Figure 1.3 Development trend of large scale lithium-based cells[7]鋰離子電池與傳統(tǒng)鋰離子電池相比具有以下優(yōu)勢：（1）體電解質(zhì)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，因而基于無機固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰二次電池具有密度得到提升。固態(tài)電解質(zhì)比有機電解液普遍具有更一步提升電池的能量密度。同時，固態(tài)電解質(zhì)由于能體系范圍大幅提升，為具有更高能量密度空間的新型環(huán)壽命長。在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，有機液態(tài)電解質(zhì)中會生成 SEI 膜并持續(xù)生長，因而造成的電池材料不可徹底避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，而且固態(tài)電解質(zhì)一般為單離應(yīng)，因此可以大大提升金屬鋰電池的循環(huán)性和使用壽命
在電池使用的電壓和溫度范圍內(nèi)，電子個數(shù)量級以上，可保證固態(tài)電池不產(chǎn)生自放電效應(yīng)；有極小的晶界電阻；正負極電極材料穩(wěn)定，不發(fā)生副反應(yīng)，尤其是對金屬 L化學窗口寬（最好能達到 5Vvs Li/Li+），使其可用于高電極材料相匹配的熱膨脹系數(shù)，不會因充放電過程中，而出現(xiàn)接觸界面分離；境友好、成本低且易于制備。4 所示[13], 近幾十年來，國內(nèi)外各實驗室對固態(tài)電解質(zhì)，以期用于全固態(tài)鋰離子電池和其他高能量密度固態(tài)電組成一般可分為無機固體電解質(zhì)、聚合物固體電解質(zhì)和
【參考文獻】：
期刊論文
[1]固態(tài)鋰電池研發(fā)愿景和策略[J]. 李泓,許曉雄. 儲能科學與技術(shù). 2016(05)
[2]全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 許曉雄,邱志軍,官亦標,黃禎,金翼. 儲能科學與技術(shù). 2013(04)
[3]Progress on Sn-based thin-film anode materials for lithium-ion batteries[J]. HU RenZong,LIU Hui,ZENG MeiQin,LIU JiangWen & ZHU Min School of Materials Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China. Chinese Science Bulletin. 2012(32)
[4]鹽溶液電導率與濃度和溫度的關(guān)系測量[J]. 陳麗梅,程敏熙,肖曉芳,黃佐華. 實驗室研究與探索. 2010(05)
[5]熱分析方法綜述[J]. 孫利杰. 科技資訊. 2007(09)
[6]一種弱電解質(zhì)溶液無限稀釋摩爾電導率的方法[J]. 史長華,唐樹戈,夏泉. 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報. 2006(06)
博士論文
[1]環(huán)糊精/聚氧乙烯堿金屬鹽固體聚合物電解質(zhì)的核磁共振研究[D]. 楊凌云.華東師范大學 2016
本文編號：3053802
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所)上海市
【文章頁數(shù)】：143 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
（a）三星、（b）蘋果和（c）特斯拉產(chǎn)品因電池問題而燃燒
圖 1.3 大容量鋰電池的發(fā)展路徑[7]Figure 1.3 Development trend of large scale lithium-based cells[7]鋰離子電池與傳統(tǒng)鋰離子電池相比具有以下優(yōu)勢：（1）體電解質(zhì)材料不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不存在漏液問題，因而基于無機固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰二次電池具有密度得到提升。固態(tài)電解質(zhì)比有機電解液普遍具有更一步提升電池的能量密度。同時，固態(tài)電解質(zhì)由于能體系范圍大幅提升，為具有更高能量密度空間的新型環(huán)壽命長。在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，有機液態(tài)電解質(zhì)中會生成 SEI 膜并持續(xù)生長，因而造成的電池材料不可徹底避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，而且固態(tài)電解質(zhì)一般為單離應(yīng)，因此可以大大提升金屬鋰電池的循環(huán)性和使用壽命
在電池使用的電壓和溫度范圍內(nèi)，電子個數(shù)量級以上，可保證固態(tài)電池不產(chǎn)生自放電效應(yīng)；有極小的晶界電阻；正負極電極材料穩(wěn)定，不發(fā)生副反應(yīng)，尤其是對金屬 L化學窗口寬（最好能達到 5Vvs Li/Li+），使其可用于高電極材料相匹配的熱膨脹系數(shù)，不會因充放電過程中，而出現(xiàn)接觸界面分離；境友好、成本低且易于制備。4 所示[13], 近幾十年來，國內(nèi)外各實驗室對固態(tài)電解質(zhì)，以期用于全固態(tài)鋰離子電池和其他高能量密度固態(tài)電組成一般可分為無機固體電解質(zhì)、聚合物固體電解質(zhì)和
【參考文獻】：
期刊論文
[1]固態(tài)鋰電池研發(fā)愿景和策略[J]. 李泓,許曉雄. 儲能科學與技術(shù). 2016(05)
[2]全固態(tài)鋰電池技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 許曉雄,邱志軍,官亦標,黃禎,金翼. 儲能科學與技術(shù). 2013(04)
[3]Progress on Sn-based thin-film anode materials for lithium-ion batteries[J]. HU RenZong,LIU Hui,ZENG MeiQin,LIU JiangWen & ZHU Min School of Materials Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China. Chinese Science Bulletin. 2012(32)
[4]鹽溶液電導率與濃度和溫度的關(guān)系測量[J]. 陳麗梅,程敏熙,肖曉芳,黃佐華. 實驗室研究與探索. 2010(05)
[5]熱分析方法綜述[J]. 孫利杰. 科技資訊. 2007(09)
[6]一種弱電解質(zhì)溶液無限稀釋摩爾電導率的方法[J]. 史長華,唐樹戈,夏泉. 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報. 2006(06)
博士論文
[1]環(huán)糊精/聚氧乙烯堿金屬鹽固體聚合物電解質(zhì)的核磁共振研究[D]. 楊凌云.華東師范大學 2016
本文編號：3053802
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