鋰離子電池作為動(dòng)能和儲(chǔ)能裝置等被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電子設(shè)備、軍事技術(shù)、航空航天以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域,然而目前所大規(guī)模使用的電解質(zhì)為液體電解質(zhì),存在易燃易爆、能量密度不高等問(wèn)題。而鋰離子固體電解質(zhì)即鋰離子導(dǎo)體可以替代傳統(tǒng)電池中的液體電解質(zhì)和隔膜部分,不僅可以克服液體電解質(zhì)的安全問(wèn)題,還具有更高的能量密度以及降低成本等優(yōu)點(diǎn)。NASICON型快鋰離子導(dǎo)體Li_1+xAl_xTi_2-x（PO₄）₃（LATP）是迄今發(fā)現(xiàn)的氧化物鋰離子快導(dǎo)體中室溫電導(dǎo)率最高的電解質(zhì)之一,具有離子電導(dǎo)較高、較寬的電化學(xué)穩(wěn)定窗口以及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),吸引了研究人員的大量關(guān)注,但制備工藝復(fù)雜、能耗高以及界面接觸不穩(wěn)定等問(wèn)題限制了其應(yīng)用。本文以Li_1.3Al_0.3Ti_1.7（PO₄）₃為研究對(duì)象,探究固相法制備LATP時(shí)Al源以及助熔劑Li₂B₄O₇... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

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鋰離子電池工作原理

1緒論3用次數(shù)的增多，負(fù)極逐漸生成鋰枝晶并慢慢長(zhǎng)大從而容易刺穿隔膜造成電池內(nèi)部短路，進(jìn)而造成電池起火甚至爆炸[27]。此外，傳統(tǒng)鋰離子電池在過(guò)充、短路或是受壓變形等異常情況下也容易發(fā)生自燃甚至爆炸。所以傳統(tǒng)鋰離子電池目前還存在著很大的安全隱患。圖1-2傳統(tǒng)鋰離子電池隔膜圖解Fig.1-2Diagramofatraditionallithium-ionbatteryseparator1.2.2全固態(tài)鋰離子電池新世紀(jì)以來(lái)，為了使傳統(tǒng)鋰離子電池循環(huán)性能差和安全隱患問(wèn)題得到完全解決，越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始聚焦于全固態(tài)鋰離子電池的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。全固態(tài)鋰離子電池與傳統(tǒng)鋰電池的組成結(jié)構(gòu)是相似的[28]，只不過(guò)換了一種新形式而已，只是用固體電解質(zhì)替換掉將傳統(tǒng)鋰離子電池中的液體電解質(zhì)。因此安全穩(wěn)定，可在較寬溫度范圍內(nèi)持續(xù)和保證正常工作[29]，它在動(dòng)力和儲(chǔ)能方面前景較為廣闊。全固態(tài)電池的工作原理和組成結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)電池是大同小異的，主要由正負(fù)極材料、固體電解質(zhì)和負(fù)極材料組成，其工作原理圖解如圖1-3所示。由圖可知，鋰離子在全固態(tài)電池中的傳輸途徑是：1）從負(fù)極嵌出；2）穿過(guò)負(fù)極與固體電解質(zhì)中間的薄層隔膜；4）鋰離子在固態(tài)電解質(zhì)材料內(nèi)部大小適宜的通道內(nèi)進(jìn)行快速地遷移；5）鋰離子穿過(guò)固體電解質(zhì)與正極材料中間的薄層隔膜；6）鋰離子到達(dá)并集聚于正極材料；而電子的傳輸過(guò)程正紅相反，完成一次放電過(guò)程。電池充電時(shí)，離子的傳導(dǎo)方向與放電過(guò)程相反、電子能量釋放，即在電壓的作用下正極材料放出鋰離子，穿過(guò)隔膜，然后再進(jìn)入有著特殊結(jié)構(gòu)通道的固體電解質(zhì)，再穿過(guò)隔膜，進(jìn)而進(jìn)入負(fù)極材料，此時(shí)為了使整個(gè)電路達(dá)到電荷平衡帶負(fù)電荷的電子將進(jìn)入負(fù)極材料，實(shí)現(xiàn)一次充電過(guò)程。

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-3全固態(tài)電池工作圖解Fig.1-3SchematicoperatingprincipleofAllsolid-statebattery對(duì)照傳統(tǒng)商用鋰離子電池，全固態(tài)電池具備如下優(yōu)點(diǎn)：１）循環(huán)性能和安全性能好，因而具有更長(zhǎng)的使用壽命；２）材料穩(wěn)定性高，工作范圍更廣；３）功率密度和能量密度更大；４）鋰離子導(dǎo)體不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，操作簡(jiǎn)單方便，將會(huì)在化學(xué)儲(chǔ)能場(chǎng)合中扮演重要角色。因此，設(shè)計(jì)、研發(fā)和制備更高能量密度、更高功率密度、更高安全性的全固態(tài)電池成為新能源材料研宄的重點(diǎn)、熱點(diǎn)和要點(diǎn)[5,30]。它的優(yōu)勢(shì)對(duì)解決環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)意義非凡，并在電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和航空航天的儲(chǔ)能和發(fā)展等方面具有廣闊的發(fā)展?jié)撃��？梢?jiàn)，全固態(tài)的鋰離子電池將有望取代現(xiàn)已商業(yè)化的傳統(tǒng)的鋰離子電池，其不僅可以解決傳統(tǒng)鋰離子電池容量衰減，還有望解決電池關(guān)鍵的安全性問(wèn)題等問(wèn)題，其中最關(guān)鍵的問(wèn)題提高固態(tài)電解質(zhì)的電化學(xué)性能，也是研究難點(diǎn)。1.3鋰離子導(dǎo)體概述全固態(tài)電池中的鋰離子導(dǎo)體充當(dāng)了液體電解質(zhì)和隔膜的角色，其物理和化學(xué)性質(zhì)對(duì)于電池的性能至關(guān)重要。鋰離子固體電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性能較為優(yōu)異，化學(xué)和物理性質(zhì)都比較穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境也是較友好的材料，用以研究和解決實(shí)際問(wèn)題的價(jià)值非常大，又被稱(chēng)為鋰離子導(dǎo)體[31]，可以使得鋰離子電池的安全問(wèn)題得到有效解決。它與一般材料相比，在室溫下?lián)碛懈唠x子電導(dǎo)率，激活能一般在0.5eV以下。與液態(tài)電解質(zhì)相比，鋰離子導(dǎo)體有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：（1）不含任何有機(jī)液體成分，材料不可燃；（2）加工性能好；（3）簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)；（4）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；（5）采用固態(tài)電解質(zhì)的鋰離子電池有很寬的適用范圍。按照結(jié)構(gòu)性質(zhì)分類(lèi)，鋰離子導(dǎo)體可分為有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)和無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)。現(xiàn)今對(duì)有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋰離子電池玻璃態(tài)電解質(zhì)導(dǎo)電機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 鄭玥雷,陳人杰,吳鋒,李麗.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2013(11)
[2]LISICON（鍺酸鋅鋰）單晶的Li+離子電導(dǎo)[J]. 陳立泉,王昌慶,王連忠,肖超亮,畢建清.  物理學(xué)報(bào). 1980(05)



本文編號(hào)：3522017