近年來(lái),日本工業(yè)大學(xué)研究小組首次研究出了一種具有高離子電導(dǎo)率的電解質(zhì)材料——Li₁₀GeP₂S₁₂（簡(jiǎn)寫(xiě)LGPS）,該類(lèi)固態(tài)電解質(zhì)電解質(zhì)在室溫下具有較高的離子電導(dǎo)率,但是研究發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。研究表明,除LGPS結(jié)構(gòu)內(nèi)原子間范德華力對(duì)穩(wěn)定性有影響外,不同離子半徑和不同價(jià)態(tài)對(duì)該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也有影響。因此本文通過(guò)以下幾個(gè)方面的研究來(lái)提高該電解質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性:1.通過(guò)用與Ge元素同一主族的Si和Sn四價(jià)元素來(lái)對(duì)LGPS材料中的Ge位進(jìn)行摻雜,系統(tǒng)的研究摻雜后的固態(tài)電解質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。Si的摻雜效果要優(yōu)于Sn的摻雜,在摻雜比例為3:7時(shí)的離子電導(dǎo)率最大。2.通過(guò)用與Ge元素相鄰主族的Ga三價(jià)元素來(lái)對(duì)LGPS材料中的Ge位進(jìn)行摻雜,對(duì)摻雜后的固態(tài)電解質(zhì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的研究。觀察到摻雜后的材料的拉曼主峰發(fā)生藍(lán)移,表明材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到了提高。3.通過(guò)用和S元素相同的主族元素O和與S元素相鄰的主族元素Cl元素對(duì)LGPS電解質(zhì)材料結(jié)構(gòu)中的S元素位置進(jìn)行摻雜替代,研究了摻雜替代后的材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電解... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

中國(guó)與世界的能源需求的占比

圖 1.2 時(shí)間與世界能源的研究方向Figure 1.2 time and the research direction of the world's energy1.2 鋰離子電池傳統(tǒng)的鋰離子電池結(jié)構(gòu)，存在著比較嚴(yán)重的安全問(wèn)題，例如在負(fù)極的枝晶問(wèn)題，這主要是由于負(fù)極為金屬鋰，在長(zhǎng)期的使用后，會(huì)容易在負(fù)極生成枝晶，嚴(yán)重的將導(dǎo)致電池短路。索尼在 1991 年推出了第一批鋰離子電池用以解決上述的枝晶問(wèn)題[5]。相比于傳統(tǒng)的鋰離子電池，新型的鋰離子電池更加的受歡迎，這是因?yàn)檫@類(lèi)新型電池正負(fù)極分別采用的是鈷酸鋰和石墨，這類(lèi)電池在使用的過(guò)程中主要是靠鋰離子通過(guò)正負(fù)極的單純的傳輸，不像是傳統(tǒng)的鋰電池那樣，所以不會(huì)生成枝晶，這就很好的解決了傳統(tǒng)電池的嚴(yán)重的安全問(wèn)題。目前，世界上鋰離子電池的使用量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他類(lèi)電池，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期的目標(biāo)。新型鋰離子電池也將會(huì)是未來(lái)能源市場(chǎng)上的一個(gè)有利的競(jìng)爭(zhēng)者和主導(dǎo)者，隨

圖 1.3 新型能源系統(tǒng)的循環(huán)模式igure 1.3 circulation pattern of the new energy syst的工作原理工作原理，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是鋰離子在電池的正負(fù)極在電池內(nèi)部鋰離子可以通過(guò)內(nèi)部電解質(zhì)傳送，這是固體，目前研究比較多的還是液體類(lèi)電解質(zhì)，轉(zhuǎn)化成電能的裝置[7]。電池在實(shí)際的工作中，分正負(fù)極要有一定的濃度差，以更好的驅(qū)動(dòng)鋰離子極離開(kāi)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部電解質(zhì)，逐漸向負(fù)極移動(dòng)，時(shí)，電子通過(guò)外電路不斷向負(fù)極移動(dòng)，最后兩者好相反，鋰離子離開(kāi)負(fù)極，通過(guò)內(nèi)部電解質(zhì)不斷地過(guò)外電路不斷地向正極移動(dòng)，最后兩者再去在正極


本文編號(hào)：3252436