鋰硫電池無機固體電解質的研究
發(fā)布時間：2021-11-05 01:56
與傳統(tǒng)有機液體電解質組成的鋰硫電池相比,全固態(tài)鋰硫電池可避免多硫化物的溶解、抑制鋰枝晶生長、安全性能高,因此受到人們的廣泛關注。然而,全固態(tài)鋰硫電池中由于固體電解質的離子電導率低于液體電解質,限制了其商業(yè)化發(fā)展。研究一種具有高離子電導率的固體電解質材料是目前主要的目標。無機固體電解質中Li2S-P2S5玻璃陶瓷在室溫下其離子電導率較高,本文主要通過對Li2S-P2S5體系進行摻雜,以進一步提高其室溫離子電導率。本文采用機械球磨與低溫熱處理相結合的方法制備了無機固體電解質75Li2S·25P2S5、99（0.75Li2S·0.25P2S5）·1LiPF6、98（0.75Li2S·0.25P2S5）·2LiPF6、97（0.75Li2...
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：53 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
（a）Li-S電池中氧化還原反應的示意圖（b）恒流充放電曲線和每個階段的典型化學物質事實上，在Li-S電池中，硫活性物質的具體轉化過程更加復雜，這與聚硫離子
體型無機固體電解質包括鈣鈦礦型電解質、石榴石型電解質、鈉快SICON）電解質、鋰快離子導體型（LISICON）電解質、硫代-鋰快io-LISICON）電解質、Li3N 型電解質。子導電通道及固體電解質中填隙離子或離子空位的濃度（導電載流無機晶態(tài)電解質離子電導率的主要因素。所以晶體型電解質的離子間隙離子導電、空位導電和協(xié)同效應導電。其中離子通過弗倫克爾（缺陷脫離原來的晶格位置躍遷到相鄰的間隙位置成為間隙離子，此離子導電機制。通過摻雜或者肖特基缺陷（如圖 1-2（b））在晶體平空位，此為空位導電。協(xié)同效應導電在某些特定離子導體內存在，中，鋰離子分別占據(jù)四面體和八面體的位置，由于共面連接，進入和八面體位置上的鋰離子產生很強的靜電斥力，從而使八面體位置共面的四面體位置，而進入這些位置的鋰離子又會與相鄰的鋰離子從而形成一種協(xié)同效應，鋰離子就是通過這種協(xié)同效應在晶體內快速
（d）LISICON 型 （e）thio-LISICON 型 （f）Li3N 型圖 1-3 無機晶體型固體電解質結構示意圖1.3.2.2 非晶體型固體電解質由于晶體電解質材料有一些方面會不盡人意，所以人們開始從其他材料中尋找，如非晶體型電解質。非晶體電解質又稱為玻璃電解質，與晶體電解質相比，非晶體電解質的離子電導率較高，界面電阻較小，粒子間的離子擴散通道各向同性且連接較晶體電解質容易。玻璃結構的特點是長程無序，網(wǎng)絡結構雜亂無章，具有不同大小口徑的離子傳輸通道因為鋰離子半徑較小，不會發(fā)生阻礙，所以非晶體電解質的傳輸通道比晶體型電解質更通暢[26]。玻璃電解質根據(jù)元素可分為氧化物和硫化物。氧化物玻璃電解質通常是由網(wǎng)絡改性化合物（Li2O）和網(wǎng)絡形成化合物（SiO2、B2O3、P2O5等）組成。在氧化物玻璃電解質中各元素以共價鍵連接形成網(wǎng)絡結構，在網(wǎng)絡結構中只有鋰離子能夠自由移動。此外電解質中最小的離子傳導通道決定鋰離子的傳導速率，所以一般會通過增加網(wǎng)絡改性化合物的濃度或使用多種網(wǎng)絡形成
本文編號：3476837
【文章來源】：燕山大學河北省
【文章頁數(shù)】：53 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
（a）Li-S電池中氧化還原反應的示意圖（b）恒流充放電曲線和每個階段的典型化學物質事實上，在Li-S電池中，硫活性物質的具體轉化過程更加復雜，這與聚硫離子
體型無機固體電解質包括鈣鈦礦型電解質、石榴石型電解質、鈉快SICON）電解質、鋰快離子導體型（LISICON）電解質、硫代-鋰快io-LISICON）電解質、Li3N 型電解質。子導電通道及固體電解質中填隙離子或離子空位的濃度（導電載流無機晶態(tài)電解質離子電導率的主要因素。所以晶體型電解質的離子間隙離子導電、空位導電和協(xié)同效應導電。其中離子通過弗倫克爾（缺陷脫離原來的晶格位置躍遷到相鄰的間隙位置成為間隙離子，此離子導電機制。通過摻雜或者肖特基缺陷（如圖 1-2（b））在晶體平空位，此為空位導電。協(xié)同效應導電在某些特定離子導體內存在，中，鋰離子分別占據(jù)四面體和八面體的位置，由于共面連接，進入和八面體位置上的鋰離子產生很強的靜電斥力，從而使八面體位置共面的四面體位置，而進入這些位置的鋰離子又會與相鄰的鋰離子從而形成一種協(xié)同效應，鋰離子就是通過這種協(xié)同效應在晶體內快速
（d）LISICON 型 （e）thio-LISICON 型 （f）Li3N 型圖 1-3 無機晶體型固體電解質結構示意圖1.3.2.2 非晶體型固體電解質由于晶體電解質材料有一些方面會不盡人意，所以人們開始從其他材料中尋找，如非晶體型電解質。非晶體電解質又稱為玻璃電解質，與晶體電解質相比，非晶體電解質的離子電導率較高，界面電阻較小，粒子間的離子擴散通道各向同性且連接較晶體電解質容易。玻璃結構的特點是長程無序，網(wǎng)絡結構雜亂無章，具有不同大小口徑的離子傳輸通道因為鋰離子半徑較小，不會發(fā)生阻礙，所以非晶體電解質的傳輸通道比晶體型電解質更通暢[26]。玻璃電解質根據(jù)元素可分為氧化物和硫化物。氧化物玻璃電解質通常是由網(wǎng)絡改性化合物（Li2O）和網(wǎng)絡形成化合物（SiO2、B2O3、P2O5等）組成。在氧化物玻璃電解質中各元素以共價鍵連接形成網(wǎng)絡結構，在網(wǎng)絡結構中只有鋰離子能夠自由移動。此外電解質中最小的離子傳導通道決定鋰離子的傳導速率，所以一般會通過增加網(wǎng)絡改性化合物的濃度或使用多種網(wǎng)絡形成
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