本文選題：固體電解質(zhì)　切入點：硫系玻璃　出處：《深圳大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鋰硫電池具有容量大、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)勢,有望成為下一代主流動力電池。目前,以非質(zhì)子溶劑電解液為離子傳輸媒介的鋰硫電池,存在鋰枝晶生長、中間產(chǎn)物“穿梭效應(yīng)”等問題,導(dǎo)致電池的安全性降低以及使用壽命縮短。通過使用固體電解質(zhì)取代非質(zhì)子溶劑電解液,可有效解決上述問題。因此,開發(fā)具有高離子電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性的固體電解質(zhì),對鋰硫電池的商業(yè)化進程有著重要意義。當(dāng)前固體電解質(zhì)種類主要有聚合物電解質(zhì)、氧化物固體電解質(zhì)、硫系化合物固體電解質(zhì)等。硫系化合物固體電解質(zhì),由于其陰離子的離子半徑大、可極化性強,有利于Li~+的遷移,因此具有較高的離子電導(dǎo)率,具有很好的應(yīng)用前景。本文以Li_2S-P_2S_5、GeS_2-Ga_2S_3-Li_2S和GeS_2-Ga_2S_3-Li_2S-LiI體系為研究對象,采用適合工業(yè)化生產(chǎn)的球磨工藝,通過機械合成法,制備硫系玻璃固體電解質(zhì);在此基礎(chǔ)上,通過可控析晶處理,在玻璃基質(zhì)中形成亞穩(wěn)態(tài)快離子晶體或微晶,進一步提高材料的離子電導(dǎo)率。主要研究成果如下:1、使用球磨法制備70Li_2S-30P_2S_5(mol%)的玻璃粉末,通過真空熱處理在玻璃基質(zhì)中,析出具有高鋰離子電導(dǎo)率亞穩(wěn)態(tài)Li_7P_3S_(11)。結(jié)果表明,熱處理溫度過高會導(dǎo)致Li_7P_3S_(11)中硫損失,并使其向低電導(dǎo)率穩(wěn)態(tài)相Li_4P_2S_6轉(zhuǎn)化;而熱處理溫度過低,導(dǎo)致析晶不徹底,兩者均使離子電導(dǎo)率降低。在真空(10-4 Pa)條件下,在260℃下熱處理1h可析出純度較高的Li_7P_3S_(11)亞穩(wěn)相,達到最佳離子電導(dǎo)率為2.44×10-4 S/cm。2、采用高能球磨法,制備Li_2S含量分別為30 mol%、40 mol%、50 mol%和60 mol%的GeS_2-Ga_2S_3-Li_2S玻璃固體電解質(zhì)。Li_2S含量升高可破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)橋硫結(jié)構(gòu),改善網(wǎng)絡(luò)柔順度,進而使離子電導(dǎo)率升高。研究表明,當(dāng)Li_2S含量為50 mol%時,獲得最高離子電導(dǎo)率7.76×10-6 S/cm。3、以40GeS_2-10Ga_2S_3-50Li_2S為起始組分,在Li~+含量不變條件下,以LiI取代部分Li_2S制備GeS_2-Ga_2S_3-Li_2S-Li I玻璃固體電解質(zhì)。I-離子的摻雜,不僅可破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)橋硫結(jié)構(gòu),改善其柔順度,同時可取代S2-形成個更大離子傳輸通道,從而使離子電導(dǎo)率增加。當(dāng)Li I摩爾百分含量為40 mol%時,離子電導(dǎo)率可達1.31×10-3 S/cm,較起始組分樣品提高兩個數(shù)量級。循環(huán)伏安測試玻璃電解質(zhì)電化學(xué)性能表明,在室溫下該固體電解質(zhì)具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性,電化學(xué)窗口高達6V vs Li~+/Li,滿足鋰硫電池充放電環(huán)境中的使用要求。4、通過對32GeS_2-8Ga_2S_3-40Li_2S-20Li I和28GeS_2-7Ga_2S_3-20Li_2S-30LiI基質(zhì)玻璃熱處理10h,制備不同析晶度的玻璃陶瓷固體電解質(zhì)。研究表明,在微晶化形的玻璃和晶體之間界面上鋰離子以跳躍傳導(dǎo)方式進行傳導(dǎo),使離子電導(dǎo)率顯著提高。32GeS_2-8Ga_2S_3-40Li_2S-20Li I在260℃熱處理10 h,析晶度為33.56%,離子電導(dǎo)率為6.66×10-4 S/cm,比玻璃高18倍。28GeS_2-7Ga_2S_3-20Li_2S-30Li I在255℃熱處理10h,析晶度為4.24%,離子電導(dǎo)率為4.64×10-4 S/cm,比玻璃高1.5倍。微晶化后制備的玻璃陶瓷固體電解質(zhì)仍具有較寬的電化學(xué)窗口,可達6V vs Li~+/Li以上。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ171.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張升水;劉慶國;楊蕾玲;;高分子固體電解質(zhì)性能的改進[J];石油化工;1992年08期

2 孫鳳霞,郭子成,趙地順,陳煥章;高分子固體電解質(zhì)研究進展[J];精細化工;2000年S1期

3 金從進,汪鉞強,李澤亞,朱立新;固體電解質(zhì)脫氧技術(shù)的發(fā)展[J];寶鋼技術(shù);2001年02期

4 劇金蘭,顧慶超;高分子固體電解質(zhì)設(shè)計的新概念[J];高分子通報;2002年02期

5 鄭子山,張中太,唐子龍,沈萬慈;鋰無機固體電解質(zhì)[J];化學(xué)進展;2003年02期

6 豆斌朝,林振漢,吳亮,平信義;氧化鋯固體電解質(zhì)的摻雜性能和應(yīng)用[J];稀有金屬快報;2004年06期

7 趙緯;龔江宏;;固體電解質(zhì)材料中的晶界效應(yīng)[J];稀有金屬材料與工程;2007年S2期

8 唐輝;林振漢;陳世t/;;氧化鋯基固體電解質(zhì)老化性能的研究[J];上海有色金屬;2008年03期

9 石敏;陳綿松;房虹姣;許育東;于濤;于桂洋;伍光;;濕化學(xué)法制備鍶鎂摻雜鎵酸鑭基固體電解質(zhì)材料的研究進展[J];金屬功能材料;2010年01期

10 劉佳;周會珠;朱靖;戴磊;李躍華;王嶺;;高價陽離子固體電解質(zhì)的研究進展[J];功能材料;2012年S1期

相關(guān)會議論文 前10條

1 王嶺;;固體電解質(zhì)基高溫電化學(xué)氣體傳感器[A];中國硅酸鹽學(xué)會固態(tài)離子學(xué)分會理事會暨第一屆固態(tài)離子學(xué)青年學(xué)術(shù)交流會文集[C];2011年

2 王紅霞;胡勇勝;薛勃飛;王兆翔;孟慶波;黃學(xué)杰;陳立泉;;一種新型固體電解質(zhì)的合成及其性能研究[A];21世紀太陽能新技術(shù)——2003年中國太陽能學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

3 趙芳;龔江宏;李英;;ZrO_2-CaF_2-Y_2O_3系固體電解質(zhì)材料研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

4 邱志軍;陳萬超;陳曉添;許曉雄;;全固態(tài)鋰電池用硫化物固體電解質(zhì)[A];中國固態(tài)離子學(xué)暨電池材料青年學(xué)術(shù)論壇——論文摘要集[C];2013年

5 查少武;高建峰;陳西林;彭定坤;孟廣耀;;鎵酸鑭基固體電解質(zhì)的凝膠澆注法制備及其電化學(xué)性能研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進展（上）——2000年中國材料研討會論文集[C];2000年

6 王世偉;馬建麗;;顯微結(jié)構(gòu)對氧化鋯固體電解質(zhì)氧敏性能的影響[A];《硅酸鹽學(xué)報》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

7 楊固長;崔益秀;;鋰離子無機固體電解質(zhì)及在電池中的應(yīng)用[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

8 高健;褚賡;賀蒙;張舒;肖瑞娟;李泓;陳立泉;;鍵價和方法計算鋰離子通道篩選可能的固體電解質(zhì)[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第24分會：化學(xué)電源[C];2014年

9 胡艷琴;王運福;宋玉哲;韓根亮;李工農(nóng);劉國漢;;NASICON固體電解質(zhì)的制備及其導(dǎo)電性能研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

10 竇靜;李和平;徐麗萍;張磊;王光偉;;注漿法制備YSZ固體電解質(zhì)及其性能研究[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第12屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 記者 毛黎;美首次開發(fā)出納米固體電解質(zhì)[N];科技日報;2013年

2 ;爐外精煉知識講座[N];中國冶金報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉霄;鉬酸鑭及鈦酸鉍鈉基固體電解質(zhì)的電學(xué)行為與相變[D];西北工業(yè)大學(xué);2015年

2 劉曉光;氧化鋯基固體電解質(zhì)低成本制備及其性能研究[D];北京航空材料研究院;2004年

3 楊同歡;無機鋰離子固體電解質(zhì)的界面特性及應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2012年

4 鄭sダ，

本文編號：1718845