目前阻礙鋰電池進一步發(fā)展的主要障礙在于液態(tài)電解液,高度易燃且易泄露、有毒等缺點,導致鋰電池內(nèi)部熱不穩(wěn)定性加劇,極易引發(fā)熱失控和爆炸等安全問題,固態(tài)電解質(zhì)材料因其高安全的特性成為未來鋰離子電池高要求的必然選擇。石榴石型電解質(zhì)材料展現(xiàn)出高的離子電導率、良好的穩(wěn)定性能和電化學性能,并且與鋰金屬接觸穩(wěn)定,電化學窗口寬等優(yōu)點,成為無機固態(tài)電解質(zhì)材料中的優(yōu)先選擇。但是,石榴石型固態(tài)電解質(zhì)應用在鋰離子固態(tài)電池后出現(xiàn)固-固界面接觸性不良,界面電阻過大,以及在組裝時受到擠壓易于破裂。有機固態(tài)聚合物電解質(zhì)具有高柔韌性,與電極之間保持良好的固-固界面接觸,易加工成各種形狀,但存在室溫離子電導率低。本課題通過石榴石型固態(tài)電解質(zhì)與有機電解質(zhì)PVDF結(jié)合構(gòu)建成性能優(yōu)異的復合電解質(zhì)材料,并裝配成固態(tài)鋰離子電池進行電化學性能研究。主要工作如下:（1）采 用 Nb5+和 Ta5+共 摻 雜 Li7La3Zr2O12 制 備 了Li6.5La3Zr1.5Nb0.5-xTaxO12（x=0-0.5）石榴石型固態(tài)電解質(zhì)。研究表明:所獲得的電解質(zhì)材料均為立方相石榴石型結(jié)構(gòu),通過Nb5+和Ta5+占據(jù)Li7La3Zr2O12結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３?ＮＡＳＩＣＯＮ的菱形與單斜相晶體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１－３?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｒｈｏｍｂｏｈｅｄｒａｌ?ａｎｄ?ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃ?ｐｈａｓｅ?ｏｆ?ＮＡＳＩＣＯＮ??

?北京化工大學碩士學位論文???ｆ?－幽｜齡、??Ｍｉ?ｒ＾??邏ｕ田羞??圖１－５?ＬＧＰＳ的晶體結(jié)構(gòu)（ａ）參與離子傳導的骨架結(jié)構(gòu)及鋰離子（ｂ）骨架結(jié)構(gòu)（ｃ）鋰離子的遷移??通道??Ｆｉｇ．?１－５?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＬＧＰＳ?（ａ）?Ｔｈｅ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎｓ?ｔｈａｔ?ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅ?ｉｎｉｏｎｉｃ??ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?（ｂ）?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?（ｃ）?Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎｓ??１．２．１．３?Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?型??Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ型電解質(zhì)的理想結(jié)構(gòu)通式為ＡＢＣｈ，屬于立方晶系，空間群是Ｐｍ３ｍ??（２２１）。Ａ通常是配位數(shù)為１２的堿土元素或稀有元素并且占據(jù)立方晶胞的頂點位置，??Ｂ通常是配位數(shù)為６的過渡金屬元素并占據(jù)立方晶胞的體心位置，０占據(jù)面心位置。??Ｌｅ等［４１，４２］采用異價摻雜的方法將Ｌｉ引入到鈣鈦礦的Ａ位置合成了?Ｌｉ３ｘＬａ２＾ｎ??ｌ／３＿２ｘＴｉ０３?（ＬＬＴＯ），鋰原子的進入不僅影響了?Ｌｉ位點和空位的數(shù)量，還有二者的相??互作用，因而對裡離子電導率的影響比較明顯。如圖１－６所Ｌｉ〇．３３Ｌａ〇．５５Ｔｉ〇３的晶??體結(jié)構(gòu)以８個Ｔｉ０６Ａ面體以共頂點連接的方式構(gòu)成骨架，鋰和鑭離子位于骨架的中??心位置，４個Ｔｉ０６八面體以共頂點方式圍成四邊形的平面通道被稱為“瓶頸”，Ｌｉ＋??通過該瓶頸躍遷到相鄰的空位。為了提高鈣鈦礦的電化學性能，Ａ和Ｂ位置均被其他??元素取代研宄。Ｉｔｏｈ等［４４］使用離子半徑較�。校�、Ｎｄ或Ｓｍ取

個數(shù)量級［６（）］。Ｍｅｉｅｒ等［６１］利用第一性原理闡明了石榴石型電解質(zhì)的四方相和??立方相中鋰離子導電機理的區(qū)別，不同之處為四方相中鋰離子為高度有序化排列和空??位缺失，鋰離子在躍遷的過程中需要較高的激活能（大約０．４ｅｖ）激發(fā)多個離子同步??躍遷的運動，因此躍遷較為困難；而在立方相中鋰離子僅部分占據(jù)且其中有著許多無??序化的鋰離子空位，鋰離子需要較小的激活能（０．１ｅｖ－０．３ｅＶ）激發(fā)單個離子躍遷的運??動，躍遷較為容易；因而立方相的鋰離子導電率顯著高于其四方相。??Ｉ??圖１－７立方石榴石型Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２〇ｉ２的晶體結(jié)構(gòu)圖??Ｆｉｇ．?１－７?Ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｕｂｉｃ?ｇａｍｅｔ－ｌｉｋｅ?Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２〇ｉ２??１．２．２固態(tài)聚合物電解質(zhì)??固態(tài)聚合物電解質(zhì)是由聚合物基體和鋰鹽兩部分復合而成，不斷以絡合－解絡合??的方式進行離子傳導的過程［１３］。與無機陶瓷電解質(zhì)相比，固態(tài)聚合物電解質(zhì)不僅擁有??優(yōu)良的柔初性和成膜性，而且其組裝的鋰離子電池還可以彎曲，并且制作工藝較為簡??單方便，在便攜式電子產(chǎn)品中受到關(guān)注［６２］。??８??

【參考文獻】：
期刊論文
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