考慮到液態(tài)鋰離子電池在非常情況下會存在漏液、易燃、易爆等安全隱患,研究開發(fā)鋰固態(tài)二次電池對于提高電池的安全性能、比容量、能量密度等有重要的意義。本文從制備固態(tài)電解質(zhì)入手,根據(jù)待研究的電解質(zhì)的物理以及化學特性,優(yōu)化燒結(jié)工藝制備出高導電率的固態(tài)電解質(zhì),并將該固態(tài)電解質(zhì)應用于全固態(tài)電池,設計出性能更佳的全固態(tài)鋰金屬電池。NASICON型固態(tài)電解質(zhì)Li_1.3Al_0.3Ti_1.7（PO₄）₃（LATP）具有較高的電導率、對空氣穩(wěn)定和電化學窗口寬等優(yōu)點,但是依然存在燒結(jié)性能差和與金屬鋰接觸會發(fā)生還原反應等缺點,為了克服該缺點,我們通過添加燒結(jié)助劑進行液相燒結(jié)來提高致密度和導電率。另外,對LATP進行表面改性來提高電解質(zhì)LATP對于金屬鋰的化學穩(wěn)定性,成功制備了全固態(tài)鋰金屬電池。本文圍繞開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)以及將其應用于全固態(tài)鋰金屬電池等研究工作,取得了以下研究成果。（1）采用液相燒結(jié)法合成了NASICON型Li_1+xAl_xTi_2-x

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

綠色二次能源實現(xiàn)能量的存儲、轉(zhuǎn)化與利用的關系示意圖

在一些會議論文中提到能夠脫嵌鋰的化合物（例如碳材料等），并用其替代金屬鋰負極[2]。1980 末期，“搖椅式電池”概念應運而生，并且被應用到了 Ni–MeH電池[2]。由于負極材料的工作電壓增加，正極材料所需的工作電壓相應提高。與此同時，Bell 實驗室發(fā)現(xiàn)一些氧化物的嵌鋰化合物具有更大的容量以及耐受電壓。隨后，Goodenough 等人[6]提出了 LixMO2(M=Co, Ni, Mn 等)能夠進行脫嵌鋰離子，作為可充電鋰電池正極使用，其研究的氧化物材料一直被沿用至今，具有十分深遠的意義。針對鋰枝晶的另一個解決辦法是用聚合物電解質(zhì)（SPE）取代液態(tài)有機電解質(zhì)，組成鋰金屬聚合物電池（Li-SPE）。但是這類電池的使用溫度要低于 80oC，在大型設備（電力牽引或者備用電源）中的應用受到了限制。隨后，混合聚合物電池 ( Li-HPE) 被開發(fā)出來充分利用鋰金屬做負極以及聚合物做電解質(zhì)的優(yōu)點，并避免了兩者的缺點�！盎旌稀钡囊馑际请娊赓|(zhì)包含三種組分：聚合物基質(zhì)、液體溶劑以及鋰鹽，見圖 1-2。

圖 1-3：鋰離子電池工作原理[1].Fig 1-3： The working principle of lithium-ion battaries[1]池安全性 90 年代初由 Sony 公司大規(guī)模生產(chǎn)鋰離子電池以來展迅速，主要是因為其良好的電化學性能和環(huán)境友二次電池的迅速發(fā)展，鋰離子二次電池逐漸在大型動、航天飛機以及大型儲能設備占據(jù)越來越重要的地的容量以及能量密度大大提高，由于生產(chǎn)、運輸、廢的環(huán)境和安全問題日益凸顯。于鋰離子電池發(fā)生了多起火災甚至爆炸的安全問題如，三星手機的爆炸、比亞迪出租汽車起火、特斯拉H370 貨倉起火導致墜機等。正是由于鋰離子電池的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]全固態(tài)鋰離子電池的研究及產(chǎn)業(yè)化前景[J]. 劉晉,徐俊毅,林月,李劼,賴延清,袁長福,張錦,朱凱.  化學學報. 2013(06)
[2]無機固體電解質(zhì)用于鋰及鋰離子電池研究進展——Ⅰ鋰陶瓷電解質(zhì)[J]. 鄭洪河,曲群婷,劉云偉,徐仲榆.  電源技術. 2007(05)



本文編號：3513028