LiBO 2 助燒和AZO表面改性固態(tài)電解質(zhì)Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 （PO 4 ） 3 的制備和性能研
發(fā)布時(shí)間：2021-11-23 03:27
考慮到液態(tài)鋰離子電池在非常情況下會(huì)存在漏液、易燃、易爆等安全隱患,研究開(kāi)發(fā)鋰固態(tài)二次電池對(duì)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(xué)特性,優(yōu)化燒結(jié)工藝制備出高導(dǎo)電率的固態(tài)電解質(zhì),并將該固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用于全固態(tài)電池,設(shè)計(jì)出性能更佳的全固態(tài)鋰金屬電池。NASICON型固態(tài)電解質(zhì)Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3（LATP）具有較高的電導(dǎo)率、對(duì)空氣穩(wěn)定和電化學(xué)窗口寬等優(yōu)點(diǎn),但是依然存在燒結(jié)性能差和與金屬鋰接觸會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)等缺點(diǎn),為了克服該缺點(diǎn),我們通過(guò)添加燒結(jié)助劑進(jìn)行液相燒結(jié)來(lái)提高致密度和導(dǎo)電率。另外,對(duì)LATP進(jìn)行表面改性來(lái)提高電解質(zhì)LATP對(duì)于金屬鋰的化學(xué)穩(wěn)定性,成功制備了全固態(tài)鋰金屬電池。本文圍繞開(kāi)發(fā)固態(tài)電解質(zhì)以及將其應(yīng)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Li1+xAlxTi2-x
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)上海市
【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
綠色二次能源實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化與利用的關(guān)系示意圖
在一些會(huì)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(fù)極[2]。1980 末期，“搖椅式電池”概念應(yīng)運(yùn)而生，并且被應(yīng)用到了 Ni–MeH電池[2]。由于負(fù)極材料的工作電壓增加，正極材料所需的工作電壓相應(yīng)提高。與此同時(shí)，Bell 實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yuǎn)的意義。針對(duì)鋰枝晶的另一個(gè)解決辦法是用聚合物電解質(zhì)（SPE）取代液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)，組成鋰金屬聚合物電池（Li-SPE）。但是這類(lèi)電池的使用溫度要低于 80oC，在大型設(shè)備（電力牽引或者備用電源）中的應(yīng)用受到了限制。隨后，混合聚合物電池 ( Li-HPE) 被開(kāi)發(fā)出來(lái)充分利用鋰金屬做負(fù)極以及聚合物做電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，并避免了兩者的缺點(diǎn)。“混合”的意思是電解質(zhì)包含三種組分：聚合物基質(zhì)、液體溶劑以及鋰鹽，見(jiàn)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(lái)展迅速，主要是因?yàn)槠淞己玫碾娀瘜W(xué)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(dòng)、航天飛機(jī)以及大型儲(chǔ)能設(shè)備占據(jù)越來(lái)越重要的地的容量以及能量密度大大提高，由于生產(chǎn)、運(yùn)輸、廢的環(huán)境和安全問(wèn)題日益凸顯。于鋰離子電池發(fā)生了多起火災(zāi)甚至爆炸的安全問(wèn)題如，三星手機(jī)的爆炸、比亞迪出租汽車(chē)起火、特斯拉H370 貨倉(cāng)起火導(dǎo)致墜機(jī)等。正是由于鋰離子電池的
【參考文獻(xiàn)】：
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(zhǎng)福,張錦,朱凱. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[2]無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)用于鋰及鋰離子電池研究進(jìn)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(shù). 2007(05)
本文編號(hào)：3513028
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所)上海市
【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
綠色二次能源實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化與利用的關(guān)系示意圖
在一些會(huì)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(fù)極[2]。1980 末期，“搖椅式電池”概念應(yīng)運(yùn)而生，并且被應(yīng)用到了 Ni–MeH電池[2]。由于負(fù)極材料的工作電壓增加，正極材料所需的工作電壓相應(yīng)提高。與此同時(shí)，Bell 實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yuǎn)的意義。針對(duì)鋰枝晶的另一個(gè)解決辦法是用聚合物電解質(zhì)（SPE）取代液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)，組成鋰金屬聚合物電池（Li-SPE）。但是這類(lèi)電池的使用溫度要低于 80oC，在大型設(shè)備（電力牽引或者備用電源）中的應(yīng)用受到了限制。隨后，混合聚合物電池 ( Li-HPE) 被開(kāi)發(fā)出來(lái)充分利用鋰金屬做負(fù)極以及聚合物做電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，并避免了兩者的缺點(diǎn)。“混合”的意思是電解質(zhì)包含三種組分：聚合物基質(zhì)、液體溶劑以及鋰鹽，見(jiàn)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(lái)展迅速，主要是因?yàn)槠淞己玫碾娀瘜W(xué)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(dòng)、航天飛機(jī)以及大型儲(chǔ)能設(shè)備占據(jù)越來(lái)越重要的地的容量以及能量密度大大提高，由于生產(chǎn)、運(yùn)輸、廢的環(huán)境和安全問(wèn)題日益凸顯。于鋰離子電池發(fā)生了多起火災(zāi)甚至爆炸的安全問(wèn)題如，三星手機(jī)的爆炸、比亞迪出租汽車(chē)起火、特斯拉H370 貨倉(cāng)起火導(dǎo)致墜機(jī)等。正是由于鋰離子電池的
【參考文獻(xiàn)】：
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(zhǎng)福,張錦,朱凱. 化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[2]無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)用于鋰及鋰離子電池研究進(jìn)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(shù). 2007(05)
本文編號(hào)：3513028
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