發(fā)布時間：2023-04-30 01:19

　　隨著儲能行業(yè)近年來的快速發(fā)展,鋰離子電池在電動車行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景,關(guān)于鋰電池的應(yīng)用研究也日漸增多。全固態(tài)電解質(zhì)因其較為可觀的離子傳導(dǎo)性能和相比現(xiàn)用有機(jī)溶液電解質(zhì)更高的安全性、更長的循環(huán)壽命而受到關(guān)注,其中LLZO等含鋰石榴石型電解質(zhì)更因其優(yōu)秀的性能而成為了研究焦點。LLZO目前主要的應(yīng)用問題之一是其與金屬鋰電極的接觸界面阻抗過高,影響了鋰電池整體的內(nèi)部離子傳導(dǎo)性能。本文針對Li-LLZO界面阻抗問題進(jìn)行了探究,采用了元素?fù)诫s方法對LLZO化學(xué)成分進(jìn)行改進(jìn),以達(dá)到改善界面阻抗的目的。實驗首先通過對在不同燒結(jié)溫度下獲得的LLZO產(chǎn)物的XRD物相分析,確定了最佳燒結(jié)溫度為1200℃,該溫度下的LLZO立方相純度最高。加入0.2mol%的Al元素可以有效降低燒結(jié)溫度至1000℃。實驗采用了多步變溫?zé)Y(jié)的固相反應(yīng)法對樣品進(jìn)行制備,制得了Ta、Nb、Sb和Te四種元素?fù)诫s的LLZO樣品,首先通過致密度計算、XRD物相分析、SEM電鏡表征、交流阻抗譜測試對樣品本身的性能進(jìn)行分析,然后分別與金屬鋰組裝成Li-LLZO-Li對稱電池,并對對稱電池進(jìn)行了交流阻抗測試來分析樣品的Li-LLZO界面阻...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 鋰離子電池功能及其發(fā)展概述
        1.1.1 儲能行業(yè)發(fā)展概述
        1.1.2 鋰離子電池發(fā)展概述
        1.1.3 鋰離子電池性能的主要影響因素和面臨問題
    1.2 鋰離子電池的電解質(zhì)分類
        1.2.1 (溶液型)液態(tài)電解質(zhì)
        1.2.2 離子液體
        1.2.3 聚合物電解質(zhì)
        1.2.4 固態(tài)電解質(zhì)
        1.2.5 復(fù)合材料電解質(zhì)
    1.3 含鋰石榴石型電解質(zhì)的制備工藝
        1.3.1 固相反應(yīng)法
        1.3.2 濕化學(xué)法
        1.3.3 單晶生長法
        1.3.4 薄膜制備法
        1.3.5 噴霧熱解法(NSP)
        1.3.6 靜電紡絲技術(shù)
    1.4 含鋰石榴石型電解質(zhì)的性能影響因素
        1.4.1 含鋰石榴石的微觀離子傳導(dǎo)機(jī)制及傳導(dǎo)率影響因素
        1.4.2 含鋰石榴石制備工藝對其性能的影響
    1.5 含鋰石榴石面臨的主要問題與相關(guān)研究進(jìn)展
        1.5.1 含鋰石榴石電解質(zhì)面臨的主要問題
        1.5.2 鋰空電池應(yīng)用
        1.5.3 CO₂ 傳感器應(yīng)用
    1.6 本課題的研究內(nèi)容與意義
第二章 Al摻雜LLZO的制備與分析
    2.1 引言
    2.2 實驗試劑與設(shè)備
    2.3 實驗內(nèi)容
        2.3.1原材料預(yù)處理實驗
        2.3.2 LLZO樣品制備實驗
        2.3.3 Al摻雜LLZO樣品制備實驗
    2.4 實驗結(jié)果與分析
        2.4.1 原料的預(yù)處理對原料性質(zhì)的影響分析
        2.4.2 燒結(jié)溫度對LLZO微觀結(jié)構(gòu)的影響分析
        2.4.3 Al摻雜對LLZO微觀結(jié)構(gòu)的影響分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 Ta,Nb,Sb,Te摻雜LLZO的制備
    3.1 引言
    3.2 多步變溫?zé)Y(jié)固相反應(yīng)法
    3.3 實驗試劑與設(shè)備
    3.4 元素?fù)诫sLLZO的實驗內(nèi)容
        3.4.1 實驗流程
        3.4.2 LLZO前驅(qū)體的制備
        3.4.3 LLZO電解質(zhì)樣品的制備
    3.5 LLZO樣品性能測試與表征
        3.5.1 LLZO樣品離子傳導(dǎo)率測試
        3.5.2 LLZO樣品與金屬鋰界面電阻測試
        3.5.3 樣品XRD與 SEM表征
    3.6 本章小結(jié)
第四章 Ta,Nb,Sb,Te摻雜對LLZO制備,離子傳導(dǎo)性能,界面性能的影響分析
    4.1 引言
    4.2 LLZO摻雜樣品的XRD物相分析
    4.3 LLZO摻雜樣品的致密度與SEM表征分析
    4.4 LLZO摻雜樣品的離子傳導(dǎo)率對比
    4.5 LLZO摻雜樣品與金屬鋰間的界面阻抗對比
    4.6 同一摻雜元素LLZO在不同溫度下的界面阻抗
    4.7 本章小結(jié)
第五章 PEO-LLZTaO與金屬Li的界面研究
    5.1 引言
    5.2 實驗試劑與設(shè)備
    5.3 實驗內(nèi)容
        5.3.1 LLZTaO樣品的制備
        5.3.2 LLZTaO樣品的電導(dǎo)率測試
        5.3.3 PEO-LLZTaO電解質(zhì)膜片樣品的制備
    5.4 實驗結(jié)果與分析
        5.4.1 LLZTaO樣品XRD與 SEM表征
        5.4.2 LLZTaO樣品電學(xué)性能測試結(jié)果與分析
        5.4.3 PEO-LLZTaO復(fù)合電解質(zhì)電池電學(xué)性能測試結(jié)果與分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 實驗結(jié)論與課題展望
    6.1 實驗結(jié)論
    6.2 實驗結(jié)果的指導(dǎo)意義
    6.3 課題展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3806128