石榴石型固体电解质的性能优化及其固态电池界面改性研究
发布时间：2021-02-27 06:03
传统可充锂电池使用的是有机液态电解质或凝胶型聚合物电解质,在一定条件下容易泄露并燃烧,存在较大的安全隐患;同时,电池结构也较复杂,限制了能量密度的进一步提高。将电解质替换为无机固态电解质,有望大幅度提升电池的安全性和能量密度。在众多固体电解质中,石榴石型结构的Li7La3Zr2O12（LLZO）因为电导率高和电化学稳定性好等优点而倍受关注。然而,LLZO应用于固态电池还有许多问题需要解决,如室温离子电导率仍偏低、与正负极材料间的固-固界面电阻大等基础问题。本文针对这些问题做了相关工作,主要成果如下:（1）通过固相反应-热压烧结法合成了Li7-xLa3Zr2-xNbxO12（LLZNO）陶瓷电解质片,考察了Nb元素掺杂量、烧结温度对LLZNO性能的影响。结果表明,随着Nb含量的提高,石榴石型固体电解质LLZNO的晶体结构逐渐由四方相向立方相转变,当x=0.375时,材料的相结构为纯立方相;材料...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
（a）三星、（b）苹果和（c）特斯拉产品因电池问题而燃烧
图 1.3 大容量锂电池的发展路径[7]Figure 1.3 Development trend of large scale lithium-based cells[7]锂离子电池与传统锂离子电池相比具有以下优势：（1）体电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，因而基于无机固体电解质的全固态锂二次电池具有密度得到提升。固态电解质比有机电解液普遍具有更一步提升电池的能量密度。同时，固态电解质由于能体系范围大幅提升，为具有更高能量密度空间的新型环寿命长。在传统的锂离子电池中，有机液态电解质中会生成 SEI 膜并持续生长，因而造成的电池材料不可彻底避免这一现象的发生，而且固态电解质一般为单离应，因此可以大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命
在电池使用的电压和温度范围内，电子个数量级以上，可保证固态电池不产生自放电效应；有极小的晶界电阻；正负极电极材料稳定，不发生副反应，尤其是对金属 L化学窗口宽（最好能达到 5Vvs Li/Li+），使其可用于高电极材料相匹配的热膨胀系数，不会因充放电过程中，而出现接触界面分离；境友好、成本低且易于制备。4 所示[13], 近几十年来，国内外各实验室对固态电解质，以期用于全固态锂离子电池和其他高能量密度固态电组成一般可分为无机固体电解质、聚合物固体电解质和
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态锂电池研发愿景和策略[J]. 李泓,许晓雄. 储能科学与技术. 2016(05)
[2]全固态锂电池技术的研究现状与展望[J]. 许晓雄,邱志军,官亦标,黄祯,金翼. 储能科学与技术. 2013(04)
[3]Progress on Sn-based thin-film anode materials for lithium-ion batteries[J]. HU RenZong,LIU Hui,ZENG MeiQin,LIU JiangWen & ZHU Min School of Materials Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China. Chinese Science Bulletin. 2012(32)
[4]盐溶液电导率与浓度和温度的关系测量[J]. 陈丽梅,程敏熙,肖晓芳,黄佐华. 实验室研究与探索. 2010(05)
[5]热分析方法综述[J]. 孙利杰. 科技资讯. 2007(09)
[6]一种弱电解质溶液无限稀释摩尔电导率的方法[J]. 史长华,唐树戈,夏泉. 沈阳农业大学学报. 2006(06)
博士论文
[1]环糊精/聚氧乙烯碱金属盐固体聚合物电解质的核磁共振研究[D]. 杨凌云.华东师范大学 2016
本文编号：3053802
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)上海市
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
（a）三星、（b）苹果和（c）特斯拉产品因电池问题而燃烧
图 1.3 大容量锂电池的发展路径[7]Figure 1.3 Development trend of large scale lithium-based cells[7]锂离子电池与传统锂离子电池相比具有以下优势：（1）体电解质材料不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，因而基于无机固体电解质的全固态锂二次电池具有密度得到提升。固态电解质比有机电解液普遍具有更一步提升电池的能量密度。同时，固态电解质由于能体系范围大幅提升，为具有更高能量密度空间的新型环寿命长。在传统的锂离子电池中，有机液态电解质中会生成 SEI 膜并持续生长，因而造成的电池材料不可彻底避免这一现象的发生，而且固态电解质一般为单离应，因此可以大大提升金属锂电池的循环性和使用寿命
在电池使用的电压和温度范围内，电子个数量级以上，可保证固态电池不产生自放电效应；有极小的晶界电阻；正负极电极材料稳定，不发生副反应，尤其是对金属 L化学窗口宽（最好能达到 5Vvs Li/Li+），使其可用于高电极材料相匹配的热膨胀系数，不会因充放电过程中，而出现接触界面分离；境友好、成本低且易于制备。4 所示[13], 近几十年来，国内外各实验室对固态电解质，以期用于全固态锂离子电池和其他高能量密度固态电组成一般可分为无机固体电解质、聚合物固体电解质和
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态锂电池研发愿景和策略[J]. 李泓,许晓雄. 储能科学与技术. 2016(05)
[2]全固态锂电池技术的研究现状与展望[J]. 许晓雄,邱志军,官亦标,黄祯,金翼. 储能科学与技术. 2013(04)
[3]Progress on Sn-based thin-film anode materials for lithium-ion batteries[J]. HU RenZong,LIU Hui,ZENG MeiQin,LIU JiangWen & ZHU Min School of Materials Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China. Chinese Science Bulletin. 2012(32)
[4]盐溶液电导率与浓度和温度的关系测量[J]. 陈丽梅,程敏熙,肖晓芳,黄佐华. 实验室研究与探索. 2010(05)
[5]热分析方法综述[J]. 孙利杰. 科技资讯. 2007(09)
[6]一种弱电解质溶液无限稀释摩尔电导率的方法[J]. 史长华,唐树戈,夏泉. 沈阳农业大学学报. 2006(06)
博士论文
[1]环糊精/聚氧乙烯碱金属盐固体聚合物电解质的核磁共振研究[D]. 杨凌云.华东师范大学 2016
本文编号：3053802
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3053802.html
