Li 0.24 La 0.587 TiO 3 固态电解质材料的掺杂改性及电学性能研究
发布时间：2023-03-19 10:31
锂离子电池作为新型的清洁高效能源,已广泛应用于3C产品之中。随着锂离子电池市场应用的普遍化,安全性与稳定性的问题迫待解决,全固态电池应运而生。而钙钛矿型固态电解质Li0.24La0.587TiO3(LLTO)不仅工作温度范围宽,且具有可观的总离子电导率,十分具有研究前景。但与有机电解液相比,其离子电导率还有待进一步提高,这也是决定LLTO能否进入市场应用的关键所在。本文选用了纯相LLTO,B位(Al、Sn、Ta或W)掺杂LLTO以及A、B位(Ca、Ta或Ba、Ta)共掺杂LLTO作为主要研究对象,采用固相反应法制备LLTO系列样品。并采用XRD、SEM、拉曼光谱和XPS等手段对LLTO的物相、致密度、微观形貌和微观结构进行表征。对LLTO电解质片的电化学性能进行表征,并建立了结构–电化学性能关系。制备了纯相LLTO电解质片,确定了制备工艺参数、微观形貌及电化学性能测试手段,为掺杂样品提供了实验基础。纯相LLTO致密度高达96.2%,具有富/贫La结构。其总电导率高达1.52×10–4S·cm–1,活化能为0.39e V。...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 固体电解质的分类
1.2.1 钠超离子型电解质(NASICON)
1.2.2 锂超离子型电解质(LISICON)
1.2.3 硫化物型电解质
1.2.4 石榴石型电解质
1.2.5 钙钛矿型电解质
1.3 钙钛矿结构固态电解质的制备方法
1.3.1 传统固相反应法(SSR)
1.3.2 溶胶-凝胶法(SG)
1.3.3 放电等离子烧结(SPS)
1.3.4 活性模板化晶粒生长方法(RTGG)
1.3.5 其它方法
1.4 LLTO的晶体结构
1.4.1 立方相结构
1.4.2 四方相结构
1.5 钙钛矿结构固态电解质的掺杂改性
1.5.1 La位掺杂
1.5.2 Li位掺杂
1.5.3 O位掺杂
1.5.4 Ti位掺杂
1.5.5 A、B位共掺杂
1.6 LLTO中 Li+的迁移(导电机理)
1.7 LLTO固态电解质材料存在的主要问题
1.8 主要研究内容
第2章 试验材料及研究方法
2.1 引言
2.2 试验材料及仪器
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验仪器
2.3 试验样品的制备
2.3.1 试验粉体样品的制备
2.3.2 试验块体样品的制备
2.4 样品的结构表征
2.4.1 X射线衍射
2.4.2 扫描电子显微镜与电子能谱分析
2.4.3 样品致密度的测试与计算
2.4.4 拉曼光谱分析
2.4.5 XPS分析
2.5 电化学性能测试
2.5.1 电化学阻抗谱
2.5.2 活化能的测试与计算
第3章 纯相Li0.24La0.587TiO3 陶瓷的制备与表征
3.1 引言
3.2 纯相LLTO陶瓷的物相研究
3.2.1 纯相LLTO陶瓷的XRD
3.2.2 纯相LLTO陶瓷XRD的 Rietveld精修
3.3 纯相LLTO陶瓷的微观形貌研究
3.4 纯相LLTO陶瓷的电学性能研究
3.4.1 纯相LLTO陶瓷的电导率
3.4.2 纯相LLTO陶瓷的活化能
3.5 本章小结
第4章 掺杂改性的LLTO固态电解质的制备与表征
4.1 引言
4.2 掺杂材料成分的设计与依据
4.3 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.3.1 Al或 W掺杂LLTO陶瓷掺杂可行性分析
4.3.2 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的物相研究
4.3.3 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的微观形貌研究
4.3.4 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的电学性能研究
4.4 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.4.1 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷掺杂可行性分析
4.4.2 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的物相研究
4.4.3 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的微观形貌研究
4.4.4 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的微观结构研究
4.4.5 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的电学性能研究
4.5 B位掺杂元素对LLTO总电导率的影响
4.6 A、B位共掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.6.1 Ca、Ta位共掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.6.2 Ba、Ta位共掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3765091
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.2 固体电解质的分类
1.2.1 钠超离子型电解质(NASICON)
1.2.2 锂超离子型电解质(LISICON)
1.2.3 硫化物型电解质
1.2.4 石榴石型电解质
1.2.5 钙钛矿型电解质
1.3 钙钛矿结构固态电解质的制备方法
1.3.1 传统固相反应法(SSR)
1.3.2 溶胶-凝胶法(SG)
1.3.3 放电等离子烧结(SPS)
1.3.4 活性模板化晶粒生长方法(RTGG)
1.3.5 其它方法
1.4 LLTO的晶体结构
1.4.1 立方相结构
1.4.2 四方相结构
1.5 钙钛矿结构固态电解质的掺杂改性
1.5.1 La位掺杂
1.5.2 Li位掺杂
1.5.3 O位掺杂
1.5.4 Ti位掺杂
1.5.5 A、B位共掺杂
1.6 LLTO中 Li+的迁移(导电机理)
1.7 LLTO固态电解质材料存在的主要问题
1.8 主要研究内容
第2章 试验材料及研究方法
2.1 引言
2.2 试验材料及仪器
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验仪器
2.3 试验样品的制备
2.3.1 试验粉体样品的制备
2.3.2 试验块体样品的制备
2.4 样品的结构表征
2.4.1 X射线衍射
2.4.2 扫描电子显微镜与电子能谱分析
2.4.3 样品致密度的测试与计算
2.4.4 拉曼光谱分析
2.4.5 XPS分析
2.5 电化学性能测试
2.5.1 电化学阻抗谱
2.5.2 活化能的测试与计算
第3章 纯相Li0.24La0.587TiO3 陶瓷的制备与表征
3.1 引言
3.2 纯相LLTO陶瓷的物相研究
3.2.1 纯相LLTO陶瓷的XRD
3.2.2 纯相LLTO陶瓷XRD的 Rietveld精修
3.3 纯相LLTO陶瓷的微观形貌研究
3.4 纯相LLTO陶瓷的电学性能研究
3.4.1 纯相LLTO陶瓷的电导率
3.4.2 纯相LLTO陶瓷的活化能
3.5 本章小结
第4章 掺杂改性的LLTO固态电解质的制备与表征
4.1 引言
4.2 掺杂材料成分的设计与依据
4.3 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.3.1 Al或 W掺杂LLTO陶瓷掺杂可行性分析
4.3.2 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的物相研究
4.3.3 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的微观形貌研究
4.3.4 Al或 W掺杂LLTO陶瓷的电学性能研究
4.4 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.4.1 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷掺杂可行性分析
4.4.2 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的物相研究
4.4.3 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的微观形貌研究
4.4.4 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的微观结构研究
4.4.5 Sn或 Ta掺杂LLTO陶瓷的电学性能研究
4.5 B位掺杂元素对LLTO总电导率的影响
4.6 A、B位共掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.6.1 Ca、Ta位共掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.6.2 Ba、Ta位共掺杂LLTO陶瓷的制备与表征
4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3765091
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3765091.html
