基于Li 7 La 3 Zr 2 O 12 的锂空气电池结构设计与机理研究

发布时间：2023-03-29 17:22

　　固态锂空气电池由于其高理论能量密度和高安全可靠性一直以来都是锂电池领域的研究热点,目前,该领域亟待解决的关键问题包括:电池的实际放电容量低、电池内阻大、稳定性差和寿命不足等。解决这一系列问题的关键是能够研制出具有高电导率、高机械强度且易于加工的电解质材料。固态电解质凭借其卓越的机械强度能够有效抑制锂枝晶而备受关注,但其存在电导率不足、与电极接触界面电阻高等短板。为此,本论文以GARNET型固态陶瓷电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)及其阳离子掺杂亚种为研究对象,系统研究了其作为电解质主体材料以及聚合物电解质添加剂时的性能,研究包括上述两类电解质的制备工艺、结构特征和电化学性能,以及基于这两类电解质构建的锂空气电池的综合性能。本文使用固相合成法合成了LLZO及其Al掺杂产物Li_6.9A_l(0.1)La₃Zr₂O₁₂(LALZO)和Ta掺杂产物Li_6.4La_...

【文章页数】：75 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 锂空气电池简介及研究现状
        1.2.1 水系锂空气电池
        1.2.2 有机电解液体系锂空气电池
        1.2.3 固态锂空气电池
    1.3 锂电池用聚合物电解质处理方式分类及研究现状
        1.3.1 聚合物形貌处理
        1.3.2 添加剂
        1.3.3 共聚和化学交联
    1.4 锂电池用固态陶瓷电解质研究现状
        1.4.1 陶瓷电解质简介
        1.4.2 NASICON型陶瓷电解质
        1.4.3 钙钛矿型陶瓷电解质
        1.4.4 GARNET型陶瓷电解质
        1.4.5 陶瓷电解质合成方法
    1.5 论文的研究内容
第2章 LLZO、LALZO、LLZTO陶瓷固态电解质材料的合成与表征
    2.1 引言
    2.2 LLZO、LALZO、LLZTO陶瓷电解质的合成
        2.2.1 LLZO、LALZO、LLZTO陶瓷电解质粉末的成相烧结
        2.2.2 LLZO、LALZO、LLZTO致密陶瓷电解质片的烧结
        2.2.3 陶瓷电解质片的致密度测试
    2.3 本章小结
第3章 LLZO、LALZO、LLZTO陶瓷固态电解质的加工处理、酸刻蚀和电池测试
    3.1 引言
    3.2 陶瓷电解质片的切割与打磨
    3.3 陶瓷电解质片的电导率测试
    3.4 陶瓷电解质片的酸刻蚀
    3.5 陶瓷电解质/碳黑一体化电极制备
    3.6 锂氧电池的装配和测试
        3.6.1 锂氧电池的装配
        3.6.2 锂氧电池的电化学测试
        3.6.3 锂氧电池的充放电测试
    3.7 本章小结
第4章 LLZO/PEO基复合型聚合物电解质的制备和电池测试
    4.1 引言
    4.2 LLZO/PEO基化学交联型复合薄膜的制备
    4.3 LLZO/PEO基化学交联型复合薄膜的表征
        4.3.1 复合薄膜的XRD测试
        4.3.2 复合薄膜的SEM图像
    4.4 LLZO/PEO基化学交联型复合薄膜的电化学性能测试
    4.5 LLZO/PEO基化学交联型复合薄膜锂氧电池测试
        4.5.1 复合薄膜锂氧电池电化学性能测试
        4.5.2 复合薄膜锂氧电池充放电性能测试
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3774161