石榴石型固体电解质的制备及其固态电池界面修饰研究

发布时间：2023-07-27 07:35

　　随着安全性和能量密度的要求不断提高,传统的有机液态电解质已经无法满足锂离子电池的发展需求。固体电解质作为有机液态电解质的替代者,可以有效地提高电池的安全性和能量密度,因此越来越受到关注。石榴石型固体电解质Li₇La₃Zr₂O₁₂(LLZO)由于具有较高的室温电导率和优秀的空气稳定性,已经成为研究热点。但是由于石榴石型固体电解质的制备较为复杂,同时其对电极材料的界面接触不佳,这限制了其在固态锂离子电池中的应用。本文针对石榴石型电解质的制备和界面问题做了相关工作,主要结果如下:用溶胶凝胶法和固相法制备了LLZO型固体电解质,探索了前驱体、烧结时间以及掺杂量对LLZO结构的影响。其中,以固相法合成的Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂(LLZTO)具有较优的性能,在950oC和1140oC的烧结温度分别合成了LLZTO粉体和电解质片,均为纯立方相,LLZTO电解质片的致密度为92%,室温电导...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 固体电解质概述
        1.2.1 无机固体电解质
        1.2.2 聚合物固体电解质
        1.2.3 有机-无机复合固体电解质
    1.3 石榴石型固体电解质概述
        1.3.1 石榴石型固体电解质的制备
        1.3.2 石榴石型固体电解质的空气稳定性
    1.4 石榴石基固态锂电池面临的界面问题
        1.4.1 正极/石榴石电解质界面问题
        1.4.2 负极/石榴石电解质界面问题
    1.5 本课题研究意义和内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品和仪器设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料结构表征技术
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 拉曼光谱分析(Raman)
        2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)
    2.3 电池制备与组装
        2.3.1 电极制备
        2.3.2 电池组装
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 恒流充放电测试
        2.4.2 线性循环伏安测试(LSV)
        2.4.3 电化学阻抗测试(EIS)
第三章 石榴石型固体电解质的制备与表征
    3.1 引言
    3.2 实验方法
        3.2.1 溶胶凝胶法制备Ca、Ta双掺杂LLCTZO粉体
        3.2.2 固相法制备Ca、Nb双掺杂LLCZNO粉体
        3.2.3 固相法制备Ta掺杂的LLZTO粉体和陶瓷片
    3.3 实验结果
        3.3.1 表面形貌LLCTZO电解质结构与形貌表征
        3.3.2 LLCZNO电解质结构与形貌表征
        3.3.3 LLZTO电解质结构与形貌表征
    3.4 本章小结
第四章 基于纳米ITO中间层修饰LLZTO的固态锂金属电池
    4.1 引言
    4.2 实验方法
        4.2.1 立方相LLZTO固体电解质的制备
        4.2.2 纳米级氧化铟锡中间层的制备
        4.2.3 对称电池和电池组装
    4.3 实验结果
        4.3.1 LLZTO电解质的表征
        4.3.2 ITO修饰的LLZTO电解质锂化前后表征
        4.3.3 基于ITO修饰LLZTO的固态电池性能
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简介
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
学位论文数据集



本文编号：3837604