锂/石榴石型电解质的界面结构设计与优化

发布时间：2024-02-27 18:25

　　本文以石榴石型电解质陶瓷作为研究对象,分别通过引入负极界面中间层,构建3D连通孔结构电解质锂负极框架以及引入超声促进金属锂在石榴石型电解质陶瓷表面润湿的方式,解决锂固态电池中常见的锂负极界面问题。由于受到新冠疫情的影响,相应的电化学数据并未测试,本文仅就理论上可以改善负极界面的上述三种方式的实验方法展开论述。首先,为了有效改善负极金属锂与石榴石电解质之间的接触,调控充放电过程中的锂流沉积,实现工作过程中电池负极界面的稳定,本文选择在负极界面处原位引入LiF中间层。实验表明,利用5 M的HF对经过9h预处理的LLZO表明进行酸洗处理30s后,可以在保障电解质新鲜表面受到较小的酸蚀前提下,有效清除LLZO表面杂质并引入LiF中间层。为了构建3D连通孔结构电解质作为锂负极框架,以增大负极金属锂与电解质之间的有效接触面积,本文采用静电纺丝的手段预先纺织出网状PCL作为造孔剂。实验表明,在电压5V,温度120℃,纺丝速度30mm/s,接收距离为5mm的工艺参数下进行静电纺丝,可以得到直径约为50μm左右,且单丝之间形成良好连接的网状PCL。最后,本文利用Comsol Multiphysics软件...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1锂离子电池工作原理示意图[2]

哈尔滨工业大学工程硕士论文-2-硫化物固态电解质由于其在空气中易吸潮、不稳定，难于制备，因而极大限制了其研究与应用。氧化物固态电解质一般分为NASICON型、LISICON型、钙钛矿型以及石榴石型[1]。其中的石榴石型固态电解质由于较宽的电化学窗口以及对锂稳定，成为了新一代锂固态....

图1-2传统锂离子电池引发的安全事故

哈尔滨工业大学工程硕士论文-2-硫化物固态电解质由于其在空气中易吸潮、不稳定，难于制备，因而极大限制了其研究与应用。氧化物固态电解质一般分为NASICON型、LISICON型、钙钛矿型以及石榴石型[1]。其中的石榴石型固态电解质由于较宽的电化学窗口以及对锂稳定，成为了新一代锂固态....

图1-3石榴石固态电解质结构a)立方相LLZO结构b)四方相LLZO结构[9,10]

哈尔滨工业大学工程硕士论文-4-图1-3石榴石固态电解质结构a)立方相LLZO结构b)四方相LLZO结构[9,10]图1-4石榴石固态电解质导电机制a)立方相LLZO三维网络中Li的排列b)立方相LLZO中Li排列成的环状结构c)四方相LLZO中Li排列成的环状结构Li位掺杂主要....

图1-5LLZO掺杂元素的最稳定掺杂位置与价态[11]

了立方相结构的Li7-xLa3Zr2-xNbxO12陶瓷电解质，并发现在x=0.5时，LLZNO致密度达到96~97%，离子电导率达到8.39×10-4S/cm。Li[15]等人引入Ta5+同样取代LLZO中的Zr4+进行Zr位掺杂。通过在900℃下煅烧得到了纯净的LLZTO母粉....

本文编号：3912798