Li 10 GeP 2 S 12 基锂离子固态电解质的制备及性能研究

发布时间：2021-06-27 07:45

　　近年来,日本工业大学研究小组首次研究出了一种具有高离子电导率的电解质材料——Li₁₀GeP₂S₁₂（简写LGPS）,该类固态电解质电解质在室温下具有较高的离子电导率,但是研究发现其结构稳定性较差。研究表明,除LGPS结构内原子间范德华力对稳定性有影响外,不同离子半径和不同价态对该结构的稳定性也有影响。因此本文通过以下几个方面的研究来提高该电解质材料的结构稳定性:1.通过用与Ge元素同一主族的Si和Sn四价元素来对LGPS材料中的Ge位进行掺杂,系统的研究掺杂后的固态电解质材料的结构稳定性和电化学性能。Si的掺杂效果要优于Sn的掺杂,在掺杂比例为3:7时的离子电导率最大。2.通过用与Ge元素相邻主族的Ga三价元素来对LGPS材料中的Ge位进行掺杂,对掺杂后的固态电解质材料进行结构和电化学性能的研究。观察到掺杂后的材料的拉曼主峰发生蓝移,表明材料的结构稳定性得到了提高。3.通过用和S元素相同的主族元素O和与S元素相邻的主族元素Cl元素对LGPS电解质材料结构中的S元素位置进行掺杂替代,研究了掺杂替代后的材料的结构稳定性和电解... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)陕西省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

中国与世界的能源需求的占比

图 1.2 时间与世界能源的研究方向Figure 1.2 time and the research direction of the world's energy1.2 锂离子电池传统的锂离子电池结构，存在着比较严重的安全问题，例如在负极的枝晶问题，这主要是由于负极为金属锂，在长期的使用后，会容易在负极生成枝晶，严重的将导致电池短路。索尼在 1991 年推出了第一批锂离子电池用以解决上述的枝晶问题[5]。相比于传统的锂离子电池，新型的锂离子电池更加的受欢迎，这是因为这类新型电池正负极分别采用的是钴酸锂和石墨，这类电池在使用的过程中主要是靠锂离子通过正负极的单纯的传输，不像是传统的锂电池那样，所以不会生成枝晶，这就很好的解决了传统电池的严重的安全问题。目前，世界上锂离子电池的使用量已经远远超过其他类电池，产生的经济效益也远远超过预期的目标。新型锂离子电池也将会是未来能源市场上的一个有利的竞争者和主导者，随

图 1.3 新型能源系统的循环模式igure 1.3 circulation pattern of the new energy syst的工作原理工作原理，简单的说就是锂离子在电池的正负极在电池内部锂离子可以通过内部电解质传送，这是固体，目前研究比较多的还是液体类电解质，转化成电能的装置[7]。电池在实际的工作中，分正负极要有一定的浓度差，以更好的驱动锂离子极离开，经过内部电解质，逐渐向负极移动，时，电子通过外电路不断向负极移动，最后两者好相反，锂离子离开负极，通过内部电解质不断地过外电路不断地向正极移动，最后两者再去在正极


本文编号：3252436