锂硫电池无机固体电解质的研究

发布时间：2021-11-05 01:56

　　与传统有机液体电解质组成的锂硫电池相比,全固态锂硫电池可避免多硫化物的溶解、抑制锂枝晶生长、安全性能高,因此受到人们的广泛关注。然而,全固态锂硫电池中由于固体电解质的离子电导率低于液体电解质,限制了其商业化发展。研究一种具有高离子电导率的固体电解质材料是目前主要的目标。无机固体电解质中Li₂S-P₂S₅玻璃陶瓷在室温下其离子电导率较高,本文主要通过对Li₂S-P₂S₅体系进行掺杂,以进一步提高其室温离子电导率。本文采用机械球磨与低温热处理相结合的方法制备了无机固体电解质75Li₂S·25P₂S₅、99（0.75Li₂S·0.25P₂S₅）·1LiPF₆、98（0.75Li₂S·0.25P₂S5）·2LiPF₆、97（0.75Li_2... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

（a）Li-S电池中氧化还原反应的示意图（b）恒流充放电曲线和每个阶段的典型化学物质事实上，在Li-S电池中，硫活性物质的具体转化过程更加复杂，这与聚硫离子

体型无机固体电解质包括钙钛矿型电解质、石榴石型电解质、钠快SICON）电解质、锂快离子导体型（LISICON）电解质、硫代-锂快io-LISICON）电解质、Li3N 型电解质。子导电通道及固体电解质中填隙离子或离子空位的浓度（导电载流无机晶态电解质离子电导率的主要因素。所以晶体型电解质的离子间隙离子导电、空位导电和协同效应导电。其中离子通过弗伦克尔（缺陷脱离原来的晶格位置跃迁到相邻的间隙位置成为间隙离子，此离子导电机制。通过掺杂或者肖特基缺陷（如图 1-2（b））在晶体平空位，此为空位导电。协同效应导电在某些特定离子导体内存在，中，锂离子分别占据四面体和八面体的位置，由于共面连接，进入和八面体位置上的锂离子产生很强的静电斥力，从而使八面体位置共面的四面体位置，而进入这些位置的锂离子又会与相邻的锂离子从而形成一种协同效应，锂离子就是通过这种协同效应在晶体内快速

（d）LISICON 型 （e）thio-LISICON 型 （f）Li3N 型图 1-3 无机晶体型固体电解质结构示意图1.3.2.2 非晶体型固体电解质由于晶体电解质材料有一些方面会不尽人意，所以人们开始从其他材料中寻找，如非晶体型电解质。非晶体电解质又称为玻璃电解质，与晶体电解质相比，非晶体电解质的离子电导率较高，界面电阻较小，粒子间的离子扩散通道各向同性且连接较晶体电解质容易。玻璃结构的特点是长程无序，网络结构杂乱无章，具有不同大小口径的离子传输通道因为锂离子半径较小，不会发生阻碍，所以非晶体电解质的传输通道比晶体型电解质更通畅[26]。玻璃电解质根据元素可分为氧化物和硫化物。氧化物玻璃电解质通常是由网络改性化合物（Li2O）和网络形成化合物（SiO2、B2O3、P2O5等）组成。在氧化物玻璃电解质中各元素以共价键连接形成网络结构，在网络结构中只有锂离子能够自由移动。此外电解质中最小的离子传导通道决定锂离子的传导速率，所以一般会通过增加网络改性化合物的浓度或使用多种网络形成


本文编号：3476837