锑系双掺杂石榴石型锆酸镧锂固体电解质的制备及性能研究

发布时间：2023-05-10 17:47

　　可充电锂离子电池是便携式电子工具常用的高效储能装置,但是其内部使用的液体电解质存在安全隐患。用固态电解质代替液体电解质有望彻底解决其安全问题。固体电解质具有许多优点,但与液体电解质相比,它们离子电导率较低。因此制备具有高锂离子电导率的固体电解质材料具有重要意义。本文通过传统固相法制备了Sb-Fe双掺杂和Sb-Al双掺杂的Li₇La₃Zr₂O₁₂电解质。通过X射线衍射(XRD)、阻抗谱、扫描电子显微镜(SEM)和Raman等表征手段研究了双掺杂对Li₇La₃Zr₂O₁₂结构和电导率的影响。具体研究内容如下:第一部分,采用固相法于900℃保温6h合成Li_6.925-3xFe_xLa₃Zr_1.925Sb_0.075O₁₂(x=0-0.2)粉体。优化找到陶瓷的最佳烧结条件为1190℃保温6h。在...

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池简介
    1.3 锂离子电池中电解质的类型和目前存在的问题
        1.3.1 液体电解质
        1.3.2 凝胶有机聚合物电解质
        1.3.3 固态有机电解质
        1.3.4 固态无机电解质
        1.3.5 类石榴石型电解质
    1.4 Li₇La₃Zr₂O₁₂前驱体粉末的不同制备方法对其性能的影响
        1.4.1 传统固相法
        1.4.2 液相法
    1.5 烧结工艺对Li₇La₃Zr₂O₁₂样品的影响
        1.5.1 烧结助剂
        1.5.2 气氛烧结
        1.5.3 热压烧结
        1.5.4 微波辅助法
        1.5.5 等离子烧结
    1.6 元素掺杂对Li₇La₃Z₂O₁₂样品的影响
        1.6.1 高价元素掺杂
        1.6.2 低价元素掺杂
        1.6.3 等价元素掺杂和双掺杂
    1.7 本论文研究目标和内容
第二章 制备工艺与表征方法
    2.1 实验药品
    2.2 实验器材
    2.3 石榴石型电解质的制备与烧结过程
    2.4 石榴石型电解质的表征方法
        2.4.1 X射线衍射
        2.4.2 拉曼光谱测试
        2.4.3 密度测试
        2.4.4 扫描电子显微镜分析
        2.4.5 交流阻抗的测试
        2.4.6 电解质激活能的计算
第三章 锑铁双掺杂Li₇La₃Zr₂O₁₂的制备与性能研究
    3.1 固相法制备Li_6.925-3xFe_xLa₃Zr_1.925Sb_0.075O₁₂体系的结果与讨论
        3.1.1 前驱体粉末反应次数对LLZO材料的影响
        3.1.2 Fe掺杂的含量对Li_6.925-3xFe_xLa₃Zr_1.925Sb_0.075O₁₂结构与性能的影响
        3.1.3 烧结温度对Li_6.475Fe_0.15La₃Zr_1.925Sb_0.075O₁₂结构与性能的影响
        3.1.4 烧结时间对Li_6.475Fe_0.15La₃Zr_1.925Sb_0.075O₁₂结构与性能的影响
    3.2 Li_6.925-3xFe_xLa₃Zr_1.925Sb_0.075O₁₂体系在最佳制备条件下的分析讨论
        3.2.1 物相分析
        3.2.2 显微结构分析
        3.2.4 样品导电性能
    3.3 本章小结
第四章 锑铝双掺杂Li₇La₃Zr₂O₁₂的制备及性能研究
    4.1固相法制备Li_6.925-3xAl_xLa₃Zr_1.925Sb_0.075O12

    4.2 Li_6.925-3xAl_xLa₃Zr_1.925Sb_0.075O₁₂体系在最佳制备条件下的分析讨论
        4.2.1 物相分析
        4.2.3 拉曼结果讨论分析
        4.2.4 显微结构分析
        4.2.5 相对密度和收缩率结果讨论
        4.2.6 样品离子导电性能
    4.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
硕士攻读期间发表的论文



本文编号：3813209

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