Li7La3Zr2O12固态电解质的制备及表征研究

固态电解质作为全固态电池的关键材料备受关注,而石榴石结构固态电解质因其高电导率成为了研究热点.通过低成本的高温固相和静压两步法制备的四方相石榴石材料Li7La3Zr2O12(LLZO),采用X射线衍射对不同烧结时间得到的样品进行物相分析,利用电化学工作站交流阻抗法测试材料的离子电导率.结果表明:烧结6 h的样品衍射峰尖锐,结晶度良好,空间点阵群属于I41/acd,为纯四方相结构,离子电导率相对较高,为5.96×10-8S/cm.

等离子液料喷涂制备镍钴锰酸锂（NCM）正极材料性能研究

镍钴锰酸锂三元材料因其聚集了锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂三种锂离子电池正极材料的优点而成为研究热点。不同于传统锂电池涂布-辊压-烘干的长流程制片工艺,等离子喷涂拥有制程简便、效率高、能制备宏观体型电极的优势。本文采用液料等离子喷涂工艺制备镍钴锰酸锂(NCM)正极电极,通过X射线粉末衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、充放电性能测试等对电极的理化特性和电化学性能进行测试分析。结果表明,新型的等离子喷涂工艺方法制备的NCM正极电极致密、粘结性好,电化学性能测试表明极片的放电比容量为1500μAh/g,20周循环后比容量543μAh/g,这为将来能制作大型高安全性电池奠定了一定的基础。

花状金属氧化物Ni-Mn-O在锂硫电池中的应用

采用水热法制备花状金属氧化物Ni-Mn-O,并与硫混合后进行烧结,最终得到了负载硫的球体应用于锂硫电池。利用X射线衍射仪(XRD)与电子扫描显微镜(SEM)对其物相和形貌进行表征。利用循环伏安法(CV)、交流阻抗和充放电测试对材料的电化学性能进行分析测试。结果表明,金属氧化物能够更好的吸附硫,提高Li+离子负载量,具有有着良好的循环性能,并有着较高的容量。

基于第一性原理的石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质的设计与合成

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法计算了四方相和立方相中2种不同的Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)固体电解质材料的能带结构,晶格参数,态密度和成键特性。基于理论计算结果,通过电子结构特性解释了四面体相的离子电导率低于立方相的离子电导率的原因。基于LLZO的第一性原理计算,设计了2种晶体结构的LLZO材料,并通过高温固相法制备并分析了不同烧结时间的LLZO颗粒的性能。探索了合成工艺参数对Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)性能的影响。立方晶Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(C-LLZO)的平均晶格大小为a=b=c=1.302 246 nm,而四方Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(T-LLZO)的平均晶格大小为a=b=1.313 064 nm,c=1.266 024 nm。在1000℃下烧结12 h的C-LLZO为纯立方相,在室温(25℃)下最大离子电导率为9.8×10^(-5) S·cm^(-1)。T-LLZO在室温(25℃)下的离子电导率为5.96×10^(-8) S·cm^(-1),在800℃下烧结6 h具有纯的四方相结构,与计算结果基本吻合。