晶态锂离子固体电解质的最新研究进展

锂离子电解质是高功率密度和能量密度、长循环寿命和安全性能良好的锂离子电池的关键材料之一,对锂电池的发展起着非常重要的作用。简单介绍了几种主要类型锂离子晶态固体电解质材料的研究情况,并详细概括了最近晶态锂离子固体电解质的研究热点材料——类石榴石结构的Li5La3M2O12(M=Ta,Nb)锂离子导体,最后对以Li5La3M2O12(M=Ta,Nb)锂离子导体为代表的晶态锂离子固体电解质的研究做出了展望。

钙钛矿型锂离子固体电解质Li_(2x−y)Sr_(1−x)Ti_(1−y)Nb_(y)O_(3)的性能

采用高温固相法成功制备了Li_(2x−y)Sr_(1−x)Ti_(1−y)Nb_(y)O_(3)(x=3y/4,y=0.25,0.5,0.6,0.7,0.75,0.8)锂离子固体电解质,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗图谱、恒电位极化等分别研究了各个组分的晶体结构、微观形貌、离子电导率和电子电导率.XRD显示当y≤0.70时,材料为立方钙钛矿型结构,几乎没有杂质相生成.SEM表明随着掺杂含量的增加材料的晶粒尺寸逐渐增大.Li_(0.35)Sr_(0.475)Ti_(0.3)Nb_(0.7)O_(3)锂离子固体电解质有着高离子电导率,为3.62×10^(−5) S·cm^(−1),其电子电导率为2.55×10^(−9) S·cm^(−1),活化能仅为0.29 eV.使用以Li_(0.35)Sr_(0.475)Ti_(0.3)Nb_(0.7)O_(3)为隔膜的LiFePO4/Li半电池经过100圈循环后,放电比容量仍有93.9 mA·h·g^(−1),容量保持率为90.72%.

锆盐原料不同对LiZr_2(PO_4)_3锂离子固体电解质结构及性能的影响

以不同的锆盐为原料,采用固相法及液相法制备LiZr_2(PO_4)_3锂离子固体电解质,通过无压烧结的方式制备得到固体电解质片,并通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),电化学交流阻抗(EIS)对LiZr_2(PO_4)_3锂离子固态电解质进行表征,通过测试结果对比分析,研究锆盐原料的不同对LiZr_2(PO_4)_3锂离子固态电解质结构及性能的影响。结果表明:当以醋酸锆为锆盐原料时,合成的LiZr_2(PO_4)_3以高电导率的菱方相于室温下稳定存在,而其他3种锆盐作原料时合成的LiZr_2(PO_4)_3室温下以三斜相存在。制备的菱方相LiZr_2(PO_4)_3电解质样品片室温锂离子总电导率最大,为2.25×10^(-5) S/cm,且激活能值最小,为0.28 eV。

固体电解质Li1＋2x＋2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12系统的合成及导电性能的研究

以LiTi2（PO4）3为基,煤矸石为原料经高温固相反应（900℃）制得系列锂离子固体电解质Li1＋2x＋2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12（以下简称Ti-Mg-Lisicon）.应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明x=0.1,y=0.1的合成物室温电导率比较理想为1.30×10-4S/cm,而673 K时x=0.1,y=0.3的合成物的电导率最大,为2.60×10-2 S/cm。X射线衍射分析结果表明在x=0.1,y≤0.7x;=0.2y,≤0.6的组成范围内均得到空间群为R3c的合成物.

水热电化学法制备LISICON薄膜热力学分析

通过热力学计算分析了水热电化学法制备LISICON薄膜的反应机理,结果表明:在水溶液体系中制备Li3+xV1-xSixO4薄膜很困难,制备Li3V1-xPxO4薄膜是可行的.碱性水溶液体系中SiO2与OH-,Li+反应生成Li4SiO4,V2O5与OH-,Li+反应生成Li3VO4,Li3VO4与Li4SiO4反应生成Li3+xV1-xSixO4,其中,生成SiO44-离子的反应是关键步骤,aOH-≥1.0 mol/L是反应进行的必要条件,aLi+>1.0 mol/L时,SiO44-与Li+反应生成Li4SiO4.碱性水溶液体系中H2PO4-与OH-,Li+反应生成Li3PO4,V2O5与OH-,Li+反应生成Li3VO4,Li3VO4与Li3PO4反应生成Li3V1-xPxO4.aOH->0.15 mol/L时,可生成VO43-和PO43-.aLi+>0.5 mol/L时,VO43-和PO43-分别与Li+反应生成Li3VO4和Li3PO4.