Al-Se双元置换的基于LGPS的thio-LISICON的制备与性能表征

通过机械球磨制备的非晶态前驱体经烧结晶化,成功制备出具有高导电相的thio-LISICONⅡ结构的Li10Ge1-xAlxP2S12-2xSe3x/2(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)的多元体系固体电解质。Li10Ge P2S12经过Al-Se双掺杂在掺量为x=0.2时,离子电导率达到2.35 m S/cm,比Li10Ge P2S12提高了31%。与此同时,掺杂也提高了体系的化学稳定性。通过循环伏安曲线测得Li10Ge0.8Al0.2P2S11.6Se0.3具有良好的电化学稳定性,其电化学稳定窗口达8 V。

Li_2S-P_2S_5玻璃陶瓷固体电解质的制备研究

利用高能球磨及随后热处理的方法制备了具有高锂离子导电性的80Li2S-20P2S5(mol%)玻璃陶瓷固体电解质。通过X射线衍射分析、扫描电镜及交流阻抗法分别研究了固体电解质的物相种类、形貌及离子电导率。研究发现,球磨时间对玻璃态的形成具有直接影响,高能球磨得到的玻璃态中间体经过热处理形成了玻璃陶瓷电解质,其中含有Li7PS6、Li3PS4以及thioLISICON类似物等晶体,晶粒之间接触十分紧密,其室温锂离子电导率较玻璃态有明显提高。

硫代快离子导体电解质材料的研究进展

目前商用的含易燃有机溶剂的液态电解质锂离子电池的安全隐患,随着电池容量的增大而增高。以固体电解质代替有机电解液开发全固态锂离子电池是提升电池安全性能的有力途径。全固态锂离子电池在理论上具有优异的循环特性和高的能量密度,在大型储能系统应用中具有广泛前景。如何提升电解质的离子电导率是发展全固态电池需要解决的关键性问题之一。本文就目前研究较为广泛的、离子电导率较高的硫代快离子导体(thio-LISICON)电解质的组分、结构、制备工艺和性能特征等做一个综合的分析和小结,重点分析并归纳了提高材料性能的作用机理,为后续对固体电解质材料的深入研究提供参考。

固态电解质Li_(3)PS_(4)晶相结构转变

硫化物Li_(3)PS_(4)是重要的含硫快离子导体,锂离子电导率高,机械性能优异,化学兼容性好,属于全固态电池中一类重要的固态电解质.Li_(3)PS_(4)具有多种晶体结构(玻璃态、α相、β相、γ相),而晶体结构对于材料离子电导率有决定性的影响,因此探究不同Li_(3)PS_(4)晶体结构的合成条件及其转变过程对固态电解质的应用有重要意义.本文通过原位变温Raman和室温X射线衍射(XRD)分析发现,通过球磨法所得glass-Li_(3)PS_(4)在首次升温过程中(240℃)优先转变为亚稳态的β-Li_(3)PS_(4),此时冷却到室温能保持β相结构,并具有较高的离子电导率(0.65 mS cm^(-1)).当烧结温度继续升高(>480℃),β相会转变为离子电导率更高但热力学不稳定的α-Li_(3)PS_(4),在后续的降温过程中,α相会直接转变为热力学更稳定但离子电导率差的γ-Li_(3)PS_(4).此外,γ-Li_(3)PS_(4)和β-Li_(3)PS_(4)具有一定的结构记忆效应,即使经历二次低温烧结后(240℃)也能维持其固有的结构.以上结果表明,首次烧结温度对于Li_(3)PS_(4)材料的结构和离子电导率具有重要的影响,合理控制烧结温度能够成功制备出具有更高离子电导率的β-Li_(3)PS_(4)固态电解质.此外,所制备的β-Li_(3)PS_(4)固态电解质对锂表现出相对优异的界面性能.