石榴石結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì)Li5La3M2O12(M=Nb、Bi)的低溫合成和性能表征.pdf

1、傳統(tǒng)鋰離子電池中使用的有機液體電解質(zhì)容易出現(xiàn)漏液，存在突出的電池爆炸等安全隱患，無機固體電解質(zhì)用于鋰離子電池在近年來得到較快的發(fā)展。而具有石榴石結(jié)構(gòu)的鋰離子無機固體電解質(zhì)Li5La3M2O12(M=Ta、Nb)克服了LISICON、NASICON型、鈣鈦礦型無機固體電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性差、易與電極材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)等缺陷，在未來的全固態(tài)的鋰離子電池、鋰空氣電池等領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景。本文選用石榴石結(jié)構(gòu)的Li5La3Nb2O12和Li5

2、La3Bi2O12作為研究對象，探索制備方法和制備條件對材料的離子電導(dǎo)率、致密度、微觀結(jié)構(gòu)等性能的影響。
　　采用溶膠-凝膠法制備石榴石結(jié)構(gòu)的Li5La3Nb2O12，考查了不同溫度下制備的樣品材料的X射線衍射圖，獲得煅燒制備Li5La3Nb2O12的最低溫度，發(fā)現(xiàn)溶膠-凝膠法制各樣品只需在700℃下煅燒6h，傳統(tǒng)固相合成法制備Li5La3Nb2O12的最低溫度為950℃。掃描電鏡分析結(jié)果表明，在900℃煅燒6h的Li5La3Nb

3、2O12樣品圓片具有較好的致密度，交流阻抗分析計算得出此條件下制備的樣品的鋰離子電導(dǎo)率σLi(22℃)≈1.0×10-5 S/cm。Li5La3Nb2O12與鋰離子電池常用的正極材料LiMn2O4和LiCoO2在900℃的環(huán)境下仍表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，與金屬鋰間也具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。
　　溶膠-凝膠法制備石榴石結(jié)構(gòu)鋰離子電解質(zhì)Li5La3Bi2O12，掃描電鏡分析樣品620℃下煅燒6h制備的樣品具有較高的致密度，交流阻抗圖譜分析并