摻雜鋰鑭鋯氧固體電解質(zhì)的制備及離子導(dǎo)電性能.pdf

1、鋰離子電池具有電壓高、質(zhì)量輕、比能量高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、壽命長等優(yōu)點，成為當(dāng)前很有應(yīng)用前景的一種儲能裝置，近年來取得了飛速發(fā)展。近年來發(fā)現(xiàn)鋰離子電池中有機(jī)液體電解質(zhì)存在眾多安全性問題。固體電解質(zhì)因其具有高可靠性、高安全性等優(yōu)點，成為替代有機(jī)液體電解質(zhì)的最佳選擇。石榴石結(jié)構(gòu)固體氧化物電解質(zhì)是近幾年發(fā)展起來的一種固體電解質(zhì)，具有高化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性以及較高的鋰離子電導(dǎo)率，被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的電解質(zhì)之一。但是該類電解質(zhì)電導(dǎo)率相

2、對于液體電解質(zhì)偏低，如何提高其電導(dǎo)率成為研究的熱點。
　　本文分別采用傳統(tǒng)固相法和溶膠凝膠法制備了Ba-Sb雙摻雜的Li7La3Zr2O12及Al摻雜Li7La3Zr2O12，并利用X射線衍射分析、阿基米德排水法、掃描電子顯微鏡、交流阻抗譜等手段對所得樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)及性能表征，具體內(nèi)容如下：
　　采用傳統(tǒng)固相法在900℃保溫6h合成Ba-Sb雙摻雜Li6.925+xLa3-xBaxZr1.925Sb0.075O12(0≤x≤0

3、.08)粉體，并在1180℃保溫6h燒結(jié)得到陶瓷樣品。Li6.925+xLa3-xBaxZr1.925Sb0.075O12（0≤x≤0.08）體系樣品均為立方相石榴石結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)采用了Ba和Sb共摻時，低摻雜量無雜相生成。密度測試結(jié)果表明組成x=0.02的樣品的致密度最高，達(dá)到95％。掃描電鏡結(jié)果表明該組成樣品的晶界存在一層特殊的薄膜，這層薄膜的存在促進(jìn)了Li+在晶粒間的遷移，增加了樣品的致密度，降低了晶界阻抗，從而提高樣品的總電導(dǎo)率。

4、組成x=0.02的樣品的性能最優(yōu)，晶界以及總電導(dǎo)率分別達(dá)到9.87×10-4S/cm及1.77×10-4S/cm，總離子遷移激活能為0.25eV。
　　采用溶膠凝膠法在900℃保溫6h合成Li7-3xAlxLa3Zr2O12（0≤x≤0.15）粉體。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)溶膠凝膠法制備的粉體顆粒尺寸均小于5μm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)固相法。在1135℃保溫3h燒結(jié)得到Li7-3xAlxLa3Zr2O12（0≤x≤0.15）陶瓷樣品。XRD結(jié)果顯