论文部分内容阅读
全固态锂电池具有能量密度高，运行温度范围宽，结构紧凑、规模可调、设计弹性大和安全性高等优点，是最有希望应用于电动汽车的储能系统之一。石榴石型固体电解质Li7La3Zr2O12(LLZO)由于具有较高的锂离子电导率(10-4～10-3S cm-1)，宽电化学窗口（约为6V）和对锂金属负极相对稳定性高等优点，非常有希望在电动汽车等领域得到重要运用。 本论文通过高温固相法制备LLZO固体电解质材料，探究了烧结时间和温度对合成LLZO固体电解质材料的影响。结果表明，在烧结温度为1220℃烧结36小时的条件下，所制备的LLZO固体电解质材料具有很高的致密性和较高的离子电导率（约为1.54×10-4S cm-1），通过XRD表征其结构为立方纯相的石榴石结构。迸一步探究了Al3+和Nb5+掺杂对LLZO固体电解质的影响。结果表明，在1150℃烧结18小时的条件下，可以得到致密的Al掺杂LLZO固体电解质材料,其在室韫下的电导率为1.84×10-5S cm-1，所制备的Al掺杂LLZO主相为立方石榴石相，同时还存在Li2ZrO3和La2Zr2O7的杂质相。采用1180℃烧结12小时并未得到立方相的Nb掺杂LLZO，其电导率为1.31×10-5S cm-1。在1220℃下烧结36小时得到了致密的Gd掺杂LLZO固体电解质材料，且掺杂量为20％时，Li7.2La3Zr1.8Gd0.2O12(LLZG2O)的电导率达到最大值，为2.3×10-4S cm-1。将LLZG2O组装成锂对称电池，进行循环伏安和交流阻抗测试结果表明，电池具有较高的锂脱嵌与沉积性能。Gd掺杂LLZO具有较高的锂离子电导率和化学稳定性，是一种非常有前途的全固态锂电池固体电解质材料。