全固態(tài)鋰離子電池硫化物電解質(zhì)的制備和性能研究.pdf

1、鋰離子電池作為動(dòng)力電源已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)電子設(shè)備、混合型電子設(shè)備和分布式能源系統(tǒng)中。但是，由于傳統(tǒng)的鋰離子電池使用的是易燃的液體電解質(zhì)，所以存在易燃、易泄漏、易腐蝕等安全隱患。隨著高功率動(dòng)力型鋰離子電池的市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)鋰離子電池的能量密度的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致鋰離子電池的安全性問(wèn)題越來(lái)越突出。
　　全固態(tài)電池是一類(lèi)以固體電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的新型高安全性鋰離子電池，其電解質(zhì)主要分為聚合物固態(tài)電解質(zhì)和無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)。其

2、中，由于具有更高的安全性，無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)得到了廣泛的關(guān)注和快速的發(fā)展。無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)存在的主要缺點(diǎn)是離子電導(dǎo)率低，尚不能滿足動(dòng)力電池大電流放電的需要，因此提高離子電導(dǎo)率是無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)走向工業(yè)化應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵。目前Li2S-P2S5體系硫化物固體電解質(zhì)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)鋰離子電池全固體化的最佳電解質(zhì)材料之一，具有離子電導(dǎo)率高，電子電導(dǎo)率低，活化能小,機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，正成為國(guó)內(nèi)外化學(xué)電源領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　本文綜述了全固態(tài)鋰離子電

3、池和硫化物固體電解質(zhì)的最近研究進(jìn)展，對(duì)Li2S-P2S5基硫化物固體電解質(zhì)進(jìn)行了分類(lèi)介紹，探討了它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中所存在的一些問(wèn)題。采用機(jī)械研磨技術(shù)分別制備了二元Li2S-P2S5、三元95(0.7Li2S–0.3P2S5)–5Li3PO4和四元69Li2S–26P2S5–3P2O5–2FeS硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)，并組裝成全固態(tài)LiCoO2/Li鋰離子電池。采用X射線衍射、差示掃描量熱法、交流阻抗、循環(huán)伏安、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡恒

4、電流充放電等測(cè)試手段對(duì)所制備的硫化物固體電解質(zhì)和全固態(tài)電池性能進(jìn)行了表征和測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的三種硫化物電解質(zhì)的在100℃時(shí)的電導(dǎo)率均在10-3 S cm-1以上，電化學(xué)窗口均能達(dá)到5V。電解質(zhì)與金屬Li負(fù)極相容性很好。
　　通過(guò)溶膠-凝膠法對(duì)LiCoO2表面進(jìn)行包覆改性，分別包覆了Nb2O5、TiO2、ZrO2，包覆量在5 wt％左右。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，包覆改性可以顯著提高全固態(tài)鋰離子電池的放電容量和放電平臺(tái)電壓。充放電測(cè)試結(jié)果