鋰空氣電池固體氧化物電解質(zhì)的制備及性能研究.pdf

1、憑借高容量、低成本等優(yōu)勢(shì)，鋰空氣電池有望替代鋰離子電池解決新能源汽車(chē)發(fā)展的瓶頸。為了解決有機(jī)電解液體系鋰空氣電池正極產(chǎn)物易析出的問(wèn)題，人們?cè)O(shè)計(jì)了使用固體電解質(zhì)隔開(kāi)的無(wú)機(jī)-有機(jī)電解液的體系來(lái)解決，而固體電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率是限制電池電流密度的關(guān)鍵步驟。與Li3N單晶、LiI-Li2S-B2S3玻璃等高鋰離子電導(dǎo)率的電解質(zhì)相比，NASICON(Na+ Superionic Conductor)型和LISICON(Li+Superionic C

2、onductor)型電解質(zhì)也具有較高的離子電導(dǎo)率，且其化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性好，應(yīng)用前景廣闊。
　　本文選擇 NASICON型Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3(LTAP)電解質(zhì)和LISICON型電解質(zhì)Li0.5La0.5TiO3(LLTO)電解質(zhì)作為主要研究對(duì)象，探索了制備方法和條件對(duì)電導(dǎo)率的影響，并將其在鋰空氣電池中進(jìn)行了初步的應(yīng)用。
　　采用機(jī)械球磨法和靜電紡絲法制備了LTAP電解質(zhì)材料，兩種方法制備的材料電

3、導(dǎo)率相差不大，SEM測(cè)試發(fā)現(xiàn)靜電紡絲法制備的材料顆粒在幾百納米范圍，且靜電紡絲法制備的電解質(zhì)片表觀密度稍低。通過(guò)摻雜鋰和硅對(duì)其進(jìn)行改性，發(fā)現(xiàn)可明顯的降低電解質(zhì)的晶界電阻，摻雜的LTAP電解質(zhì)電導(dǎo)率可達(dá)到3.8×10-4S/cm，其電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系符合Arrhenius公式，其電導(dǎo)活化能可達(dá)到為0.319eV，完全達(dá)到電池應(yīng)用的水平。
　　本文采用靜電紡絲法制備了LLTO材料，確定了700℃5h+900℃10h的燒結(jié)條件，材料粒徑