無機鋰離子固體電解質(zhì)的界面特性及應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、全固態(tài)鋰電池、混合電解質(zhì)鋰/空氣電池是高能電池研究的熱點,而鋰離子固體電解質(zhì)是新型鋰電池研究的重點,鋰離子固體電解質(zhì)的制備和應用研究更是研究的關鍵和突破點。本文對Li2O-Al2O3-TiO2-P2O5(LATP)玻璃陶瓷電解質(zhì)、Li2O-Al2O3-GeO2-P2O5(LAGP)玻璃陶瓷電解質(zhì)及LiPON固體電解質(zhì)制備及應用進行了研究,采用交流阻抗譜的研究方法對LAGP固體電解質(zhì)片在鋰/空氣電池中的界面動力學進行了探討,并針對表面進行

2、修飾改性,從而提高了電池放電性能。
  本文中介紹了LATP和LAGP兩種NASICON型固體電解質(zhì)的制備方法,這兩種固體電解質(zhì)的離子電導率分別達到了4×10-4S/cm和5.7×10-4S/cm。采用LATP和LAGP固體電解質(zhì)的水穩(wěn)定鋰電極化學性能穩(wěn)定,循環(huán)工作正常。但是由于固體電解質(zhì)的引入導致阻抗增大,因此采用水穩(wěn)定鋰電極組裝的混合電解質(zhì)鋰/空氣電池輸出功率較低。
  為了解決混合電解質(zhì)鋰/空氣電池內(nèi)阻大、功率低的問題

3、,對水穩(wěn)定鋰電極中涉及的界面阻抗分別進行了深入的分析。設計了3電極和4電極測試電池的交流阻抗譜實驗,并對實驗結(jié)果進行了計算機擬合分析。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)金屬鋰/有機電解液界面阻抗由于SEI的生長而隨時間增加,在開路條件下逐漸變?yōu)殡姵貎?nèi)主要阻抗,但在放電極化條件下,由于電極表面極化的影響及SEI破裂的原因,該界面阻抗迅速下降。而且,選擇合適的有機電解液可以將該界面阻抗降低到可以忽略的程度。在放電極化時,有機電解液/固體電解質(zhì)界面阻抗是限制混合電解

4、質(zhì)鋰/空氣電池放電功率的控制因素,該界面阻抗受溫度影響,工作溫度的提高可以大幅降低其界面阻抗。通過對有機電解液/固體電解質(zhì)界面阻抗研究,根據(jù)其界面動力學特點,設計了界面修飾膜的方法降低界面阻抗。采用磁控濺射法制備的有機電解液/固體電解質(zhì)LTO界面修飾薄膜,大幅降低了有機電解液/固體電解質(zhì)界面阻抗,電池放電功率性能提升80%以上。
  本文中還對全固態(tài)電池中的固體電解質(zhì)的應用進行了研究,設計并制備了LiPON固體電解質(zhì)的全固態(tài)薄膜電

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