锑系双掺杂石榴石型锆酸镧锂固体电解质的制备及性能研究

《锑系双掺杂石榴石型锆酸镧锂固体电解质的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151800074硕士学位论文（学生类别：全日制专业型硕士研究生学位类别：工程硕士领域名称：化学工程论文题目：锑系双掺杂石榴石型锆酸镧锂固体电解质的制备及性能研究英文题目：SynthesisandIonicConductingPropertiesofAntimony-baseco-dopingLi7La3Zr2O12Solid-stateElectrolyte学生姓名：杨甜甜导师姓名：曹珍珠教授校外导师：张润清高级工程师二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要可充

2、电锂离子电池是便携式电子工具常用的高效储能装置，但是其内部使用的液体电解质存在安全隐患。用固态电解质代替液体电解质有望彻底解决其安全问题。固体电解质具有许多优点，但与液体电解质相比，它们离子电导率较低。因此制备具有高锂离子电导率的固体电解质材料具有重要意义。本文通过传统固相法制备了Sb-Fe双掺杂和Sb-Al双掺杂的Li7La3Zr2O12电解质。通过X射线衍射（XRD）、阻抗谱、扫描电子显微镜（SEM）和Raman等表征手段研究了双掺杂对Li7La3Zr2O12结构和电导率的影响。具体研究内容如下：第一部分，采

3、用固相法于900℃保温6h合成Li6.925-3xFexLa3Zr1.925Sb0.075O12(x=0-0.2)粉体。优化找到陶瓷的最佳烧结条件为1190℃保温6h。在此条件下烧结得到该体系的陶瓷样品均生成了立方相结构。SEM数据显示掺杂抑制了陶瓷晶粒长大，提高了样品致密度。最佳铁掺杂量（0.15）样品的相对密度高达95.1%，总离子电导率为-43.29×10S/cm，对应的激活能为0.29eV。第二部分，采用传统固相法900℃保温6h下合成Li6.925-3xAlxLa3Zr1.925Sb0.075O12(x

4、=0-0.1)粉体，1170℃保温6h烧结得到该体系陶瓷样品。XRD和Raman数据显示铝的加入稳定了高电导率的Li7La3Zr2O12的立方相结构。此外拉曼数据证明了该体系的样品在暴露空气中存放后产生了微量的Li2CO3。SEM数据显示样品在添加铝后，晶粒的断裂方式由沿晶穿裂转变为穿晶断裂，并且发现即使少量的铝（0.05）添加到样品中也可以极大地加速烧结过程，促进陶瓷致密化。最佳的添加Al（0.05）制备的电-4解质其相对密度为96.7%，离子电导率在室温下为4.19×10S/cm，对应的激活能为0.32eV。

5、关键词：固体电解质，双掺杂，离子电导率I内蒙古工业大学硕士学位论文Abstract+RechargeableLibatteriesarewidelyusedenergystoragedeviceforportable+electronics.ThemainliquidelectrolyteusedintherechargeableLibatterycausessomesaftyconcerns.Theutilizationofsolidstateelectrolytemightsolvethisproblem.D

6、espitemanyadvantagesofsolidelectrolytes,theionicconductivitiesisstilllowerthanthatofliquidelectrolyte.Therefore,itisimportanttoexplorethenovelsolidelectrolytematerials+withhighLiconductivity.Inthiswork,Fe-SbandAl-Sbco-dopingLi7La3Zr2O12(LLZO)electrolyteswerep

7、reparedbytraditionalsolid-phasemethod.TheeffectsofcodopingonthestructureandelectricalconductivityofLLZOwereinvestigatedbyX-raydiffraction(XRD),impedancespectroscopy,scanningelectronmicroscopy(SEM)andRaman.Thecontentisasfollows:Firstly,Li6.925-3xFexLa3Zr1.925S

8、b0.075O12(x=0-0.2)powdersweresynthesizedbysolid-statemethodat900°Cfor6h.Thenthesepowderswereshapedandsinteredat1190°Cfor6htoobtainthedenseceramics.XRDpatternsshowthatallcomposition(x=0-0.