Li7La3Zr2O12的制备与性能研究文献综述

 2021-09-30 11:09

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文献综述

一　引言

随着能源和环境问题的日益突出，人们的节能观念逐渐增强，清洁能源倍受关注。现在很多类的电池不仅使用寿命短，而且还容易污染环境，这对二次电源提出了更高的要求。

近些年来，锂离子二次电池以其优良的性能，受到了广泛的关注，现已广泛应用于各种便携式电子产品，并已经开始应用于各种纯电动汽车和混合动力汽车的主要储能装置。而锂离子电池的电解质在锂离子电池的正负极之间起着传输锂离子的作用，其合理的选择对电池各方面性能的提高起着重要的作用。

目前锂离子电池中使用的电解质一般为液体有机电解质，这种电解质的电导率可达到10-3S/cm，但是液体存在泄漏，易燃等问题。同时聚合物型的锂离子电解质容易出现脱水效应，机械强度不高。所以人们现在偏向研究固体电解质，现在的锂离子固体电解质分为以下几种：钙钛矿型、NASICON(钠快离子导体型)、LISICON(锂快离子导体型)、LiPON型、Li3PO4-Li4SiO4型及石榴石型。其中钙钛矿型及NASICON(钠快离子导体)型的锂离子固体电解质的与金属锂直接接触不稳定，同时钙钛矿型的存在加大的电子电导性；LISICON(锂快离子导体型)及Li3PO4-Li4SiO4型的锂离子固体电解质室温下的离子电导率比较低；LiPON型的锂离子固体电解质对空气中的水蒸气和氧气较敏感。2003年发现的新型锂离子固体电解质的电导率在10-6S/cm，通过改善元素得到Li7La3Zr2O12室温下的离子电导率可达到310-4S/cm已经与液体的锂离子相差一个数量级，是很有前景的锂离子固体电解质。

对国内外石榴石型锂离子固体电解质研究进展的基础上，通过固相烧结法制备Li7La3Zr2O12，并优化制备工艺、探索新的制备方法。采用XRD测试试样的相结构，SEM测试观察试样的颗粒形貌，同时通过电化学阻抗测试来确定试样的离子导电性能。

二不同结构的晶态固体锂离子电解质

2.1具有LISICON结构的锂离子固体电解质

对Li4GeO4进行掺杂调控导致其结构向γ-Li3PO4结构的转变，进而形成了所谓的LISICON(lithiumsuperionicconductor)结构。其典型的代表物质是Li14Zn(GeO4)4材料[1]，这种材料以Li11Zn(GeO4)4形成了坚固的三维网络结构，而剩下的三个间隙Li 则可以通过上面的网络结构进行扩散迁移。对LISICON结构锂离子导体的研究主要集中在掺杂以及探索新的制备烧结方法两个方面:通过掺杂提高晶体结构的稳定性、改善Li 的扩散通道以及弱化骨架和迁移的Li 之间的相互作用来提高电导率[2]；通过采用新的制备方法和烧结工艺的改进，改善了LISICON陶瓷样品的颗粒形貌并提高了材料的离子电导率。

2.2具有NASICON结构的锂离子固体电解质

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