【开题报告】锂离子电池固态电解质制备及性能研究
高离子电导率、超薄的固态电解质膜,用于提高全固态锂电池
高离子电导率、超薄的固态电解质膜,用于提高全固态锂电池1.引言1.1 概述概述部分的内容可以按照以下方式编写：全固态锂电池作为一种新型的电池技术，具有高能量密度、安全性和循环寿命长等优点，被认为是未来电池领域的研究热点之一。
然而，要实现全固态锂电池的商业化应用仍然面临一些挑战，其中包括提高固态电解质膜的离子电导率和优化电池的性能。
离子电导率是固态电解质膜的关键性能指标之一。
提高离子电导率可以提高电池的充放电速率、功率密度和效率，从而改善电池的性能。
因此，研究人员致力于开发具有高离子电导率的材料和结构，以应对全固态锂电池中的离子输运问题。
另一方面，超薄的固态电解质膜在全固态锂电池中也扮演着重要角色。
超薄膜可以减小电解质的形变和粒子间的扩散距离，从而提高电池的稳定性和循环寿命。
此外，超薄膜还可以增加电池的能量密度和功率密度，并降低电池的体积和重量。
因此，本文旨在介绍高离子电导率和超薄固态电解质膜在提升全固态锂电池性能中的重要性。
首先，将探讨高离子电导率的重要性以及提高高离子电导率的方法。
然后，解释超薄固态电解质膜的概念和特点，并探讨其在提高全固态锂电池性能中的应用。
最后，总结高离子电导率和超薄固态电解质膜对全固态锂电池的重要性，并展望其未来的发展前景。
通过深入研究和应用高离子电导率和超薄固态电解质膜，有望改善全固态锂电池的性能，推动其在能源领域的广泛应用。
希望本文的内容能够为相关研究提供一定的参考和启示，促进全固态锂电池技术的进一步发展。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分介绍了文章的概述、结构和目的。
首先，我们将概述高离子电导率和超薄固态电解质膜对于提高全固态锂电池性能的重要性。
其次，我们将分析提高高离子电导率和应用超薄固态电解质膜的方法。
最后，我们将总结高离子电导率和超薄固态电解质膜的重要性，并展望全固态锂电池的发展前景。
正文部分将分为两个小节，即高离子电导率和超薄的固态电解质膜。
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》范文
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》篇一摘要：本文旨在研究石榴石型固态电解质LLZTO的制备工艺及其改性方法。
通过优化制备条件，提高LLZTO的电化学性能，为固态电池的研发与应用提供理论依据和实验支持。
一、引言随着人们对清洁能源和可持续能源的需求日益增长，固态电池因其高能量密度、长循环寿命和安全性能而备受关注。
石榴石型固态电解质LLZTO因其优异的离子电导率和热稳定性在固态电池中具有广泛应用前景。
然而，LLZTO的制备工艺及其性能仍有待进一步研究和优化。
二、LLZTO的制备工艺1. 原料选择与准备选择高纯度的锂源、锌源、锆源和氧源作为原料，进行预处理，确保原料的纯净度和活性。
2. 制备方法采用高温固相法或溶胶凝胶法等制备LLZTO。
在高温条件下进行煅烧，使原料充分反应，生成LLZTO固态电解质。
3. 制备工艺优化通过调整煅烧温度、时间、气氛等条件，优化LLZTO的制备工艺，提高其结晶度和离子电导率。
三、LLZTO的改性研究1. 掺杂改性通过引入其他元素进行掺杂，如掺杂锂位、锆位或氧空位等，以提高LLZTO的离子电导率和稳定性。
2. 纳米结构改性通过控制合成过程中的条件，制备出具有纳米结构的LLZTO，如纳米颗粒、纳米片层等，以提高其电化学性能和机械性能。
3. 复合改性将LLZTO与其他材料进行复合，如与导电材料、其他固态电解质等复合，以提高其综合性能。
四、实验结果与分析1. 制备工艺对LLZTO性能的影响通过实验对比不同制备工艺下的LLZTO性能，发现优化后的制备工艺可显著提高LLZTO的结晶度和离子电导率。
2. 掺杂改性对LLZTO性能的影响实验结果表明，掺杂可有效提高LLZTO的离子电导率和稳定性。
掺杂元素的种类和掺杂量对LLZTO的性能具有重要影响。
3. 纳米结构改性对LLZTO性能的影响纳米结构改性可显著提高LLZTO的电化学性能和机械性能。
纳米颗粒和纳米片层等结构有助于提高材料的比表面积和离子传输速度。
锂电池固体电解质ppt课件
350 Ω cm2 4785 Ω cm2
25℃ 60℃
2512 Ω cm2
180 Ω cm2
25℃时，LN-LLZT作电解质，当电流密度为100μAcm−2 时，过电位为60mV，长期循环稳定；LC-LLZT作电解质 ，由于锂沉积和溶解不均匀，在短路前，呈现出较大的极 化和波动电位增长
60℃时，LN-LLZT作电解质，当电流密度为100μAcm−2 时， 过电位为23mV；当电流密度为200μAcm−2,过电位为44mV LC-LLZT作电解质，电流密度为100μAcm−2 时，过电位为 130mV，且30h时因生成枝晶短路
将LiFePO4活性材料与炭黑、交联聚环氧乙烷、LiTFSI (60:12:20:8)混 合研磨，然后将混合物分散在二甲基乙酰胺中，用磁性搅拌棒搅拌一 夜。将浆料涂在碳包覆的铝箔上，形成负极膜，将涂后的铝箔在真空 下55℃干燥一夜。
PEO-PAS
0.87- 0.95 1.8x10-5 Scm-1
（a）PAS的分子结构和PEO-PAS膜的照片， （b）不同混合比PEO-PAS的离子电导率曲线以及当PEO:PAS=3:1时的Li+迁移数
固体电解质的制备
PEO-PAS的制备
3g 聚环氧乙烷（PEO）和1g 聚（丙烯酰胺-2-甲 基-1-丙烷磺酸钠）锂（PAS）混合溶于20ml 二 甲基乙酰胺/水中，在60℃下搅拌2h。将凝胶溶 液倒入聚酯模子中，在60℃下加热，使溶剂蒸发 。干膜从模具剥离，厚度约150-200μm，用穿孔 盘切出形状并在55℃真空干燥12 h。
总结
两种方法都降低了界面阻力，有效抑制了枝 晶的形成，增大了固体电解质的Li+电导率
对金属锂有好的浸润性， 增强了石榴石电解质与金 属锂的物理接触，有效阻 止了枝晶的生成
固态电解质锂离子传导机制
固态电解质锂离子传导机制固态电解质是一种能够在固态材料中传导离子的物质。
在锂离子电池中，固态电解质起到了关键的传导作用，影响着电池的性能和安全性。
因此，对于固态电解质锂离子传导机制的研究具有重要的意义。
固态电解质锂离子传导机制主要包括扩散传输、空位传输和离子迁移三个方面。
首先，扩散传输是指锂离子在固态电解质中通过晶格缺陷或孔隙进行传输。
这种传输方式主要受到离子半径、晶格结构和温度等因素的影响。
离子半径越小，离子的扩散速率越快；晶格结构越松散，离子的扩散速率也越快。
此外，温度对离子的扩散速率也有很大的影响，温度越高，离子的扩散速率越快。
空位传输是指固态电解质中离子通过晶格的空位进行传输。
晶格的空位是固态电解质中存在的一种缺陷，离子可以通过这些空位进行传输。
空位传输的速率主要受到晶格缺陷的浓度和类型的影响。
晶格缺陷的浓度越高，空位传输的速率越快；而不同类型的晶格缺陷对空位传输的影响也是不同的。
离子迁移是指离子在固态电解质中通过电场力进行传输。
当外加电场存在时，离子会受到电场力的作用，从而发生迁移。
离子迁移的速率主要受到电场强度、离子电荷和电极材料的影响。
电场强度越大，离子迁移的速率越快；离子电荷越大，离子迁移的速率也越快。
另外，电极材料对离子迁移的速率也有很大的影响，不同的电极材料会对离子迁移产生不同的影响。
总结起来，固态电解质锂离子传导机制主要包括扩散传输、空位传输和离子迁移三个方面。
这些传导机制的研究对于提高电池的性能和安全性具有重要的意义。
未来的研究可以通过调控晶格结构、改变电场强度等手段来进一步提高固态电解质锂离子传导的效率。
微小型储备式锂电池研究的开题报告
微小型储备式锂电池研究的开题报告
一、选题背景：
随着移动互联网和物联网的不断发展，人们对便携式电子设备的需求也日益增加，如智能手表、智能手环、智能耳机等。
而这些电子设备往往需要搭载锂电池，因为锂
电池具有高能量密度、长使用寿命、无记忆效应等优点，深受市场欢迎。
然而，传统
的锂电池在体积和重量方面存在限制，很难在微型化设备中应用。
因此，需要研究开
发体积更小、更轻的微小型锂电池。
二、研究意义：
微小型锂电池能够满足便携式电子设备对体积和重量的要求，具有广阔的市场前景。
此外，在医疗、安全等领域中，微小型锂电池也有广泛的应用。
因此，研究微小
型锂电池具有重要的应用和推广价值。
三、研究内容：
1. 基于微处理器的充放电管理系统的设计。
2. 确定合适的电解质体系，优化电池组成分。
3. 利用纳米材料、微制造技术等手段，探索微型化锂电池的制备方法。
4. 测试性能，比较微小型锂电池与传统锂电池的优劣。
四、研究方法：
本课题采用文献调研、实验研究和数学统计分析相结合的方法，通过对现有文献的整理研究和实验室实验的验证，探索微小型锂电池的制备、调试和优化方法，并比
较不同类型锂电池的性能差异。
五、预期成果：
本研究将得到一系列微小型锂电池的制备、优化、调试和性能测试方法，并通过实验结果分析比较，确定适用于便携式电子设备的最佳锂电池类型。
同时，通过研究，形成一套完整的微小型锂电池制备与应用的理论体系，为未来微小型锂电池的研发提
供一定的参考和借鉴价值。
固态锂离子电池组成原理
固态锂离子电池是一种新型的电池技术，与传统的液态锂离子电池相比，它采用固态电解质代替了液态电解质。
以下是固态锂离子电池的组成原理：
1.正极：固态锂离子电池的正极通常采用锂过渡金属氧化物，如LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4
等。
这些材料具有较高的能量密度和稳定性，能够存储大量的能量。
2.负极：固态锂离子电池的负极可以采用锂金属、硅或石墨等材料。
其中，锂金属具有最高的能量
密度，但容易产生枝晶；硅具有较高的理论容量，但体积变化较大；石墨具有良好的稳定性和可逆容量，是目前最常用的负极材料。
3.固态电解质：固态电解质是固态锂离子电池的核心部分，它由聚合物或无机材料组成。
固态电解
质具有较高的离子电导率和稳定性，能够阻止锂枝晶的生长，提高了电池的安全性。
4.集流体：固态锂离子电池的集流体可以采用金属箔或复合材料。
集流体主要用于收集电流并传导
至外部电路，同时起到支撑和固定电极的作用。
在固态锂离子电池的工作过程中，当电池充电时，锂离子从正极脱出并穿过固态电解质向负极迁移，电子通过外部电路向负极迁移；当电池放电时，锂离子从负极穿过固态电解质向正极迁移，电子通过外部电路驱动电子器件。
由于固态电解质具有较高的离子电导率，可以大大提高电池的充放电速度和能量密度。
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》范文
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》篇一一、引言随着科技的发展，电池在人类生活中的应用日益广泛，对于固态电解质的研究也因此受到了越来越多的关注。
石榴石型固态电解质因其良好的化学稳定性、高离子电导率以及较宽的电化学窗口等优点，在全固态电池中具有广阔的应用前景。
本文将详细介绍石榴石型固态电解质LLZTO的制备方法及改性研究。
二、LLZTO固态电解质的制备1. 材料选择与配比LLZTO固态电解质是由锂、锆、钽、氧等元素组成。
根据所需的电导率和其它性能要求，合理选择原料的配比。
2. 制备方法采用高温固相法或溶胶凝胶法等方法进行制备。
具体步骤包括：将原料按比例混合，进行充分的球磨，然后进行高温烧结，最后进行冷却与破碎，得到LLZTO固态电解质。
三、LLZTO固态电解质的改性研究1. 掺杂改性通过掺杂其他元素（如铝、镓等）来改善LLZTO固态电解质的性能。
掺杂可以有效地提高离子电导率，降低晶界电阻，从而提高电池的性能。
2. 纳米结构改性通过制备纳米级别的LLZTO固态电解质，可以提高其电导率、机械强度和热稳定性等性能。
具体方法包括溶胶凝胶法、水热法等。
3. 复合改性将LLZTO与其他材料（如聚合物、陶瓷等）进行复合，以提高其综合性能。
复合改性可以有效地提高固态电解质的柔韧性、加工性能和抗裂性等。
四、实验结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺，成功制备出具有良好性能的LLZTO固态电解质。
通过XRD、SEM等手段对产物进行表征，验证了其结构与形貌。
2. 改性效果分析经过掺杂、纳米结构及复合改性后，LLZTO固态电解质的性能得到了显著提高。
通过电导率测试、循环伏安测试等方法，对改性前后的性能进行对比分析，验证了改性的有效性。
五、结论本文研究了石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性方法。
通过优化制备工艺和采用掺杂、纳米结构及复合改性等方法，成功提高了LLZTO固态电解质的性能。
实验结果表明，改性后的LLZTO固态电解质具有良好的化学稳定性、高离子电导率以及较宽的电化学窗口等优点，为全固态电池的应用提供了新的可能性。
锂离子电池氧化物固态电解质研究进展
锂离子电池氧化物固态电解质研究进展
姚忠冉;孙强;顾骁勇;邹晔;李吉;何祺
【期刊名称】《新能源进展》
【年(卷),期】2023(11)1
【摘要】可充电锂离子电池(LIB)是移动和固定存储系统中最具潜力的电池体系。
然而,传统锂离子电池中不稳定的电沉积和不可控的界面反应会在液体电解质中发生,导致电池存在安全隐患。
采用固态电解质(SSE)的全固态锂离子电池因具有高安全性、高可靠性和高能量密度可满足许多方面对储能的要求。
但要实现商业化,SSE 依然面临诸多挑战,如室温离子电导率较低(1×10^(-5)~1×10^(-3)S/cm)以及电极和电解质之间的界面稳定性差等。
为加快SSE的研究与开发,分别对无机钙钛矿(LLTO)型、石榴石(LLZO)型和钠快离子导体(NASICON)型固态电解质的结构和电导率改性进行了综述,特别强调了电解质与电极界面的重要性及其对电池性能的影响。
【总页数】9页(P76-84)
【作者】姚忠冉;孙强;顾骁勇;邹晔;李吉;何祺
【作者单位】无锡职业技术学院;华晨新日新能源汽车有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK02
【相关文献】
1.无机固态锂离子电池电解质的研究进展
2.锂离子电池用PEO改性聚合物固态电解质的研究进展
3.全固态锂离子电池固态电解质的研究进展
4.无机固态电解质及其电极-电解质界面优化对全固态锂离子电池性能提高的研究进展
5.基于硫化物电解质的全固态锂离子电池负极研究进展
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peo基固态锂电池制备工艺
peo基固态锂电池制备工艺固态锂电池是一种新型的锂离子电池，与传统液态锂电池相比具有更高的安全性和稳定性。
在固态锂电池的制备工艺中，PEO基（聚氧乙烯）是一种常用的固态电解质材料。
固态锂电池的制备过程中需要准备阳极、阴极和电解质材料。
阳极通常由石墨或硅材料制成，而阴极则常用的材料有氧化钴、氧化镍等。
电解质材料则是固态锂电池的核心部分，PEO基是其中一种常用的材料。
PEO基具有良好的离子传导性能和机械强度，同时可以与锂离子形成稳定的络合物，从而提高电解质的稳定性和锂离子的传输速率。
固态锂电池的制备工艺中，PEO基材料需要与锂盐进行混合，形成固态电解质。
通常情况下，PEO基材料会与锂盐（如LiClO4）在高温下进行熔融混合，形成均匀的固态电解质。
在这个过程中，需要将PEO基材料和锂盐按照一定的配比加入混合容器中，并在一定的温度下进行熔融搅拌，直到形成均匀的固态电解质。
然后，制备好的固态电解质需要与阳极和阴极进行组装。
首先，将阳极和阴极片分别涂覆上导电剂，然后将它们与固态电解质层依次叠加在一起。
在组装过程中，需要保证阳极、阴极和电解质之间的紧密接触，以提高电池的性能。
完成组装的固态锂电池需要进行充电和放电测试。
通过充放电测试，可以评估固态锂电池的性能和稳定性。
充放电测试通常会在一定的电流和电压范围内进行，以模拟实际使用中的工作条件。
通过测试结果，可以评估固态锂电池的能量密度、循环寿命和安全性能等指标。
总结起来，固态锂电池的制备工艺中，PEO基是一种常用的固态电解质材料。
通过与锂盐进行混合，并与阳极和阴极进行组装，最终制备出固态锂电池。
这种制备工艺可以提高锂电池的安全性和稳定性，有望在未来的电子设备和电动汽车等领域得到广泛应用。
固态电解质锂离子传导机制
固态电解质锂离子传导机制概述固态电解质是当前锂离子电池研究领域的热点之一，其具有高安全性、良好的化学稳定性和较高的离子传导性能等优点，被广泛认为是下一代高能量密度、长循环寿命的电池材料。
固态电解质的锂离子传导机制是其性能优势的基础，本文将以固态电解质锂离子传导机制为标题，探讨其中的原理和影响因素。
I. 锂离子传导机制的基本原理固态电解质中锂离子的传导主要通过固态离子交换反应或空位扩散来实现。
在固体晶体结构中，锂离子通过晶格间的空位或离子交换位点来完成传导。
其中，固态离子交换反应是指锂离子在晶格中与其他离子发生置换反应，从而完成传导；空位扩散则是指锂离子在晶格中通过空位的跳跃来完成传导。
II. 影响固态电解质锂离子传导的因素1. 化学成分：固态电解质的化学成分直接影响着锂离子的传导性能。
常见的固态电解质材料包括氧化物、硫化物和磷酸盐等。
不同的材料具有不同的晶体结构和离子交换位点，从而影响着锂离子的传导性能。
2. 晶体结构：固态电解质的晶体结构对锂离子传导性能起着重要的影响。
晶体结构中离子交换位点的存在与否、位点的分布情况以及晶格的稳定性都会对锂离子的传导性能产生影响。
3. 缺陷和杂质：固态电解质中的缺陷和杂质对锂离子传导性能也起着重要的影响。
例如，晶格缺陷（如空位、间隙等）可以提高离子扩散的速率，而杂质则可能降低离子传导性能。
4. 温度：温度是影响固态电解质锂离子传导的重要因素之一。
一般来说，温度升高可以提高固态电解质的离子传导性能，因为高温可以促使离子更快地跳跃和扩散。
但过高的温度也会导致材料的热稳定性和结构稳定性下降。
5. 应力和应变：应力和应变也对固态电解质锂离子传导性能有一定影响。
适当的应力和应变可以促进离子的跳跃和扩散，但过大的应力和应变则会导致材料的破坏和离子传导性能的下降。
III. 锂离子传导机制的研究方法研究固态电解质锂离子传导机制的方法主要包括实验方法和计算模拟方法。
实验方法包括电导率测量、电化学交流阻抗谱、核磁共振等；计算模拟方法则通过分子动力学模拟、密度泛函理论等计算方法来模拟固态电解质的结构和离子传导行为。
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开题报告 应用化学 锂离子电池固态电解质制备及性能研究 一、选题的背景与意义 锂无机固态电解质（ion conductor）又称锂快离子导体（super ion conductor），按其晶体结构分为晶态电解质和非晶态电解质。晶态电解质又称导电陶瓷，目前已研究的有钙钛矿（ABO3）型结构锂离子电解质、NASICON型结构锂离子电解质、LISICON型结构锂离子电解质等；非晶态电解质又称玻璃态电解质，目前已研究的有氧化物玻璃态锂离子电解质、硫化物玻璃态锂离子电解质等[1-5]。其导电机制是，锂无机固态电解质具有载流子，在导电过程中伴随着Li+的迁移，并且导电能力
跟温度有密切关系。图1.列举了部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率[3]。
图1. 部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率的Arrhenius曲线 Fig. 1. Arrhenius plot of ionic conductivity of important crystalline and amorphous inorganic solid lithium ion conductor. NASICON晶体结构 (A =Ge, Ti and Zr)发现于1968年。这个结构被描述成AO6
IV
243NaA(PO)
正八面体和PO4正四面体组成的共价键结构[A2P3O12]-,形成3D相互联系通道和两种分布导电离子间
隙位置（M·和M··）。导电离子越过瓶颈从一个位置移动到另一个位置，瓶颈的大小取决于两种间隙位置（M·和M··）的骨架离子性质和载体浓度。结果是，NASICON类型化合物的结构和电化学性质随着骨架组成的不同而变化。比如，在化学通式为LiA’IV2-xA’’IVx(PO4)3的化合物，晶胞参数a 和c取决于A’IV和A’’IV阳离子大小。已获得的最小晶胞是。通过三价阳离子(Al, Cr, 243
LiGe(PO)
Ga, Fe, Sc, In, Lu, Y, La)取代八面体中的Ti4+位置，可以提高陶瓷的烧结性能，降低晶粒边界电阻，1
提高材料的导电性[2-5].。庞明杰，王严杰[6] 等采用传统高温固相法研究了Li3-2x(Al1-xTix)2(PO4)3系列陶瓷，单一的LiTi2(PO4)3难于烧结制备，并且离子电导率仅有8.260×10-8 S/cm（298K），掺杂Al的
离子电导率明显提高，x=0.8时，离子电导率最大为，1.792×10-6 S/cm（298K）。Aono et al. [7]研究了通过相当减少多孔性，可大大改进了陶瓷中的锂离子电导率。在掺杂Al的陶瓷中，被叫作 Li1.3Al0.3Ti 1.7(PO4 )3的化合物(LATP)，被报道具有最佳的锂离子电导率（高达3×10-3S/cm，温度298K）。最近研究的是化学通式为Li1+xTi2-xMx (PO4)3 (M=Al, Ga, In, Sc)。较小的Al3+阳离子取代
Ti4+，较小了NASICON结构的晶胞尺寸，提高三个数量级的离子电导率。Xian Ming Wu[8] etal. 用
液相沉积法的制备了Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3，800退火30min的薄膜，室温下电化学窗口超过2.4V，oC
离子电导率接近1.57×10-5S/cm。然而，就LLTO而言，NASICON型的材料由于Ti4+易还原，和金属锂很不稳定。
图1.2 LiTi2(PO4)3的晶体结构 Fig1.2 The Structure of the crystalline LiTi2(PO4)3 为制备出成本低、性能好的固态电解质，近年来国内有学者以LiTi2(PO4)3为基，以我国丰富的硅铝酸盐矿物为起始原料合成制备出了一系列性能优良的矿物快离子导体。张玉荣[9] 以LiTi2(PO4)3
为基，以福建高岭土(Al4[Si4O10](OH)8)为起始原料合成制备出的Li1+2x+yAlxYbyTi2-x-ySixP3-xO12系列快
离子导体，具有R-3C结构，对空气中的H2O、CO2都有很好的稳定性，x=0.1，y=0.3离子电导率最大，为2.94×10-4 S/cm（室温下），并且分解电压在4V以上。张保柱[10] 以LiTi2(PO4)3为基，以山西煤矸石为起始原料合成制备出的Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12系列快离子导体，x=0.1,y≤0.7;x=0.2,y≤0.6均可得到R-3C结构，x=0.1,y=0.1离子电导率最大，为1.31×10-4 S/cm（室温
下）。 锂无机固态电解质应用于锂离子电池，其突出优点是安全性能好、适用温度范围宽、可大电流充放电、制备工艺简单、对环境无污染等。以LiTi2(PO4)3为基，硅铝酸盐矿物为起始原料合成制备出了矿物快离子导体具有NASICON结构，离子电导率高，对空气稳定，材料来源广泛，成本低，有望应用于全固态锂离子电池中。 一、 研究的基本内容与拟解决的主要问题： 研究的基本内容： 为制备离子电导率高而成本低的锂离子固态电解质，本文采用浙江三门地区丰富的粘土矿(XRF分析数据见下表1.3 )为原料，以LiTi2(PO4)3为基，掺杂异价离子（Al, Mg, Si），合成制备了NASICON型锂离子固态电解质Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12，并进行了XRD测试、红外光谱测试
及交流阻抗技术测试分析了材料的结构特征、离子电导率和活化能。 表1.3 浙江三门粘土矿XRF组成分析 Table1.3 The component of The clay mineral located in San men , Zhejiang by XRF Composition SiO2 Al2O3 Fe2O3 K2O Na2O MgO TiO2 Wt% 69.92 13.97 6.43 4.21 1.97 1.86 0.72
拟解决的主要问题： 本实验旨在制备出性能优良的锂快离子导体，通过掺杂异价离子可以明显提高LiTi2(PO4)3电导率，所以确定掺杂异价离子的种类和配比至关重要。 掺杂离子的种类的选择及配比：掺杂离子的种类和配比直接决定了其在母体晶格中的作用方式、影响材料晶体的三维通道大小、合成物中填隙Li+离子数量及提高离子电导率的能力。掺杂离子的配比等因素目前还缺乏理论指导，只能通过大量细致的实验来进行探索。 二、 研究的方法与技术路线：
本项目采用高温固相合成法，以LiM2(PO4)3为基，以三门地区粘土矿为起始原料，掺杂异价离子（Mg、Al等），采用高温固相法来合成快离子导体材料Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12。 1、 锂快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12的高温固相法合成制备：
将不同的原材料按化学计量数称量，以无水乙醇为介质球磨数小时，在马弗炉内选择适宜的温度下烧结。 2、 锂快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12的结构表征：
对合成制备出的锂快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12进行XRD分析、红外光谱分析，研究其晶体结构特征。 3、 锂快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO
12电化学性能测试：
对合成制备出的锂快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12进行交流阻抗分析，测定其电导率和
活化能。 3
三、 研究的总体安排与进度： 2010.12-2011.3，准备实验器材和药品.，进行初步的实验条件的探索， 合成出固体电解质； 2011.3-2011.4，对合成得到的固体电解质进行XRD、IR、交流阻抗分析并对结果进行讨论； 2011.4-2011.5 撰写毕业设计论文，准备论文答辩。 五、主要参考文献： [1] 吴宇平，戴晓兵，马军旗, 等. 锂离子电池应用与实践[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004. [2] 温兆银，朱修剑，许晓雄等. 全固态锂二次电池的研究[C]//第十二届中国固态离子学学术会议论文集. 苏州: [s. n.], 2004。 [3] Phillippe Knauth. Inorganic solid Li ion conductors: An reveiew[J]. Solid State Ionics, 180(2009),911~916. [4] 郑洪河, 曲群婷, 刘云伟, 徐仲榆.无机固体电解质用于锂及锂离子电池研究进展-Ⅰ锂陶瓷电解质[J]. 电源技术, 2007, 131(5), 349~353. [5] 郑洪河, 曲群婷, 刘云伟, 徐仲榆. 无机固态电解质用于锂及锂离子蓄电池的研究进展-Ⅱ玻璃态锂无机固态电解质[J]. 电源技术, 2007, 131(12), 1015~1020. [6] 庞明杰等. 锂快离子导体Li3-2x(Al1-xTix)2(PO4)3的合成与表征[J]. 材料科学与工程学报, 2005,
23(5), 545~548. [7] S.Stramare, V.Thangadurai, W.Weppner, Chem.Mater. 15 , 2003. [8] Xia Ming Wu, Xin Hai Li, Shao Wei Wang etal. Preparation and characterization of lithium-ion-conductive Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 thin films by solution depositon[J]. Thin Solid Films, 2003, 425, 103-107. [9] 张玉荣. 矿物锂快离子导体及锂离子电池电极材料的合成、表征与应用研究[D]. 福建:福州大学, 2001. [10] 张保柱. LiSiO4衍生物和NASICON型锂快离子导体的合成与改进及性能研究[D]. 山西:
山西大学, 2006.