第二章part 1-固体电解质
固体电解质的研究进展
固体电解质的研究进展近年来，固体电解质的研究在能源存储和转换领域备受关注。
通过固体电解质，可以改善传统液态电解质的安全性和稳定性，并提高电池和超级电容器等器件的能力和效率。
本文将从固体电解质的分类和性能表征、研究进展和未来发展方向等方面进行探讨。
固体电解质的分类和性能表征固体电解质是指在室温下是固体、在应用温度下是离子导电的材料。
其主要分类包括无机固体电解质、有机固体电解质和聚合物电解质等。
其中，无机固体电解质具有高离子导电性、优秀的机械性能和热稳定性，但晶体结构复杂、制备难度较大，需要使用高温、高压等特殊条件；有机固体电解质则具有易加工、柔韧性好等优点，但其离子导电性能和热稳定性较差。
聚合物电解质是当前研究较为活跃的方向，其通过单体合成、聚合反应等制备方法得到，具有较好的柔韧性、电化学稳定性和离子导电性能。
在研究中，固体电解质的主要性能指标包括离子电导率、化学稳定性、机械性能等。
在实验室中对固体电解质的性能表征包括电化学测试、热分析、材料学分析等。
电化学测试是对固体电解质的离子导电性能和电化学稳定性的表征，其中包括交流阻抗谱、电化学红外光谱等实验方法。
热分析是对固体电解质的热稳定性和热容性能的表征，其中包括热重分析、差热分析等实验方法。
材料学分析是对固体电解质的物理结构和化学成分的表征，其中包括X射线衍射、扫描电子显微镜等实验方法。
固体电解质的研究进展当前固体电解质的研究主要集中在新型固体电解质的制备与应用、固体电解质与电极材料的相结合、固体电解质的离子传输机制等方面。
以下分别进行阐述。
固体电解质的制备与应用目前，研究人员注重选择高效、环保、低成本的制备方法。
这些方法包括熔盐法、反应烧结法、光化学法、溶胶−凝胶法等。
例如，在熔盐法中，研究人员通常会选择KCl、Li2SO4、Li3PO4等材料与其他表现出溶解性的氧化物相混合。
通过高温熔炼，形成均匀的熔体，并得到高质量的固体电解质。
溶胶凝胶法是一种常用的“绿色”制备方法，通过调整前驱物的化学组成、PH值等条件来制备固体电解质。
nasicon型结构固体电解质
nasicon型结构固体电解质
摘要：
一、Nasicon型结构固体电解质简介
二、固体电解质的研究意义
三、陶瓷层电解质Nazrysipo 的制备与性能
四、全固态钠离子电池的研究与应用
五、我国在相关领域的研究进展
正文：
Nasicon型结构固体电解质，是一种具有独特离子传输特性的固体电解质材料。
近年来，随着能源存储技术的快速发展，固体电解质在电池领域的研究受到了广泛关注。
Nasicon型结构固体电解质以其良好的离子导电性和优异的机械化学稳定性，成为了研究的热点之一。
固体电解质的研究意义在于，它们可以替代传统的液体电解质，实现全固态电池的应用。
这种电池具有更高的安全性、更长的循环寿命以及更低的火灾和爆炸风险。
此外，固体电解质还能与电极材料形成良好的界面，进一步优化电池性能。
在Nasicon型结构固体电解质研究中，陶瓷层电解质Nazrysipo备受瞩目。
采用单轴挤压-烧结工艺制备的Nazrysipo，在室温下具有高离子电导率（0.202 ms/cm）。
这使得Nazrysipo成为全固态钠离子电池的理想选择。
全固态钠离子电池的研究与应用，不仅有助于推动电池技术的创新，还能为我国新能源产业的发展提供有力支持。
我国在Nasicon型结构固体电解质及
相关领域的研究取得了显著成果，为全球领先水平。
总之，Nasicon型结构固体电解质在全固态钠离子电池研究中具有重要地位。
固体电解质研究现状及前景预测 ppt课件
氧化物 无机固体电解质
硫化物
晶态：钙钛矿型、 NASICON 、LISICON型等 非晶态： Li2O-P2O5-B2O3、 LiPON等
晶态：thio-LISICON 非晶态：Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-B2S3等
与O2-相比较，S2-的半径大且极化作用强，用S替换O,可起到两方面作用： (1)可以增加晶胞体积、扩大Li+传输通道尺寸; (2)弱化了骨架对Li+的吸引和束缚，增大可移动载流子Li+的浓度。
室温离子电导率（S/cm）
10-6 10-2 10-4
优点：
室温离子电导率高 LGPS离子电导率达10-2 S/cm
缺点：
优点：
室温离子电导率高（10-4 S/cm）
缺点：
结构稳定性差，Ti4+与Li反应转变为Ti3+， 电化学窗口变窄;
与金属锂反应。
ppt课件
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2）石榴石型固体电解质
常见的石榴石型固体电解质
固体电解质
室温离子电导率（S/cm）
Li5La3M2O12 (M=Ta、Nb、Sb、Bi)
Li6ALa2M2O12 (A=Mg、Ca、Sr、Ba M=Ta、Nb、Sb、Bi)
聚丙烯腈（PAN）基
交联成共聚物PMMA-PAN、PS-PAN等；与无机物LiClO4、
LiTFSI等锂盐复合制备成固态电解质
主要固态聚合物p电pt课解件质基体及解决方案
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常见无机晶态固体电解质的理想结构
钙钛矿（ABO3）型晶体结构
石榴石型Li5La3Ta2O12晶体结构
NASICON型晶体结构LiA2IV(PO4)3ppt课件LISICON型Li3Zn0.5GeO4晶体结构
固体电解质研究现状及前景预测.PPT
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目录
01/ 研究背景 02/发展现状 03/前景预测
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固体电解质及其分类
固体电解质
聚合物固体电解质
高分子凝胶聚合物 两相聚合物电解质 高盐聚合物体系 纳米复合导体 单离子导体
室温离子电导率：≤ 10-5 S/cm，
易变形，界面不稳定
氧化物 无机固体电解质
硫化物
晶态：钙钛矿型、 NASICON 、LISICON型等
Li1+x+y(Al,Ga)x (Ti,Ge)2-xSiyP3-yO12
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Lithium ion conductive solid electrolyte for secondary and primary lithium ion batteries, where the 17 solid electrolyte is formed by sintering a molding product containing a glass ceramics
Li7La3M2O12 (M=Zr、Sn)
10-5~10-6 10-4~10-6 10-3~10-6
Li7La3Ta2O13
10-6
Li5La3M2O12 (M=Ta、Nb、Sb、Bi)活化能、
Chem . Soc . Rev . 2014 , 43 . 4714-4724
离子电导率与晶格常数的关系
Li1+x+y(Al,Ga)x (Ti,Ge)2-xSiyP3-yO12
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Separator useful in electrochemical devices e.g. lithium secondary battery comprises heat-absorbing 有机-键 Li+快速可逆传输 固体电解质