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喷雾蒸发法制备Al和Ta掺杂锆酸镧锂固态电解质工艺研究
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作者 高鹏 沈宇帆 +2 位作者 张扬 张海 刘青 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期16-23,共8页
采用喷雾蒸发法制备石榴石型固态电解质锆酸镧锂Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO),并经过煅烧-烧结得到固态电解质片。喷雾蒸发法合成LLZO具有达到分子级别混合、不会产生大量废水、容易调控合成条件等优势。LLZO常见的高锂离子电导率掺... 采用喷雾蒸发法制备石榴石型固态电解质锆酸镧锂Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO),并经过煅烧-烧结得到固态电解质片。喷雾蒸发法合成LLZO具有达到分子级别混合、不会产生大量废水、容易调控合成条件等优势。LLZO常见的高锂离子电导率掺杂相包括Al掺杂LLZO(Li_(6.1)La_(3)Zr_(2)Al_(0.3)O_(12),Al-LLZO)和Ta掺杂LLZO(Li_(6.4)La_(3)Zr_(2)Ta_(0.6)O_(12),Ta-LLZO)。然而,喷雾蒸发法所用的前驱液绝大多数情况下是溶液,因此合成Ta-LLZO存在一定困难,目前还没有用喷雾蒸发法合成Ta-LLZO的相关报道。因此,提出配置含有固态Ta_(2)O_(5)颗粒的悬浊液作为前驱液,进而用喷雾蒸发法合成Ta-LLZO的办法,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)分析等表征测试技术,研究了Al掺杂和Ta掺杂对蒸发粉末和煅烧粉末的形貌及晶体结构以及对最终固态电解质片形貌、晶体结构、电导率的影响规律。结果表明:对于Al掺杂,在高蒸发温度、高浓度前驱液合成条件下,蒸发粉末容易形成球壳结构,反之容易形成实心结构,对于Ta掺杂,固态Ta_(2)O_(5)颗粒的存在使得蒸发粉末容易形成实心结构;Al掺杂的煅烧粉末里含有较多的LaAlO_(3)杂质,而Ta掺杂的煅烧粉末里含有较多的La_(2)Zr_(2)O_(7)杂质;Al掺杂的电解质片的锂离子电导率为2.0×10^(-4) S/cm,Ta掺杂的电解质片的锂离子电导率为2.7×10^(-4) S/cm。 展开更多
关键词 Al-LLZO Ta-LLZO 喷雾蒸发法 形貌 锂离子电导率
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