基于V2C催化剂的混合电解质锂空气电池催化机理研究

1

作者 生健平 喻明富 +1 位作者 李洁 孙红 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1-7,共7页

氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化活性的提高可以显著提高混合电解质锂空气电池的性能。二维材料V2C(MXenes)具有丰富的组成、高比表面积和强稳定性等特点,受到广泛关注。本工作基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,研究了V2C的... 氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)催化活性的提高可以显著提高混合电解质锂空气电池的性能。二维材料V2C(MXenes)具有丰富的组成、高比表面积和强稳定性等特点,受到广泛关注。本工作基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,研究了V2C的电子性质、碱性条件下氧气在V2C表面的最佳吸附位点和氧气在V2C表面的氧化还原过程,计算了V2C的自由能和过电势,最后将其与混合电解质锂空气电池常用的MnO2催化剂进行了比较。结果表明,V2C作为混合电解质锂空气电池催化剂时,比常用的MnO2催化剂的过电势更小,说明该催化剂可以提高电极的催化性能,是一种前景良好的ORR和OER双功能催化剂。 展开更多

关键词 混合电解质锂空气电池 碳化钒 第一性原理 氧气吸附 氧还原反应

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全固态锂空气电池的调控策略

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作者 刁坤兰 杜婧羽 +1 位作者 占晓 张道海 《精细化工》 北大核心 2025年第2期244-255,共12页

锂空气电池具有高能量密度和低还原电位,是一种绿色储能电池,其应用范围广泛。由于传统的有机电解液存在可燃、易分解、易形成锂枝晶以及易形成阻碍O_(2)扩散的钝化层等问题,所以需开发固态电解质来提高锂空气电池的各项性能。该文介绍... 锂空气电池具有高能量密度和低还原电位,是一种绿色储能电池,其应用范围广泛。由于传统的有机电解液存在可燃、易分解、易形成锂枝晶以及易形成阻碍O_(2)扩散的钝化层等问题,所以需开发固态电解质来提高锂空气电池的各项性能。该文介绍了锂空气电池的构建及工作机制,综述了经典全固态锂空气电池的调控策略,包括正极调控策略和电解质调控策略,同时对正极/电解质一体化设计策略进行了概述,最后对锂空气电池的固体电解质、界面修饰(即电解质与电极界面阻力的改善)和空气正极设计的优化等发展方向进行了展望。 展开更多

关键词 锂空气电池 锂氧气电池 正极调控 固态电解质 界面调控

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非水电解质锂空气电池的开发与探索 被引量：1

3

作者 闫宇星 张英杰 董鹏 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期225-228,共4页

由于锂空气电池有很高的理论能量密度,受到了研究人员的广泛关注。该种电池使用纯金属锂作为负极,正极为氧气,不需要在电极中储存,直接来自空气中。然而锂氧电池在实际应用中,仍然有许多的问题需要解决。诸如正极结构的设计、电解质组... 由于锂空气电池有很高的理论能量密度,受到了研究人员的广泛关注。该种电池使用纯金属锂作为负极,正极为氧气,不需要在电极中储存,直接来自空气中。然而锂氧电池在实际应用中,仍然有许多的问题需要解决。诸如正极结构的设计、电解质组分的优选、以及充放电过程中电极的放电反应的研究等。综述了锂氧电池研究过程中面临的主要限制因素,并做了相应的阐述。 展开更多

关键词 锂空气电池 非水电解质 电极结构 催化剂

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锂空气电池复合电解质电化学性能研究

4

作者 蔡克迪 杨蕊 +2 位作者 赵雪 肖尧 郎笑石 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期858-860,866,共4页

采用LiPF_6与EC/EMC/DMC作为锂空气电池电解质主体,并分别加入LiTFSI和LiBF_4锂盐制成复合电解质材料,组装成锂空气电池,通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等方式研究复合电解质的电化学性能。结果表明,LiPF_6+LiBF_4与EC/EMC/DMC体... 采用LiPF_6与EC/EMC/DMC作为锂空气电池电解质主体,并分别加入LiTFSI和LiBF_4锂盐制成复合电解质材料,组装成锂空气电池,通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电等方式研究复合电解质的电化学性能。结果表明,LiPF_6+LiBF_4与EC/EMC/DMC体系复合电解质表现出较优的电化学性能,在0.10 mA/cm^2电流密度下电池首次放电比容量为3 163 mAh/g,能量密度7.98 m Wh/cm^2。 展开更多

关键词 锂空气电池 复合电解质 锂盐

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宏观角度下有机电解质锂空气电池放电机理研究

5

作者 崔建弘 杨静宜 +1 位作者 张红梅 杨俊岩 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第5期582-584,614,共4页

从宏观角度建立了有机电解质锂空气电池放电模型,借助有限元方法分析了放电过程中过氧化锂沉淀形貌系数对放电电压的影响、正极厚度对比容量的影响、过氧化锂体积分数分布、有机电解质电流密度及电势的变化情况。结果可知,高放电电流情... 从宏观角度建立了有机电解质锂空气电池放电模型,借助有限元方法分析了放电过程中过氧化锂沉淀形貌系数对放电电压的影响、正极厚度对比容量的影响、过氧化锂体积分数分布、有机电解质电流密度及电势的变化情况。结果可知,高放电电流情况下,电池放电电压随着过氧化锂沉淀形貌系数的降低而降低;减小正极电极厚度会提高电池的放电性能,但正极厚度较薄会降低正极中容纳沉积物的溶剂,减少电池容量;集流体近侧为放电反应的主要聚集区域,同时会生成较多的过氧化锂沉淀物,使得有机电解质电流密度骤降。该研究为锂空气电池放电机理的理解和放电性能的改进提供了参考。 展开更多

关键词 锂空气电池 放电特性 宏观角度 有机电解质

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非水电解质锂空气电池放电过程

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作者 闫宇星 张英杰 董鹏 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1654-1657,1677,共5页

对PC/EC基电解质体系锂空气电池放电产物进行X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱法(FTIR)的检测,表明主要存在碳酸锂、乙酸锂、乙二酸锂、甲酸锂四种物质;与循环伏安曲线2.1和2.3 V两个小的还原峰相对应,说明环状烷基受到亲核攻击,电... 对PC/EC基电解质体系锂空气电池放电产物进行X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱法(FTIR)的检测,表明主要存在碳酸锂、乙酸锂、乙二酸锂、甲酸锂四种物质;与循环伏安曲线2.1和2.3 V两个小的还原峰相对应,说明环状烷基受到亲核攻击,电解液中溶剂发生分解,参与了反应,指出该类电池的放电终止是由于电解液消耗殆尽导致。以此为基础建立了锂空气电池的放电过程模型,进一步阐述了环状烷基类体系下锂空气电池的放电过程。 展开更多

关键词 非水系电解质 锂空气电池 循环伏安曲线 放电过程 亲核攻击

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基于含氧化还原中间体聚合物电解质的长寿命锂空气电池

7

作者 何平 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1925-1926,共2页

锂氧电池又被称为锂空气电池，由于其理论能量密度是普通锂离子电池的5-10倍，因而受到了人们的广泛关注。目前研究发现大多数基于无水电解液的锂空气电池的相关报道都是采用干燥的纯氧做为正极活性物质，这严重阻碍了锂空气电池的真正... 锂氧电池又被称为锂空气电池，由于其理论能量密度是普通锂离子电池的5-10倍，因而受到了人们的广泛关注。目前研究发现大多数基于无水电解液的锂空气电池的相关报道都是采用干燥的纯氧做为正极活性物质，这严重阻碍了锂空气电池的真正实用化发展。而要实现锂空气电池的高能量密度，其所需要的氧气应该来自于空气中， 展开更多

关键词 锂离子电池 空气电池 聚合物电解质 氧化还原 长寿命 中间体 高能量密度 正极活性物质

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无机熔融盐电解质在锂空气电池的应用 被引量：1

8

作者 陈婉琦 张旺 +3 位作者 尹微 王朵 沈越 黄云辉 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2017年第6期1273-1279,共7页

采用双氟磺酰亚氨锂-双氟磺酰亚氨钾-双氟磺酰亚氨铯(Li FSA-KFSA-CsFSA)(LKC)三元无机熔融盐作为锂空气电池电解质。通过电化学阻抗谱(EIS)、燃烧实验和循环伏安法(CV)来考察LKC熔融盐的电化学性质与物理特性。此外,通过充放电测试并... 采用双氟磺酰亚氨锂-双氟磺酰亚氨钾-双氟磺酰亚氨铯(Li FSA-KFSA-CsFSA)(LKC)三元无机熔融盐作为锂空气电池电解质。通过电化学阻抗谱(EIS)、燃烧实验和循环伏安法(CV)来考察LKC熔融盐的电化学性质与物理特性。此外,通过充放电测试并结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等表征手段来分析LKC熔融盐基锂空气电池的电化学性能。结果表明,LKC熔融盐具有高离子电导率,电化学性质稳定。LKC熔融盐电解质为无机物,不含碳元素,不会燃烧,同时避免了在电池的循环过程中由电解质分解导致副产物碳酸锂的生成。LKC熔融盐基锂空气电池在50 mA/g的电流密度下,电池首圈放电容量为4258 mA·h/g,充电平台为3.83 V,库仑效率约为95%,优于一般有机电解液基锂空气电池。 展开更多

关键词 双氟磺酰亚胺盐 锂空气电池 熔融盐电解质 碳酸锂

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无机陶瓷固体电解质基固态锂空气电池的研究进展及挑战 被引量：2

9

作者 孙继杨 崔忠慧 郭向欣 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2016年第5期451-459,共9页

锂空气电池具有远高于锂离子电池的理论能量密度,是新一代高比能储能体系研发的热点。其中,以有机液体电解液为基础的非水系锂空气电池具有优异的可充电性能,最受人们关注。但研究发现常用的有机电解液在工作时易自身发生分解形成碳酸盐... 锂空气电池具有远高于锂离子电池的理论能量密度,是新一代高比能储能体系研发的热点。其中,以有机液体电解液为基础的非水系锂空气电池具有优异的可充电性能,最受人们关注。但研究发现常用的有机电解液在工作时易自身发生分解形成碳酸盐,严重损害电池的可逆性。同时,有机电解液的易燃性、易挥发性以及难以阻挡空气中H2O、CO2等非氧组分对锂负极的侵蚀等不足,更不利于高性能非水系锂空气电池的开发。使用无机陶瓷固体电解质构筑全固态锂空气电池有望从根本上解决上述问题,推动锂氧电池向锂空气电池发展。本文从电池结构、电极和电解质材料及反应机制等方面概述陶瓷电解质基固态锂空气电池近来的研究进展及其面临的挑战。 展开更多

关键词 固态锂空气电池 无机陶瓷固体电解质 电池结构 反应机制

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组合类和固态电解质锂空气电池的研究进展

10

作者 许林成 郝占忠 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期954-959,963,共7页

简要介绍新型电解质提高循环性能的原因,综述了近年来两类电解质在锂空气电池中的的研究现状,同时着重分析循环过程机理,指出制约性能的关键因素并提出解决方案,展望发展方向。

关键词 锂空气电池 组合类电解质 固体电解质

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双电解质锂-空气电池放电特性分析 被引量：1

11

作者 李洁 张婷 +1 位作者 栾丽华 孙红 《电池》 CAS 北大核心 2022年第4期391-395,共5页

空气电池的氧气传递与空气电极厚度和电流密度有密切联系。基于电极反应动力学和传质原理,利用COMSOL Multiphys软件,建立双电解质锂-空气电池二维瞬态等温模型,分析空气电极厚度和电流密度对放电过程中氧浓度、LiOH·H_(2)O体积、... 空气电池的氧气传递与空气电极厚度和电流密度有密切联系。基于电极反应动力学和传质原理,利用COMSOL Multiphys软件,建立双电解质锂-空气电池二维瞬态等温模型,分析空气电极厚度和电流密度对放电过程中氧浓度、LiOH·H_(2)O体积、孔隙率分布和电池性能的影响。空气电极太薄,无法提供充足的氧气以及电化学反应活性位点;空气电极太厚,会增加反应物传递阻力,导致电池性能下降。较大的电流密度会增加欧姆阻抗和电池极化,导致电池性能降低,因此,较小的电流密度更有利于提升电池的放电性能。 展开更多

关键词 空气电极厚度 电流密度 锂-空气电池 数值模拟 双电解质 放电特性

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通过设计电解质可显著提高锂空气电池性能

12

作者 靳爱民(摘译) 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期9-9,共1页

锂空气电池[或锂氧电池(Li-O_(2))]由锂金属和多孔电导体结构组成,电极通过空气中的氧和锂反应释放能量。该技术尚处于起步阶段,但理论上比传统锂离子电池存储更多的能量。在《Advanced Functional Materials》杂志上发表的一篇论文中,... 锂空气电池[或锂氧电池(Li-O_(2))]由锂金属和多孔电导体结构组成,电极通过空气中的氧和锂反应释放能量。该技术尚处于起步阶段,但理论上比传统锂离子电池存储更多的能量。在《Advanced Functional Materials》杂志上发表的一篇论文中,介绍了利物浦大学斯蒂芬森可再生能源研究所(SIRE)的Laurence Hardwick教授及同事们精心设计的电解质配方,极大地减少了电池内部的副反应,延长了周期稳定性。 展开更多

关键词 锂空气电池 锂离子电池 利物浦大学 锂氧电池 可再生能源 电导体 斯蒂芬森 电解质

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固体电解质在锂空气电池中的应用

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作者 孙浩博 张立 +2 位作者 赵尚骞 张刚宁 刘进萍 《电源技术》 CAS 北大核心 2019年第3期525-527,539,共4页

锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问... 锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问题极大地限制了锂空气电池的发展。固体电解质有高电位下稳定、不挥发、致密坚固的特点,使用固体电解质有望从根本上解决上述问题,推动锂空气电池的发展。从固体电解质的选择,固体电解质复合空气正极,电池性能等方面对近年国内外的研究进行总结,并对未来的研究方向进行展望。 展开更多

关键词 固体电解质 固态锂空气电池 复合空气正极

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东邦钛业开发锂空气电池电解质产品

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作者 贾磊 《无机盐工业》 CAS 北大核心 2012年第9期47-47,共1页

2012年8月，东邦钛业（东邦テタニゥム）宣布已成功开发出可用于锂空气电池的高性能固体电解质。该电解质以锂镧钛氧化物为原料制成．其离子传导率在5×104S／cm以上．是传统材料的5倍。

关键词 固体电解质 钛氧化物 空气电池 开发 产品 锂 离子传导率 传统材料

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锂空气电池用离子液体基复合电解液的性能 被引量：2

15

作者 肖尧 郎笑石 +1 位作者 吴昊 蔡克迪 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期90-92,共3页

针对运行过程中有机电解液易挥发导致电池失效的现象,设计一种适用于锂空气电池的复合电解质材料。采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF_4)与碳酸酯类(EC+EMC+DMC)作为主体溶剂,亲水型LiBF_4与疏水型LiPF_6作为溶质,四氟... 针对运行过程中有机电解液易挥发导致电池失效的现象,设计一种适用于锂空气电池的复合电解质材料。采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF_4)与碳酸酯类(EC+EMC+DMC)作为主体溶剂,亲水型LiBF_4与疏水型LiPF_6作为溶质,四氟硼酸螺环季铵盐作为添加剂制备复合电解液。组装的锂空气电池在低电流密度(0.01 mA/cm^2)下表现出较好的电化学性能,放电比容量可达2 960 mAh/g,比能量达到6 810 Wh/kg。 展开更多

关键词 锂空气电池 复合电解质 离子液体 热稳定性 比能量

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混合动力车用锂电池相变材料-空气耦合散热 被引量：2

16

作者 邓元望 钟俊夫 +1 位作者 张上安 王兵杰 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1751-1754,共4页

针对混合动力车用锂电池运行过程中的升温对混合动力车使用性能及安全性的影响,对相变材料-空气耦合散热结构进行设计及性能分析。建立了电池组及散热系统三维模型,并应用Fluent软件对散热结构的不同方案进行了数值模拟。通过对模拟结... 针对混合动力车用锂电池运行过程中的升温对混合动力车使用性能及安全性的影响,对相变材料-空气耦合散热结构进行设计及性能分析。建立了电池组及散热系统三维模型,并应用Fluent软件对散热结构的不同方案进行了数值模拟。通过对模拟结果进行分析,发现直接传热散热方案的温度控制效果更佳,且可通过增大翅片间距来简化结构。结果表明该结构可达到以较简单的结构、较低的能耗将电池组温度控制在合理范围的目的。 展开更多

关键词 混合动力电动汽车 锂电池 相变材料 空气冷却 CFD仿真

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二甲基亚砜对有机电解液锂空气电池性能的影响 被引量：1

17

作者 卢云 王伟 +2 位作者 宫岩坤 沈逸欣 冯孟杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1-5,共5页

以硝酸锂-二甲基乙酰胺(LiNO_3-DMA)有机电解液体系为基础,向电解液体系添加溶剂二甲基亚砜(DMSO),研究分析了混合溶剂电解液的物化性质、恒流充放电及反应机理。DMSO的添加可以使锂负极形成稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,有效增强了Li... 以硝酸锂-二甲基乙酰胺(LiNO_3-DMA)有机电解液体系为基础,向电解液体系添加溶剂二甲基亚砜(DMSO),研究分析了混合溶剂电解液的物化性质、恒流充放电及反应机理。DMSO的添加可以使锂负极形成稳定的固体电解质相界面(SEI)膜,有效增强了LiNO_3-DMA与锂的化学兼容性,降低了极化阻抗,因此循环性能有所提高。截止比容量为1 000mAh/gcarbon、电流密度为0.2mA/cm^2时可稳定循环40周。SEM及XRD分析表明,LiNO_3-DMA和LiNO_3-DMA/DMSO放电均生成可循环产物Li_2O_2,但DMSO中的疏水性甲基抑制了LiNO_3-DMA中副产物LiOH的生成。此外,LiNO_3-DMA循环过程中生成了含硫化合物,这是导致放电终止的重要原因。 展开更多

关键词 锂空气电池 有机电解液 混合溶剂 硝酸锂-二甲基乙酰胺 二甲基亚砜

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锂电池电解质溶液的体积性质研究 I.锂盐+PC+共溶剂

18

作者 赵扬 王键吉 +2 位作者 岳永魁 轩小朋 卓克垒 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2002年第1期126-126,共1页

关键词 锂盐 碳酸丙烯脂 溶剂混合物 偏摩尔体积 定标粒子理论 锂电池 电解质溶液 体积性质

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锂离子电池玻璃态电解质导电机理的研究进展 被引量：6

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作者 郑玥雷 陈人杰 +1 位作者 吴锋 李丽 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1172-1180,共9页

锂离子电池玻璃态电解质同晶体型电解质相比较具有导电性各向同性、锂离子电导率高等诸多优点,开发在室温下具有较高的离子电导率及良好的化学、电化学稳定性的玻璃态电解质材料已经成为锂离子电池领域的重要研究方向之一。本文介绍了... 锂离子电池玻璃态电解质同晶体型电解质相比较具有导电性各向同性、锂离子电导率高等诸多优点,开发在室温下具有较高的离子电导率及良好的化学、电化学稳定性的玻璃态电解质材料已经成为锂离子电池领域的重要研究方向之一。本文介绍了各种玻璃态电解质体系的导电特性及导电机理,并重点分析与讨论混合网络形成体效应在一些典型玻璃态电解质体系中的微观作用机理。本文还总结了混合网络形成体效应在玻璃态电解质中发生的前提条件,并指出深入研究玻璃态电解质的导电机理对开发出具有优异电化学性能的无机非晶固态电解质体系具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 锂离子电池 玻璃态电解质 混合网络形成体效应 相分离 综述

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全固态锂电池固态电解质烧结工艺研究 被引量：2

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作者 于金营 谢光远 +1 位作者 吴旭旭 陈影 《电源技术》 CAS 北大核心 2020年第6期799-803,共5页

Li7La3Zr2O12 (LLZO)系固态电解质具有离子电导率高、安全性好的优点,掺杂Ta元素得到的Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)性能更优.通过直接对已商用的Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12粉末冷压,并在最佳条件下以不同温度烧结,比较不同温度对材料导电... Li7La3Zr2O12 (LLZO)系固态电解质具有离子电导率高、安全性好的优点,掺杂Ta元素得到的Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)性能更优.通过直接对已商用的Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12粉末冷压,并在最佳条件下以不同温度烧结,比较不同温度对材料导电性能的影响.改善装炉方式,通过在刚玉坩埚与电解质间添加氧化锆保护隔离器皿,隔绝高温下氧化铝的渗入,保证电解质片烧结过程中的纯净.实验发现1 000℃烧结时得到的电解质片离子电导率最高,同时发现在烧结过程中不同温度下仍有不同程度的锂损失.同时通过补充外加锂源的实验发现,LiOH· H2O作为补充锂源时具有增强烧结效果的作用. 展开更多

关键词 全固态锂电池 固态电解质 烧结成型 离子电导率 混合共烧

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