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固态锂离子电池电解质材料应用性能的研究进展
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作者 张笑儒 宋静 +5 位作者 罗来马 孙宏骞 赵聪聪 田硕 田亮亮 吴玉程 《材料导报》 北大核心 2025年第13期1-20,共20页
随着新能源汽车和5G通信技术的快速发展,对锂离子电池作为动力源的综合性能提出了更高的要求。在众多锂离子电池技术的研发中,固态锂离子电池因其卓越的能量密度和安全性而受到广泛关注。固态电解质是锂离子电池的关键组成部分,其性能... 随着新能源汽车和5G通信技术的快速发展,对锂离子电池作为动力源的综合性能提出了更高的要求。在众多锂离子电池技术的研发中,固态锂离子电池因其卓越的能量密度和安全性而受到广泛关注。固态电解质是锂离子电池的关键组成部分,其性能直接影响着电池的整体性能,设计和制造具有优良性能的固态电解质是推动锂离子电池实际应用的关键。本文分别对无机固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质中Li^(+)传输机制进行了介绍,结合近年发表的文献,全面综述了研究人员利用离子掺杂和引入新的制备技术等方法对固态电解质性能进行改善的研究进展,总结了不同类型固态电解质在国内外各企业中的应用情况,最后对固态电解质存在的挑战和未来的发展趋势进行了展望。本文旨在为开发综合性能优异的新型固态电解质材料提供参考,促进固态电解质的产业化快速发展。 展开更多
关键词 固态锂离子电池 固态电解质 Li+传输机制 离子电导率 电化学稳定性 循环性能
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溶剂化离子液体修饰的高性能聚环氧乙烷基固态电解质
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作者 邱安 王子涵 +3 位作者 董鑫 董金超 蒋玉雄 李剑锋 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期93-102,共10页
[目的]针对聚环氧乙烷(PEO)基固态电解质存在高压稳定性差、锂离子迁移数和电导率低等问题,设计制备了一系列溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]修饰的PEO基固态电解质.[方法]引入溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]作为PEO基固态电解质的锂源和添加... [目的]针对聚环氧乙烷(PEO)基固态电解质存在高压稳定性差、锂离子迁移数和电导率低等问题,设计制备了一系列溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]修饰的PEO基固态电解质.[方法]引入溶剂化离子液体[Li(G4)][FSI]作为PEO基固态电解质的锂源和添加剂,运用各种谱学和电化学方法对固态电解质进行表征,并考察了[Li(G4)][FSI]含量对固态电解质的影响.[结果]当n(EO)∶n(Li)=20∶1时,与PEO-LiFSI-20∶1(PF-20)相比,制备的PEO-[Li(G4)][FSI]-20∶1(PGF-20)固态电解质的结晶度和机械强度未产生明显变化,在60℃下其锂离子电导率(0.44 mS/cm)和迁移数(0.253)明显提升.随着[Li(G4)][FSI]含量的增加,固态电解质的结晶度和机械性能未产生明显变化,其60℃下的锂离子电导率随之增加,而孔道直径和数量则呈先减小后增大的趋势,其中PGF-20的孔道直径最小、数量最少,且具有最低的对称电池过电位和最高的氧化电位.将PGF-20应用到Li‖LiFePO_(4)全固态电池,可以在60℃、0.5 C的条件下稳定循环100次,且容量保持率可达88.7%.[结论]溶剂化离子液体的引入使得固态电解质表面产生微米级的孔道结构,从而有利于锂离子的传输;适量引入溶剂化离子液体可生成富含LiF的稳定固态电解质界面,使其锂对称电池具有较低的过电位.本研究成功构筑基于溶剂化离子液体的高性能PEO基固态电解质,可为同类型固态电解质的开发提供借鉴. 展开更多
关键词 聚环氧乙烷基固态电解质 溶剂化离子液体 固态锂金属电池 锂离子电导率 锂离子迁移数
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PVDF-HFP基多元柔性复合固态电解质的制备、表征与电化学性能
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作者 李一桦 胡子怡 +3 位作者 徐诺 吴勇军 黄玉辉 洪子健 《材料科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期379-388,共10页
复合固态电解质因其具有高柔韧性、安全性、与电极间的良好接触、高离子电导率等诸多优点而具有重要的研究价值。本实验以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基体,以石榴石型固体氧化物Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)和硫... 复合固态电解质因其具有高柔韧性、安全性、与电极间的良好接触、高离子电导率等诸多优点而具有重要的研究价值。本实验以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)为基体,以石榴石型固体氧化物Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)和硫化物电解质Li_(10)GeP_(2)S_(12)(LGPS)为无机填料,合成了柔性复合固态电解质薄膜,研究了LLZTO和LGPS的含量对电解质的热稳定性、机械性能、电化学稳定性及离子电导率等性能的影响,同时对全电池的电化学性能进行了表征。结果表明,LLZTO的添加有利于提升其热稳定性、电化学窗口、机械性能和离子迁移数,而LGPS的添加能有效提高电解质薄膜的离子电导率并降低极化电压。当LLZTO和LGPS的质量分数均为10 wt%时,复合固态电解质具有良好的柔性、优异的机械性能(杨氏模量>180 MPa,抗拉强度>14 MPa)、较宽的电化学稳定窗口(4.489 V)、较高的离子电导率(25℃时为0.6 mS/cm)和良好的电化学性能(首次放电比容量为208.1 mAh/g,200次循环后的库伦效率>99%)。 展开更多
关键词 锂离子电池 柔性复合固态电解质 离子电导率
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复合固态电解质中填料的研究进展
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作者 何雯 《石油化工》 北大核心 2025年第2期288-296,共9页
全固态锂离子电池由于良好的安全性能和潜在的高能量密度被认为是下一代锂离子电池的有效候选体系。复合固态电解质由于稳定的物理和化学特性以及超越各个单体的综合性能而备受瞩目。介绍了复合电解质中锂离子的传输机制,从复合电解质... 全固态锂离子电池由于良好的安全性能和潜在的高能量密度被认为是下一代锂离子电池的有效候选体系。复合固态电解质由于稳定的物理和化学特性以及超越各个单体的综合性能而备受瞩目。介绍了复合电解质中锂离子的传输机制,从复合电解质面临的主要问题出发,系统分析了填料对于离子电导率、锂离子迁移数、电化学稳定窗口的影响。综述了当前研究取得的进展及存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望,以期望更高效、更具象地进行高性能固态复合电解质的研究。 展开更多
关键词 复合固态电解质 锂离子电池 离子电导率 电化学稳定窗口
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液晶电解质在锂离子电池中的研究进展
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作者 张永明 孙一田 +1 位作者 郎婷婷 苗宗成 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期97-101,共5页
液晶电解质作为新型电解质材料,具有高离子导电性、优异的力学性能和热稳定性等优点,成为近年来锂离子电池领域研究的热点之一。液晶电解质可以通过自组装形成柱状相、近晶相或双连续立方相等结构,为锂离子的传输提供高效的离子传输通... 液晶电解质作为新型电解质材料,具有高离子导电性、优异的力学性能和热稳定性等优点,成为近年来锂离子电池领域研究的热点之一。液晶电解质可以通过自组装形成柱状相、近晶相或双连续立方相等结构,为锂离子的传输提供高效的离子传输通道。综述了液晶电解质在锂离子电池中的应用及研究进展,主要包括液晶电解质的基本概念和在锂离子电池中的研究进展,主要从离子电导率、电化学稳定性和充放电循环这3个方面来叙述。最后,对液晶电解质在锂离子电池领域未来的发展进行了展望。 展开更多
关键词 液晶电解质 锂离子电池 离子电导率 电化学稳定性 充放电循环
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锂镧钛氧固体电解质的研究
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作者 张兆刚 《应用化工》 CSCD 北大核心 2024年第12期3043-3050,共8页
全固态锂电池因其高安全性和高能量密度被公认为是下一代优良的电池系统,研发离子电导率高、电极与固体电解质之间界面电阻低的固体电解质是全固态电池大规模工业实用化的关键。在众多固体电解质中,锂镧钛氧钙钛矿型锂离子固态电解质由... 全固态锂电池因其高安全性和高能量密度被公认为是下一代优良的电池系统,研发离子电导率高、电极与固体电解质之间界面电阻低的固体电解质是全固态电池大规模工业实用化的关键。在众多固体电解质中,锂镧钛氧钙钛矿型锂离子固态电解质由于具有较高的离子电导率、优异的化学稳定性以及成本低廉等优点,在全固态锂电池研究中引起特别关注。基于最近发表的论文和我们的研究,对锂镧钛氧钙钛矿电解质的晶体结构、制备方法、掺杂改性和界面问题进行了综述,并在分析锂镧钛氧研究难点基础上提出改进的措施。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态电解质 锂镧钛氧 离子电导率
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聚合物基电解质在低温固态锂电池中的应用与挑战 被引量:1
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作者 王宇豪 李志勇 郭新 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2243-2258,共16页
由于其良好的柔韧性、与电极兼容性好、易加工等特点,聚合物基电解质在固态锂电池中极具应用前景。聚合物基固态电池可在室温下稳定工作,在低温下(≤0℃),聚合物电解质离子电导率的降低和缓慢的锂离子传输动力学导致电池极化增大,放电... 由于其良好的柔韧性、与电极兼容性好、易加工等特点,聚合物基电解质在固态锂电池中极具应用前景。聚合物基固态电池可在室温下稳定工作,在低温下(≤0℃),聚合物电解质离子电导率的降低和缓慢的锂离子传输动力学导致电池极化增大,放电容量急剧衰减,且低温下枝晶生长更加严重,极大限制了固态电池在低温环境中的应用。本文通过对近期相关文献进行探讨,首先介绍了聚合物基电解质在低温下应用面临的挑战和局限,接着阐述了聚合物基电解质的离子传导机制,通过实例重点阐述了低温聚合物基电解质的设计策略及应用,包括添加无机/有机填料、引入液体塑化剂、分子结构工程等优化聚合物基电解质体相离子传导的方法,以及原位聚合和构建良好的固体电解质界面/正极电解质界面等优化聚合物基电解质和电极间界面离子传输的方法。最后,评估并展望了低温聚合物基电解质的传输机制、设计原则、制备方法的不足及创新。本文有望促进聚合物基电解质及其固态锂电池在低温下的应用。 展开更多
关键词 聚合物基电解质 低温 离子传导 固态锂电池
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二维二氧化硅改性聚环氧乙烷基固态聚合物电解质用于增强锂离子电池性能 被引量:1
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作者 罗志洪 石雁 +5 位作者 安金钰 郑德一 李龙 欧阳全胜 石斌 邵姣婧 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1005-1014,共10页
通过改性由酸蚀二维蛭石制备的二维二氧化硅,得到带正电荷的二维介孔二氧化硅(PSN+)纳米片,并将PSN+用作聚环氧乙烷(PEO)基固体聚合物电解质(SPEs)的填料。由于PSN+具有丰富的正电荷,PSN^(+)与锂盐解离的阴离子能够有效结合,从而促进锂... 通过改性由酸蚀二维蛭石制备的二维二氧化硅,得到带正电荷的二维介孔二氧化硅(PSN+)纳米片,并将PSN+用作聚环氧乙烷(PEO)基固体聚合物电解质(SPEs)的填料。由于PSN+具有丰富的正电荷,PSN^(+)与锂盐解离的阴离子能够有效结合,从而促进锂离子的运输,获得较好的锂离子转移数。在50℃时,基于PSN^(+)的SPEs表现出较高的离子电导率(7.5×10^(-5)S·cm^(-1)),锂离子迁移数为0.30,稳定电压窗为4.41 V。因此,组装后的LiFePO_(4)锂电池在50℃、0.2C下具有优异的初始放电比容量(155.7 m Ah·g^(-1)),在循环100次后容量保持率为97.1%。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态聚合物电解质 填料 二维二氧化硅
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MOFs基固体电解质在钠离子电池中的应用进展
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作者 周志远 王春梅 +4 位作者 张嘉 孙鑫垚 张瑶 丁大千 高艳芳 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期21-26,共6页
传统钠离子电池常使用液体有机电解质,存在热失控等安全问题。而固态电解质具有高安全性和高能量密度,因而成为下一代储能设备材料最有潜力的候选者。金属有机骨架(MOFs)由金属节点和有机连接器构成,具有高孔隙率、高比表面积和有序孔道... 传统钠离子电池常使用液体有机电解质,存在热失控等安全问题。而固态电解质具有高安全性和高能量密度,因而成为下一代储能设备材料最有潜力的候选者。金属有机骨架(MOFs)由金属节点和有机连接器构成,具有高孔隙率、高比表面积和有序孔道,是设计快速离子导电材料的一个很有前途的结构平台。基于MOFs结构的多样性和可修饰性,介绍几种导钠离子MOFs基固体电解质的研究设计,包括引入掺杂相应阴离子钠盐的离子液体或有机溶剂、钠化处理、枝接与电解质离子相互作用的官能团和与聚合物复合的杂化材料。 展开更多
关键词 固态钠离子电池 金属有机骨架 固体电解质 离子电导率
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用于低温锂金属电池的固态电解质技术研究进展 被引量:2
10
作者 李想 刘德重 +1 位作者 袁开 陈大鹏 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2327-2347,共21页
固态锂金属电池因其理论上的高能量密度和安全性成为下一代锂二次电池的重要发展方向。然而,由于低温下(≤0℃)固态电解质离子电导率下降、电解质/电极界面处阻抗增加,固态锂金属电池在低温下的电化学性能快速劣化,为推进固态锂金属电... 固态锂金属电池因其理论上的高能量密度和安全性成为下一代锂二次电池的重要发展方向。然而,由于低温下(≤0℃)固态电解质离子电导率下降、电解质/电极界面处阻抗增加,固态锂金属电池在低温下的电化学性能快速劣化,为推进固态锂金属电池的实用化进程,亟须提升固态电解质在低温下的性能。本文围绕固态电解质的先进新兴技术,从材料层面切入,对近年来受到广泛关注的固态锂金属电池在低温领域的进展进行了梳理。首先介绍了固态锂金属电池的低温化学特性和失效机制,从本体离子传输、界面电荷转移、电极表面结构、锂金属稳定性等方面进行了归纳和分析。其次根据不同类型的固体电解质,对低温运行的先进金属锂电池的设计技术进行了总结,详细介绍了无机、聚合物及复合固态电解质的设计原理、化学组成-性能关系及界面优化策略等。最后从新材料、新表征、新机理及新标准四个维度对低温固态锂金属电池的未来实用化研究方向进行了展望,为低温固态锂金属电池的合理设计提供参考。 展开更多
关键词 固态电解质 锂金属电池 低温 离子电导率
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石榴石Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质电导率优化策略研究进展
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作者 张轶 陈宇童 +1 位作者 师靖宇 黄科科 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期484-495,共12页
近几年,应用碳材料负极和有机电解液的液态锂离子电池(LIBs)的弊端日益凸显,电解液泄漏和过热燃烧等安全事故频发。另外,传统的LIBs也无法满足当今社会对高能量密度电池的需求。由于上述LIBs存在的诸多缺点,市场急需开发兼顾高能量密度... 近几年,应用碳材料负极和有机电解液的液态锂离子电池(LIBs)的弊端日益凸显,电解液泄漏和过热燃烧等安全事故频发。另外,传统的LIBs也无法满足当今社会对高能量密度电池的需求。由于上述LIBs存在的诸多缺点,市场急需开发兼顾高能量密度与高安全性能的新型电池,现已发现可通过引入固态电解质的途径来实现。固态锂电池(SSLBs)相较于传统的LIBs,具有较高的能量密度、较宽的工作温度范围和更高的安全性。其中,固态电解质作为固态电池的重要元件之一,对电池性能的影响至关重要。石榴石Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)凭借其高锂离子电导率(1×10^(-4)~1×10^(-3)S/cm)、宽电化学窗口(9 V)以及对锂负极的高稳定性等优点,在众多固态电解质中脱颖而出。本综述就提高石榴石基电解质锂离子电导率的研究予以总结:首先,介绍了Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)晶体结构并分析了结构与电导率之间的关系;然后,综述了几种提高电导率的方法,包括引入掺杂离子、改进烧结技术和添加烧结助剂等;最后,提出了石榴石基固态电池的未来发展的挑战,为固态电解质相关研究提供参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态电解质 石榴石 离子电导率 优化策略
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导离子型聚酰亚胺黏结剂的制备及其在锂离子电池正极中的应用研究
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作者 钱秉筠 刘彩霞 +3 位作者 朱唐宋 吴昊旻 张秋红 贾叙东 《南京大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期661-673,共13页
锂离子电池(LIBs)因其能量密度和输出功率高以及使用寿命长等优势,被广泛应用于新能源领域.正极用聚合物黏结剂作为LIBs的重要组成部分,在活性材料颗粒与电极集流体之间提供结合力,进而促进Li^(+)的扩散,对提高电池循环性能起着重要的作... 锂离子电池(LIBs)因其能量密度和输出功率高以及使用寿命长等优势,被广泛应用于新能源领域.正极用聚合物黏结剂作为LIBs的重要组成部分,在活性材料颗粒与电极集流体之间提供结合力,进而促进Li^(+)的扩散,对提高电池循环性能起着重要的作用.商用聚偏氟乙烯(PVDF)是目前正极材料中用到的主要黏结剂,但仍旧存在黏结性能低和导离子性较差的问题.聚酰亚胺(PI)具有优异的力学性能、黏附强度和良好的结构可设计性等优势.因此,设计并制备了一种具有磺酰亚胺锂结构的二胺单体(BAPSI-Li),将其与联苯四甲酸二酐(s-BPDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)共聚合成了一种导离子型PI黏结剂.研究表明,PI黏结剂黏结性能相比于PVDF有所提升.由导离子型PI黏结剂制备的LiFePO_(4)(LFP)电极具有优异的电化学性能,在0.2 C的电流密度下经250次循环后,放电比容量高达158.19 mA·h·g^(-1).导离子型PI黏结剂与商用PVDF黏结剂相比展现了更优异的循环稳定性.这得益于PI具有良好的黏结性能,电极能够在长循环过程中保持结构完整.同时,导离子二胺单体的引入有利于促进电极内部锂离子的传输. 展开更多
关键词 锂离子电池 黏结剂 导离子聚合物 聚酰亚胺 LiFePO_(4)电极
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可充电氟离子电池电解质研究与应用
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作者 段新平 田庆斌 李明强 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第10期1884-1892,共9页
氟离子电池(FIB)是基于氟离子穿梭驱动的低成本新型储能系统,具有比锂离子电池(LIB)更高的理论能量密度,作为下一代可充电电池引起了学术界的广泛关注。然而,FIB仍处于早期开发阶段,需要解决许多技术问题。用于FIB的电解质要求具有高离... 氟离子电池(FIB)是基于氟离子穿梭驱动的低成本新型储能系统,具有比锂离子电池(LIB)更高的理论能量密度,作为下一代可充电电池引起了学术界的广泛关注。然而,FIB仍处于早期开发阶段,需要解决许多技术问题。用于FIB的电解质要求具有高离子导电性,并需要满足在循环过程中对电极反应保持稳定的要求。综述了FIB研究过程中使用的固态和液态电解质,分析了基于不同电解质的电池的性能特征,为FIB电解质进一步的研究方向提供了参考。 展开更多
关键词 氟离子电池 固态电解质 液态电解质 离子电导率
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聚合物固态电解质离子电导率提升策略研究进展 被引量:1
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作者 李少东 刘晓旭 盛大伟 《陕西科技大学学报》 北大核心 2024年第6期134-150,171,共18页
聚合物基固态电解质因其柔韧性、工艺兼容性、稳定性和低成本,有望引领固态锂金属电池成为下一代储能设备,实现高能量密度和安全性的应用.高介电聚合物的特性能有效促进锂盐在电解质中的离解.本文梳理了介电性能与锂离子传输间关系的研... 聚合物基固态电解质因其柔韧性、工艺兼容性、稳定性和低成本,有望引领固态锂金属电池成为下一代储能设备,实现高能量密度和安全性的应用.高介电聚合物的特性能有效促进锂盐在电解质中的离解.本文梳理了介电性能与锂离子传输间关系的研究成果,并深入探讨了高介电聚合物基体及填料如何提升聚合物电解质的离子电导率.最后,总结了介电材料在聚合物基固态电解质应用中的挑战与机遇.这些研究结果对于推动高性能聚合物基固态电池的持续发展具有重要意义. 展开更多
关键词 固态电解质 介电性能 锂离子电池 离子电导率 聚偏氟乙烯 无机填料
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Na_(5)YSi_(4)O_(12)基陶瓷固态钠电池电解质的制备及导电行为研究 被引量:1
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作者 徐瑶 刘立敏 +3 位作者 周晓亮 郭炜琳 李婕 郭心如 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2024年第3期483-491,共9页
钠离子固态电解质虽然已经被研究了多年,但其室温电导率低,且与有机液态电解液电导率相差一个数量级,这些缺陷成为限制其实际应用的主要障碍。为此,以Na_(5)YSi_(4)O_(12)基陶瓷电解质作为研究对象,以NaNO_(3)、YN_(3)O_(9)·6H_(2)... 钠离子固态电解质虽然已经被研究了多年,但其室温电导率低,且与有机液态电解液电导率相差一个数量级,这些缺陷成为限制其实际应用的主要障碍。为此,以Na_(5)YSi_(4)O_(12)基陶瓷电解质作为研究对象,以NaNO_(3)、YN_(3)O_(9)·6H_(2)O和C8H20O4Si为原料,采用溶液辅助的固相反应法(SASSR)制备具有六方晶系结构的高性能固态陶瓷电解质Na_(5)YSi_(4)O_(12)材料。研究了Na_(5)YSi_(4)O_(12)(NYS)的烧结温度、保温时间与离子电导率之间的关系。研究发现,样品经1050℃保温6 h后的离子电导率最高为1.52 mS·cm^(−1),活化能为0.215 eV。相比于传统的固相反应法制备的材料,电导率得到了较大的提升。其较高的电导率得益于Na_(5)YSi_(4)O_(12)粉体烧结活性高和独特的3D传输通道,材料中Na^(+)既可沿着通道传输,也可在不同的通道间进行跨越传输,从而赋予了材料较高的电导率。研究表明Na_(5)YSi_(4)O_(12)是一种很有潜质的快钠离子导体。 展开更多
关键词 钠离子电池 固态电解质 Na_(5)YSi_(4)O_(12) 离子电导率 溶液辅助的固相反应法
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NASICON型Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)固态电解质及其钠金属电池研究进展
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作者 许希军 林见烽 +2 位作者 罗雄伟 赵经纬 霍延平 《无机盐工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1-14,38,共15页
锂离子电池由于具有较高的工作电压和能量密度实现了商业化。然而,有限的锂资源限制了其广泛应用。钠离子电池展现出与锂离子电池相似的电化学特性,并且钠盐资源更加丰富,因此受到了广泛关注。目前,钠离子电池使用的是有机电解液,这存... 锂离子电池由于具有较高的工作电压和能量密度实现了商业化。然而,有限的锂资源限制了其广泛应用。钠离子电池展现出与锂离子电池相似的电化学特性,并且钠盐资源更加丰富,因此受到了广泛关注。目前,钠离子电池使用的是有机电解液,这存在一系列安全隐患,如漏液和燃烧等,采用固态电解质可以有效解决这些问题。然而,电解质的离子电导率仍有待提升,且材料制备的一致性及与电极间的界面阻抗问题限制了其广泛应用。针对离子电导率的问题,总结分析了不同价态离子取代的影响。针对存在的界面问题,从正极、负极两侧分析了现有Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)电解质的界面改性方法。最后,对Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12)电解质的发展方向进行了展望,有望推动固态钠离子电池的发展。 展开更多
关键词 钠离子电池 固态电解质 Na_(1+x)Zr_(2)Si_(x)P_(3-x)O_(12) 离子电导率 界面修饰
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F-Al双掺杂改性Li_(6.28-x)Al_(0.24)La_(3)Zr_(2)O_(12-x)F_(x)及其性能研究
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作者 吉闫 谢佳磊 +2 位作者 张佳熠 刘晶香 陈召勇 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S02期149-154,共6页
为提高锂镧锆氧(LLZO)固体电解质的离子电导率和致密度,实现低成本的LLZO陶瓷制备,采用传统固相法制备了F^(-)和Al^(3+)双掺杂改性的固体电解质Li_(6.28-x)Al_(0.24)La_(3)Zr_(2)O_(12-x)F_(x)(LALZOF),并通过调节Al_(2)O_(3)和LiF的添... 为提高锂镧锆氧(LLZO)固体电解质的离子电导率和致密度,实现低成本的LLZO陶瓷制备,采用传统固相法制备了F^(-)和Al^(3+)双掺杂改性的固体电解质Li_(6.28-x)Al_(0.24)La_(3)Zr_(2)O_(12-x)F_(x)(LALZOF),并通过调节Al_(2)O_(3)和LiF的添加量以优化LALZOF陶瓷的离子电导率和致密度。SEM、PSD和XRD分析结果表明,F^(-)和Al^(3+)掺杂进入LALZOF中并稳定了立方相,且F^(-)可以降低LALZOF的粉体粒径尺寸。在高温烧结后,SEM、EDS、EIS和致密度测试结果表明,F^(-)对LALZOF陶瓷晶粒的发育具有促进作用,可以增加陶瓷的致密度,并提高锂离子电导率,且F^(-)均匀的掺入在LALZOF晶粒内;在F^(-)掺杂量为0.2 mol时具有最佳性能,致密度为86.28%,总离子电导率为4.30×10^(-4)S/cm。 展开更多
关键词 固体电解质 锂镧锆氧 双掺杂 氟离子 铝离子 离子电导率
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聚离子液体复合PEO制备高性能全固态聚合物电解质
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作者 徐祖婧 赵相峰 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1172-1178,共7页
用化学共沉淀法固态聚合物电解质(SPE)因其独特的安全性能受到越来越多的关注。以聚环氧乙烷(PEO)为基体,通过引入聚离子液体(PIL),制备了一种新型SPE(PIL@PEO SPE)。通过将PIL穿插于PEO链段中,有效降低了PEO的结晶度,提高了SPE的离子... 用化学共沉淀法固态聚合物电解质(SPE)因其独特的安全性能受到越来越多的关注。以聚环氧乙烷(PEO)为基体,通过引入聚离子液体(PIL),制备了一种新型SPE(PIL@PEO SPE)。通过将PIL穿插于PEO链段中,有效降低了PEO的结晶度,提高了SPE的离子电导率(6.63×10^(-4)S/cm)。由其制备的固态电池在0.5C,60℃时,Li/LiFePO4电池首次放电容量高达147.6 mAh/g,经过长达300圈充放电循环,容量保留率仍然在90%以上。 展开更多
关键词 固态聚合物电解质 聚离子液体 聚氧化乙烯 锂离子电池
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一步烧结制备锂镧钛氧直孔陶瓷及其固态电池性能研究
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作者 辛文凯 马晓君 +2 位作者 杨尚运 毛东旭 李加杰 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第9期3417-3423,共7页
锂镧钛氧(LLTO)陶瓷电解质因具有高的离子电导率和热稳定性,成为制备固态电池的理想材料,然而传统的电解质制备方法存在界面接触差、步骤烦琐、高温烧结过程中锂损耗大等问题。针对这些问题,开发了一种用于合成具有直孔结构的LLTO陶瓷... 锂镧钛氧(LLTO)陶瓷电解质因具有高的离子电导率和热稳定性,成为制备固态电池的理想材料,然而传统的电解质制备方法存在界面接触差、步骤烦琐、高温烧结过程中锂损耗大等问题。针对这些问题,开发了一种用于合成具有直孔结构的LLTO陶瓷电解质的一步烧结法,深入研究了一步烧结制备的LLTO陶瓷电解质的微观形貌和电化学性能。结果表明,该方法能够一步合成和烧结具有直孔结构的LLTO陶瓷,从而有效规避了多次烧结过程中的锂损失,增强了LLTO陶瓷的致密化程度,降低了晶界阻抗。通过一步烧结法制备的LLTO陶瓷电解质在室温时表现出2.31×10^(-4) S/cm的高电导率。此外,使用所制备的直孔LLTO陶瓷电解质组装的Li/Li对称电池具有良好的锂离子沉积剥离性能,在0.1 mA/cm^(2)的电流密度下循环超过350 h。使用该电解质组装的全固态锂电池在0.2 C倍率下进行200次循环后,容量保持率为94%,证明了一步烧结所制备的直孔LLTO陶瓷具有优异的稳定性。 展开更多
关键词 锂电池 一步烧结 直孔固态电解质 Li_(0.33)La_(0.56)TiO_(3) 离子电导率 陶瓷
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钠离子陶瓷固态电解质Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_(x)Si_(4)O_(12)的制备与性能探究
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作者 徐瑶 刘立敏 +3 位作者 周晓亮 郭炜琳 李婕 郭心如 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2024年第4期711-719,共9页
近年来,钠离子固态电池作为可充电电池的一员逐渐进入人们的视野。固态电池的优点在于避免使用液态电解质,从而可以规避电池泄漏和爆炸等风险。目前钠离子固态电解质的研究难点是如何提高室温下的离子电导率。为此,通过在固态电解质材料... 近年来,钠离子固态电池作为可充电电池的一员逐渐进入人们的视野。固态电池的优点在于避免使用液态电解质,从而可以规避电池泄漏和爆炸等风险。目前钠离子固态电解质的研究难点是如何提高室温下的离子电导率。为此,通过在固态电解质材料Na_(5)YSi_(4)O_(12)(NYS)中引入高价离子Zr^(4+)以提高其离子电导率。实验以NaNO_(3)、YN_(3)O_(9)·6H_(2)O、C_(8)H_(20)O_(4)Si和ZrO(NO_(3))(2)·x H_(2)O为起始物质,采用新型溶液辅助的固相反应法(SASSR)制备了具有六方晶系结构的固态电解质Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_(x)Si_(4)O_(12)(x=0.04、0.06、0.08、0.10、0.12),着重研究了Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_(x)Si_(4)O_(12)(NYZS)中Zr^(4+)的加入量和烧结温度与离子电导率之间的关系。研究发现,当x=0.08时,室温下离子电导率最高为2.13 mS·cm^(-1),活化能较低仅为0.222 eV。相比于未掺杂Zr^(4+)的Na_(5)YSi_(4)O_(12)(NYS)材料电导率得到较大的提升。其较高的电导率得益于高价Zr^(4+)掺杂后出现的钠空位,增强了Na^(+)传输浓度。此研究表明Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_(x)Si_(4)O_(12)是一种具有竞争力的钠离子固态电解质,有望成为新一代储能的研究热点。 展开更多
关键词 钠离子电池 固态电解质 Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_(x)Si_(4)O_(12) 离子电导率 离子掺杂
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