Li7La3Zr2O12系固體電解質(zhì)制備及相關(guān)金屬離子含量測定.pdf

1、傳統(tǒng)鋰離子電池中的有機(jī)液體電解質(zhì)存在易燃、易爆和漏液等安全問題，而替換為無機(jī)固體電解質(zhì)時(shí)恰恰可彌補(bǔ)上述的不足。其中，石榴石型固體電解質(zhì)具有寬的電化學(xué)窗口和高的安全性等優(yōu)點(diǎn)，成為研究的熱點(diǎn)。Li7La3Zr2O12(LLZO)作為一種具有良好發(fā)展前景的石榴石型固體電解質(zhì)，擁有較高的離子電導(dǎo)率和致密度。因此本文通過固相球磨法制備LLZO，考察了鋰源、燒結(jié)制度和燒結(jié)前成型壓力對其制備及性能的影響規(guī)律，并找到最佳的制各條件。在此基礎(chǔ)上制各了Ca

2、2+摻雜LLZO，并研究Ca2+摻雜量以及燒結(jié)制度對其制備和電性能的影響規(guī)律。
　　此外，LLZO中鑭鋯含量直接影響固體電解質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)和Li+傳輸通道，進(jìn)而影響LLZO的離子導(dǎo)電性能。因此，對LLZO中金屬離子含量進(jìn)行測定十分重要。在模擬LLZO金屬離子的共存溶液中，本文首次采用分光光度法測定各金屬離子的含量;該法不僅簡單，成本低，而且可避免分離的繁瑣。研究表明:
　　(1)以LiOH·H2O為鋰源，經(jīng)4MPa保壓成型后，

3、1000℃燒結(jié)15h獲得性能最佳LLZO陶瓷片;其離子電導(dǎo)率為7.92×10-7 S·cm-1，活化能為0.30 eV。
　　(2)通過引入Ca2+，1000℃燒結(jié)6h獲得性能相對較好的Li7+xLa3-xCaxZr2O12陶瓷片;當(dāng)x=0.1時(shí)離子電導(dǎo)率較高，為5.23×10-7 S·cm-1，活化能是0.35 eV。
　　(3)以2 mol/L鹽酸為溶劑掩蔽La3+，采用分光光度法測定Li+、La3+、Zr4+混合溶液中

4、的Zr4+含量，其工作曲線為:A=0.10114c-0.00117，R=0.9992，線性范圍是0.4～2.4μg/mL，回收率在98％～101％之間。
　　(4)以H2O2∶H2O=1∶9（體積比）為溶劑掩蔽Zr4+，采用分光光度法測定Li+、La3+、Zr4+混合溶液中的La3+含量，其工作曲線為:A=0.3969c+0.03954，R=0.9991，線性范圍是0.2～1.6μg/mL，回收率在100％～101％之間。