鋰離子快導體的制備、結構及應用性能研究.pdf

1、本論文主要圍繞NASICON型鋰離子快導體材料進行展開，研究內容包括以下幾個部分：溶膠凝膠法合成NASICON型鋰離子快導體的性能研究；LiTi2(PO4)3的第一性原理計算；Li1+xAlxTi2-x(PO4)3的第一性原理計算。
　　采用檸檬酸輔助聚合溶膠凝膠法制備出一系列的NASICON型鋰離子快導體材料Li1.2+xAlxMg0.1Ti1.9-x(PO4)3(x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)，并對該系列材料進行

2、相關的表征測試，主要包括XRD測試，F(xiàn)T-IR測試以及掃描電鏡(SEM)等測試。采用交流阻抗法和多電流階躍技術對材料進行電導率測試，結果表明，當x=0.2時材料的性能最好，電導率為3.29×10-5S/cm（523K）。然后通過PSC測試對該系列樣品進行Li+擴散動力學的研究，計算的結果表明。在室溫下材料Li1.2+xAlxMg0.1Ti1.9-x(PO4)3(x=0.2)的擴散系數(shù)最大，計算出的數(shù)值為3.87×10-9cm2·s-1，

3、其晶粒內部電導率為1.31×10-4S/cm。
　　近些年來，第一性原理在鋰離子電池領域的理論研究取得了不少的成功，尤其是電極材料方面，但是在固體電解質材料上的應用卻極少見。因此，我們通過第一性原理計算對鋰離子快導體材料展開相關理論研究。
　　初步研究了LiTi2(PO4)3材料的電子結構以及Li+的擴散機制；構建一個LiTi2(PO4)3晶胞，通過密度泛函理論進行電子結構計算，并采用彈性能帶法模擬晶胞中鋰離子的擴散行為。并

4、對其幾何結構、能帶結構、態(tài)密度以及Li+的擴散機制進行了分析。研究表明，優(yōu)化過后的晶體結構參數(shù)與實驗數(shù)據(jù)得到的幾乎是一致的；從能帶結構和態(tài)密度圖可知LiTi2(PO4)3的能隙值大約為2.4eV，說明該材料為半導體；其中，鋰離子借助M2空位在LiTi2(PO4)3中能快速遷移，計算擴散勢壘為0.40eV。
　　進一步探究了Li1+xAlxTi2-x(PO4)3（x=0.05）材料中Al3+摻雜對體系的影響。構建一個2×2×1的超胞