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混合动力汽车和消费电子产品的快速发展对锂离子电池提出了更高的要求,基于固体电解质的全固态锂电池具有能量密度高、循环寿命长和安全性好等优势,从而成为研究者关注的焦点。目前,全固态锂电池发展的关键在于制备成本低廉、离子电导率高的固体电解质材料,同时解决电极/电解质界面稳定性差以及锂枝晶生长等问题。硫化物固体电解质离子电导率高,机械性能优良,界面接触良好,被视为理想的固体电解质材料,基于此,本论文选用高离子电导的Li10SnP2S12和Li6PS5Cl硫化物固体电解质作为研究对象,以解决Li10SnP2S12硫化物电解质繁琐的制备工艺,Li6PS5Cl电解质与电极材料之间界面的不稳定性,高性能硫化物基复合电解质的制备技术为目标开展了一系列研究。论文取得的主要研究成果如下所述:采用高能球磨加简单热处理方法合成了高性能的Li1GSnP2S12硫化物固体电解质,研究了热处理温度对电解质离子电导率及活化能的影响,获得的Li10SnP2S12固体电解质室温离子电导率高达3.2×10-3 S cm-1。另外,采用高能球磨法制备了 S-C-Li1OSnP2S12复合正极,进一步研究了复合正极中硫含量对全固态锂硫电池电化学性能的影响规律,以Li10SnP2S12电解质组装的全固态锂硫电池展现出高的初始容量和良好的循环性能,通过电池循环前后界面阻抗对比以及SEM微观形貌分析,阐明了电池容量衰减的原因。采用溶胶凝胶法在NCM532正极材料表面包覆了一层纳米级的LLTO电解质缓冲层,LLTO包覆层厚度为20nm,室温离子电导率为6.12X 10-5 S cm-1。以LLTO@NCM532正极及Li6PS5Cl为电解质组装的全固态锂电池在0.1C倍率条件下,初始放电容量高达135 mAh g-1,200圈循环后容量保持率为80%。LLTO界面修饰层提高了正极/电解质界面处的Li+迁移速率;抑制了空间电荷层的形成;阻止了 Li6PS5Cl电解质与NCM532正极直接接触引起的氧化分解。通过XPS等对复合正极循环前后做了对比分析,进一步阐明了 LLTO包覆层在电池循环过程中的界面保护机制。采用极少量的溶剂化离子液体LiG3修饰Li6PS5Cl/锂金属负极界面,通过在锂负极表面原位生成富含LiF的SEI膜抑制锂枝晶的生长,组装的全固态LiNbO3@NCM622/LPSCl/Li(LiG3)电池在0.1C倍率下展现出良好的循环稳定性,表明离子液体LiG3修饰锂负极/电解质界面简单有效,切实可行,进而在全固态锂电池中展现出巨大优势。采用浆料法制备了一种高离子电导,100μm厚的新型硫化物基复合固体电解质,研究了 PEO-LiTFSI聚合物含量对复合电解质离子电导率及电化学窗口的影响,获得的LPSCl-PEO3-LiTFSI电解质室温离子电导率为1.1×10-3 S cm-1,电化学窗口高达4.9 V(vs Li+/Li)。此外,通过电化学沉积的方法在锂负极表面制备了含有高离子电导Li3N和高界面结合能LiF的SEI膜,以抑制锂枝晶的生长。受益于高离子电导复合固体电解质和非原位SEI膜的协同作用,组装的S-CNTs/LPSCl-PEO3-LiTFSI/Li(SEI)全固态锂硫电池及Al2O3@NCM532/LPSCl-PEO3-LiTFSI/Li(SEI)全固态锂金属电池均展现出高的放电容量和优异的循环性能,表明高离子电导的复合电解质和非原位SEI的协同作用显著提高了全固态锂电池的循环稳定性。