【摘 要】
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目前的传统锂离子电池主要是液态电池,在使用过程中易燃、易爆的缺点成为高安全隐患问题,固态电解质取代液态电解质不仅仅能减小安全隐患,还能提升电池的循环寿命和能量密度。制备高离子电导率和优秀界面稳定性的固态电解质是目前研究的主要方向之一。本论文主要通过在硫化物电解质体系中掺杂或混合不同的元素进而提升硫化物电解质的性能,同时探索了不同Cl含量的硫银锗矿电解质与负极界面的稳定性。通过在Li6PS5Cl固体
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目前的传统锂离子电池主要是液态电池,在使用过程中易燃、易爆的缺点成为高安全隐患问题,固态电解质取代液态电解质不仅仅能减小安全隐患,还能提升电池的循环寿命和能量密度。制备高离子电导率和优秀界面稳定性的固态电解质是目前研究的主要方向之一。本论文主要通过在硫化物电解质体系中掺杂或混合不同的元素进而提升硫化物电解质的性能,同时探索了不同Cl含量的硫银锗矿电解质与负极界面的稳定性。通过在Li6PS5Cl固体电解质里加入Al F3,通过高能球磨的方法使得两者混合在一起。通过混合氟化物以提升硫化物电解质对锂负极的稳定性。氟化铝和硫银锗矿充分混合后,经过充放电循环,氟化铝在电解质和锂金属之间形成稳定的界面相,组织硫化物电解质和锂金属的副反应,抵抗锂枝晶能力也得到了一定的提升。氟化物SEI抑制了死锂的形成和抑制了Li6PS5Cl的分解,进而提升了对电池和全固态半电池的循环寿命。通过在硫银锗矿电解质Li6PS5I中双掺杂Ga、O元素,探究了掺杂后的结构和电化学性能。通过Raman和XRD结果表征了Ga、O元素进入Li6PS5I的晶体结构。液态金属Ga的掺杂使得Li|SE界面的空隙得到填补,同时在界面与死锂结合,消耗锂枝晶。组装了锂对电池和全电池,相比较于掺杂改性之前,循环性能和循环寿命都得到了较大的提升。通过非原位和原位物理化学和电化学测量,研究了硫化无机固体电解质Li7-xPS6-xClx(x=0.6、1.0、1.3、1.45,1.6)。结果表明,Cl的分布和冷却过程对Li|SE界面的微观组织、界面成分和形貌的演变有很大的影响。事实上,对于具有中等氯含量的SE(即x=1.3),具有最好的性能。通过烧结后的缓慢冷却过程获得样品,Cl原子位于SE晶粒表面,作为相互连接的Li Cl纳米粒子,形成了一个扩展的Li Cl基框架。在电化学循环过程中,这种特殊的微观结构有利于Cl离子迁移到Li|SE界面,从而有利于形成富Li Cl的界面层,从而提高电池的循环性能。
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