掺杂型固态电解质Li1.4Al0.4ZrxTi1.6-x(PO4)3的制备及其在锂硫电池中的应用

材料导报, 2016, 30(18): 30-37. doi: 10.11896/j.issn.1005-023X.2016.18.007

掺杂型固态电解质Li1.4Al0.4ZrxTi1.6-x(PO4)3的制备及其在锂硫电池中的应用

张丽丽 ^1, , 朱文 ^2, , 赵云 ^3, , 曹政 ^4, , 崇保和 ^5,

1.华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉430074;深圳华中科技大学研究院,深圳518000

2.华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉430074;深圳华中科技大学研究院,深圳518000

3.华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉430074;深圳华中科技大学研究院,深圳518000

4.华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉,430074

5.华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室,武汉,430074

基金项目: 国家自然科学基金(21173090) 深圳市战略性新兴产业发展专项资金(JCYJ20120618100557119)

关键词：固态电解质 , 离子电导率 , 电化学性能 , 锂硫电池

Preparation of Zr Doped Solid Electrolyte Li1.4Al0.4ZrxTi1.6-x(PO4)3 and Its Application in Lithium-sulfur Battery

Keywords： solid electrolyte , ion conductivity , electrochemical performance , Li-S battery

以LiNO3、Al(NO3)3、ZrO(NO3)2、NH4H2PO4、Ti(OC4H9)4为原料,采用修饰的溶胶凝胶法制备出NASICON型固态电解质Li1.4Al0.4ZrxTi1.6-x(PO4)3 (LAZTP),通过烧结得到固态电解质片.研究了Zr4+掺杂取代Ti4+对固态电解质性能的影响.分别采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、电化学阻抗谱(EIS)表征了固态电解质的结构和电化学性能.结果表明,固体电解质Li1.4Al0.4ZrxTi1.6-x(PO4)3在掺Zr量为x=0.1时具有最高的纯度、好的致密度(98％)和高的离子电导率(体电导率和总电导率分别为2.8×10-3 S/cm、1.4×10-3 S/cm).将该样品用作锂硫电池的电解质并采用恒流充放电法测试电池的电化学性能,电池在50 mA/g的电流密度下首次可逆容量为1187mAh/g,循环40次后可逆容量仍达990mAh/g,显示出比液态锂硫电池更好的充放电性能和循环稳定性.

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