项目名称: NASICON结构锂快离子导体晶粒与晶界共调控及机理研究

项目编号: No.51502317

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 黄祯

作者单位: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所

项目金额: 20万元

中文摘要: 高安全性全固态锂电池已发展成为国内外研究开发的热点,但仍有诸多科学问题亟待解决,高锂离子电导率及稳定性良好的锂离子导体的设计、制备与应用是其关键点。本项目拟采用熔融-控制析晶法制备NASICON结构LiGe2P3O12基微晶玻璃锂离子固体电解质材料,通过严格的实验设计和组分优化,系统研究不同锂或磷源与材料物相、形貌及性能间的构效关系,并借助掺杂优化晶相结构、异相复合改性多晶晶界等思路,实现对LiGe2P3O12基锂离子固体电解质的晶粒与晶界共调控,获得空气中稳定的高锂离子电导率固体电解质材料。借助微观结构表征和交流复阻抗谱等测试手段,深入研究晶粒形貌、尺寸分布,晶界结构,复合相含量与分布状态,温度与离子电导率的依赖关系,揭示材料晶粒与晶界共调控同锂离子电导率之间的内在联系,凝炼并阐明其改性机理和导电机制,获得可延伸性应用的改性信息,为全固态锂电池关键材料的研究提供理论依据和实验支持。

中文关键词: 固体电解质;晶粒;晶界;电导率;改性机理

英文摘要: All-solid-state lithium battery with high safety has been a hot area of research at present. One of the most urgent things in the field is to design, prepare the lithium solid electrolytes with high conductivity and good stability, and then put them into application. LiGe2P3O12-based glass ceramics with NASICON-type structure will be prepared by fusion-crystallization method in our proposal. The experiment parameters will be strictly adjusted and optimized. The relationship between the microstructure and the conductivity will be observed in detail by comparing different lithium and phosphorus sources, doping and heterogeneous composite electrolyte in LiGe2P3O12-based glass ceramics. Meanwhile, the co-regulation of grain and grainboundary can be realized, and the solid electrolytes with high conductivity and air-stability can be obtained. The dependence of ionic conductivity on the grain morphology, grain size and distribution, grain boundary effect, composite electrolytes and temperature will be studied systematically. The internal connection between the co-regulation of grain and grain boundary and ionic conductivities will be clarified. The strategy will be expected to reveal the mechanism on the modification of Li-ion conducting materials so as to define research directions to modify other inorganic polycrystalline materials, which makes it well worth digging into this field.

英文关键词: solid electrolytes;grain;grain boundary;conductivity;modified mechanisms

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