粉末尺寸对等离子喷涂Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)电解质成分与结构的影响

作     者：熊思琪 卜晓晨 雒晓涛 李长久 XIONG Siqi;BU Xiaochen;LUO Xiaotao;LI Changjiu

作者机构：西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2024年第13卷第10期

页      面：3307-3318页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家重大科技专项(2019-Ⅶ-0007-0147) 

主　　题：全固态锂离子电池 等离子喷涂 LATP 元素优先蒸发 尺寸效应 

摘      要：全固态锂离子电池(ASSLiBs)由于其能量密度高、安全性好、长期稳定性优越等特点,被广泛研究应用于替代液态电解质锂电池,而发展致密高性能固态电解质的低成本大规模制备技术是推动ASSLiBs商业应用的关键。NASICON型Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_(4))_(3)(LATP)固态电解质因其离子电导率高、化学稳定性优越,有望应用于ASSLiBs制造。本研究采用具有低成本制造特征的大气等离子喷涂技术制备了LATP单个粒子和涂层,系统研究了喷涂参数和粉末粒径对涂层中的P元素含量和涂层的组织结构的影响,探讨了喷涂过程中P元素蒸发损失存在的尺寸效应。结果表明电弧功率对可完全熔化的LATP粒子的临界直径具有显著影响,能够完全熔化的最大粉末粒径随电弧功率的增加而增大,在42 kW下,50μm以下的粉末可以完全熔化;在完全熔化条件下,当粉末粒径小于25μm时,P的损失量随着粉末粒径的增大而减少;当粒径大于25μm时,P的蒸发损失达到最小且随粉末粒径变化较小;电弧功率对P的蒸发影响显著,当电弧功率从34 kW增加至42 kW时,P的损失量从5%增加至10%。采用粒径范围30~50μm的LATP粉末,通过喷涂参数适配,可以制备具有良好层间结合,相结构稳定的适合于ASSLiBs的致密LATP电解质。