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陶瓷学报 2016年第5期37卷 451-459页

作者：孙继杨崔忠慧郭向欣中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

锂空气电池具有远高于锂离子电池的理论能量密度,是新一代高比能储能体系研发的热点。其中,以有机液体电解液为基础的非水系锂空气电池具有优异的可充电性能,最受人们关注。但研究发现常用的有机电解液在工作时易自身发生分解形成碳酸盐... 详细信息

锂空气电池具有远高于锂离子电池的理论能量密度,是新一代高比能储能体系研发的热点。其中,以有机液体电解液为基础的非水系锂空气电池具有优异的可充电性能,最受人们关注。但研究发现常用的有机电解液在工作时易自身发生分解形成碳酸盐,严重损害电池的可逆性。同时,有机电解液的易燃性、易挥发性以及难以阻挡空气中H2O、CO2等非氧组分对锂负极的侵蚀等不足,更不利于高性能非水系锂空气电池的开发。使用无机陶瓷固体电解质构筑全固态锂空气电池有望从根本上解决上述问题,推动锂氧电池向锂空气电池发展。本文从电池结构、电极和电解质材料及反应机制等方面概述陶瓷电解质基固态锂空气电池近来的研究进展及其面临的挑战。

关键词：固态锂空气电池无机陶瓷固体电解质电池结构反应机制

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基于Li7La3Zr2O12的新型固态锂空气电池结构设计及性能表征

基于Li7La3Zr2O12的新型固态锂空气电池结构设计及性能表征

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作者：杨田哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

固态锂电池尤其是固态锂空气电池是近来的研究热点,固态锂空气电池的深度研发有望解决锂金属二次电池的安全性、实用性等一系列问题。制备出高输出性能和高稳定性的固态锂空气电池的前提是开发具有良好离子电导率、较高机械性能及可加... 详细信息

固态锂电池尤其是固态锂空气电池是近来的研究热点,固态锂空气电池的深度研发有望解决锂金属二次电池的安全性、实用性等一系列问题。制备出高输出性能和高稳定性的固态锂空气电池的前提是开发具有良好离子电导率、较高机械性能及可加工性的电解质材料,可以对锂金属阳极实现全密封。具有石榴石结构的LiLaZrO(LLZO)固体电解质是近年来提出的一种具有较大潜力的陶瓷基电解质,其具有优异的电化学稳定性,表现在该固体电解质可以与锂金属负极直接接触应用,在室温下就能表现出良好的离子电导率和优异的化学稳定性。本论文中以(i)LLZO,(ii)Ta掺杂的LLZO,(iii)Al掺杂的LLZO为研究对象,系统研究陶瓷电解质支撑体材料的制备及物理、化学、电化学特性,测试分析这三种材料作为陶瓷电解质支撑体用于构筑锂空气电池后的综合性能。本论文采用固相法和冷等静压方法合成LLZO、LiLaZrTaO(LLZTO)和LiAlLaZrO(LALZO)样品。结果表明LALZO电解质支撑体的致密度最高是96.4%,并且三种材料的离子电导率都随着测试温度的升高而增加,在室温下LLZO的锂离子电导率能达到1055 S cm数量级,对三种材料的高温烧结过程进行系统分析、比对,用于指导优化后续的高温烧结过程。针对传统水系锂空气电池中水溶液不断消耗但不能及时补充的问题,提出设计一种“新型自吸水式固态锂空气电池”。为此,本论文详细研究了三种陶瓷电解质在水系电池中的物理、化学、电化学性能,以及水系电解液挥发对电池性能的影响和电池的底层结构设计与优化。针对于固态电池最为关心的电解质厚度大和电解质-电极接触界面少的问题,提出一种新型“三层梯度孔隙结构电池”。将优化完成的致密陶瓷电解质支撑体历经酸刻蚀后得到中间为致密层,两边为梯度多孔层的三层陶瓷结构,经电子导电层和催化剂层内部原位沉积后,将其用于构筑固态锂空气电池。电池的放电总比容量可达2386 mAh g,电池有稳定的充放电电压平台,有力的提升了电池放电容量和库伦效率,有效的解决了锂空气电池固有的充电电压过高和能量效率过低的问题。酸刻蚀后的电解质支撑体,由于内部有较多孔径小且密的孔洞可以增加正极活性物质和固态电解质的接触界面,解决了电极与固态电解质间的接触界面少的问题,提高了电池的输出性能;三层结构对称梯度孔的设计也为后续锂金属的熔注过程,固态产物的沉积、存储过程和氧气深度输运过程提供了空间优势。

关键词：固相合成法 LLZO陶瓷电解质 Ta掺杂 Al掺杂水系锂空气电池固态锂空气电池

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固体电解质在锂空气电池中的应用

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电源技术 2019年第3期43卷 525-527,539页

作者：孙浩博张立赵尚骞张刚宁刘进萍国联汽车动力电池研究院有限责任公司北京101407

锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问... 详细信息

锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问题极大地限制了锂空气电池的发展。固体电解质有高电位下稳定、不挥发、致密坚固的特点,使用固体电解质有望从根本上解决上述问题,推动锂空气电池的发展。从固体电解质的选择,固体电解质复合空气正极,电池性能等方面对近年国内外的研究进行总结,并对未来的研究方向进行展望。

关键词：固体电解质固态锂空气电池复合空气正极

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“长续航动力锂电池新材料与新体系研究”项目介绍

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储能科学与技术 2016年第6期5卷 915-918页

作者：李泓中国科学院物理研究所北京100190 "长续航动力锂电池新材料与新体系研究"项目组

2015年科技部组织编制了新能源汽车试点专项实施方案并于11月12日发布了2016年项目指南,共支持19个项目,其中"1.1"为动力电池新材料新体系。通过竞争,中国科学院物理研究所牵头申请的"长续航动力锂电池新材料与新体系研究"项目,与北京... 详细信息

2015年科技部组织编制了新能源汽车试点专项实施方案并于11月12日发布了2016年项目指南,共支持19个项目,其中"1.1"为动力电池新材料新体系。通过竞争,中国科学院物理研究所牵头申请的"长续航动力锂电池新材料与新体系研究"项目,与北京大学牵头申请的"高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究项目"共同获得了支持。本文介绍了"长续航动力锂电池新材料与新体系研究"项目的目的和意义,研究目标,研究内容,技术指标,课题安排,研究基础,研究挑战和预期效益。

关键词：高能量密度锂离子电池半固态锂硫电池固态锂空气电池电动汽车

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