LiF辅助烧结Li7La3Zr2O12的研究-新型化学反应与机制.docx

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LiF辅助烧结Li7La3Zr2O12的研究-新型化学反应与机制

【摘要】长期以来，安全性问题一直是制约锂电池发展和应用的瓶颈，用固体电解质取代液体电解质是克服这一瓶颈最有效的方法之一。高的离子电导率、低的电子电导率、良好的热稳定性是固体电解质应具备的理想性质，固体电解质Li7La3Zr2O12（LLZO）不仅具备这些性能，而且与锂负极接触时具有良好的电化学稳定性和很大的实用潜力，Li7La3Zr2O12一直是电池领域的研究热点。研究了氟化锂对Li7La3Zr2O12陶瓷的晶体结构、微观形貌、烧结温度和离子电导率的影响，XRD图谱表明，加入氟化锂燃料后，LLZO晶体结构没有发生明显变化。样品SEM照片显示，陶瓷材料具有特殊的微观结构，晶粒边界几乎消失，陶瓷微观结构中形成封闭的孔隙，使得晶粒边界几乎消失，总离子电导率较高。在LLZO陶瓷的密度中添加3%（质量分数）的氟化锂，即可实现离子电导率。

【关键词】Li7La3Zr2O12；离子电导率；氟化锂；助烧剂【基金项目】四川轻化工大学人才引进项目（2020RC17）

【收稿日期】2024年10月22日【出刊日期】2024年11月21日【DOI】10.12208/j.ncrmStudyonLiFAssistedFiringofLi7La3Zr2O12

BoZhai,ShuzengHou*,JieZhang,XueCheng,ZhimingXu,ChengyuanLuo

SchoolofMechanicalEngineering,SichuanUniversityofLightandChemicalTechnology,Yibin

【Abstract】Foralongtime,safetyissueshavebeenthebottleneckrestrictingthedevelopmentandapplicationoflithiumbatteries.Replacingliquidelectrolyteswithsolidelectrolytesisoneofthemosteffectivewaystoovercomethisbottleneck.Highionicconductivity,lowelectronicconductivity,andgoodthermalstabilityareidealpropertiesthatsolidelectrolytesshouldhave.ThesolidelectrolyteLi7La3Zr2O12(LLZO)notonlyhastheseproperties,butalsohasgoodelectrochemicalstabilityincontactwithLianodeandgreatpracticalpotential,Li7La3Zr2O12hasalwaysbeenaresearchhotspotinthefieldofbatteries.Theeffectsoflithiumfluorideoncrystalstructure,micromorphology,sinteringtemperatureandionicconductivityofLi7La3Zr2O12ceramicswerestudied.TheXRDpatternshowedthattheLLZOcrystalstructuredidnotchangesignificantlywhenlithiumfluoridefuelwasadded.SampleSEMphotographsshowthataspecialmicrostructurewasfoundwithgrainboundariesvirtuallyremoved,creatingclosedporesintheceramicmicrostructure,whichcontributestonegligiblegrainboundariesandhightotalionicconductivity.Withtheadditionof3