导　　师： 罗仲宽;樊博

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 深圳大学

摘　　要： 锂硫电池具有容量大、成本低、环境友好等优势,有望成为下一代主流动力电池。目前,以非质子溶剂电解液为离子传输媒介的锂硫电池,存在锂枝晶生长、中间产物“穿梭效应”等问题,导致电池的安全性降低以及使用寿命缩短。通过使用固体电解质取代非质子溶剂电解液,可有效解决上述问题。因此,开发具有高离子电导率、高稳定性的固体电解质,对锂硫电池的商业化进程有着重要意义。当前固体电解质种类主要有聚合物电解质、氧化物固体电解质、硫系化合物固体电解质等。硫系化合物固体电解质,由于其阴离子的离子半径大、可极化性强,有利于Li的迁移,因此具有较高的离子电导率,具有很好的应用前景。本文以LiS-PS、GeS-GaS-LiS和GeS-GaS-LiS-LiI体系为研究对象,采用适合工业化生产的球磨工艺,通过机械合成法,制备硫系玻璃固体电解质;在此基础上,通过可控析晶处理,在玻璃基质中形成亚稳态快离子晶体或微晶,进一步提高材料的离子电导率。主要研究成果如下:1、使用球磨法制备70LiS-30PS(mol%)的玻璃粉末,通过真空热处理在玻璃基质中,析出具有高锂离子电导率亚稳态LiPS。结果表明,热处理温度过高会导致LiPS中硫损失,并使其向低电导率稳态相LiPS转化;而热处理温度过低,导致析晶不彻底,两者均使离子电导率降低。在真空(10-4 Pa)条件下,在260℃下热处理1h可析出纯度较高的LiPS亚稳相,达到最佳离子电导率为2.44×10-4 S/cm。2、采用高能球磨法,制备LiS含量分别为30 mol%、40 mol%、50 mol%和60 mol%的GeS-GaS-LiS玻璃固体电解质。LiS含量升高可破坏玻璃网络桥硫结构,改善网络柔顺度,进而使离子电导率升高。研究表明,当LiS含量为50 mol%时,获得最高离子电导率7.76×10-6 S/cm。3、以40GeS-10GaS-50LiS为起始组分,在Li含量不变条件下,以LiI取代部分LiS制备GeS-GaS-LiS-Li I玻璃固体电�

关 键 词： 固体电解质 硫系玻璃 玻璃陶瓷 锂硫电池

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