鋅摻雜Li7La3Zr2O12固體電解質(zhì)材料的制備及電化學性能研究

摘要：石榴石型結(jié)構(gòu)的Li7La3Zr2O12(LLZO)因具有較高的離子電導率及與金屬鋰具有電化學穩(wěn)定性成為鋰離子電池固體電解質(zhì)材料的選擇之一。但是在面向應(yīng)用上,LLZO材料的鋰離子電導率仍存在提升的空間。文章采用固相反應(yīng)法以Li2CO3、La2O3、ZrO2、ZnO為原料合成出Li7-2xZnxLa3Zr2O12(Zn-LLZO;x=0、0.01、0.03、0.05)粉體,經(jīng)壓制成形后在1230℃下燒結(jié)5h。采用XRD,SEM,EIS等對燒結(jié)體的組成性能等進行測試分析。考察了Zn摻雜量對Li7La3Zr2O12燒結(jié)體微觀組織和總電導率的影響。結(jié)果表明,隨著Zn摻雜量增加,Zn-LLZO燒結(jié)體樣品的孔隙率減少,致密度逐漸提高。當Zn摻雜量x=0.03時,Zn-LLZO樣品的總電導率隨Zn摻雜量的增加而逐漸提高。當Zn摻雜量進一步增加到x=0.05時,總電導率開始下降。在x=0.03時,Zn-LLZO樣品的總電導率達到最大值,1.14×10^-4Scm^-1,電導活化能為0.27eV。初步試驗結(jié)果表明,Zn摻雜有利于制備高致密度和高電導率的Zn-LLZO固體電解質(zhì)材料。