中國粉體網(wǎng)訊  目前,，鋰電池的安全性能受到了越來越多的關(guān)注,。固態(tài)電池由于固態(tài)電解質(zhì)的使用而具有較高的安全性能,，關(guān)于固態(tài)電池的研究日益增加,。然而,，固態(tài)電池的技術(shù)瓶頸仍然存在,，特別是關(guān)于固態(tài)電解質(zhì)的界面問題亟待新的解決方案。

與液態(tài)電解質(zhì)相比,，固態(tài)電解質(zhì)更加穩(wěn)定安全可靠由于其具有高的模量,，即使生成鋰枝晶也無法穿透固態(tài)電解質(zhì)造成正負極接觸短路。此外,，固態(tài)電解質(zhì)還具有高的能量密度,、寬的電化學(xué)窗口,、高的機械延展性。用于固態(tài)電池的無機固體電解質(zhì)材料主要有鈣鈦礦型,，NASICON型,，石榴石型和硫化物型材料。

NASICON型化合物于1960年首次被研究,，并在1976年開發(fā)出Na_1+xZr₂Si_xP_3-xO₁₂后被稱為“NASICON”,。特別是，LiTi₂(PO₄)₃體系已被廣泛研究,。LiZr₂(PO₄)₃的離子電導(dǎo)率非常低,，但是可以通過Hf或Sn取代來提高其離子電導(dǎo)率。這可以通過取代形成Li_1+xM_xTi_2-x(PO₄)₃（M=Al,，Cr,，Ga，F(xiàn)e,，Sc,，In，Lu,，Y或La）進一步增強離子電導(dǎo)率,，其中Al取代被證明是最有效的。Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃體系也因其相對較寬的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口而得到了廣泛研究,。NASICON型材料被認為是適合高壓固態(tài)電池的固體電解質(zhì),。

NASICON 型固態(tài)電解質(zhì) Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃（LATP）具有高的離子電導(dǎo)率、對空氣穩(wěn)定,、寬的電化學(xué)窗口使其在全固態(tài)電池應(yīng)用中具有巨大的潛力,。然而，LATP電解質(zhì)中的Ti離子非常容易被鋰金屬還原,。因此,，如何改善LATP電解質(zhì)的負極穩(wěn)定性對于這類電解質(zhì)的循環(huán)性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)條件下,，固態(tài)氧化物電解質(zhì)的合成需要大于1000oC的高溫?zé)�結(jié)過程,。燒結(jié)得到的樣品硬度高，脆性大,，機械加工性能較差,，裝配成電池與電極的接觸差，造成極大的界面阻抗,，最終導(dǎo)致差的電化學(xué)性能,。因此，提高離子電導(dǎo)率和減小界面電阻,，是發(fā)展NASICON 型固態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用的關(guān)鍵,。

為解決固態(tài)電解質(zhì)在全固態(tài)電池的發(fā)展中遇到的技術(shù)瓶頸問題,，中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺將于2021年9月24日舉辦“2021高性能固態(tài)電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)研討會”，屆時來自東北師范大學(xué)的劉玉龍副教授將作《NASICON固態(tài)電解質(zhì)的低溫合成及其界面研究》報告,，分享他在固態(tài)電解質(zhì)研究中的成果，通過最新發(fā)展的冷燒結(jié)技術(shù)結(jié)合后退火處理來得到高電導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì),。用LATP電解質(zhì)作為示例,，在120oC下制備了室溫電導(dǎo)率為8.04x10^-5Scm^-1的固態(tài)電解質(zhì)。所得電解質(zhì)的致密度為94%,，活化能為0.37eV,。通過高分辨電鏡對其進行表征發(fā)現(xiàn)在晶粒之間形成了高離子導(dǎo)電的晶界。這種新的燒結(jié)方法為發(fā)展固態(tài)電池提供了嶄新的研究思路,。

報告人介紹

劉玉龍,，副教授，碩士生導(dǎo)師,。目前就職于東北師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,，隸屬于東北師范大學(xué)動力電池國家地方聯(lián)合工程實驗室，主要從事鋰離子電池和固態(tài)鋰電池的研究,。2013年獲得中南大學(xué)碩士學(xué)位后進入加拿大西安大略大學(xué)孫學(xué)良院士課題組從事鋰電池相關(guān)研究,。2018年博士畢業(yè)后，留組繼續(xù)從事博士后研究工作,。研究合作單位包括吉林東馳新能源有限公司,，加拿大莊信萬豐公(Phostech公司）和中國國聯(lián)動力電池研究中心(隸屬于北京有色金屬研究院),以及加拿大唯一固態(tài)電池研發(fā)初創(chuàng)公司（GLABAT Solid-state Battery Inc.）。目前已經(jīng)在包括物理學(xué)報,，中國有色金屬學(xué)報,，Nature communication，Advanced Materials,，Nano Energy,Energy Storage Materials等高水平期刊發(fā)表專業(yè)論文,。

資料來源：

劉玉龍. 氧化物固態(tài)電解質(zhì)的界面 

樊勝勝. NASICON型固態(tài)電解質(zhì)的界面改性以及新型固態(tài)電解質(zhì)的合成

張曉華. NASICON型鈉離子固態(tài)電解質(zhì)的制備與性能研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）

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