3.1.2 Al含量对Li6.42-3xLa2.98Ba0.02Zr1.55W0.35Y0.1AlxO12电解质相对致密度的影响 16

3.1.3 Al含量对Li6.42-3xLa2.98Ba0.02Zr1.55W0.35Y0.1AlxO12电解质收缩率的影响 17

3.1.4 不同Al含量下Li6.42-3xLa2.98Ba0.02Zr1.55W0.35Y0.1AlxO12电解质晶体结构的表征分析 17

3.1.5 不同Al含量下Li6.42-3xLa2.98Ba0.02Zr1.55W0.35Y0.1AlxO12电解质断截面形貌的表征分析 19

3.2 Ba含量对Li5.8+yLa3-yBayZr1.55W0.35Y0.1Al0.2O12电解质性能的影响及表征分析 20

3.2.1 Ba含量对Li5.8+yLa3-yBayZr1.55W0.35Y0.1Al0.2O12电解质室温下离子电导率的影响 20

3.2.2 Ba含量对Li5.8+yLa3-yBayZr1.55W0.35Y0.1Al0.2O12电解质相对致密度的影响 23

3.2.3 Ba含量对Li5.8+yLa3-yBayZr1.55W0.35Y0.1Al0.2O12电解质收缩率的影响 23

3.2.4 不同Ba含量下Li5.8+yLa3-yBayZr1.55W0.35Y0.1Al0.2O12电解质晶体结构的表征分析 24

3.2.5 不同Ba含量下Li5.8+yLa3-yBayZr1.55W0.35Y0.1Al0.2O12电解质断截面形貌的表征分析 26

4 结论 28

致谢 29

参考文献 30

1 绪论

1.1 选题意义

当今社会，随着信息技术的发展，社会和个人对于电能的依赖性正在逐渐增强，然而在电能使用时出现的各类环保问题以及安全隐患，例如全球气候变暖等，以及大部分环保能源诸如潮汐能、风能等的获取由于技术受限无法大量安全地获取等问题，使得寻找安全、稳定、能够大量获取及储备的能源成了当今社会迫在眉睫的需求，因此，已被证实安全可靠的锂电池等电池的研究是在能源储备上较为有前景的方向[1-7]。

在锂电池中，人们传统使用的电解质大多为有机液体电解质，但是这类电解质不仅制造成本高昂，拥有诸多安全隐患，其中最为令人担忧的就是其容易漏液，不稳定，易爆炸等的问题，基于这类问题，锂离子固体电解质逐渐走向了人们的视野。锂离子电固体电解质，又叫锂快离子导体（Superionic Conductor），以高锂离子电导率（>10-3 S·cm-1）、高锂离子迁移数（约等于1）、低电导活化能（E<0.5 eV）以及良好的耐高温性能而著称，同时，这类电池易于制造加工，大大降低了制造成本，在固体电池的开发应用上有着良好的前景。最近对于锂离子电池的研究主要集中在对其电解质体系的改性优化，以此提高其安全性、容电量以及使用寿命等性能[8]。

锂离子固体电解质是锂离子电解质中十分重要的一个分支。锂离子固体电解质有以下三个主要优势：1）其电极部分使用金属锂，这能大大提高电解质的容量和工作电压；2）此类电解质在第一次电化学循环电极中，能避免活性锂的损耗；3）此类电解质可以实现液体电极的取代，以此能提高电解质的电容量[9]。

在现今研究人员主要关注的固体电解质中，La(2/3)-xLi3xTiO3（LLT）的电学性能最为优秀，这种钙钛矿结构的固体电解质，拥有高达约10-3 S·cm-1的电导率[10]。然而，LLT类固体电解质的电化学稳定性不佳，例如与金属锂接触时易还原，同时，其导电性能还受到低温的极大限制，即在低温时拥有极大的晶界电阻。由于以上问题，LLT类固体电解质的应用范围并不广泛。

Weppner等人在在2003年和2007年报道了具有新型石榴石型晶体结构的锂离子导体 Li5La3M2O12（M=Nb，Ta）和Li7La3Zr2O12（LLZO）[11-12]，报道中提出，拥有石榴石型结构的固体电解质电化学性能较佳，电化学稳定性也较高，这解决了LLT固体电解质拥有的电化学稳定性的问题。同时，报道提出LLZO固体电解质在室温下的离子电导率相较于Li5La3M2O12（M=Nb，Ta）更胜一筹，因此，基于石榴石型LLZO固体电解质良好的电化学性能及其高稳定性，对这类电解质的研究具有深远的意义。

1.2 锂离子固体电解质