导读:本文包含了锂快离子导体论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:离子,导体,正极,材料,晶格,闪锌矿,锂离子电池。
锂快离子导体论文文献综述
刘军,陈陆,王勇,张泽[1]（2019）在《基于球差校正扫描透射电镜的快离子导体β-Ag_2S中Ag占位表征》一文中研究指出目前学界对β-Ag_2S快离子导体中Ag原子占位仍未认识清楚,而这一问题对理解β-Ag_2S的导电机理等特性具有重要意义。本文首次报道了基于球差校正扫描透射电镜(STEM)的β-Ag_2S快离子导体中Ag原子占位表征。沿■方向的原子级分辨率高角环形暗场(HAADF)像与QSTEM软件高分辨模拟图像对比结果表明Ag原子在6(b)、12(d)和24(h)叁类间隙均有分布。原位加热实验结果表明,当温度上升到300℃时Ag原子占位并未发生明显变化。本文为理解β-Ag_2S的结构提供了直接的重要信息。(本文来源于《电子显微学报》期刊2019年03期）
赵瑞[2]（2019）在《快离子导体材料对高电压正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的表面改性研究》一文中研究指出锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命、良好的安全性能及环境友好等特点成为目前商业化应用最广泛的小型智能化设备能量储存部件之一,正在快速的向新能源动力汽车及大型储能设备方向发展。并且在过去的25年间,锂离子电池的快速发展及其在便携式电子产品上的商业应用是有目共睹的。如今,其作为动力汽车和电网规模存储的支持技术,在可持续新能源发展领域的重要性不言而喻。分析对比锂电池技术发展现状发现,除了安全性和循环寿命仍有欠缺外,能量密度的进一步提高依然是研究的核心。在负极材料不断接近锂金属工作电压的情况下,重点改善正极材料工作电压可有效地实现提高能量密度的目的。这其中以LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4为代表的尖晶石结构正极材料因具有高工作电压(~4.7 V)、高能量密度(~650 Wh kg~(-1))、优越的倍率性能以及低廉的成本等特点受到广泛关注。然而,高电压正极材料在表现出高工作电压平台优势的同时,往往也伴随着更为显着的表面副反应。特别是在长时间的电化学循环过程中,电极材料表面破坏程度不断加深,结构退化显着,在大量损失电化学性能的同时甚至导致严重的安全隐患。研究发现,其主要原因是锂离子电池正极材料在高电压工作环境下表面化学反应加剧,与电解液发生氧化分解带来不可逆的表面结构变化、过渡金属溶出等。面对以上问题,现有的技术一般通过表面包覆或体相掺杂两种手段稳定体相及表面结构,缓解过度的副反应发生,实现电化学稳定性、电池安全性的全面提升。而实现全固态锂离子电池是下一代锂电池的一个重要发展方向。固态电解质与液态电解液相比更加安全,并且使锂金属或含锂化合物直接作为负极材料成为可能。但是,由于固态电解质与电极之间的接触性差等问题使得全固态电池仍处于研究探索阶段。有鉴于此,利用LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的叁维锂离子传输通道带来的快速传输效果,我们设计将快离子导体材料作为修饰层直接包覆在颗粒表面,在对活性材料进行表面改性的同时也为解决固态电解质与电极材料之间的界面兼容性问题提供一种有效可行的思路。本论文做了相关的研究工作,具体内容如下:采用湿化学法将快离子导体材料Li_2ZrO_3包覆于LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料表面。通过大量的实验结果测试证明表面修饰改性并没有对材料体相结构造成影响,只是在表面形成均匀的岛状(中心结晶外围无定型)包覆物。室温及55~oC情况下的电化学表征结果说明,包覆后材料具备更加优越的电化学特性,如长循环稳定性,倍率特性,高温下的稳定性等,同时提高了离子传输动力学特能,减小极化。为了探究其内在作用机理,也进行了老化实验,研究结果表明,在材料表面进行修饰改性可以避免电解液与活性材料表面的接触反应,从而避免表面剧烈的氧化还原反应造成的不可逆相变等。并且特殊的Li_2ZrO_3形貌可以有效提高锂离子在界面的传输动力学的同时缓解脱嵌过程中造成的包覆物剥离问题,使包覆层可以在长循环过程中发挥作用。Li_2ZrO_3包覆虽然改善了材料的一系列性能,但岛状包覆使活性材料表面依然有部分裸露区域遭受电解液的腐蚀,因此我们尝试选择快离子导体LiVO_3作为包覆材料修饰于LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面以实现全覆盖包覆层。由于LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料无序相结构中存在氧缺陷,结合LiVO_3材料制备的条件,在外表面包覆的同时完成V元素在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面晶格中的扩散。通过对包覆前后的样品进行电化学测试发现0.5 wt.%LiVO_3为最佳修饰量,相较于原始样品具有更好的稳定性。XRD数据及精修结果显示,V元素扩散入体相结构,使晶格参数增大,实现了包覆掺杂双修饰效果。老化试验结果证明,表面修饰缓解了表面副反应的发生,有效减少了过渡金属的溶出,稳定了界面结构,然而在长循环稳定性方面并没有达到理想效果。在第二部分工作的基础上,考虑加入(PO_4)~(3-)以提高稳定性,因此将Li_3V_2(PO_4)_3作为修饰材料去改性研究LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4。物理测试结果表明,表面均匀覆盖一层无定型Li_3V_2(PO_4)_3层,经过精修对比发现晶格参数随着包覆量的增加呈线性增长,并且有V离子梯度扩散入材料的表面晶格从而达到钉扎固定的作用。一系列的电化学测试显示这种包覆-掺杂一体化表面修饰改性在室温和高温状态下都具有优越的长循环稳定性,倍率性能。通过化学及电化学老化试验我们发现,一体化修能够明显的缓解过渡金属的溶出,缓解表面副反应的发生,稳定表/界面结构,并且在界面处形成含V离子的固溶体层从而增强包覆层与活性材料之间的锂离子传输性能。(本文来源于《河南大学》期刊2019-06-01）
王拓,陈弘毅,仇鹏飞,史迅,陈立东[3]（2019）在《具有本征低晶格热导率的硫化银快离子导体的热电性能》一文中研究指出硫化银(Ag_2S)是一种典型的快离子导体材料,前期关于Ag_2S的研究主要集中在光电和生物等领域.最近的研究表明, a-Ag_2S具有和金属一样的良好延展性和变形能力.但是, Ag_2S的热电性能尚无公开报道.本工作合成了单相Ag_2S化合物,系统研究了其在300—600 K范围的物相变化、离子迁移特性和电热输运性质.研究发现, Ag_2S在300—600 K温度区间表现出半导体的电输运性质.由于单斜-体心立方相晶体结构转变, Ag_2S的离子电导率、载流子浓度、迁移率、电导率、泽贝克系数等性质在455 K前后出现急剧变化.在550 K, Ag_2S的功率因子最高可达5μW·cm~(–1)·K~(–2). Ag_2S在300—600 K温度区间均表现出本征的低晶格热导率(低于0.6 W·m~(–1)·K~(–1)). S亚晶格中随机分布的类液态Ag离子是导致b-Ag_2S体心立方相具有低晶格热导率的主要原因.在573 K, Ag_2S的热电优值可达0.55,与Ag_2Se, Ag_2Te, CuAgSe等已报道的Ag基快离子导体热电材料的性能相当.(本文来源于《物理学报》期刊2019年09期）
赵世杰,陈海燕,骆军[4]（2018）在《Cu基快离子导体热电材料研究进展》一文中研究指出以Cu_2S和Cu_2Se为代表的Cu基快离子导体热电化合物因性能优越、无毒环保、成本低廉等优点,在热电领域获得了极大的关注。为使Cu基快离子导体热电材料的实际应用变为可行,限制Cu离子的迁移且保持材料的良好热电性能是必不可少的。本文总结了几种有代表性的铜基快离子导体热电化合物的基本特性、结构、性能和制备方法,介绍了这些材料体系最新的研究成果和进展。同时针对Cu离子扩散问题,概述了几种能有效地提高快离子导体热电材料稳定性的方法。(本文来源于《材料科学与工程学报》期刊2018年06期）
闫时建,高亮,张敏刚,郑建军,刘建生[5]（2018）在《LiFePO_4的软化学合成及锂快离子导体修饰》一文中研究指出采用溶剂热法制备正极材料LiFePO_4,采用溶胶凝胶法制备Li_(0.5)La_(0.5)TiO_3(LLTO)粉体,并通过酒精悬浮法对LiFePO_4进行修饰,修饰量为LiFePO_4质量的1%~4%,获得了薄壁蜂窝状自组装结构的LiFePO_4上修饰有球状LLTO纳米颗粒的复合正极材料。通过进行充放电测试、交流阻抗测试及循环伏安测试,研究了不同修饰量对电池的充放电比容量、循环性能及可逆性的影响,发现当LLTO含量为3%(w/w)时,以2C和5C倍率放电相对于没有修饰LLTO的LiFePO_4的比容量分别提高29.7%和31.6%,30次循环之后,容量损失率较未改性前减小4.13%,循环伏安曲线上氧化还原峰之间的电位差仅为0.117 V,以3%的LLTO修饰改性的LiFePO_4显着提高了电池的倍率性能、循环性能和低温性能。(本文来源于《无机化学学报》期刊2018年07期）
阳涵[6]（2018）在《Ag_3SI快离子导体材料的制备工艺优化及机理探索》一文中研究指出随着消费级电子设备市场的迅猛增长,储能器件越来越成为制约节能减排、扩展市场和产品升级的短板。作为储能器件重要组成部分的快离子导体材料,以其优异的性能、独特的安全性和稳定性,成为了目前学科领域中的研究重点。本实验运用高能球磨法以及热处理工艺制备Ag_3SI系列样品,探究球磨参数和热处理工艺调控样品离子电导性能的结构起源,为优化制备工艺流程和提升产品性能提供指导思路。为揭示球磨制备Ag_3SI样品中的残存AgI相的相变行为随球磨参数变化的演化机理,进一步设计实验探索了AgI粒径和周围介质变化对AgI相变行为的影响。本文主要研究成果如下:(1)通过高能球磨法制备系列Ag_3SI球磨样品,随着球磨转速的提高和球磨时间的增长,原料逐渐反应完全,生成Ag_3SI晶相、Ag_2S、AgI和其他亚稳相的混合相,样品的离子电导性能逐渐提升;但是过度的球磨会造成产物再次分解,导致快离子导电性能下降。经性能测试表明,600rpm转速球磨10h的样品具有最佳的离子电导性能。(2)通过将球磨粉料在160℃热处理0.5h,可以得到纯的Ag_3SI晶相。球磨过程使得样品粉末处于较高能量态的亚稳态,在热处理时会发生反应生成晶体Ag_3SI,简化了纯相Ag_3SI的制备工艺。由于Ag_3SI晶粒的大量形成,压片后的样品离子电导性能得以大幅度提高。由此也可证明,晶态Ag_3SI材料具有更好的导电结构和稳定性。(3)采取对球磨粉料压片后再进行热处理的工艺,促使晶相生长过程中晶粒的融合,降低晶界数量,减少晶界电阻,使样品的导电性能获得进一步的提升。同时更高的热处理温度将加速固相反应和晶体生长,易于形成连通的晶体结构,但是过高的温度会导致产物分解和机械结构破坏等问题。发现250℃是最佳的热处理温度。(4)采用不同球磨参数制备了系列AgI纯相和(1-x)AgI·xP_2S_5球磨粉料,利用X射线衍射法和差热分析法表征了AgI晶相的相变行为随颗粒直径和环境介质变化的演化规律,结合AgI相变的物理过程分析,阐明了球磨Ag_3SI产物中残存AgI相的异常相变行为的机理。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2018-04-01）
徐若晨,夏新辉,李书涵,张晟昭,王秀丽[7]（2017）在《基于新型Li_7P_(2.9)Mn_(0.1)S_(10.7)I_(0.3)快离子导体的全固态锂硫电池》一文中研究指出【引言】传统的液态锂硫电池中液态电解液的安全性及穿梭效应导致的容量衰退是迫切所需要解决的问题。而利用无机固态电解质取代液态电解液则能很好的解决上述的两个问题,它能提高电池安全性并完全地阻碍反应过程中多硫化物的溶解(本文来源于《2017年锂硫电池前沿学术研讨会论文摘要文集》期刊2017-06-17）
张琪炳[8]（2017）在《锂离子电池叁元正极材料的快离子导体包覆改性及电化学性能研究》一文中研究指出锂离子电池是二十世纪末发展起来的一种新型的绿色环保电池。正极材料作为锂离子电池体系的锂源,其设计与选材对锂离子电池的发展尤为重要。目前LiNixCoyMn1-x-yO2叁元正极材料被广泛研究,它具有高比容量、低成本、低毒性、安全性能较好等特点,被认为是较好的取代LiCoO2的正极材料。但是,叁元正极材料在充放电过程中会与电解液发生不良反应,引起结构的不稳定,导致其电阻增大、循环和倍率性能变差。包覆改性是解决这一问题的有效方法之一。包覆改性可以阻止正极材料和电解液之间的不良反应,提高锂离子的传输效率,减小正极材料的阻抗。本文以 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)和 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)为研究对象,通过卤代硼酸锂玻璃xLi2O-yB2O3-zLiX(X=F、Cl、Br、I),快离子导体包覆改性来提高正极材料的电化学性能。本论文首先采用液相包覆法对NCM正极材料进行Li2O-B2O3-LiX(X =F、Cl、Br、I)包覆研究。结果显示Li2O-B2O3-LiF包覆的NCM材料表现出了优异的电化学性能。通过XRD、SEM和TEM测试,结果表明非晶态的快离子玻璃成功包覆在了叁元正极材料NCM的表面,且材料的晶格结构没有发生改变。通过Li2O-B2O3-LiF包覆后,NCM叁元材料的首次放电比容量从包覆前的181.1mAh g-1提高到了 200.6 mAh g-1,提升了 19.5 mAh g-1,库伦效率由85.2%提升到88.2%;不同电流密度充放电比容量结果表明,包覆改性有效提高了 NCM的倍率性能,特别是在大倍率(5C)下,经过LiBF包覆,放电比容量由未包覆的101.6 mAh g-1提高到包覆后的156.7 mAh g-1,提高了 35%;同时LiBF包覆的叁元材料有良好的循环稳定性,在0.2C的倍率下,循环50圈来看,容量保有率从81.5%提升到了 96.5%;电化学阻抗测试表明,卤代硼酸锂玻璃LiBX(X = F、Cl、Br、I)包覆能够促进Li+在电解液和固态电极之间的转移,能够有效的降低叁元正极材料的电荷转移阻抗,提高锂离子扩散率。对于性能较好的Li2O-B2O3-LiF包覆材料,我们进一步研究了xLi2O-yB2O3-zLiF中x,y,z的比例变化对NCM材料性能的影响。经过电化学性能测试,发现在比例为2:1:1的情况下,也就是对NCM叁元材料包覆2Li2O-B2O3-LiF时,包覆后的材料具有较好的循环和首次放电性能,包覆后NCM-2LiBF材料的首次放电比容量为207.5 mAh g-1,与NCM的首次放电比容量182.1 mAhg-1相比,提高了 25.4 mAh g-1,库伦效率从86.3%。提升到88.2%;从循环性能来看,循环50圈后,NCM的放电比容量从192.5 mAh g-1下降到156.8 mAh g-1,容量保有率只有81.4%。而包覆后NCM-2LiBF材料在经过50次充放电后容量保有率为97.2%。最后,在确定对NCM叁元材料包覆效果最好的材料是2Li2O-B2O3-LiF后,然后对NCM523材料上进行了 2Li2O-B2O3-LiF包覆。很据NCM的实验结果,我们选择了 2Li2O-B2O3-LiF对NCM523材料进行包覆研究,测试结果显示包覆后的NCM523同样显示出了优异的电化学性能,包覆前后的材料放电比容量从181.8mAhg-1提高到189.7 mAh g-1,库仑效率从94.5%提高到97.7%;在高倍率5C下,放电比容量从68.7 mAh g-1提升到了 116.9 mAh g-1,提升了近41%,;从循环性能来看,循环50圈后,包覆前后容量保有率从77.8%提高到96.5%。本论文研究结果表明氟代硼酸锂快离子导体玻璃对叁元正极材料进行包覆改性可以有效提高其电化学性能,有望在实际生产中进行应用。(本文来源于《新疆大学》期刊2017-05-26）
张莉[9]（2017）在《亚稳态MnE(E=S、Se)低维纳米结构的快离子导体催化生长、机理及性质研究》一文中研究指出低维半导体纳米结构的催化生长和催化动力学一直是晶体生长、凝聚态物理、半导体物理和器件、固态化学和材料科学等相关学科领域的研究热点。其中,基于金属催化的气-液-固(vapor-liquid-solid,VLS)生长机理/模式以及由其衍生的液-液-固(solution-liquid-solid,SLS)和气-固-固(vapor-solid-solid,VSS)等生长方法已被广泛应用于多种一维纳米结构的制备。近年来,利用快离子导体催化生长的液-固-固(solution-solid-solid,SSS)生长机理拓展了低维纳米材料的生长方法和研究范围。尽管亚稳态低维纳米材料因其特殊的结构和独特的性质而引起人们的广泛关注,但到目前为止,如何利用上述机理控制制备亚稳态低维半导体纳米材料未见报道。本论文旨在发展一种基于快离子导体催化的SSS生长方法,拓展用于亚稳态(非热力学稳定平衡态)半导体低维纳米结构及其异质纳米结构和固溶体的控制生长,并深入研究和探明所制备亚稳态低维纳米材料的结构、微结构、生长机理与动力学稳定机理。本论文主要研究成果和创新点归纳如下:1.建立和发展了一种亚稳态闪锌矿相MnSe纳米线的液-固-固(SSS)机理的催化生长新方法,实现亚稳态闪锌矿相MnSe纳米线的控制制备。首次在120-200 ℃的温和溶剂热液相反应条件下,运用SSS生长机理通过快离子导体Ag2Se催化生长出四配位的亚稳态闪锌矿相MnSe超长纳米线。在该反应体系中,具有快离子导体结构的体心立方相Ag2Se在催化生长超长MnSe纳米线的过程中表现出很高的催化性能,即便是在极低的浓度下也显示出很强的催化效果。所制备得到的超长闪锌矿相MnSe纳米线的生长方向为<110>方向而不是通常四配位金刚石键型结构(Grimm-Sommerfeld structure)中常见的<111>方向。研究显示,催化剂固溶组分的形成,以及催化剂与纳米线主体之间的固-固生长界面的存在与迁移为固态催化剂催化纳米线生长提供了直接证据。为了更清楚地认识和阐释通过体心立方相Ag2Se催化剂催化生长MnSe纳米线的机制,对纳米线末端包含催化剂端点区域进行持续电子束辐射,通过不同辐射时间采集的透射电子显微(TEM)图像来再现催化生长过程,并直接揭示纳米线生长的SSS机理。研究表明,随着MnSe源物质融入催化剂,在MnSe主体和Ag2Se催化剂之间形成Ag-Mn-Se固溶体通过催化剂-纳米线界面的移动来促进纳米线在催化剂-纳米线固-固界面的持续生长。而这一切都归功于体心立方相Ag2Se催化剂的高浓度Ag(Ⅰ)空位以及Ag(Ⅰ)阳离子的快速移动。固-固催化界面的存在将从动力学角度通过固态快离子扩散或输运促进MnSe纳米线以亚稳态结构各向异性外延生长。同时,伴随掺杂原子引入而形成的固溶体以及温和的反应条件从动力学角度来看都利于亚稳态纳米线的生长和稳定。超细MnSe纳米线、Ag2Se-MnSe纳米棒/火柴棒状纳米异质结构和MnS超长纳米线也可通过液-固-固生长模式于溶剂热体系中制备得到。尽管实际过程中的动力学生长过程很复杂,但该研究为进一步认识温和反应条件下一维亚稳态纳米结构的直接催化生长和动力学稳定提供了一些有益的参考和新的启示。2.发展了亚稳态闪锌矿相MnS纳米线的SSS催化生长新方法,首次通过快离子导体催化生长机理于温和的液相回馏反应中,生长出四配位闪锌矿相MnS纳米线和Ag2S-MnS异质纳米线。MnS常压下的热力学稳定态是六配位立方岩盐相结构,并且因其离子键型程度较高而其四配位亚稳态更倾向于形成纤锌矿相纳米结构,即闪锌矿相MnS比闪锌矿相MnSe更难以合成。本研究利用SSS机理通过借助Ag2S纳米晶体由单斜相向快离子导体体心立方相的转变及其催化实现亚稳态闪锌矿相MnS纳米线的控制生长。深入研究表明,无论使用何种银源,催化闪锌矿相MnS纳米线生长的催化剂均为体心立方相的Ag2S;而不同锰源对产物物相和形貌的影响并不显着。所制备亚稳态闪锌矿相MnS纳米线具有独特的结构/微结构,绝大多数MnS纳米线沿着<112>方向生长而不是金刚石键型结构化合物中常见的<111>生长方向(也不同于MnSe的<110>方向);只有少数纳米线沿着闪锌矿相<111>方向或纤锌矿相<0001>方向生长,且该区域纳米线生长晶向发生变化而形成弯折状形貌,即矮短的闪锌矿/缺陷或纤锌矿/缺陷超晶格结构连接着<112>方向生长的纳米线主体部分。同时,研究显示纳米线的结构及其稳定性敏感地受反应温度、反应时间甚至是反应压力等因素的影响:提高反应温度和延长反应时间能够促进亚稳态MnS纳米线由闪锌矿相向其热力学稳定态岩盐相转变,且形貌也相应改变;而增加压力有利于纤锌矿相MnS纳米线的亚稳稳定,如尽管凝聚体系受压力影响较小,但增加很小反应压力(1-2 atm)却会引起MnS纳米线从闪锌矿相向纤锌矿相转变。文中详细研究和探明了四配位MnS纳米线的亚稳催化生长机理和结构转化机理,该研究丰富了我们对亚稳态锰的硫属化合物的认识,为探究其它一维亚稳态纳米结构的催化生长提供了有益的借鉴。3.发展了亚稳态正交相AgGaSe2纳米晶体及其固溶体纳米结构的可控制备方法,成功制备出AgGaSe2和AgIn1-xGaxSe2(0≤x≤1)纳米晶体。利用温和的液相方法控制制备出亚稳态正交相AgGaSe2纳米晶体,条件实验显示,该亚稳结构可在200 ℃至270℃的温度范围内反应1到120 min得到。200 ℃是目前报道的关于正交相AgGaSe2合成的最低反应温度,同时260 ℃的1 min反应时间也是目前报道的最短反应时间。产物形貌可通过反应温度的调节从圆形颗粒调至类似水滴状颗粒。同时,通过条件实验研究探明了亚稳相正交相AgGaSe2纳米晶体的生长机理。此外,我们还控制制备出组成和带隙可调的In取代的正交相AgGaSe2固溶体纳米晶体,即四元化合物AgIn1-xGaxSe2(0 ≤ x<1)纳米晶体。其光学带隙可从1.24 eV(x=0)连续调节至1.79 eV/1.81 eV(x=1.0),且其带隙与组分x数值之间接近线性关系。该简易制备方法将为温和条件下制备更多Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族亚稳态正交相银基半导体纳米结构如AgGaS2、AgGa(S1-xSex)2、AgIn1-xGaxS2、AgInTe2、AgGaTe2、AgIn1-xGaxTe2 等提供有效参考。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2017-05-01）
刘尉杰,郑会元,朱国斌,曲群婷,郑洪河[10]（2016）在《金属阳离子共掺杂制备快离子导体复合LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的材料》一文中研究指出【引言】高性能5V级LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4正极材料的制备和优化是下一代高比能锂离子电池的未来发展方向之一,我们课题组围绕金属离子共掺杂制备快离子导体复合LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4的材料的研究方面,以往的工作中遇到了二个突出问题,一是共掺金属阳离子在烧结过程中快离子导体相的生长难度大的问题,特别是当共掺杂金属阳离子在体系中含量低时,由于离子间扩散距离较长,LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4体相内部难以生长成为所需要的快离子导体(本文来源于《第18届全国固态离子学学术会议暨国际电化学储能技术论坛论文集》期刊2016-11-03）
锂快离子导体论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
锂离子电池由于具有高能量密度、长循环寿命、良好的安全性能及环境友好等特点成为目前商业化应用最广泛的小型智能化设备能量储存部件之一,正在快速的向新能源动力汽车及大型储能设备方向发展。并且在过去的25年间,锂离子电池的快速发展及其在便携式电子产品上的商业应用是有目共睹的。如今,其作为动力汽车和电网规模存储的支持技术,在可持续新能源发展领域的重要性不言而喻。分析对比锂电池技术发展现状发现,除了安全性和循环寿命仍有欠缺外,能量密度的进一步提高依然是研究的核心。在负极材料不断接近锂金属工作电压的情况下,重点改善正极材料工作电压可有效地实现提高能量密度的目的。这其中以LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4为代表的尖晶石结构正极材料因具有高工作电压(~4.7 V)、高能量密度(~650 Wh kg~(-1))、优越的倍率性能以及低廉的成本等特点受到广泛关注。然而,高电压正极材料在表现出高工作电压平台优势的同时,往往也伴随着更为显着的表面副反应。特别是在长时间的电化学循环过程中,电极材料表面破坏程度不断加深,结构退化显着,在大量损失电化学性能的同时甚至导致严重的安全隐患。研究发现,其主要原因是锂离子电池正极材料在高电压工作环境下表面化学反应加剧,与电解液发生氧化分解带来不可逆的表面结构变化、过渡金属溶出等。面对以上问题,现有的技术一般通过表面包覆或体相掺杂两种手段稳定体相及表面结构,缓解过度的副反应发生,实现电化学稳定性、电池安全性的全面提升。而实现全固态锂离子电池是下一代锂电池的一个重要发展方向。固态电解质与液态电解液相比更加安全,并且使锂金属或含锂化合物直接作为负极材料成为可能。但是,由于固态电解质与电极之间的接触性差等问题使得全固态电池仍处于研究探索阶段。有鉴于此,利用LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料的叁维锂离子传输通道带来的快速传输效果,我们设计将快离子导体材料作为修饰层直接包覆在颗粒表面,在对活性材料进行表面改性的同时也为解决固态电解质与电极材料之间的界面兼容性问题提供一种有效可行的思路。本论文做了相关的研究工作,具体内容如下:采用湿化学法将快离子导体材料Li_2ZrO_3包覆于LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料表面。通过大量的实验结果测试证明表面修饰改性并没有对材料体相结构造成影响,只是在表面形成均匀的岛状(中心结晶外围无定型)包覆物。室温及55~oC情况下的电化学表征结果说明,包覆后材料具备更加优越的电化学特性,如长循环稳定性,倍率特性,高温下的稳定性等,同时提高了离子传输动力学特能,减小极化。为了探究其内在作用机理,也进行了老化实验,研究结果表明,在材料表面进行修饰改性可以避免电解液与活性材料表面的接触反应,从而避免表面剧烈的氧化还原反应造成的不可逆相变等。并且特殊的Li_2ZrO_3形貌可以有效提高锂离子在界面的传输动力学的同时缓解脱嵌过程中造成的包覆物剥离问题,使包覆层可以在长循环过程中发挥作用。Li_2ZrO_3包覆虽然改善了材料的一系列性能,但岛状包覆使活性材料表面依然有部分裸露区域遭受电解液的腐蚀,因此我们尝试选择快离子导体LiVO_3作为包覆材料修饰于LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面以实现全覆盖包覆层。由于LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4材料无序相结构中存在氧缺陷,结合LiVO_3材料制备的条件,在外表面包覆的同时完成V元素在LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4表面晶格中的扩散。通过对包覆前后的样品进行电化学测试发现0.5 wt.%LiVO_3为最佳修饰量,相较于原始样品具有更好的稳定性。XRD数据及精修结果显示,V元素扩散入体相结构,使晶格参数增大,实现了包覆掺杂双修饰效果。老化试验结果证明,表面修饰缓解了表面副反应的发生,有效减少了过渡金属的溶出,稳定了界面结构,然而在长循环稳定性方面并没有达到理想效果。在第二部分工作的基础上,考虑加入(PO_4)~(3-)以提高稳定性,因此将Li_3V_2(PO_4)_3作为修饰材料去改性研究LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4。物理测试结果表明,表面均匀覆盖一层无定型Li_3V_2(PO_4)_3层,经过精修对比发现晶格参数随着包覆量的增加呈线性增长,并且有V离子梯度扩散入材料的表面晶格从而达到钉扎固定的作用。一系列的电化学测试显示这种包覆-掺杂一体化表面修饰改性在室温和高温状态下都具有优越的长循环稳定性,倍率性能。通过化学及电化学老化试验我们发现,一体化修能够明显的缓解过渡金属的溶出,缓解表面副反应的发生,稳定表/界面结构,并且在界面处形成含V离子的固溶体层从而增强包覆层与活性材料之间的锂离子传输性能。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
锂快离子导体论文参考文献
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