高含量锂镧锆氧基复合固体电解质的制备及其性能研究

摘要

固态电解质具有优异的安全性能、工作温度范围宽、回收方便等优点,已成为新一代柔性电子器件中最具前景的电解质材料.为探索兼具高离子电导率和优良机械性能的固态电解质,将无机活性陶瓷锂镧锆氧(Lithium lanthanum zirconium oxide,LLZO)与改性聚离子液体复合,制备了一种性能优异的复合固态电解质.研究了LLZO与复合材料间结构的差异、LLZO的含量对复合固态电解质在离子电导率、机械性能的影响以及其抗压能力.结果表明,聚离子液体粘结剂的加入,赋予了固态电解质良好的柔顺性,并显著地提升了电解质的离子传输效率.当复合固态电解质中LLZO为质量分数50%时,复合固态电解质的室温离子电导率达到最高值(1.45×10^(-4) S·cm^(-1)),比单一的LLZO固态电解质的离子电导率高了一个数量级以上.用维氏硬度来表征复合固态电解质的抗压能力,发现当LLZO为质量分数50%时,复合固态电解质的硬度可以达到0.45 gf/μm^(2).