Al2O3辅助烧结LLZO基固体电解质的制备与表征

摘要

锂离子电池市场的快速增长,使得人们对于锂离子电池性能和稳定性的要求变得更高。传统的液态有机电池容易短路引发爆炸和火灾,存在严重的安全隐患。与使用液态电解质的传统锂离子电池相比,全固态锂离子电池具有很好的稳定性和安全性,因而受到了广泛的关注。石榴石型固体电解质Li7La3Zr2O12(LLZO)具有较高的离子电导率,被认为是一种很有前景的固体电解质。然而,LLZO的合成往往需要较高的温度,但高温又会导致锂大量挥发,从而使得样品的离子电导率下降。因此,如何降低LLZO的合成温度和提高其电导率是一个重要的课题。本文中,我们通过引入Al2O3作为烧结助剂,利用传统的固相法合成了具有石榴石型结构的固体电解质Li6.1Ga0.3La3Zr2O12。与未引入Al2O3的样品相比,在引入Al2O3后,不仅降低了烧结温度,而且显著提高了离子电导率。我们发现添加少量的Al2O3作为助烧剂可以将烧结温度从1100℃降低到1050℃左右。最后,当Al2O3含量为2 wt%时,室温离子电导率最高,为1.28 mS/cm。