《含鋰石榴石薄膜材料的製備和離子傳導研究》是依託上海交通大學，由段華南擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含鋰石榴石薄膜材料的製備和離子傳導研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：段華南
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研發一種安全、穩定、高離子傳導率的固態鋰離子電解質是開發全固態鋰離子電池的關鍵與難點。近年來含鋰石榴石以其較高的室溫離子傳導率（~0.0003 S/cm）成為固態鋰離子電解質的熱門備選材料。本項目針對此離子傳導率仍低於業界公認的實用值0.01 S/cm的問題，提出引入薄膜材料的策略。基於前期在多元氧化物離子薄膜導體上的研究基礎，我們計畫採用RF磁控濺射沉積技術製備含鋰石榴石薄膜，通過考察沉積條件和後續處理對薄膜材料的材料學特性如晶體的有序/無序轉變、化學計量、晶粒尺寸、晶界雜質和生長取向的影響，以製得緻密、形穩、缺陷少的薄膜材料。同時通過採用電化學交流阻抗法測量其離子傳導性能，揭示含鋰石榴石薄膜材料中空間電荷效應和晶界雜質對鋰離子傳導過程的影響機理。本研究可以加深對薄膜離子導體中離子傳導機制的理解，可研發含鋰石榴石薄膜材料的製備流程，為研製新型快速鋰離子電解質薄膜提供理論和實驗依據。
結題摘要
研發一種安全、穩定、高離子傳導率的固態鋰離子電解質是開發全固態鋰離子電池的關鍵與難點。近年來含鋰石榴石以其較高的室溫離子傳導率（~0.0003 S/cm）成為固態鋰離子電解質的熱門備選材料。本項目主要研究內容包括含鋰石榴石固體電解質的可控制備、空氣穩定性機理、固體電解質/鋰界面改性、以及在新型鋰離子儲能器件中的初步套用等方面。目前實驗室製備的含鋰石榴石電解質室溫離子電導率在4~8 × 10^-4 S/cm範圍內；同時闡明該固體電解質材料在空氣中離子傳導率下降源自表面形成的高阻雜質相如Li2CO3，此雜質想的形成與固體電解質材料特性、空氣中水汽及相關的質子交換過程直接相關；同時固體電解質的引入對抑制鋰硫電池多硫化物的穿梭效應效果明顯。通過本項目的執行，一方面為含鋰石榴石固體電解質的進一步研發打下了堅實基礎；另一方面我們堅信隨著含鋰石榴石化學穩定性和電極/電解質界面性能的改善，此材料將成為新型儲能器件固體電解質的有力備選。
