全固态电池中的无机固体电解质材料

无机固态电解质总数
无机固态电解质是一种新型电解质材料,与传统液态电解质相比具有优异的安全性、环境友好性和宽温度工作范围等优点,因此被广泛应用于各类新型电池系统中。

根据主要成分的不同,无机固态电解质可分为以下几大类:
1. 氧化物电解质
这是最早被研究和开发的无机固态电解质,包括掺杂锐镁矿、钙钛矿、铌酸锂等。

代表材料有LLTO、LLZO、LAGTP等。

2. 硫化物电解质
近年来兴起的一类无机固态电解质,以硫化物为主要成分,如硫化锂硅、硫化锂硼等。

代表材料有Li10GeP2S12、Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3等。

3. 卤化物电解质
以卤化物为主要成分,如氟硅酸盐等。

代表材料有Li3YCl6、Li3YBr6等。

4. 氢化物电解质
以氢化物为主要成分,如LiNH2、LiBH4等。

5. 其他杂化材料
混合了上述几种化合物,形成新型无机固态电解质材料。

目前已报道的无机固态电解质材料种类已超过200种,其中性能较佳的有几十种。

随着研究的不断深入,未来还将有更多新型无机固态电解质问世。

无机固态电解质的发展有望推动新一代高安全、高能量密度电池的商业化进程。

无机固态电解质是锂金属电池的一种类型，它使用无机材料作为电解质。

相比于传统的液态电解质锂金属电池，无机固态电解质锂金属电池具有更高的安全性、更长的寿命和更高的能量密度。

无机固态电解质锂金属电池的原理是利用无机固体材料传导离子，取代传统锂离子电池中的液态电解质。

在充放电过程中，锂离子通过无机固态电解质在正负极之间迁移，从而完成电荷的传递。

无机固态电解质的特点包括高离子电导率、低电子电导率、良好的热稳定性等。

这些特点使得无机固态电解质锂金属电池在充电和放电过程中能够保持较高的能量效率和较低的内阻，从而提高电池的循环寿命和倍率性能。

此外，无机固态电解质锂金属电池的制造工艺也比较简单，可以通过直接涂覆、喷涂或印刷等工艺在电极和隔膜上形成固态电解质层。

这不仅可以降低生产成本，还可以提高电池的一致性和可重复性。

总之，无机固态电解质锂金属电池是一种具有高安全性、长寿命和高效能量传递的新型电池，具有广泛的应用前景。

随着技术的不断进步和成本的降低，相信这种电池会在未来的能源存储和转换领域发挥越来越重要的作用。

锂离子电池固态离子传导材料锂离子二次电池已成功应用于我们生活的各个方面，随着时代的进步和科技的发展，对锂离子电池的要求越来越高[1]。

锂离子电池不仅需要具有高的能量密度和功率密度，还需具有使用寿命长、安全性能高等特点，尤其在电动汽车和规模储能领域，对锂离子电池的安全性要求越来越迫切。

锂离子电池因过充、内部短路等原因会导致电解液过热，发生起火甚至爆炸事故。

此外，电解液与电极材料在充放电过程中会发生副反应，导致电池容量出现不可逆衰减，同时也会带来胀气、漏液等问题。

目前，诸多研究者主要采用在电解液中加入添加剂等方式对有机电解液进行改进，以期解决传统锂离子电池的安全性问题，取得了一定成效，但并不能从根本上消除其安全性问题，因而成为了锂离子电池在动力电池和大容量储能应用方面的障碍。

为了彻底解决锂离子电池的安全性问题，一种全新的采用固体电解质的全固态锂电池进入了人们的视线。

无机固体电解质又称为快离子导体，在其内部只有特定的离子才能移动。

不同于液体电解质中由阴离子和阳离子的移动发挥电传导作用，在无机固体电解质中只有离子进行移动，因此在使用液态电解质的锂离子电池中常常发生的离子或溶剂所引起的副反应在无机固体电解质中很难发生。

无机固体电解质要应用于锂离子电池必须具备以下几点基本要求[2-4]：（1）快离子导体需要具有较高的锂离子电导率(>10-3S/cm)和较大的锂离子迁移数（接近于1）；（2）活化能（即电导激活能）低于50 k J/Mol，即0.5 eV。

（3）电化学窗口宽，至少达到5 V；（4）化学及电化学稳定性好。

无机固体电解质本身具有适合应用于锂离子电池的优势，比如耐高温性能和可加工性能好装配方便，在全固态锂离子电池中有很好的应用前景。

由无机固体电解质所制的全固态锂离电池可逆性高、循环性好、自放电低，在充放电时副反应的发生可以有效得到抑制[5,6]。

但是，机械强度差、与电极活性物质接触时的界面阻抗大和电化学窗口不够宽是制约锂无机固体电解质用于锂离子电池的主要障碍[7,8]，因此，开发在常温下具有较高离子导电率和稳定性的锂无机固体电解质材料显得尤为重要。

无机固体电解质Li7La3Zr2O12的研究进展查文平;李君阳;阳敦杰;沈强;陈斐【期刊名称】《中国材料进展》【年(卷),期】2017(036)010【摘要】目前,采用固体电解质代替传统电解液发展新型全固态锂离子电池,已成为解决电池安全问题、提高电池储能密度的一项重要的技术方法.固体电解质材料作为全固态锂电池的核心,它的性能很大程度上决定了电池的各项性能指标.迄今被研究过的无机固体电解质材料有很多,包括NASICON型、LISICON型、钙钛矿型和石榴石型等晶态固体电解质,和氧化物及硫化物等玻璃态固体电解质,其中石榴石型结构的Li7La3Zr2O12材料具有优异的综合电化学性能,使其更具实际应用潜力和研究价值.实验与理论计算结果表明该材料具有较高的锂离子电导率(10-4～10-3 S-cm-1),能与负极金属锂及大部分正极材料稳定接触,电化学窗口高达6V.根据近年来国内外在该类材料上的研究现状,主要从Li7La3Zr2O12的晶体结构特征、制备方法及掺杂改性等方面进行了详细介绍,最后阐述了Li7La3Zr2O12固态电解质材料在全固态锂电池中的发展前景及面临的挑战.【总页数】8页(P700-707)【作者】查文平;李君阳;阳敦杰;沈强;陈斐【作者单位】武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070;武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TQ131.11【相关文献】1.无机固体电解质Li7La3Zr2O12的制备及掺杂改性研究进展 [J], 柳红东;胡忠利;阮海波2.无机固体电解质用于锂及锂离子蓄电池的研究进展Ⅱ玻璃态锂无机固体电解质[J], 郑洪河; 曲群婷; 石静; 徐仲榆3.钠离子无机固体电解质研究进展 [J], 孙歌;魏芷宣;张馨元;陈楠;陈岗;杜菲4.无机钠离子电池固体电解质研究进展 [J], 徐来强;李佳阳;刘城;邹国强;侯红帅;纪效波5.石榴石型Li7La3Zr2O12固体电解质改性的研究进展 [J], 杨剑;戴仲葭;杜泽学因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

固态电池中电解质的分类固态电池是一种新型的电池技术，相较于传统液态电池具有更高的安全性和能量密度。

其中关键的部分就是电解质，它在固态电池中起到导电和离子传递的作用。

根据电解质的性质和组成，可以将固态电池中的电解质分为几个不同的分类。

一、无机固体电解质无机固体电解质是固态电池中最常见的一种电解质。

它由无机盐类组成，例如氧化物、磷酸盐、硫化物等。

这些无机盐类在高温下可以熔化形成固态电解质，具有较高的离子导电性能。

无机固体电解质的主要特点是化学稳定性高、导电性能好、热稳定性高，适用于高温固态电池。

但是，无机固体电解质的制备工艺复杂、成本较高，限制了其在商业化应用中的推广。

二、有机固体电解质有机固体电解质是一种由有机聚合物构成的电解质。

有机固体电解质具有固态电解质的安全性和稳定性，同时又具备有机聚合物的柔韧性和可加工性。

有机固体电解质的导电性能较差，但可以通过添加离子盐或导电添加剂来提高其导电性能。

有机固体电解质的制备工艺相对简单，成本较低，因此在固态电池中具有广泛的应用前景。

三、混合固体电解质混合固体电解质是由无机固体电解质和有机固体电解质混合而成的一种电解质。

混合固体电解质兼具无机固体电解质和有机固体电解质的优点，具有较高的离子导电性能和较低的制备成本。

此外，混合固体电解质还可以通过调整无机与有机电解质的比例来调节其导电性能和机械性能，使其更加适用于不同类型的固态电池。

四、无定形固态电解质无定形固态电解质是一种由无定形材料构成的电解质。

无定形固态电解质常见的材料有硫化物玻璃、玻璃陶瓷等。

无定形固态电解质具有较高的离子导电性能和良好的化学稳定性，适用于高温固态电池。

此外，无定形固态电解质还具有较好的机械性能，可以提供固态电池的机械支撑。

总结起来，固态电池中的电解质可以根据性质和组成分为无机固体电解质、有机固体电解质、混合固体电解质和无定形固态电解质。

不同类型的电解质在固态电池中具有不同的特点和适用范围，选择合适的电解质对于固态电池的性能和商业化应用具有重要意义。

固态电池电解质材料随着人们对环境保护的要求越来越高，新能源汽车成为了未来的发展方向。

而其中最重要的技术之一就是电池技术。

固态电池作为电池技术的一种新型，由于其高安全性、高能量密度、长寿命等优点，已经成为了新能源汽车电池技术的研究热点之一。

而固态电池的电解质材料则是其重要组成部分之一，其性能直接影响着固态电池的性能。

本文将从固态电池电解质材料的定义、分类、性能和应用等方面进行阐述。

一、固态电池电解质材料的定义固态电池电解质材料是指在固态电池中起到离子传输功能的材料。

它不同于传统液态电池中的电解液，而是采用了由固体材料构成的电解质。

其主要作用是传导离子，确保电池的正常工作。

同时，固态电池电解质材料还具有一定的机械强度和化学稳定性，能够保障电池的安全性和长寿命。

二、固态电池电解质材料的分类根据固态电池电解质材料的类型，可以将其分为无机固体电解质和有机固体电解质两类。

1. 无机固体电解质无机固体电解质是指由无机材料构成的电解质。

常见的无机固体电解质材料有氧化物、氟化物、磷酸盐等。

这类电解质材料具有较高的离子导电性能和化学稳定性，但是其机械性能较差，容易出现断裂和开裂等问题。

2. 有机固体电解质有机固体电解质是指由有机材料构成的电解质。

常见的有机固体电解质材料有聚合物、聚合物复合物等。

这类电解质材料具有较好的机械性能和化学稳定性，但是其离子导电性能较差，需要通过添加离子导体等方式来提高其离子导电性能。

三、固态电池电解质材料的性能固态电池电解质材料的性能直接影响着固态电池的性能。

其主要性能包括离子导电性能、机械性能、化学稳定性等。

1. 离子导电性能离子导电性能是固态电池电解质材料的最重要性能之一。

其离子导电性能直接决定了固态电池的输出功率和能量密度。

通常来说，离子导电性能越高，固态电池的输出功率和能量密度就越高。

因此，提高固态电池电解质材料的离子导电性能是当前研究的重点之一。

2. 机械性能机械性能是固态电池电解质材料的另一个重要性能。

全固态锂离子电池技术的研究与开发随着现代社会的发展，电子产品已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

而这些产品所需要的能源更是不可或缺的，电池成为了人们日常生活中经常使用的能源媒介。

目前市场上主流的电池类型有很多，其中最受欢迎的电池类型之一就是锂离子电池。

但是锂离子电池的安全性和寿命一直是令人忧虑的问题，这也引起了人们对于锂离子电池的改进和研究。

全固态锂离子电池正是锂离子电池技术的重要进步，日益受到人们的重视。

一、全固态锂离子电池的定义全固态锂离子电池是指电解液全部被固态电解质所替代，并且正负极电极材料必须与固态电解质有良好的接触。

在固态电解质内离子的移动必须通过固态转移通道完成。

相比于传统锂离子电池，全固态锂离子电池具有更高的安全性、更长的寿命和更高的能量密度。

二、全固态锂离子电池技术的优点1、安全性好全固态锂离子电池由于采用的是固态电解质材料，在电池使用过程中几乎不会发生电解液泄露、燃爆或着火等危险情况。

因此，全固态锂离子电池的使用更加安全可靠。

2、寿命长传统锂离子电池的寿命受到极大的限制，主要原因在于电解液在循环过程中不断的蒸发、漏泄和分解，导致电池生成气体，电极材料的变化等。

而固态电解质几乎不会发生任何变化，因此，全固态锂离子电池的使用寿命很长。

3、能量密度高由于固态电解质的引入，全固态锂离子电池的体积可以大大减小，而能量密度却可以更高，因此可以实现更小体积的电池承载更高的能量。

这对于手机、笔记本电脑等小型便携设备的电池升级来说，是一个非常重要的突破。

三、全固态锂离子电池技术的研究进展目前，全固态锂离子电池的技术研究已经进入了实际应用阶段，但是还存在很多技术瓶颈需要突破。

从目前公开的研究成果来看，全固态锂离子电池的研发方向主要包括以下几个方面：1、固态电解质材料全固态锂离子电池的基础是固态电解质材料。

固态电解质材料的研究是全固态锂离子电池技术的核心。

目前，全固态锂离子电池研究中采用比较多的材料主要包括硫酸锂、磷酸锂等无机离子固态电解质材料以及聚合物、聚合物复合物等有机固态电解质材料。

全固态及固液混合锂电池安全要求随着移动电子设备的普及和新能源汽车的兴起，锂电池作为一种高能密度存储设备，获得了广泛的应用。

然而，由于锂电池在充放电过程中存在安全隐患，如电池短路、过充、过放等问题，为了降低这些安全隐患，保障用户的生命财产安全，有必要对锂电池的安全性做出规范和要求。

本文将对全固态及固液混合锂电池的安全要求进行详细介绍。

一、全固态锂电池的安全要求全固态锂电池是指电解质采用固态电解质的锂电池，其电解质通常为固体陶瓷、聚合物或其他无机材料。

全固态锂电池相对于传统的液态锂电池具有更高的安全性能，因为固态电解质在高温或机械压力下不易泄漏或爆炸。

为了确保全固态锂电池的安全性能，需要遵循以下要求：1. 电池设计应考虑内部应力分布，避免因温度变化或机械压力导致电极与电解质之间的剥离或脱落，从而引发短路和安全事故。

电池壳体和内部结构材料应具有足够的强度和耐腐蚀性能，以抵御外部环境的影响。

2. 电池制造过程中应保持高度的干燥和无尘环境，以避免固态电解质的污染和受潮，从而影响电解质的导电性和隔离性能。

3. 在电池组装过程中，应注意避免电极与电解质的直接接触，同时要确保正负极板与电解质的紧密结合，以降低内部材料之间的接触电阻和热阻，减少热点的产生。

4. 电池封装过程中，应选择符合要求的密封材料和工艺，确保电池内部的气体和液体不因渗漏而引发安全隐患。

5. 在电池使用和充放电过程中，应实施严格的温度控制和过压保护，以确保固态电解质不会因温度过高或过低而失效，避免充电电压超过固态电解质的承受范围，导致电池发生过热或短路。

二、固液混合锂电池的安全要求固液混合锂电池是指电池的电解质由固态和液态两种形式组成，通常是固态电解质与液态电解质的混合体。

固液混合锂电池在保持固态电解质高安全性能的又能保持液态电解质的高离子导电率，因此在新能源汽车和大容量储能设备中得到了广泛的应用。

为了确保固液混合锂电池的安全性能，需要遵循以下要求：1. 电池设计时，应考虑固态电解质和液态电解质的配比和分布，避免电池在高温或外部压力下液态电解质泄漏或固态电解质失效，从而引发安全隐患。

第37卷第1期 (2021 年1月）福建师范大学学报（自然科学版）Journal of Fujian Normal University (Natural Science Edition)V ol.37，No. 1Jan. 2021DOI ：10. 12046/j. issn. 1000-5277. 2021. 01. 003 文章编号：1000-5277(2021)01-0018-13无机固态电解质及其电极-电解质界面优化对全固态锂离子电池性能提高的研究进展李志宣，陈越，林洪斌，林春，潘汉殿，黄志高(福建师范大学物理与能源学院，福建省f l子调控与新能源材料重点实验室，福建福州350117)摘要：固态电池研究的重点在于开发高离子电导率的固态电解质，并优化固态电解质和电极的界面问题.首先以近年来受到广泛研究的无机固态电解质为中心，主要介绍通过固相烧结、液相烧结、溶胶凝胶法等方法制备的包括L iPO N型、钙钛矿型、石榴石型和NAS丨C O N型在内的4种无机固态电解质及其在全固态锂离子电池中的应用；其次，通过对固态电解质表面修饰及界面优化，并结合不同的修饰方法讨论了界面优化的本征机制；最后对固态电池的研究开发、应用及发展前景进行了展望.关键词：全固态锂离子电池；固态电解质；无机；界面中图分类号：0641 文献标志码：AResearch Progress on Inorganic Solid Electrolyte and Its Improvement of Interface Issue for All-solid-state Lithium BatteriesLI Zhixuan, CHEN Yue, LIN Hongbin, LIN Chun, PAN Handian, HUANG Zhigao (College o f Physics and Energy, Fujian Normal University，Fujian Provincial Key Laboratory ofQuantum Manipulation and New Energy Materials, Fuzhou350117, China)Abstract ：The key issue for research of all-solid-state lithium-ion batteries is development of solid electrolytes with high ionic conductivities and improvement of interface issue between electro­lyte and electrode. In this review, four types of solid electrolytes applied in all-solid-state lithium- ion batteries including LiPON-type, perovskite-type, garnet-type, NASICON-type were discussed, and various preparation methods including solid phase sintering, liquid phase sintering and sol-gel method were also reviewed. Additionally, the modification of electrolyte interface for solving inter­face issue was investigated, and the intrinsic mechanism of interface issue was discussed. At last, the future development and application on solid-state lithium batteries were proposed.Key words：all-solid-state lithium batteries；solid electrolyte；inorganic；interface.20世纪90年代初索尼公司发布的首个商业化锂离子电池推动了移动电子产品开始向轻量化、便 携式的方向发展.如今锂离子电池应用领域不断扩大，性能逐年提升.成熟的商业化锂电池采用的是 有机液态电解质，它虽然具有很高的离子电导率，但是在电池充放电过程中，特别是高温下容易与电 极发生界面副反应导致钝化膜的持续增长；而在低温或大电流充电下，金属锂容易在负极表面析出产 生锂枝晶会对电池寿命产生影响；同时由于液态电解质热稳定性低、燃点低等方面的缺陷可能引起电 池的燃烧爆炸等不容忽视的安全问题1:.为解决上述难题，科研人员将目光转向了使用固态电解质的 全固态锂电池，其相比于使用液态电解质的锂电池具有更高的安全性和能量密度，在电子产品、混合 动力汽车等领域拥有广阔的市场前景.固态电解质分为聚合物电解质和无机电解质，聚合物固态电解质的优势在于生产成本低廉，并且 在可穿戴柔性设备上具有应用前景，但也面临在室温下离子电导率低、机械强度和热力学稳定性较差收稿日期：2020-06-01基金项目：国家自然科学基金资助项目（61574037 , 21203025)通信作者：黄志高（1%4-),男，教授，博士，研究方向为先进材料设计和新能源材料.Z ghuang@.,.n第1期李志宣，等：无机固态电解质及其电极-电解质界面优化对全固态锂离子电池性能提高的研究进展 19以及电化学窗口窄等问题2].无机固态电解质所具有的高离子电导率、电化学和热力学性能的稳定、优秀的机械性能和不易燃等特点使它在作为电解质时能够平衡电池的使用性能同时保障安全性.早期对固态电解质的开发在于寻找高离子电导率、低电子电导率及合适电化学窗口的离子导体材料3].这些关键性能参数在近几年的研究开发中得到了大幅提升，但同时固态电解质的实际应用发展又面临新—高的界面阻抗14].与传统有机液态电解质与电极良好的接触性不同的是，固态电解质虽然 的挑战—已经具有很高的离子电导率，但由于固态电解质和电极的固/固界面接触性较差使得界面阻抗大大增加，阻碍离子传输和电池的容M释放5i.因此，近年来全固态电池的研究方向一方面在于探索制备更 高离子电导率电解质，另一方面在于通过各种方法修饰固态电解质和电极的接触界面以优化界面，降 低阻抗，提高电池性能.本文将介绍近年来全固态锂离子电池所选用的电解质及其合成方法，并综述 了优化固态电解质界面问题的最新进展.1无机固态电解质近年来，无机化合物由于其高的离子电导率成为热门锂电池电解质研究材料.目前开发的无机固态电解质材料可分为氧化物型和硫化物型.硫化物固态电解质由于和金属锂的化学亲和力较弱f6]，锂离子在硫化物内的流动性更强使它具有超高的离子电导率.硫化物固态电解质主要为LISICON型，其 化学式为 Li.I V^M'S,(M 为 Si、Ge,M'为P、A l、Zii、Ga、Sb)，它们为7-Li3P04 结构；还有 Li2S-P2S5.且认为硫化物电解质Li2S-P2S5和L1SIC0N型固态电解质Li4_,Ge h P tS4(0 < x < 1)具有好的发 展前景7:.Yoshikatsu等[8]制备出一种Li2S-P2S5玻璃陶瓷，在室温下离子电导率达到了 1.7x l(T2S . cm'2011年，Norilu等[9:使用真空烧结的方法制备出了新型的固态电解质I」丨〇GeP2S12,在室温下离 子电导率达到了 1.2x l(T2S •cm'虽然硫化物固态电解质超高的离子电导率甚至超过了许多液态电 解质，但硫化物电解质在接触到空气后会和空气中的水发生反应产生有毒气体H2S，在影响电池稳定 性的同时也会造成安全隐患和环境污染问题.与之相比，无机氧化物电解质在化学稳定性和热稳定性 上的优势可以很好地解决人们对锂离子电池高能量密度的需求和电池使用安全问题之间的矛盾.随着 研究不断深人，新开发的无机氧化物电解质种类繁多，以下将主要综述广泛使用的石榴石型、LiPON 型、钙钛矿型和NASIC0N型4种类型的无机氧化物固态电解质.1.1石榴石墦石榴石型的固态电解质在1969年被首次报道11(1，化学通式为：Li3+,A,B2012，石榴石固态电解质 的结构分为四方相和立方相，锂原子可分别占据八面体Zr06和十二面体LaOs配位，其中立方相为离 子电导率更高的高温稳定相.Tliangadurai等11在2003年首次发现『新型石溜石结构的锂离子导体Li5La3M2012(M = Nb，Ta)，并且之后在高温下采用传统的固态反应法成功制备出离子电导率达到0. 1~ 1.0 mS •的石榴 石型固态电解质Li7La,Zr2012(LLZ0).相比于上文提到的硫化物固态电解质，石榴石型固态电解质 具备更好的安全性和热稳定性[121.为了提高石榴石型电解质的电导率，在制备过程中掺人元素是一 种有效的办法.Xiang等'13制备了 LiwA^La^Zi^O^ (A= Be、B、Al、Fe、Z n和Ga),其中掺人兀素 的比例0.2~0. 3.根据电化学阻抗谱的测量结果，发现A1、F e和G a掺杂的LLZ0样品具有更高的离 子电导率，其中G a掺杂的样品在室温下的电导率达到了 1.31x l〇-3S .cm'同时结合XRD物相分析 发现，通过Al、F e和G a元素的掺杂实现了对L i元素的替代，使得掺杂后的LLZ0样品中具有更高离 子电导率的立方相更加稳定，从而提高了样品的离子电导率.243»等[|4]使用固相反应法制备了 A1掺 杂的LLZ0样品.样品化学式为：Li7_,Al,La3Zr2012,A1的掺杂量控制在0~0.25之间.如图l(a)(b)所示的乂1^测量结果表明，在丨」7_，丨>1^為20|:样品中的四方相和立方相的含量随着人1掺杂量的变 化而变化，当掺人0.1 mol的A1时，样品中四方相的信号几乎消失而表现出纯的立方相.结合对一系 列不同含量的样品的阻抗谱分析（如图I(c)所示），并通过计算得出掺量为0.1 mol的样品具有最大的 离子电导率，在30 t下达到了 L41x l〇_4S •o ir1,这与之前XRD的测试中立方相含量最高的结果相吻合.20福建师范大学学报（自然科学版)2021 年-20.-0 mol A1 0.05 mol A1 0.10 mol A1 0.20 mol A i3026/(°)40图1(a) (b) Al-LLZO样品的X射线衍射图谱，（c)在30尤下0〜0.25 mo丨含量范围内A1元素掺杂LLZO样品的电化学阻抗谱[|4]Fig. 1( a) ( b) X-ray diffraction patterns of Al-LLZO samples，（ c) Nyquist plots for the totalionic conductivity of LLZO samples with 0 〜0. 25 mol Al doping at 30 Ti 14■等[15]则使用Li2C03、Rb2C03、La203、21〇2和〇320,粉末，通过固相反应的方法制得了 Ga、汕元素掺杂的1^62。

全固态锂离子电池的工作原理首先，我们来看一下全固态锂离子电池的构造。

它由正极、负极和固态电解质组成。

正极一般采用锂金属或锂离子化合物，负极则使用碳材料或锂钛酸盐等。

固态电解质通常是由无机固体材料构成，如氧化物、硫化物或磷酸盐等。

在充放电过程中，全固态锂离子电池的工作原理如下：充电过程：1. 当电池处于放电状态时，锂离子从正极释放出来，经过固态电解质向负极移动。

2. 在负极，锂离子被负极材料的结构吸附和嵌入，形成锂金属或锂离子化合物。

3. 充电时，外部电源施加电压，使得锂离子从负极脱嵌，并通过固态电解质移动回正极。

4. 在正极，锂离子被正极材料的结构吸附和嵌入。

放电过程：1. 当电池处于充电状态时，外部电源施加电压，使得锂离子从正极脱嵌，并通过固态电解质移动到负极。

2. 在负极，锂离子被负极材料的结构吸附和嵌入，形成锂金属或锂离子化合物。

3. 放电时，锂离子从负极脱嵌，并通过固态电解质移动回正极。

4. 在正极，锂离子被正极材料的结构吸附和嵌入。

全固态锂离子电池的工作原理可以从以下几个方面解释：1. 固态电解质的优势，固态电解质具有高离子导电性、抗氧化性和稳定性等优势，能够有效阻止锂离子和电解质之间的反应，提高电池的安全性和循环寿命。

2. 锂离子的嵌入和脱嵌，在充放电过程中，锂离子通过嵌入和脱嵌的方式在正负极材料中进行反应，实现了电能的储存和释放。

3. 正负极材料的选择，正极材料需要具有高容量和良好的电化学性能，如锂离子嵌入和脱嵌反应的可逆性；负极材料需要具有高的锂离子嵌入和脱嵌速率，以及稳定的循环性能。

4. 充放电过程中的电化学反应，在充电过程中，正极材料发生氧化反应，负极材料发生还原反应；在放电过程中，正极材料发生还原反应，负极材料发生氧化反应。

总结起来，全固态锂离子电池通过固态电解质和正负极材料之间的离子传输和电化学反应，实现了电能的储存和释放。

它具有高安全性、高能量密度和长循环寿命等优点，被广泛认为是下一代高性能电池技术的发展方向。