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薄膜电解质,是全固态薄膜锂离子电池的重要组成部分,要求具有稳定性的同时,还必须有较高的离子电导率与较低的电子电导率。锂镧钛氧(LLTO)薄膜电解质,具有较高的离子电导率,但其电子电导率也很高,难以作为全固态锂离子电池的薄膜电解质材料使用。而锂镧锆氧(LLZO)薄膜电解质,由于其离子电导率较低,同样不适合作为薄膜电解质材料使用,但是,其优点在于具有较低的电子电导率。本文综合LLTO与LLZO薄膜电解质的优点,对LLTO薄膜电解质进行改进,在保证其拥有较高的离子电导率的同时,具有较低的电子电导率,使其能作为性能良好的薄膜电解质材料使用。合格的薄膜电解质材料,要求其离子电导率与电子电导率相差4个数量级以上。 本文主要研究内容如下: (1)用固相烧结法制备锂镧钛氧(Li0.33La0.56TiO3)与锂镧锆氧(Li7La3Zr2O12)粉末,分别对两者添加过量的 Li来补偿高温烧结过程中的损失。通过将粉末烧结成陶瓷片,测试其离子电导率与电子电导率,得出制备粉末的最佳工艺。锂镧钛氧(Li0.33La0.56TiO3)粉末在 Li过量10%的时候性能最好,离子电导率最高,达到4.82×10?5 Scm-1,电子电导率最低,为6.88×10-7 Scm-1;对于锂镧锆氧(Li7La3Zr2O12)粉末,则是Li过量20%的时候性能最佳,离子电导率为5.65×10-7 Scm-1,电子电导率为5.88×10-10 Scm-1; (2)粉末靶材具有制备容易,寿命长等特点,本文首次使用锂镧钛氧(Li0.33La0.56TiO3)与锂镧锆氧(Li7La3Zr2O12)粉末靶材进行磁控溅射沉积薄膜。以粉末靶材为溅射源,并对溅射功率与热处理工艺对薄膜性能的影响规律进行了研究,制备出性能较好的LLTO与LLZO无定形薄膜电解质。其中LLTO薄膜电解质的离子电导率为3.68×10?6 Scm-1,电子电导率为4.21×10?7 Scm-1;而LLZO薄膜电解质,离子电导率与电子电导率分别为6.38×10?7 Scm-1和2.82×10?10 Scm-1; (3)利用 LLZO薄膜电解质电子电导率低的特点,首次使用双靶材共溅射的方法,在溅射沉积薄膜的过程中对 LLTO薄膜电解质进行改性提高,制备出Li-La-Ti-Zr-O无定形薄膜电解质,其离子电导率高达2.83×10?6 Scm-1,电子电导率却很低,为5.10×10?10 Scm-1,两者相差4个数量级,可以作为全固态薄膜锂离子电池的电解质材料使用。