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目前阻碍锂电池进一步发展的主要障碍在于液态电解液,高度易燃且易泄露、有毒等缺点,导致锂电池内部热不稳定性加剧,极易引发热失控和爆炸等安全问题,固态电解质材料因其高安全的特性成为未来锂离子电池高要求的必然选择。石榴石型电解质材料展现出高的离子电导率、良好的稳定性能和电化学性能,并且与锂金属接触稳定,电化学窗口宽等优点,成为无机固态电解质材料中的优先选择。但是,石榴石型固态电解质应用在锂离子固态电池后出现固-固界面接触性不良,界面电阻过大,以及在组装时受到挤压易于破裂。有机固态聚合物电解质具有高柔韧性,与电极之间保持良好的固-固界面接触,易加工成各种形状,但存在室温离子电导率低。本课题通过石榴石型固态电解质与有机电解质PVDF结合构建成性能优异的复合电解质材料,并装配成固态锂离子电池进行电化学性能研究。主要工作如下:(1)采 用 Nb5+和 Ta5+共 掺 杂 Li7La3Zr2O12 制 备 了Li6.5La3Zr1.5Nb0.5-xTaxO12(x=0-0.5)石榴石型固态电解质。研究表明:所获得的电解质材料均为立方相石榴石型结构,通过Nb5+和Ta5+占据Li7La3Zr2O12结构中的Zr4+位来调控锂离子迁移通道,使锂离子易于迁移。当 x=0.25 时,Li6.5La3Zr1.5Nb0.25Ta0.25O12在 17℃ 时的离子电导率为2.57×10-4 S/cm,在213K～253K范围内锂离子迁移活化能仅为0.301eV,使用Li6.5La3Zr1.5Nb0.25Ta0.25O12装配Li对称电池,对称电池在28℃时,0.2 mA cm-2电流密度下进行循环测试,结果发现,在0.2 mA cm-2的电流密度下锂金属在Li/LLZNTO界面处的电流分布不均匀,Li金属在固态电解质表面沉积不均匀。装配LiFePO4/Li6.5La3Zr1.5Nb0.25Ta0.25O12/Li全电池在0.1C放电比容量从54.54mAh/g上升到最大值117.16mAh/g,然后下降到31.11mAh/g,该电解质装配的电池充放电循环性较差。(2)分别制备了 PVDF/LITFSI/LLZNTO 和 PVDF/TiO2/LLZNTO 两类复合电解质材料。研究结果表明:将PVDF与LITFSI 比为3/2和10%LLZNTO组合获得的样品性能最佳,在30℃下电导率为3.53×10-4 S/cm,该复合电解质与Li组成电池的稳定窗口电压可达5.0V。含有5%TiO2和15%LLZNTO与PVDF组合获得的样品性能最佳,样品的气孔率为2.6%,在30℃下电导率为2.89×10-4 S/cm,与Li组成电池的稳定窗口电压可达4.5V,良好的对锂稳定性和机械性能。其组装的LiFePO4|Li电池在0.1C下进行充放电循环25圈后容量为117.9mhA/g,库伦效率为99.9%。