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随着数码类产品以及新能源汽车行业的蓬勃发展,人们对锂二次电池的要求逐渐提高。具有高安全性、高能量密度的固态锂电池受到了极大关注。作为固态锂电池的核心,锂离子传导率高、界面阻抗低并且稳定性好的固态电解质的设计和开发成为研究的热点。本论文基于NASICON型固态电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP),首先探究了不同因素对其锂离子传导率的影响,并初步进行了界面改性。以界面相容性好的聚环氧乙烷(PEO)为聚合物基体,以预制的LATP为无机填料,制备出正极支撑的复合固态电解质膜并研究其电化学性能。具体研究内容如下:(1)从LATP粉末的制备工艺入手,采用易于规模化的固相球磨法制备调控LATP粉末,详细研究了二次球磨工艺、锂盐掺杂量、烧结温度及时间对LATP陶瓷片锂离子传导率的影响。结果表明,二次球磨工艺有利于进一步减小LATP颗粒的粒径尺寸并提升均匀度,显著提升了 LATP锂离子传导率。当锂盐过量20%时得到的陶瓷片无杂质相并具有最高的锂离子传导率。在850℃、2 h的烧结条件下得到的LATP陶瓷片晶界清晰、孔隙较少、无杂相,锂离子传导率达到了 2.91×10-4S/cm。使用PVCA-PEO双面聚合物层修饰LATP陶瓷片得到了三明治结构的复合固态电解质。组装成对Li电池后,测试表明在50℃、0.05 mA/cm2的电流密度下循环了 6000分钟,极化电压稳定在 0.054 V。LiFePO4/PVCA-LATP-PEO/Li 电池在 50℃、0.3 C下循环50圈后放电比容量为129 mAh/g,容量保持率达到了 97.3%。(2)以PEO为聚合物基体,LATP为无机填料使用溶液浇筑法制得了正极支撑的复合固态电解质膜。微观表征和电化学测试表明,无机填料LATP显著抑制了 PEO的结晶性,有利于提升电解质膜的锂离子传导率。当掺杂15wt.%LATP粉末时,LATP填料在电解质膜中分散均匀且致密,并将电化学稳定窗口提升至了 4.8 V,电解质膜在20℃和60℃下锂离子传导率分别达到了 7.50×10-6 S/cm和3.46×10-4 S/cm。对Li电池60℃下以0.2 mA/cm2的电流密度稳定循环了 400 h,极化电压稳定在0.05 V左右。60℃下正极支撑的固态电解质膜组装的固态锂电池初始阻抗为69Ω,仅为传统固态锂电池初始阻抗的 1/2 左右。LiFePO4-PEO-LATP/Li 电池在 60℃、0.5 C 下 120次循环后放电比容量为137.5 mAh/g,容量保持率为93.66%。同时展示出了较好的倍率性能。