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全固态电池具有安全性高、环境友好、具有更高的能量密度等优点。而研究全固态电池的关键是研究固体电解质,全固态电池的固体电解质应该具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口、良好的稳定性。综合而言,与诸如聚合物固体电解质以及NASION型固体电解质等相比,Li7La3Zr2O12（LLZO）材料在合成控制、稳定性提升以及电导率提高等方面具有很大的发展前景,是一种更具有优势的固体电解质材料。因此本课题探究了LLZO材料的合成工艺,改进并优化了合成条件,对LLZO材料的物理化学性质进行探究。随后对LLZO材料进一步进行掺杂,以便提高离子电导率,最后把固体电解质装成电池,探究电化学性能。本实验采用固相合成法合成LLZO材料,控制球磨过程中的球磨时间以及改变压片过程中的压力,探究这二者对LLZO合成材料的影响。SEM图和交流阻抗表明在球磨时间为12 h,压片压力为26 MPa的条件下制备的前驱体颗粒均匀且致密。在控制材料烧结过程中的烧结温度和烧结时间,设置了不同的温度和时间探究。结果表明,在950℃时烧结出来的固体电解质LLZO材料具有较好的致密度和稳定的立方相的LLZO。其交流阻抗分析得出的离子电导率为4.27×10-7 S/cm。在烧结时间为18 h时,获得了较好的离子电导率为7.96×10-7 S/cm。获得优化的合成LLZO材料的合成工艺,分别掺杂Ba2+和Ta5+来进一步提高LLZO材料的离子电导率。以0%、2%、4%、6%和8%的质量比进行掺杂,SEM和XRD结果表明,掺杂2%Ba和6%Ta时可以提高材料的致密度和结晶度,使LLZO材料保持在立方相。电化学测试表明在掺杂2%Ba、4%Ta和6%Ta时,其离子电导率得到提高,在室温下分别为2.68×10-7 S/cm、1.02×10-6 S/cm和1.42×10-6 S/cm。以LLZO材料作为固体电解质初步探索了锂离子固态电池的装配工艺,讨论了四种不同的LLZO固体电解质材料对电池的电化学性能的影响。测试了未掺杂的、掺杂4%Ba、4%Ta和6%Ta的LLZO材料组装的电池的开路电压,以及电化学交流阻抗,充放电曲线即容量。但得到的电池由于电极材料与固体电解质之间的界面阻抗问题导致极化过大,测得的开路电压不足3 V,掺杂6%Ta的电池容量为95 mAh/g,容量较低,为理论容量的64%,仍需待研究。