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与传统电解液相比,无机固态电解质拥有许多优势:不易燃不易爆;机械性能好;具有良好的稳定性,不与金属锂发生反应;电化学窗口宽;锂离子迁移数高(接近1)。因此,无机固态电解质将会成为新一代锂电池的应用的必然趋势,其中最引人瞩目的就是硫化物无机固态电解质。虽然硫化物固态电解质拥有着优异的电化学性能,但是其还存在着一些问题,例如对水氧敏感,对金属锂的稳定性不高的问题,如何进一步提高固态电解质的电导率。针对这些问题,本论文采用同族元素掺杂改性的方法研究了如何提高硫化物固态电解质的电导率和电化学稳定性,研究内容如下:(1)用固相烧结法来制备三元硫化物固态电解质Li10GeP2S12粉体,通过控制烧结环境变量来研究烧结温度对Li10GeP2S12粉体的电化学性能的影响。在行星球磨机转速300 rpm球磨3 h的条件下,最佳烧结温度为570℃。其后,又使用高能球磨机在600 rpm转速下球磨3 h并在烧结温度为570℃的工艺条件下制备了Li10GeP2S12粉体样品,所制备的样品是粒径为数个微米的粉体,样品在室温下最高的离子电导率为2.83×10-3 S/cm。(2)使用固相烧结法对无机固态电解质Li10GeP2S12中S位进行O元素掺杂,制备出不同掺杂比例下制备的Li10GeP2S12-xOx(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)粉体材料。掺杂O元素后,随着O元素比例的增加掺杂后样品的电导率降低。研究了Li10GePS11.6O0.4的掺杂样品的电化学窗口,发现该样品对金属锂更加稳定。(3)使用固相烧结法对无机固态电解质Li10GeP2S12中S位进行Se元素掺杂,制备出不同掺杂比例下制备的Li10GeP2S12-2xSex(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)粉体材料。其中掺杂了1 at.%GeSe2的电解质材料在室温下的电导率最高为3.41×10-3 S/cm。由于Se的离子半径比S的离子半径更大,拓宽了Li+的传输路径,有利于Li+的传输。Li10GeP2S11.8Se0.2与金属锂之间的电化学稳定性也可以在06 V之间保持稳定。