液相辅助烧结LLTO基固体电解质的制备与表征
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》一、引言随着能源需求的日益增长和环境保护意识的提高，新型固态电解质材料成为了当前研究的热点。
石榴石型固态电解质LLZTO （Li6ZrTi3O12）具有优异的离子导电性能和较高的电化学稳定性，因此，对它的制备和改性研究具有很高的实际应用价值。
本文将对石榴石型固态电解质LLZTO的制备工艺及其改性研究进行深入探讨。
二、石榴石型固态电解质LLZTO的制备LLZTO的制备主要包括材料的选择、混合、煅烧和粉碎等步骤。
（一）材料选择首先，需要选择纯度较高的原材料，如锂、锆、钛和氧等元素，确保所选择的原料不含杂质。
（二）材料混合将选定的原料按照一定比例混合，通过球磨机进行充分混合，使各元素在分子级别上均匀分布。
（三）煅烧将混合后的原料放入高温炉中，在一定的温度和时间下进行煅烧。
在煅烧过程中，各元素会发生化学反应，形成石榴石型固态电解质LLZTO。
（四）粉碎煅烧完成后，将得到的LLZTO块状物进行粉碎，得到所需的LLZTO粉末。
三、LLZTO的改性研究为了提高LLZTO的离子导电性能和电化学稳定性，需要进行改性研究。
常见的改性方法包括掺杂、表面修饰和纳米化等。
（一）掺杂改性掺杂是提高LLZTO性能的有效方法。
通过引入其他元素（如铝、钽等），可以改变LLZTO的晶体结构和电子结构，从而提高其离子导电性能。
此外，掺杂还可以提高LLZTO的电化学稳定性，使其在更宽的温度范围内保持优良的性能。
（二）表面修饰表面修饰是提高LLZTO与电极界面相容性的有效手段。
通过在LLZTO表面引入一层保护膜或进行表面处理，可以降低界面电阻，提高电池的充放电性能。
此外，表面修饰还可以提高LLZTO的机械强度和抗腐蚀性能。
（三）纳米化改性纳米化是提高LLZTO离子导电性能的重要方法。
通过将LLZTO制备成纳米级颗粒，可以增加其比表面积，从而提高离子传输速率。
此外，纳米化还可以提高LLZTO的机械强度和抗断裂性能，有利于其在固态电池中的应用。
液相烧结的基本条件
液相烧结的基本条件一、液相烧结技术的原理液相烧结是一种常用的粉末冶金加工方法，通过加入适量的液相助熔剂，使粉末颗粒在高温下熔结成块状。
液相烧结的基本原理是：当热量作用于粉末堆体时，液相助熔剂在高温下熔化，填充在粉末颗粒之间，形成润湿层。
在润湿层的作用下，粉末颗粒之间发生了扩散和熔结，最终形成致密的块状产物。
二、液相烧结技术的应用液相烧结技术广泛应用于金属、陶瓷和复合材料等领域。
在金属材料方面，液相烧结可以用于制备高性能的工具钢、高速钢、不锈钢等。
在陶瓷材料方面，液相烧结可以制备高纯度的氧化铝、碳化硅、氮化硅等材料。
在复合材料方面，液相烧结可以用于制备金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。
三、液相烧结技术的操作条件1. 温度：液相烧结的温度是影响烧结过程的重要参数。
温度过高会导致颗粒过度生长，烧结过程难以控制；温度过低则会影响烧结体的致密性。
不同材料的烧结温度有所差异，需要根据具体材料进行调控。
2. 压力：适当的压力可以促进粉末颗粒之间的扩散和熔结，提高烧结体的致密性。
压力过大可能导致烧结体变形或产生裂纹，压力过小则会影响烧结效果。
压力的选择应根据具体材料和烧结工艺进行调整。
3. 时间：烧结时间是影响烧结过程的重要因素。
时间过短会导致烧结体致密性不高，时间过长可能使烧结体结构粗化。
烧结时间的选择应综合考虑材料的烧结性能和工艺要求。
4. 液相助熔剂：液相助熔剂是液相烧结过程中的关键因素，它可以降低烧结温度，促进粉末颗粒的熔结。
常用的液相助熔剂有金属、氧化物、硼化物等。
液相助熔剂的选择应根据具体材料的烧结要求进行调整。
四、液相烧结技术的优缺点液相烧结技术具有以下优点：烧结体致密性高，性能稳定；可以制备复杂形状的零件；适用于高温材料和难熔材料。
然而，液相烧结技术也存在一些缺点：烧结过程中易产生气孔、裂纹等缺陷；烧结温度高，能耗较大；烧结过程中易产生气体污染。
总结液相烧结技术是一种重要的粉末冶金加工方法，具有广泛的应用前景。
211145454_Al3+掺杂石榴石LLZO_固体电解质的制备及电化学性能研究
第52卷第4期 辽 宁 化 工 Vol.52，No. 4 2023年4月 Liaoning Chemical Industry April，2023Al3+掺杂石榴石LLZO固体电解质的制备及电化学性能研究金浩，耿文博（内蒙古科技大学 材料与冶金学院，内蒙古 包头 014010）摘 要： 固体电解质拥有较高的离子电导率、良好的化学稳定性、长的循环寿命以及安全可靠等优点，被广泛应用到各个领域，成为当前研究的热点。
以LLZO固体电解质为研究对象，制备了不同含量Al掺杂的LLZO电解质材料，采用X射线衍射、扫描电镜和交流阻抗谱等方法对不同掺杂量和不同烧结温度下LLZO固体电解质的XRD、微观形貌及电导率进行了研究。
结果表明：少量Al的掺杂可以明显地提升LLZO固体电解质的电导率，但随着掺杂量的增加，Al3+增多，阻塞了Li+的传输通道，导致电导率下降。
同时，烧结温度对材料的性能也有一定影响，随着烧结温度的提升，同一含量Al掺杂LLZO的致密度和电导率也有明显提升。
关 键 词：LLZO固体电解质；掺杂改性；电导率中图分类号：TQ174.75+8.11 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）04-0488-05电池作为重要的储能装置，已经经过了上百年的发展，在锌锰干电池、燃料电池、锂离子电池、太阳能电池、超级电容器等诸多储能装置中，锂离子电池因具有高比能量、高循环寿命、宽工作温度范围、质量轻、体积小、无记忆效应[1-3]等优势而被广泛地应用在航空航天、电子通信、电动汽车等领域。
锂离子电池的应用给我们的日常生活带来了极大的便利，手机电脑更加轻薄，可随身携带；电动汽车减少了燃油的使用，避免了尾气的排放。
但与此同时，由于锂离子电池采用聚合物或有机溶剂作为电解质，化学性质不稳定，易引起爆炸[4-6]。
近年来，“特斯拉”汽车、“三星”手机的爆炸均与这一安全隐患有关[7]。
因此选用电化学性质稳定、能量密度大、兼容性好的固体电解质是锂离子电池未来的发展趋势[8]。
液相烧结(详细参考)
液相烧结粉末压坯仅通过固相烧结难以获得很高的密度，如果在烧结温度下，低熔组元熔化或形成低熔共晶物，那么由液相引起的物质迁移比固相扩散快，而且最终液相将填满烧结体内的孔隙，因此可获得密度高、性能好的烧结产品。
液相烧结的应用极为广泛，如制造各种烧结合金零件、电触头材料、硬质合金及金属陶瓷材料等。
液相烧结可得到具有多相组织的合金或复合材料，即由烧结过程中一直保持固相的难熔组分的颗粒和提供液相(一般体积占13％一35％)的粘结相所构成。
固相在液相中不溶解或溶解度很小时，称为互不溶系液相烧结，如假合金、氧化物—金属陶瓷材料。
另一类是固相在液相有一定溶解度，如Cu —Pb 、W —Cu —Ni 、WC —Co 、TiC —Ni 等，但烧结过程仍自始至终有液相存在。
特殊情况下，通过液相烧结也可获得单相合金，这时，液相量有限，又大量溶解于固相形成固溶体或化合物，因而烧结保温的后期液相消失，如Fe —Cu(Cu ＜8％)、Fe —Ni —A1、Ag —Ni 、Cu —Sn 等合金，称瞬时液相烧结。
一、液相烧结肋条件液相烧结能否顺利完成(致密化进行彻底)，取决于同液相性质有关的三个基本条件。
1．润湿性液相对固相颗粒的表面润湿性好是液相烧结的重要条件之一，对致密化、合金组织与性能的影响极大。
润湿性由固相、液相的表面张力(比表面能) S γ、L γ以及两相的界面张力(界面能) SL γ所决定。
如图5—47所示：当液相润湿固相时，在接触点A 用杨氏方程表示平衡的热力学条件为cos S SL L γγγθ=+式中θ——湿润角或接触角。
完全润湿时，0θ=，cos S SL L γγγθ=+式变为S SL L γγγ=+；完全不润湿时，θ＞90，则SL L S γγγ≥+。
图5—47表示介于前两者之间部分润湿的状态，0＜θ＜90。
液相烧结需满足的润湿条件就是润湿角θ＜90；如果θ＞90，烧结开始时液相即使生成，也会很快跑出烧结体外，称为渗出。
全固态电池电解质固相与液相合成方法
全固态电池电解质固相与液相合成方法
全固态电池电解质的固相与液相合成方法主要有以下几种：
1. 熔融法：将起始原料按一定的化学计量比混合均匀得到初料，初料经过高温处理使材料熔融，熔融材料骤冷后得到玻璃态硫化物固态电解质，通过结晶玻璃态硫化物固态电解质可以进一步得到玻璃陶瓷态硫化物固态电解质。
2. 高能球磨法：以高能球磨处理混合后的起始原料，球磨一定时间后得到玻璃态硫化物固态电解质，析晶后可以得到玻璃陶瓷态硫化物固态电解质。
3. 液相法：将一定化学计量比的起始原料加入到有机溶剂中，将混合物在一定温度下搅拌，通过离心或旋蒸法从中分离出反应后的溶质，在一定温度下干燥，得到玻璃态硫化物固态电解质材料，进一步结晶得到玻璃陶瓷态硫化物固态电解质。
以上信息仅供参考，如需获取更具体的信息，建议查阅相关的技术文献或咨询该领域的专家。
固态电解质材料的制备与性能研究
固态电解质材料的制备与性能研究随着能源需求的增加和化石能源的枯竭，新型能源的开发成为世界各国的重中之重。
而电池技术作为一种重要的能源转化和存储形式，其稳定性和能量密度成为未来电力应用产业发展的关键。
其中，固态电解质材料作为无火灾、防漏电等电池安全问题的解决方案，吸引了越来越多的研究者的关注。
固态电解质材料是指在室温下呈固态，能够用作电池中离子传递的材料。
与传统液态电解质相比，固态电解质具有较高的离子导电性、化学稳定性、热稳定性和力学强度等优点。
然而，固态电解质材料的制备过程非常复杂，其中需要解决粉末合成、结构控制和性能改进等问题。
本文将介绍固态电解质材料的制备方法和性能研究进展。
一、固态电解质材料的制备方法1.1 固态反应法固态反应法是制备固态电解质材料的一种常见方法。
该方法通过高温反应，在固态条件下合成出所需的材料。
此外，通过该方法还能够实现控制材料的化学组成、结构和形貌等性质。
1.2 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备固态电解质材料的新兴方法。
该方法通过先制备出一种溶胶物质（一般为氢氧化物或氧化物），再将其转化为凝胶，通过热处理使其形成固态电解质。
该方法具有材料纯度高、化学均匀性好的优点。
1.3 真空热处理法真空热处理法是一种通过真空蒸发和热处理制备固态电解质的方法。
在该方法中，材料通过真空蒸发生成气相物质，然后在高温条件下通过热处理过程，生成具有固态电解质特性的材料。
该方法适用于制备具有高纯度、化学稳定性好的固态电解质材料。
二、固态电解质材料的性能研究进展2.1 离子导电性能固态电解质材料的离子导电性能是其最重要的性能之一。
在实际应用中，离子导电性能的高低直接关系到电池的能量密度和循环寿命等。
近年来，学者们通过引入导电添加剂、构建导电网络等方式大大提高了固态电解质材料的离子导电性能，使其逐步进入实际应用阶段。
2.2 化学稳定性化学稳定性是指固态电解质材料在化学反应过程中的稳定性。
在正常使用条件下，电池很容易遭受各种化学腐蚀和损伤，导致电池寿命缩短或失效。
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》范文
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》篇一一、引言随着科技的发展，电池在人类生活中的应用日益广泛，对于固态电解质的研究也因此受到了越来越多的关注。
石榴石型固态电解质因其良好的化学稳定性、高离子电导率以及较宽的电化学窗口等优点，在全固态电池中具有广阔的应用前景。
本文将详细介绍石榴石型固态电解质LLZTO的制备方法及改性研究。
二、LLZTO固态电解质的制备1. 材料选择与配比LLZTO固态电解质是由锂、锆、钽、氧等元素组成。
根据所需的电导率和其它性能要求，合理选择原料的配比。
2. 制备方法采用高温固相法或溶胶凝胶法等方法进行制备。
具体步骤包括：将原料按比例混合，进行充分的球磨，然后进行高温烧结，最后进行冷却与破碎，得到LLZTO固态电解质。
三、LLZTO固态电解质的改性研究1. 掺杂改性通过掺杂其他元素（如铝、镓等）来改善LLZTO固态电解质的性能。
掺杂可以有效地提高离子电导率，降低晶界电阻，从而提高电池的性能。
2. 纳米结构改性通过制备纳米级别的LLZTO固态电解质，可以提高其电导率、机械强度和热稳定性等性能。
具体方法包括溶胶凝胶法、水热法等。
3. 复合改性将LLZTO与其他材料（如聚合物、陶瓷等）进行复合，以提高其综合性能。
复合改性可以有效地提高固态电解质的柔韧性、加工性能和抗裂性等。
四、实验结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺，成功制备出具有良好性能的LLZTO固态电解质。
通过XRD、SEM等手段对产物进行表征，验证了其结构与形貌。
2. 改性效果分析经过掺杂、纳米结构及复合改性后，LLZTO固态电解质的性能得到了显著提高。
通过电导率测试、循环伏安测试等方法，对改性前后的性能进行对比分析，验证了改性的有效性。
五、结论本文研究了石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性方法。
通过优化制备工艺和采用掺杂、纳米结构及复合改性等方法，成功提高了LLZTO固态电解质的性能。
实验结果表明，改性后的LLZTO固态电解质具有良好的化学稳定性、高离子电导率以及较宽的电化学窗口等优点，为全固态电池的应用提供了新的可能性。
全固态电池电解质固相与液相合成方法
全固态电池电解质固相与液相合成方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：全固态电池是一种新型的高性能电池，其电解质由固相材料构成，相比传统液态电池，具有更高的安全性和稳定性。
在全固态电池中，电解质起着至关重要的作用，它能够有效地传导离子，并将正负极之间的电荷分离，从而实现电池的正常工作。
目前，全固态电池的发展已经引起了广泛关注，但其电解质的合成仍然是一个挑战。
在全固态电池中，电解质通常由固相和液相两部分组成。
固相电解质通常由钙钛矿、氧化物或硫化物等材料构成，具有良好的离子传导性能和热稳定性；而液相电解质则是在固相材料的表面形成一层液态电解质，用于提高离子传导性能和界面稳定性。
全固态电解质的固相与液相合成方法至关重要，可以直接影响电池的性能和稳定性。
目前，全固态电解质的固相与液相合成方法主要有以下几种：1. 固相与液相分步合成：这种方法是将固相和液相电解质分别合成，然后通过特定的工艺将它们组装在一起。
首先制备出具有良好离子传导性能的固相电解质，例如钙钛矿材料；然后在固相电解质表面形成一层液态电解质，例如聚合物或有机溶剂。
最后将固相与液相电解质组装在一起，形成完整的电解质层。
这种方法的优点是能够分别控制固相和液相电解质的性能，同时保证它们之间的良好结合。
3. 固相与液相界面工程：这种方法是通过特定工艺改善固相与液相电解质之间的界面效应，提高它们之间的相容性和结合性。
可通过表面改性、界面调控或添加界面活性剂等手段，优化固相与液相电解质的界面结构和性质。
这种方法的优点是能够针对固相与液相电解质之间的不匹配问题进行针对性优化，从而提高全固态电池的性能和循环稳定性。
全固态电解质的固相与液相合成方法是全固态电池研究中的一个关键环节，直接影响电解质层的性能和稳定性。
目前已有多种方法可供选择，例如固相与液相分步合成、固相与液相共同合成和固相与液相界面工程等，每种方法都有其独特的优点和适用场景。
未来，随着全固态电池技术的不断发展和完善，相信会有更多创新的合成方法涌现，为全固态电解质的研究和应用提供更多可能性和机遇。
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》范文
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》篇一摘要：本文旨在研究石榴石型固态电解质LLZTO的制备工艺及其改性方法。
通过优化制备条件，提高LLZTO的电化学性能，为固态电池的研发与应用提供理论依据和实验支持。
一、引言随着人们对清洁能源和可持续能源的需求日益增长，固态电池因其高能量密度、长循环寿命和安全性能而备受关注。
石榴石型固态电解质LLZTO因其优异的离子电导率和热稳定性在固态电池中具有广泛应用前景。
然而，LLZTO的制备工艺及其性能仍有待进一步研究和优化。
二、LLZTO的制备工艺1. 原料选择与准备选择高纯度的锂源、锌源、锆源和氧源作为原料，进行预处理，确保原料的纯净度和活性。
2. 制备方法采用高温固相法或溶胶凝胶法等制备LLZTO。
在高温条件下进行煅烧，使原料充分反应，生成LLZTO固态电解质。
3. 制备工艺优化通过调整煅烧温度、时间、气氛等条件，优化LLZTO的制备工艺，提高其结晶度和离子电导率。
三、LLZTO的改性研究1. 掺杂改性通过引入其他元素进行掺杂，如掺杂锂位、锆位或氧空位等，以提高LLZTO的离子电导率和稳定性。
2. 纳米结构改性通过控制合成过程中的条件，制备出具有纳米结构的LLZTO，如纳米颗粒、纳米片层等，以提高其电化学性能和机械性能。
3. 复合改性将LLZTO与其他材料进行复合，如与导电材料、其他固态电解质等复合，以提高其综合性能。
四、实验结果与分析1. 制备工艺对LLZTO性能的影响通过实验对比不同制备工艺下的LLZTO性能，发现优化后的制备工艺可显著提高LLZTO的结晶度和离子电导率。
2. 掺杂改性对LLZTO性能的影响实验结果表明，掺杂可有效提高LLZTO的离子电导率和稳定性。
掺杂元素的种类和掺杂量对LLZTO的性能具有重要影响。
3. 纳米结构改性对LLZTO性能的影响纳米结构改性可显著提高LLZTO的电化学性能和机械性能。
纳米颗粒和纳米片层等结构有助于提高材料的比表面积和离子传输速度。
llzto固态电解质的制备
llzto固态电解质的制备随着电动汽车和可再生能源的广泛应用，对高效、稳定、安全的固态电解质材料的需求越来越高。
固态电解质材料具有较高的离子传导性能、较低的电阻率、优异的化学稳定性和热稳定性等优点，在能量密度、安全性等方面较传统流体电解质有明显的优势。
因此，研究制备新型高性能固态电解质材料已成为当前材料科学领域的热点问题之一。
近年来出现了许多种用于固态电解质的材料，其中最具代表性的是固态聚合物电解质、氧化物玻璃电解质等。
目前各种固态电解质材料原理的策略主要包括两种：一种是基于聚合物、小分子物质或有机/无机杂化物的电解质材料；另一种是基于氧化物玻璃、金属氧化物或磷酸盐等无机固体电解质。
下面将重点介绍这两种电解质材料的制备方法。
1、聚合物电解质的制备方法(1)应用交联聚合技术：一种广泛使用的制备方法是利用聚合体的交联技术来制备聚合物电解质。
该方法的原理是通过交联剂促使聚合物中的单体分子以其末端上的官能基与交联剂发生反应，从而形成高分子交联网。
这种聚合物具有网络结构，能够提高电解液的粘度和阳离子传导能力。
(2)应用复合材料技术：一种现代化的制备方法是利用聚合物的复合材料技术。
该方法的基本原理是将聚合物与某些纳米材料混合，形成新型的复合材料。
聚合物与纳米颗粒的相互作用使得组合物本身具有优异的离子输运性能。
此法通过不同的复合技术和材料选择，可以将聚合物的导电性和稳定性加以改善，从而得到更优异的电解质材料。
2、氧化物玻璃电解质的制备方法(1)熔融法：一种通用的制备方法是利用熔融法来制备氧化物玻璃电解质。
该方法是通过将氧化物原料放入钢制容器中，然后在高温下将它们熔化并混合。
随后将熔体冷却到玻璃结构，得到固态电解质材料。
(2)溶胶-凝胶法：一种高效的制备方法是利用溶胶-凝胶法来制备氧化物玻璃电解质。
在此技术中，将金属离子和有机化学物混合，形成透明的溶胶，然后对溶胶进行加热处理和凝胶化处理，最后得到固态氧化物玻璃电解质材料。
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》范文
《石榴石型固态电解质LLZTO的制备及改性研究》篇一摘要：本文旨在研究石榴石型固态电解质LLZTO的制备工艺及其改性方法。
通过优化制备条件，改善LLZTO的电化学性能，提高其在固态电池中的应用潜力。
本文首先介绍了LLZTO的基本性质和制备方法，然后详细阐述了实验过程、结果与讨论，最后总结了研究成果和展望未来的研究方向。
一、引言固态电解质因其高安全性、长循环寿命等优点，在电池领域具有广阔的应用前景。
其中，石榴石型固态电解质LLZTO（锂锆钛氧）因其优异的离子电导率和热稳定性，成为研究热点。
本文重点研究LLZTO的制备工艺及其改性方法，以提高其电化学性能，为固态电池的发展提供技术支持。
二、LLZTO的基本性质及制备方法1. 基本性质：LLZTO属于石榴石型固态电解质，具有高离子电导率、宽电化学窗口、良好的热稳定性等优点。
2. 制备方法：目前，LLZTO的制备方法主要包括固相法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。
其中，固相法因其工艺简单、成本低廉而得到广泛应用。
三、实验过程1. 材料准备：选择合适的原料，如Li2CO3、ZrO2、TiO2和Ta2O5等。
2. 制备过程：采用固相法，将原料按一定比例混合、球磨、干燥、煅烧，得到LLZTO粉体。
3. 改性方法：通过掺杂、造孔、表面修饰等方法对LLZTO 进行改性，提高其电化学性能。
四、结果与讨论1. 制备工艺优化：通过调整煅烧温度、时间、气氛等条件，优化LLZTO的制备工艺，得到致密、均匀的粉体。
2. 改性效果：掺杂适量金属氧化物可提高LLZTO的离子电导率；造孔可提高其与电极的接触面积，有利于离子传输；表面修饰可提高其化学稳定性。
3. 电化学性能测试：通过交流阻抗谱、循环伏安法等测试手段，评估改性后LLZTO的电化学性能。
五、结论本文通过优化制备工艺和改性方法，成功提高了LLZTO的电化学性能。
实验结果表明，掺杂适量金属氧化物、造孔和表面修饰等方法均可有效改善LLZTO的性能。
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Advances in Condensed Matter Physics 凝聚态物理学进展, 2020, 9(1), 1-10Published Online February 2020 in Hans. /journal/cmphttps:///10.12677/cmp.2020.91001Preparation and Characterizationof LLTO-Based Solid Electrolytes byLiquid-Phase-Assisted SinteringYuxi Zhou, Yue Jiang, Yi Huang, Zhiwei Hu, Qingyuan Wang, Xiaohong Zhu*College of Materials Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu SichuanReceived: Mar. 2nd, 2020; accepted: Mar. 16th, 2020; published: Mar. 23rd, 2020AbstractCompared with liquid electrolyte lithium-ion batteries, all-solid-state batteries have great poten-tial in improving safety and obtaining high performance. However, there are still many bottle-necks in the development of all-solid-state batteries. The insufficient room-temperature ionic conductivity (10−5~10−3 S/cm) when compared to those of conventional organic liquid electrolytes (10−2 S/cm), the difficulty in informing an effective electrode-electrolyte interface and insufficient fundamental understanding of the interfacial process after charge/discharge all hinder the prac-tical application of such devices. Lithium strontium titanate (Li3x La2/3-x TiO3, represented as LLTO) is a good kind of ionic conductor for all-solid-state batteries. Its bulk conductivity at room tem-perature can reach 10−3 S/cm when x = 0.10, which is close to the conductivity of organic liquid li-thium-ion conductor. In this work, LLTO solid electrolyte materials were synthesized at different temperatures and Li2CO3 was used as a liquid-phase sintering aid to improve the sintering beha-vior of LLTO and to enhance the ionic conductivity. The experimental results show that the opti-mum sintering temperature of Li0.33La0.57TiO3 is 1300˚C and the total conductivity at this tempera-ture is 2.29 × 10−5 S/cm. The addition of Li2CO3 has a positive effect on the electrical properties of LLTO. When 1.0 wt% Li2CO3 is added, the total conductivity of LLTO reaches 4.92 × 10−5 S/cm and2.89 × 10−5 S/cm at the sintering temperature of 1300 and 1200˚C, respectively, both of which aresignificantly higher than that of LLTO samples sintered at the same temperatures without the sin-tering aid.KeywordsAll-Solid-State Lithium-Ion Battery, Solid Electrolyte, LLTO, Sintering Aid液相辅助烧结LLTO基固体电解质的制备与表征周玉玺，江跃，黄毅，胡志伟，王青元，朱小红**通讯作者。
周玉玺等四川大学材料科学与工程，四川成都收稿日期：2020年3月2日；录用日期：2020年3月16日；发布日期：2020年3月23日摘要在传统的电池系统中，有机液态电解液存在诸多安全问题，于是更安全高效的固态电解质成为了当前研究的热点。
但全固态电池的发展与应用仍存在许多瓶颈，还存在着比如固体电解质的室温离子导电率比传统液体有机电解质的低两个数量级、研究者对充放电过程中的电极–电解质界面了解不够充足等问题。
钛酸镧锂(Li3x La2/3-x TiO3)是目前被国内外广泛关注的全固态电池离子导体之一，x= 0.10时其晶粒电导率与有机液锂电解质的性能相近，可达到10−3 S/cm；然而只有10−5 S/cm数量级的晶界电导，成为了影响其总离子导电率的主要因素。
本文探究了不同煅烧温度所制备的LLTO性能，并探究了加入不同比例的Li2CO3作为液相烧结助剂时，LLTO的烧结及离子电导率改善行为。
实验结果表明，在1300℃烧结的Li0.33La0.57TiO3总电导率取得最高的2.29 × 10−5 S/cm。
添入1.0 wt%的Li2CO3对LLTO电学性能的影响最好，在烧结温度为1300℃时，总电导率达到4.92 × 10−5 S/cm，在1200℃烧结的样品总电导率为2.89 × 10−5 S/cm，均高于不加助烧剂时LLTO样品的总电导率。
关键词全固态锂离子电池，固体电解质，LLTO，助烧结剂Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言近三十年来，二次锂离子电池(LIB)在便携式电子设备、混合动力汽车和电动汽车等领域得到了广泛的发展和应用。
它具有能量密度高、功率密度高、循环寿命长、自放电小等优点，被认为是最具优势和发展前景的储能装置。
液体电解质作为目前商业锂电池的离子传输介质，仍然存在一些缺点，比如其热稳定性和泄漏的安全隐患[1]-[6]。
此外，窄的电压窗口也限制了高电位阴极材料的应用[7] [8]。
固体电解质是一种安全有效的替代品，固态电解质与液态电解质相比具有更强的安全性。
例如，具有一定离子导电性和优异循环性的固态锂磷氧氮化物(LIPON)电解质已经在17~20年前被开发出来，并成功商业化地用于为心脏起搏器提供动力的薄膜电池。
然而，在298 K下，10−6 S/cm的离子电导率比液态电解质低几个数量级，限制了LIPON基薄膜电池在其他领域的应用。
尽管固体聚合物电解质(SPE)在室温下的离子电导率高于1 × 10−5 S/cm，但是添加易燃的辅助有机溶剂会增加泄漏、污染甚至燃烧的风险，这与目前液体电解质基LIBs有类似的隐患[9] [10]。
因此，新型高离子导电性的固体电解质材料被提出并成为了目前研究的重点。
钛酸镧锂(Li3x La2/3-x TiO3)是一种钙钛矿型氧化物电解质，自被发现以来，就因其稳定的机械性能和优异的电化学性能而受到广泛关注和研究。
由于A位空位为锂离子的输运提供了空间和有效的迁移路径，使得室温下块体晶体LLTO的离子电导率可达到10−3 S/cm [11]。
此外，LLTO还具有极低的电子传导率，周玉玺等以及在宽电压窗口下优异的热稳定性。
然而只有10−5 S/cm数量级的晶界电导率和总电导率[9]，难以满足实际的需要。
在过去的研究中，主要都集中在LLTO材料的晶体结构分析、电极–电解质界面分析以及在固态电池中应用等方面，对合成制备特别是液相辅助烧结的研究较少。
本文采用传统固相法，以Li0.33La0.57TiO3为原料配比，探究了Li0.33La0.57TiO3的最佳烧结温度。
在此基础上加入烧结助剂Li2CO3，在一定程度上降低LLTO的烧结温度，提升LLTO的致密性，改善其晶界特性。
最终发现在烧结温度为1300℃，添入1.0 wt%的Li2CO3烧结助剂时，LLTO样品的总电导率达到最好的4.92 × 10−5 S/cm。
2. 实验2.1. 试剂来源与规格实验中所用试剂来源及规格如表1所示。
Table 1. Reagent sources and specifications for synthesizing Li0.33La0.57TiO3表1. 实验中所用试剂来源及规格药品名称化学式规格生产商一水合氢氧化锂LiOH·H2O 99.0% 阿拉丁(Aladdin)试剂氧化镧La2O399.99% 国药集团化学试剂有限公司二氧化钛TiO299.0% 成都市科龙化工试剂厂碳酸锂Li2CO398.0% 国药集团化学试剂有限公司2.2. 实验仪器实验制备及表征中主要使用的仪器如表2所示。
Table 2. The main instruments used in experiments表2. 实验制备及表征中主要使用的仪器仪器名称型号生产厂商电子天平FA1104N 上海精密科学仪器有限公司行星式球磨机QM-3SP2 南京大学仪器厂厢式马弗炉KBF1400 南京大学仪器厂粉末压片机T69YP-24B 天津科器高新技术公司鼓风干燥箱DHG-9075A 上海雷韵实验仪器制造有限公司电化学工作站CHI660E 上海辰华仪器有限公司小型离子溅射仪KYKY SBC-12 北京中科科仪股份有限公司精密阻抗分析仪4294A 美国Agilent公司X射线衍射仪DX-2700X 丹东方圆仪器厂扫描电子显微镜JSM-5900LV 日本电子有限公司2.3. 实验制备过程采用传统固相法制备Li3x La2/3-x TiO3，本实验中以x = 0.11为配比，并加入Li2CO3为助烧剂，具体步骤如下：周玉玺等1) 配料根据比例计算药品用量，用电子天平准确称量La2O3(99.99%，国药集团化学试剂有限公司)，LiOH·H2O (99.0%，阿拉丁(Aladdin)试剂)，TiO2 (99.0%，成都市科龙化工试剂厂)，为了补偿Li在高温烧结时的消损，LiOH·H2O过量称取10%。