用于固态锂金属电池的钛酸镧锂基电解质研究

本书重点介绍了钛酸镧锂（LLTO）固态电解质及其在固态锂金属电池中的应用前景；全面系统地介绍了目前固态电解质的研究背景和发展概况，介绍了固态锂电池目前面临的机遇与挑战；总结了钙钛矿型钛酸镧锂（LLTO）固态电解质与正负极之间的界面相容问题，重点介绍了其与金属锂负极之间的界面副反应问题，阐述了二者之间的化学反应机制及相互作用；叙述了通过与聚合物电解质进行不同形式的复合，设计并构建高离子电导率、良好界面稳定性的新型LLTO复合固态电解质；系统介绍了不同LLTO复合电解质的锂离子传导机制，优化电解质材料的结构组成及物化特性，提出调控电极/电解质界面新方法，提高界面稳定性策略，并对其在固态金属锂电池中的应用情况进行了综合性评价。

毕佳颖，毕业于北京理工大学材料科学与工程专业，获工学博士学位，现为西安石油大学新能源学院教师。主要从事锂离子二次电池及其它电化学储能材料与器件的研究，重点研究方向为氧化物固态电解质、有机-无机复合固态电解质材料等。作为项目骨干参与国家973计划、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部中美双边科技合作项目、北京市自然科学基金等多项国家和省部级科研项目。近年来发表SCI收录论文13篇，其中以第一作者身份发表SCI收录论文3篇，授权国家发明专利一项。

目录

第1章概述（1）
1.1引言（1）
1.2锂离子电池（3）
1.3固态锂电池（4）
1.3.1固态锂电池的特点（5）
1.3.2固态锂电池的组成结构（5）
1.3.3固态电池产业现状（7）

第2章固态电解质发展概况（12）
2.1无机固态电解质（13）
2.1.1氧化物固态电解质（13）
2.1.2硫化物固态电解质（18）
2.1.3卤化物固态电解质（23）
2.2聚合物固态电解质（24）
2.2.1聚醚类固态电解质（25）
2.2.2聚腈类固态电解质（26）
2.2.3聚偏氟乙烯固态电解质（26）
2.2.4聚酯类固态电解质（27）
2.2.5聚硅氧烷类固态电解质（27）
2.3复合固态电解质（27）
2.3.1层状复合固态电解质（28）
2.3.2混合型复合固态电解质（30）

2.4本章小结（32）
第3章固态锂电池的机遇与挑战（34）
3.1电极/固态电解质界面问题（35）
3.1.1正极/固态电解质界面（35）
3.1.2金属锂/固态电解质界面（37）
3.2固态电池的低温特性问题（42）
3.3固态电池的制造工艺问题（42）
3.4固态锂电池安全性与热失控行为（44）
3.5本章小结（45）
第4章LLTO固态电解质非对称界面构筑研究（46）
4.1材料的制备（47）
4.1.1LLTO粉体的制备（47）
4.1.2LLTO陶瓷电解质的制备（48）
4.1.3LLTO陶瓷电解质的界面修饰（48）
4.2结果与讨论（48）
4.2.1LLTO陶瓷电解质的表征及性能研究（48）
4.2.2LLTO与金属锂负极界面化学反应机制（55）
4.2.3LLTO陶瓷电解质界面的非对称修饰（63）
4.3本章小结（70）
第5章双层结构复合电解质及其界面稳定性研究（72）
5.1材料的制备（73）
5.1.1PEO电解质层的制备（73）
5.1.2PVDF-HFP@LLTO复合固态电解质的制备（73）

5.1.3PVDF-HFP@LLTO/PEO双层结构复合固态电解质的制备（73）
5.2结果与讨论（74）
5.2.1PVDF-HFP@LLTO/PEO的表征及性能研究（74）
5.2.2PVDF-HFP@LLTO/PEO与金属锂的界面相容性研究（84）
5.2.3固态电池的电化学性能研究（85）
5.3本章小结（89）
第6章LLTO基复合电解质膜及其界面匹配研究（90）
6.1材料的制备（91）
6.1.1LLTO纳米棒的制备（91）
6.1.2LLTO/PAN复合纤维膜的制备（92）
6.1.3LLTO/PAN/SNE复合固态电解质的制备（92）
6.2结果与讨论（93）
6.2.1LLTO/PAN/SNE复合固态电解质的表征及性能研究（93）
6.2.2LLTO/PAN/SNE复合固态电解质的电化学性能研究（99）
6.2.3固态电池的电化学性能研究（104）
6.3本章小结（106）
第7章LLTO基复合固态电解质修饰隔膜的应用研究（108）
7.1材料的制备（109）
7.1.1PELT复合电解质的制备（109）
7.1.2Celgard@PELT改性隔膜的制备（109）
7.2结果与讨论（109）
7.2.1PELT复合电解质的电化学性能研究（109）
7.2.2Celgard@PELT改性隔膜的表征及性能研究（111）
7.2.3Celgard@PELT改性隔膜的电池电化学性能研究（116）
7.3本章小结（120）
附录1实验原料（122）
附录2实验仪器及设备（124）
附录3测试与表征方法（126）
参考文献（132）

本书重点介绍了钛酸镧锂（LLTO）固态电解质及其在固态锂金属电池中的应用前景；全面系统地介绍了目前固态电解质的研究背景和发展概况，介绍了固态锂电池目前面临的机遇与挑战；总结了钙钛矿型钛酸镧锂（LLTO）固态电解质与正负极之间的界面相容问题，重点介绍了其与金属锂负极之间的界面副反应问题，阐述了二者之间的化学反应机制及相互作用；叙述了通过与聚合物电解质进行不同形式的复合，设计并构建高离子电导率、良好界面稳定性的新型LLTO复合固态电解质；系统介绍了不同LLTO复合电解质的锂离子传导机制，优化电解质材料的结构组成及物化特性，提出调控电极/电解质界面新方法，提高界面稳定性策略，并对其在固态金属锂电池中的应用情况进行了综合性评价。

毕佳颖，毕业于北京理工大学材料科学与工程专业，获工学博士学位，现为西安石油大学新能源学院教师。主要从事锂离子二次电池及其它电化学储能材料与器件的研究，重点研究方向为氧化物固态电解质、有机-无机复合固态电解质材料等。作为项目骨干参与国家973计划、科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部中美双边科技合作项目、北京市自然科学基金等多项国家和省部级科研项目。近年来发表SCI收录论文13篇，其中以第一作者身份发表SCI收录论文3篇，授权国家发明专利一项。