哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
传统锂离子电池由于使用易燃有机电解液具有一定的安全隐患，全固态电池
具有更高的安全性，与锂负极搭配可实现更高的能量密度。立方相LiLaZrO
73212
电解质因具有较高的离子电导率、宽的电化学稳定窗口和对金属锂的稳定性等优
点在全固态电池上具有较大应用潜力。但离子电导率相比液态电解质仍较低，而
元素掺杂是提高电导率的有效手段。基于此，本文做了以下研究。
采用固相法制备了LiFeLaZrO(x=0–0.4)陶瓷。经XRD物相分析，掺杂
7–3xx3212
Fe元素能够使四方相分裂峰减少，掺杂量为0.2时，产物为四方相与立方相的混
合物，掺杂量达0.3时，由于固溶度限制会产生FeLaO3杂相。掺杂Fe元素后能
o
够促进烧结，在1075C烧结2h，LiFeLaZrO陶瓷的致密度为88.7%，显著
6.40.23212
高于未掺杂陶瓷(70.2%)。但掺杂量过高时FeLaO3阻碍致密化过程，当掺杂量为
0.4时，致密度降低到79.1%。
o
在1075–1115C保温2h制备了Fe、Ta共掺杂的LiFeLaZr
6.7–y0.132–
TaO(y=0–0.7)陶瓷。经物相分析，Ta掺杂量为0.3时可将立方相完全稳定。在
yy12
o–4–1
1115C保温2h，LiFeLaZrTaO陶瓷电导率最高，为5.55×10S·cm。
6.30.131.60.412
LiFeLaZrTaO的电导率仅次于LiFeLaZrTaO，但致密度更高。
6.40.131.70.3126.30.131.60.412
经烧结工艺的优化，LiFeLaZrTaO的致密度和电导率均优于
6.30.131.60.412
o
LiFeLaZrTaO。在1190C/10min的最佳烧结工艺下，LiFeLa
6.40.131.70.3126.30.13
Zr1.6Ta0.4O12陶瓷的的致密度可提升至92.7%，电导率提升至6.96×10–4S·cm–1。
制备了Fe、Ta共掺杂的LiFeLaZrTaO(y