中國(guó)粉體網(wǎng)訊 由于傳統(tǒng)鋰離子液態(tài)電解質(zhì)的局限性，近年來(lái)，人們把研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了陶瓷電解質(zhì)領(lǐng)域，陶瓷電解質(zhì)包括鈣鈦礦型、NASICON型、LISICON型、層狀LiN3和類石榴石型（GARNET）等。
與其它固體電解質(zhì)相比，LISICON型電解質(zhì)報(bào)道較少，可能是因?yàn)槠滗囯x子導(dǎo)電率相當(dāng)?shù)停ㄊ覝叵?0-7S/cm），并且與鋰和空氣接觸時(shí)穩(wěn)定性差。
LISICON電解質(zhì)的兩種結(jié)構(gòu)類型
LISICON結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)的研究始于Li14Zn-(GeO4)4化合物結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，Li4GeO4和Zn2GeO4形成互溶相，［GeO4］2-構(gòu)成骨架結(jié)構(gòu)，大部分的Li+、Zn2+作為平衡電荷參與整個(gè)骨架的構(gòu)建。但是，還有部分的Li+填充骨架結(jié)構(gòu)的孔隙中，這些鋰離子可以遷移，表現(xiàn)出一定的離子傳導(dǎo)性能。
另一種LISICON結(jié)構(gòu)類型是處于Li4XO4(X=Si，Sc，Ge，Ti)和Li3YO4(Y=P，As，V，Cr)過(guò)渡結(jié)構(gòu)之間，類γ-Li3PO4的結(jié)構(gòu)互溶體，可以采用化學(xué)通式Li3+xXxY1-xO4表示，X處于0.4～0.6之間，游離的鋰離子處于結(jié)構(gòu)間隙位置，骨架結(jié)構(gòu)對(duì)這種Li+的約束較小，這種情況下離子的電導(dǎo)率可大幅度的提高。
液態(tài)壓晶格模型可以用來(lái)解釋LISICON型固體電解質(zhì)的Li+傳導(dǎo)機(jī)制，晶格的骨架由非遷移離子組成，骨架結(jié)構(gòu)形成的同時(shí)也造成了Li+傳遞的通道，遷移離子的幾何尺寸成為了限制因素，小于通道最小直徑的離子可以順利遷移，從而使得離子導(dǎo)電順利進(jìn)行。通過(guò)摻雜引入其它原子來(lái)提高離子的電導(dǎo)率成為這類電解質(zhì)的研究熱點(diǎn)。
LISICON電解質(zhì)研究發(fā)展
2011年，LISICON型電解質(zhì)的研究取得了重大突破。KAMAYA等通過(guò)引入Ge元素，利用高溫固相法合成出了一種新型結(jié)構(gòu)的固體電解質(zhì)Li10GeP2S12(LGPS)。這種固體電解質(zhì)具有非常高的鋰離子電導(dǎo)率，達(dá)到了1.2×10-2S/cm，幾乎接近有機(jī)電解液的電導(dǎo)率。LiCoO2/Li10GeP2S12/Li全固態(tài)鋰電池在14mA/g的電流密度下，首次充放電比容量分別為135mA∙h/g和124mA∙h/g，效率為91.85%，超高的離子電導(dǎo)率引起廣泛的關(guān)注。
受KAMAYA等研究的啟發(fā)，ONG等利用第一性原理計(jì)算研究了Li10±1MP2X12（M=Ge、Si、Sn、Al、P，X=O、S、Se）系列的電化學(xué)穩(wěn)定性以及離子電導(dǎo)率。他們發(fā)現(xiàn)對(duì)具有較小晶格常數(shù)的化合物來(lái)說(shuō)，晶格常數(shù)越小，離子電導(dǎo)率越低，但是對(duì)大晶格常數(shù)的化合物，晶格常數(shù)的影響就很小了。
2016年，KATO等在原有的Li10GeP2S12工作基礎(chǔ)之上，引入Si原子，制備了一種新型的快離子導(dǎo)體Li9.4Si1.74P1.44S11.7Cl0.3，其室溫下離子電導(dǎo)率高達(dá)2.5×10-2S/cm，比Li10GeP2S12高出了2倍，同時(shí)原料成本也得到降低。他們將這種新型的快離子導(dǎo)體作為固體電解質(zhì)組裝高電壓高功率的全固態(tài)鋰離子電池，表現(xiàn)出了優(yōu)越的功率密度，在電流密度為18C進(jìn)行充放電時(shí)電化學(xué)性能佳，優(yōu)于當(dāng)前的液態(tài)電解質(zhì)電池。此外，電池具有較寬的工作溫度范圍（-30～100℃）。
參考來(lái)源：
[1]王偉等.鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)的研究進(jìn)展
[2]楊建鋒等.無(wú)機(jī)固態(tài)鋰離子電池電解質(zhì)的研究進(jìn)展
[3]呂曉娟等.NASICON型無(wú)機(jī)固態(tài)鋰離子電解質(zhì)的研究進(jìn)展
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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