鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)的制備和摻雜改性

　　無機(jī)固體鋰離子電解質(zhì)具有能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、功率大、安全性高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)有機(jī)液體電解質(zhì)的良好替代品。其中，鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)具有良好的晶粒導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性，存在巨大的潛在應(yīng)用。

　　目前，合成鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)無機(jī)固體電解質(zhì)的方法主要有固相法、溶膠-凝膠法以及其他方法。

　　固相法

　　固相法是將原料試劑按化學(xué)計(jì)量比用天平進(jìn)行稱量，利用粉碎、球磨等方式將其混合在一起形成粉末進(jìn)行煅燒，再經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)得到鈣鈦礦型氧化物。該方法原理簡(jiǎn)單、成本較低、實(shí)際操作簡(jiǎn)便，但鍛燒溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，且顆粒粗大、不均勻、易團(tuán)聚、易混入雜質(zhì)，由此導(dǎo)致樣品性能較差。

　　溶膠-凝膠法

　　溶膠-凝膠技術(shù)是當(dāng)前制備納米級(jí)材料的主要方法，是將金屬有機(jī)物或無機(jī)物經(jīng)過溶液、溶膠、凝膠再經(jīng)過熱處理形成納米粉體的方法。該方法反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，均勻度高，煅燒溫度低。同時(shí)，可以準(zhǔn)確控制化學(xué)計(jì)量比，從而控制材料的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。但原材料成本較高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

　　其他方法

　　制備鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)的方法還有共沉淀法、溶膠凝膠-低溫燃燒法等。雖然鈣鈦礦型鋰快離子導(dǎo)體陶瓷材料具有較高的晶粒電導(dǎo)率，但仍然存在很多問題。

　　在合成過程中，由于高溫導(dǎo)致氧化鋰損失，較難控制最后所得產(chǎn)物的組分，不易得到較高的電導(dǎo)率。而由于其具有較高的界面電阻，材料的晶界電導(dǎo)率較低，大量研究者通過改變晶體結(jié)構(gòu)或?qū)⒉煌镔|(zhì)與之摻雜等方式來提高鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。

　　晶體結(jié)構(gòu)的摻雜改性

　　鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)中A位和B位取代的各種構(gòu)型共有以下幾種：其他鑭系元素離子對(duì)鑭離子的A位取代;其他堿、堿土和銀離子對(duì)鋰離子的A位取代;鈦離子被三價(jià)、四價(jià)、五價(jià)、六價(jià)離子的B位取代;A位和B位點(diǎn)的共同置換。

　　與不同物質(zhì)混合的摻雜改性

　　與固體無機(jī)電解質(zhì)的混合可以使鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)的鋰濃度增加，從而影響電導(dǎo)率，也可增強(qiáng)可燒結(jié)性能，提高致密性。

　　在制備鈣鈦礦型鋰離子電解質(zhì)時(shí)，應(yīng)選取適合的方法，合理控制原材料的含量、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間等因素，從而獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且電導(dǎo)率較高的電解質(zhì)。

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