Ba、Ga共掺杂对石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12显微组织及电导率的影响
来源期刊：材料导报2020年第4期
论文作者：董大彰 赵梦媛 解昊 边凌峰 杨星 孟彬
文章页码：4001 - 4006
关键词：Li7La3Zr2O12;石榴石型固态电解质;元素掺杂;电导率;
摘 要：采用固相法合成了Ba与Ga共掺杂的Li7La3Zr2O12（LLZO）石榴石型固态电解质粉末,再结合常压烧结制备了Ba、Ga共掺杂LLZO样品。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和交流阻抗法对样品的物相结构、微观形貌、成分分布及电导率进行了表征。结果表明,在烧结温度1 100℃下得到了立方相的LLZO固态电解质。当Ga的含量在LLZO化学式中为0.15,Ba掺杂量从0增加至0.15(Ga0.15Bax-Li6.55+xLa3-xZr2O12,x=0～0.15)时,LLZO样品的平均晶粒尺寸从14μm下降到4μm,30℃时晶界电导率由1.54×10-5S·cm-1提升到2.22×10-4S·cm-1。Ba作为一种烧结剂,改善了材料的烧结性能,降低了材料的平均晶粒尺寸,使晶粒与晶粒连接得更紧密。Li6.7Ga0.15La2.85Ba0.15Zr2O12样品在30℃下的总电导率为2.11×10-4S·cm-1,远高于单独掺杂Ga时Li6.55Ga0.15La3Zr2O12样品的总电导率(σ=1.40×10-5S·cm-1),由此可见,Ba、Ga共掺杂极大地提高了LLZO的锂离子电导率。
董大彰，赵梦媛，解昊，边凌峰，杨星，孟彬
昆明理工大学材料科学与工程学院
摘 要：采用固相法合成了Ba与Ga共掺杂的Li7La3Zr2O12（LLZO）石榴石型固态电解质粉末,再结合常压烧结制备了Ba、Ga共掺杂LLZO样品。采用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和交流阻抗法对样品的物相结构、微观形貌、成分分布及电导率进行了表征。结果表明,在烧结温度1 100℃下得到了立方相的LLZO固态电解质。当Ga的含量在LLZO化学式中为0.15,Ba掺杂量从0增加至0.15(Ga0.15Bax-Li6.55+xLa3-xZr2O12,x=0～0.15)时,LLZO样品的平均晶粒尺寸从14μm下降到4μm,30℃时晶界电导率由1.54×10-5S·cm-1提升到2.22×10-4S·cm-1。Ba作为一种烧结剂,改善了材料的烧结性能,降低了材料的平均晶粒尺寸,使晶粒与晶粒连接得更紧密。Li6.7Ga0.15La2.85Ba0.15Zr2O12样品在30℃下的总电导率为2.11×10-4S·cm-1,远高于单独掺杂Ga时Li6.55Ga0.15La3Zr2O12样品的总电导率(σ=1.40×10-5S·cm-1),由此可见,Ba、Ga共掺杂极大地提高了LLZO的锂离子电导率。
关键词：Li7La3Zr2O12;石榴石型固态电解质;元素掺杂;电导率;
