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固体锂离子电池用电解质解决方案26PEO-陶瓷复合电解质的组成在NASICON结构玻璃——陶瓷态Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3(LATP)与Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)的制备及性能表征,发现LATP与LAGP具有较好的电化学性能，但存在明显的缺点:首先块体形材料无法直接应用于锂离子电池之中，而LATP/LAGP难于制成致密、均匀的电解质膜；另一方面,由于LATP/LAGP是固体材料,与电极材料之间的接触润湿性较差，从而阻碍了锂离子的传输，从而导致电池性能的下降。另一类锂离子电池电解质是聚合物锂离子导体，研究者发现在PEO(polyethyleneoxide，聚氧化乙烯)中添入锂盐之后，通过流延的方法能够制成锂离子电池电解质膜。该电解质膜在高温下(70~80℃)具有较高的电导率，与电极能够较好地润湿。但该电解质在室温下的电导率要比高温下低2到3个数量级，基于以上两种锂离子电解质的特性，从而设计制备了一种PEO-陶瓷复合电解质，并且测试了其电化学性能。表征采用RigakuRINT-2000X射线衍射仪(XRD)分析材料的物相，用HitachiS-3400扫描电子显微镜(SEM)表征形貌。在25~80℃的范围内使用AutolabPGSTAT302N电化学工作站对电解质膜进行交流阻抗谱(ACimpedance)、直流极化(Linearpolarization)与循环伏安(CyclicVoltammetry)测试：使用LANDCT2001A电化学充放电仪对电池进行充放电测试。电导率与直流极化将电解质浆料在聚四氟乙烯托盘上流延,待溶剂挥发完后得到单层复合电解质膜.对所制得的复合电解质膜进行电化学阻抗谱表征,两面使用不锈钢为阻塞电极。首先测试电池在80℃下保温3h,使PEO充分地熔化并粘附在电极上,然后自然冷却至室温(25℃)再进行测试,可以看出,复合电解质在室温下的电导率基本上在10−5S/cm数量级以上,相对于PEO电解质有所提高(10−6S/cm)，但低于纯陶瓷电解质(10−3~10−4S/cm)。电导率最高的配比为：w(LATP/LAGP):w(PEO)=7:3,其电导率分别为：0.186mS/cm与0.111mS/cm。通过该曲线可以计算得出复合电解质的电子电导,从而计算离子电导占总电导的比例。电流接通时,电流强度随着时间的增加而急剧下降,但下降到一定程度后开始趋于平稳.从平稳的直流电流强度可以计算出复合电解质的电子电导为1.66μS/cm,其离子电导占总电导分别为99.11%(PEO—LATP)与98.51%(PEO-LAGP)，PEO电解质的离子电导占总电导约70%~80%，而纯陶瓷电解质为99%以上。该结果表明复合电解质比较符合纯陶瓷电解质的特性，为较纯的离子导体。循环伏安曲线与充放电性能电压范围从−5~5V，使用PEO-LATP为电解质的电池在扫描范围内出现多个氧化还原峰,说明该电解质除了Li+的嵌入、脱嵌外,还会与电极发生多个副反应.这是LATP中的Ti4+有较高的氧化性,会把负极中的金属锂氧化成Li+而LAGP中的Ge4+非常稳定,不会与金属锂负极发生反应。所以使用PEO-LAGP复合电解质的电池只有Li+的嵌入、脱嵌峰，将使用复合电解质的电池进行充放电实验，设置充放电电压区间在2.5~4.5V，其首次充放电曲线，由于负极使用的金属锂大大过量,所以容量以正极膜中活性物质的质量来计算。电池的首次放电容量分别为178.8mAh/g(PEO-LATP)与170.4mAh/g(PEO-LAGP),基本上达到了三元体系正极材料的理论容量。但是随着充放电的进行，PEO-LATP电池的容量衰减非常迅速，10次循环后容量仅为55mAh/g左右，这仍然是由于LATP中的Ti4+与负极金属锂发生了反应而造成容量的大幅度衰减。而PEO-LAGP电池的容量保持较为稳定，10次循环后仍然保持在150mAh/g，具有良好的循环稳定性。实际结果：通过NASICON结构锂离子电解质LATP/LAGP与聚合物电解质PEO的复合，得到了均匀且厚度较小的复合电解质膜，通过性能表征发现其室温电导率在0.186mS/cm(PEO-LATP)与0.111mS/cmEOLAGP),充放电循环表明使用PEO—AGP复合电解质的电池具有较好的循环稳定性，10次循环后其容量仍保持在150mAh/g，具有良好的循环稳定性。