中國粉體網訊  由于傳統鋰離子液態(tài)電解質的局限性，近年來，人們把研究重點轉移到了陶瓷電解質領域，陶瓷電解質包括鈣鈦礦型、NASICON型、LISICON型、層狀LiN3和類石榴石型（GARNET）等。

與其它固體電解質相比，LISICON型電解質報道較少，可能是因為其鋰離子導電率相當低（室溫下10^-7S/cm），并且與鋰和空氣接觸時穩(wěn)定性差。

LISICON電解質的兩種結構類型

LISICON結構固態(tài)電解質的研究始于Li₁₄Zn-(GeO₄)₄化合物結構的發(fā)現，Li₄GeO₄和Zn₂GeO₄形成互溶相，［GeO₄］^2-構成骨架結構，大部分的Li⁺、Zn²⁺作為平衡電荷參與整個骨架的構建。但是，還有部分的Li⁺填充骨架結構的孔隙中，這些鋰離子可以遷移，表現出一定的離子傳導性能。

另一種LISICON結構類型是處于Li₄XO4(X=Si，Sc，Ge，Ti)和Li₃YO₄(Y=P，As，V，Cr)過渡結構之間，類γ-Li₃PO₄的結構互溶體，可以采用化學通式Li_3+xX_xY_1-xO₄表示，X處于0.4～0.6之間，游離的鋰離子處于結構間隙位置，骨架結構對這種Li⁺的約束較小，這種情況下離子的電導率可大幅度的提高。

液態(tài)壓晶格模型可以用來解釋LISICON型固體電解質的Li⁺傳導機制，晶格的骨架由非遷移離子組成，骨架結構形成的同時也造成了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，從而使得離子導電順利進行。通過摻雜引入其它原子來提高離子的電導率成為這類電解質的研究熱點。

LISICON電解質研究發(fā)展

2011年，LISICON型電解質的研究取得了重大突破。KAMAYA等通過引入Ge元素，利用高溫固相法合成出了一種新型結構的固體電解質Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)。這種固體電解質具有非常高的鋰離子電導率，達到了1.2×10^-2S/cm，幾乎接近有機電解液的電導率。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%，超高的離子電導率引起廣泛的關注。

受KAMAYA等研究的啟發(fā)，ONG等利用第一性原理計算研究了Li_10±1MP₂X₁₂（M=Ge、Si、Sn、Al、P，X=O、S、Se）系列的電化學穩(wěn)定性以及離子電導率。他們發(fā)現對具有較小晶格常數的化合物來說，晶格常數越小，離子電導率越低，但是對大晶格常數的化合物，晶格常數的影響就很小了。

2016年，KATO等在原有的Li₁₀GeP₂S₁₂工作基礎之上，引入Si原子，制備了一種新型的快離子導體Li_9.4Si_1.74P_1.44S_11.7Cl_0.3，其室溫下離子電導率高達2.5×10^-2S/cm，比Li₁₀GeP₂S₁₂高出了2倍，同時原料成本也得到降低。他們將這種新型的快離子導體作為固體電解質組裝高電壓高功率的全固態(tài)鋰離子電池，表現出了優(yōu)越的功率密度，在電流密度為18C進行充放電時電化學性能佳，優(yōu)于當前的液態(tài)電解質電池。此外，電池具有較寬的工作溫度范圍（-30～100℃）。

參考來源：

[1]王偉等.鋰離子電池固態(tài)電解質的研究進展

[2]楊建鋒等.無機固態(tài)鋰離子電池電解質的研究進展

[3]呂曉娟等.NASICON型無機固態(tài)鋰離子電解質的研究進展

（中國粉體網編輯整理/山川）

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