3.2.2 不同Nd含量下 Li6.6+xLa3Zr1.6-xSb0.4NdxO12固体电解质的相对致密度 20

3.2.3 不同Nd含量下 Li6.6+xLa3Zr1.6-xSb0.4NdxO12固体电解质的收缩率 20

3.2.4 Nd含量对Li6.6+xLa3Zr1.6-xSb0.4NdxO12 固体电解质晶形结构的影响 21

3.2.5 Nd含量对Li6.6+xLa3Zr1.6-xSb0.4NdxO12(0.02 ≤ x ≤ 0.10)固体电解质显微结构的影响 21

4 结论和创新点 23

1 绪论

1.1 引言

21世纪的能源问题无疑是制约着人类科技发展的一个重大问题，能源问题也和我们每一个人的日常生活息息相关。伴随着当今科技日新月异的快速发展，一些传统的石油煤炭等矿石资源已经不能满足我们现代化社会的需求。不仅因为传统化石资源数量有限，有朝一日会有资源枯竭的隐患，更是因为其会诱发一些自然灾害方面的环境问题更甚破坏了地球的生态平衡。而人类也将目光转移到了潮汐、地热、太阳等可再生的绿色能源上。虽然这些绿色能源有着绿色安全、不会产生污染等优点，但是其发展也因为各种环境因素的限制而产生不稳定、被限制了试用范围

当今全球又已迈进了信息化时代，电能成为了这个时代必不可少的核心能源，电池作为一种将内部化学能转化为电能的时代产物，其小巧、安全、储能可观的优点逐渐在这个日新月异的时代有了其核心的地位。在20世纪70年代，锂电池被美国埃克森美孚的M. S. Whittingham首先提出并开始研究。但长久以来因为锂有着非常活泼的化学性质，所以锂电池的应用领域一直处于瓶颈期，没有取得突破性进展。近年来，由于环境和能源的限制，愈发引起了科研工作人员的热衷

当前广泛应用的锂离子电池中包含的液态有机物具有可燃性，这就会诱发电极的被腐蚀、电解液的挥发、爆炸以及漏液等一系列的安全问题[1]。例如大名鼎鼎的三星NOTE系列手机，就因为锂离子电池其不稳定性而发生了自燃甚至爆炸[2]，在人民群众之间产生了恐慌心理，也对企业造成了不可估量的损失。这也限制了锂电池在一些领域的应用。而无机固体锂电池则可以有效地解决上述提到的锂电池的安全问题，并能在循环寿命、能量密度以及工作温度等性能方面有较明显的提升。在如今这个科技发展日新月异的社会里，坐拥上述优势的无机固体锂电池有着广泛的发展前景。

1.2 锂离子电池

1.2.1 锂离子电池的组成

锂离子电池由阳极、阴极以及电解液三部分构成。其中，石墨因其具有导电性强、高表面积以及高机械完整性常常被用来作为负极使用，而正极则一般使用含锂的化合物，而在锂离子电池工作中起着至关重要作用的电解质部分则一般为锂盐在部分有机溶剂中溶解形成的混合溶液组成。

1.2.2 锂离子电池工作原理

电极材料内的电荷转移从而产生电流是锂离子电池的工作原理，如图1.1[3]所示。在锂离子电池的充电过程中，电池中的化学反应如下，正极产生Li+，为了遵循电荷守恒原则，锂离子便会从电池正极脱离，以中间的电解质为介质，转移到电池的负极。而负极吸附到的锂离子越多，则代表着该电池容量越大。

而在放电时（即电池在工作时），锂离子从负极跃迁回了正极。从锂离子电池的工作原理壳看出，锂离子电池工作时的化学反应较少，所以锂离子电池有着使用寿命长、不会随意漏电的优点。

图1.1 锂离子电池工作原理图

1.3 锂离子电池电解质

由锂离子电池的工作原理可以发现，在锂离子电池工作的过程中，在中间起着传输锂电子作用的介质——电解质成为了关键。