1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来随着社会的发展，人类对能源的需求日益增长，如何合理开发和利用可再生能源成为亟待解决的问题，而电能储存技术在开发和利用可再生能源的过程中起到了至关重要的作用。作为化学储能方法中能量最高的实用性电池，锂离子电池具有单体电压高、比能量大、循环寿命长等优点，广泛应用于便携式电子设备和电动车辆中^[1,2,3]。然而，传统锂离子电池由于使用具有挥发性和易燃性的液态电解质而存在许多安全隐患，如电解液泄露、锂枝晶的形成造成内部短路等。

全固态锂离子电池采用固态电解质代替传统有机液态电解质，有望从根本解决传统锂离子电池存在的安全问题。石榴石型固态电解质体系li₇la₃zr₂o₁₂（llzo）由于具有较高的室温离子电导率（gt;10^-4s/cm）、较宽的电化学窗口（~6v）、与li金属负极接触稳定以及在空气中相对稳定等优点，成为最有前途的固体电解质体系之一^[4,5]。llzo晶体结构存在立方相和四方相两种物相，二者具有相同的的骨架结构，其晶体结构上的区别主要体现在锂离子的占位和排列不同。研究表明四方相llzo在室温下稳定存在，但离子电导率较低（~10^-6 s/cm）,而立方相llzo更能满足对应用在全固态电池中的固态电解质材料的各项要求。目前多采用元素掺杂全部或部分取代母体元素的方式，来改变li 空位浓度、传导通道宽度和结晶占位率，以获得具有高离子电导率且室温下稳定的立方相llzo^[6,7]。相比于块体固态电解质，llzo陶瓷薄膜由于具有较低的晶界阻抗，而更有利于锂离子的传输。但由于具有更高的比表面积，将导致更加快速的li（作为li₂o）烧失，因此在薄膜生产方面存在特殊的挑战^[8]。

目前，llzo薄膜常用的制备方法是磁控溅射、脉冲激光沉积或化学气相沉积，但这些方法只适用于2d薄膜锂电池，不太可能用于散装电池系统。另一种低成本、可实现批量生产的方法是先采用固相烧结法得到 llzo粉料，再将llzo粉料经过或经过压制成型并烧结得到llzo薄膜，但该方法得到的llzo 薄膜致密度较低，并且难以获得具有良好性能的大尺寸电解质膜^[9,10]。流延成型是将陶瓷粉体制备成浆料，在基底上刮覆成薄膜的方法，是制备大面积陶瓷薄膜的重要成型方法。不同的流延工艺和烧结制度对流延成型所制备的产品具有显著影响^[11,12,13]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以硝酸锂、硝酸镧、正丙醇锆、纳米氧化铝为原料，采用溶胶凝胶法制备超细llzo前驱体粉体，使用流延成型工艺制备 llzo 薄膜，最后通过排胶、终烧实现陶瓷薄膜的致密化；

材料表征：对llzo陶瓷薄膜进行物相、结构表征和电化学性能测试，通过xrd、sem、密度测试等表征手段对其形貌结构及物相组成进行分析，并采用电化学阻抗(eis)等电化学测试技术对其电化学性能进行了系统评估。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，了解国内外现状，并完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－13周：按照设计方案，采用流延法制备llzo薄膜。

第13－15周：采用xrd、eis、sem等测试技术对llzo陶瓷薄膜的物相、显微结构、电化学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 许晓雄,邱志军,官亦标,黄祯,金翼. 全固态锂电池技术的研究现状与展望[j]. 储能科学与技术,2013,2(04):331-341.

[2] 张舒,王少飞,凌仕刚,高健,吴娇杨,肖睿娟,李泓,陈立泉. 锂离子电池基础科学问题(x)——全固态锂离子电池[j]. 储能科学与技术,2014,3(04):376-394.

[3] ramakumars, deviannapoorani c, dhivya l, et al. lithium garnets: synthesis, structure,li conductivity, li dynamics and applications[j]. progress in materialsscience, 2017.