锂离子固体电解质研究中的电化学测试方法
黄晓, 吴林斌, 黄祯, 林久, 许晓雄

Characterization and testing of key electrical and electrochemical properties of lithium-ion solid electrolytes
Xiao HUANG, Linbin WU, Zhen HUANG, Jiu LIN, Xiaoxiong XU
表 1 锂离子固体电解质发展历程
Table 1 Development history of lithium ion solid electrolyte materials
电解质 结构 典型组分 电导率/S·cm-1 时间
Li3N[1] 层状 Li3N单晶，Li3N多晶 1×10-3，4×10-4（25℃）

1970’s

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1990’s
Li3N-LiI-LiOH 9.5×10-4（25℃）
Li4SiO4及相关相[2] 单斜晶系结构 Li4SiO4，Li4(Si0.6Ti0.4)O4 2×10-5，5×10-4（300℃）
Li3Mg0.5SiO4 1.5×10-2（400℃）
Li9SiAlO8 2.3×10-7（25℃）
γ Ⅱ-Li3PO4类型结构 Li3.6Si0.6P0.4O4 1×10-4（100℃）
Li5AlO4及相关相[3] 反萤石结构 Li5.9Al0.1Zn0.9O4 1.5×10-3（300℃）
Li5.5Fe0.5Zn0.5O4 7×10-3（300℃）
LISICON结构[4,5] γ Ⅱ-Li3PO4类型结构 Li14Zn(GeO4)4 1.25×10-3（300℃）
Li3.6Ge0.6V0.4O4 4×10-5（25℃）
Li2SO4及相关相[6] 体心立方结构 LiNaSO4 1（550℃）
LiKSO4 0.3（500℃）
Li4Zn(SO4)3 1（500℃）
Li0.22Na1.33Zn0.22SO4 0.1（300℃）
Li2.5P0.5S0.5O4 1.5×10-3（300℃）

锂的卤化物[7,8]

尖晶石结构 Li2MnCl4，Li2MgCl4 0.14（400℃）
Li2CdCl4，Li2CdI4 0.3（400℃）, 0.1（300℃）
Li3InCl6 1.4×10-3（27℃）
Li2ZnCl4 2×10-4（280℃）
锂的钙钛矿型 钙钛矿结构[9] Li0.29La0.57TiO3 1×10-5（25℃）

1990’s

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现在
反钙钛矿结构[10] Li3OCl 1×10-3（25℃）
LiM2(PO4)3 (M=Zr, Ti, Ge, Hf) [11] NASICON类型结构 Li0.1Zr0.1Ta0.9(PO4)3 6×10-6（25℃）
Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 > 10-3（25℃）
Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 > 10-4（25℃）
Li5+ x La3M2O12 (M=Nb, Ta, Zr) [12,13] 石榴石结构 Li5La3Ta2O12 ~10-6（25℃）
Li6BaLa2Ta2O12 4.0×10-5（25℃）
Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 1×10-3（25℃）

二元硫化物玻璃陶瓷

(100-x)Li2S-xP2S5（摩尔分数）为主体

 Li8P2S9晶相+Li2S [14] 80Li2S-20P2S5 7.2×10-4（25℃）
β-Li3PS4晶相 [15] 75Li2S-25P2S5及相关相 5.8×10-4（25℃）
Li7P3S11晶相 [16] 70Li2S-30P2S5及相关相 3.2×10-3（25℃）
Li7P2S8I晶相 [17] Li7P2S8I 2×10-3（25℃）
Li7P2S8Br0.5I0.5 4.7×10-3（25℃）

三元硫化物陶瓷

Li2S-MS2-P2S5 (M=Si, Ge, Sn)

或者

Li2S-MS x -LiX (M=P, Si, Ge)

 单斜结构，thio-LISICON [18] Li3.25Ge0.25P0.75S4 2.2×10-3（25℃）
四方结构，thio-LISICON [19,20,21] Li10GeP2S12 1.2×10-2（25℃）
Li11Si2PS12 4.0×10-3（25℃）
Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3 2.5×10-2（25℃）
硫银锗矿结构，Li-Argyrodite [22,23,24] Li6PS5Cl 4.7×10-3（25℃）
Li5.5PS4.5Cl1.5 1.2×10-2（25℃）
Li6.6P0.4Ge0.6S5I 1.8×10-2（25℃）