锑掺杂提升钛酸镧锂固态电解质离子电导率的结构调控机制研究

《International Journal of Applied Ceramic Technology》：Effect of Sb3+ doping on the structure and performance of lithium lanthanum titanate solid electrolytes

本研究针对LLTO固态电解质晶界电阻高导致整体离子电导率偏低的问题，通过固相法引入大离子半径Sb3?掺杂Ti??位点。研究发现0.03 mol掺杂量可使活化能降至0.243 eV，体密度达5.557 g/cm3，离子电导率显著提升至4.55×10?5 S·cm?1，为高性能全固态锂电池开发提供新思路。

　　

通过引入具有大离子半径的锑离子（Sb3?）对钛酸镧锂（Li_0.33La_0.56TiO₃, LLTO）固态电解质进行钛位（Ti??）掺杂，研究人员发现这种巧妙的元素替换能有效调控材料结构与性能。当掺杂量为0.03 mol时，材料展现出最优异的综合性能：活化能显著降低至0.243电子伏特（eV），就像为锂离子（Li?）搭建了更顺畅的传输通道；同时材料体密度达到5.557克/立方厘米（g/cm3），致密的结构为离子迁移创造了理想环境。最终使得离子电导率实现跨越式提升，达到4.55×10^?5西门子/厘米（S·cm^?1），较未掺杂样品提升逾4倍。这项研究犹如为固态电解质装上了"离子加速器"，通过精准的晶格工程设计显著改善锂离子传输效率，为新一代全固态锂电池的开发注入了新的活力。