优化Ti取代以增强石榴石型Li$_7$La$_3$Zr$_2$O$_{12}$固体电解质的致密化、离子电导率和微观结构

石榴石型锂镧锆氧化物 Li$_7$La$_3$Zr$_2$O$_{12}$ (LLZO) 由于其宽的电化学稳定性、相容的离子电导率和良好的安全性，是全固态锂离子电池的有利固体电解质。然而，其实际应用需要进一步提高离子电导率。在这项工作中，将钛 掺杂到LLZO中以增强其Li离子传输特性和结构稳定性。使用常规固相反应法成功合成了 Li$_7$La$_3$Zr$_{2-x}$Ti$_x$O$_{12}$ 系列。Ti的含量从每化学式单位 0 到 0.20 原子 不等。通过X射线衍射技术 (XRD) 确认了导电立方相。使用扫描电子显微镜 (SEM) 和能谱仪 (EDS) 进行结构分析和元素分布测量。对所有样品进行了密度测量。电化学阻抗谱表明，Li$_7$La$_3$Zr$_{1.9}$Ti$_{0.1}$O$_{12}$ 样品提供了 $8.08\times 10^{-5}$ Scm$^{-1}$ 的高离子电导率，其具有最低的 0.37 eV 激活能。DC极化分析证实了 0.10 Ti 样品的电导率主要来自离子。在 0.10 Ti 样品中观察到室温离子电导率增加了一个数量级，使其成为固体电解质应用的有力候选者。