作者：熊思琪 卜晓晨雒晓涛李长久
单位：西安交通大学材料科学与工程学院，金属材料强度国家重点实验室，
引用： 熊思琪,卜晓晨, 雒晓涛, 等. 粉末尺寸对等离子喷涂Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3电解质成分与结构的影响[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(10): 3307-3318.
DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0325
本文亮点：本研究采用烧结破碎Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉末为原料，系统研究了电弧功率及粉末粒径对P元素蒸发损失的影响，粉末粒径分布对LATP电解质组织结构、组成及相结构的影响规律，以为大气等离子喷涂LATP电解质成分与组织结构优化提供依据。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
图1 LATP粉末的 (a) 表面形貌；(b) 断面形貌；(c) XRD衍射图谱和 (d) 粒度分布
1.2 单个粒子及电解质涂层制备
表1 等离子喷涂工艺参数
注：① slpm即标准升每分钟，表示在常温常压条件下，每分钟通过某一流体通道的流体体积，一般1 slpm=0.06 m3/h。
1.3 表征方法
2 结果与讨论
2.1 电弧参数对LATP单个扁平粒子表面形貌及熔化状态的影响
图 4 不同电弧功率[(a) 34 kW、(b) 38 kW和(c) 42 kW]下沉积的单个扁平粒子的宏观形貌；(d) 完全熔化粒子形貌；(e) 半熔化粒子形貌
图5 不同电弧功率下沉积的不同直径的单个粒子的微观形貌：(a) 34 kW；(b) 38 kW；(c) 42 kW
表2 不同喷涂参数下可熔化最大粒径与数量占比
2.2 粒子尺寸对元素P蒸发损失的影响
图6 (a) 典型扁平粒子三维形貌；(b) 熔滴粒径和圆盘状扁平粒子直径的关系
图7 不同电弧功率下的LATP单个粒子P、Ti原子比与粒径的关系：(a) 34 kW；(b) 38 kW；(c) 42 kW
2.3 粉末粒径对等离子喷涂LATP沉积体的结构与成分的影响
图8 采用粉末A和粉末B制备的LATP电解质涂层表面(a，d)、断裂面形貌(b，e)和抛光断面组织(c，f)
图9 采用 (a) 粉末A和 (b) 粉末B制备的LATP电解质涂层的阻抗谱
表 3 采用粉末A和粉末B制备的LATP电解质涂层的离子电导率
注：表中所列离子电导率为室温(RT)条件下结果。
表4 原始粉末和LATP沉积体的化学成分
3 结 论
第一作者：熊思琪（1999—），女，硕士研究生，研究方向为大气等离子喷涂制备全固态锂离子电池，E-mail：xiongsiqi@stu.xjtu.edu.cn；
通讯作者：李长久，教授，研究方向为热喷涂、冷喷涂技术的基础理论，固体氧化物燃料电池、全固态锂/钠离子电池制造技术等，E-mail：licj@mail.xjtu.edu.cn。
文章来源：储能科学与技术
《钠离子电池技术发展与产业前景研究报告》
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