高分子快离子导体研究新进展

介绍了一些研究高分子固体电解质的最新思路和方法,也介绍了笔者新研制的一类有机高分子快离子导体,并对其前景和应用作了展望。     

高岭石用于研制锂快离子导体初探

利用天然矿物高岭石和ＬｉＺｒ２（ＰＯ４）３，采用高温固相反应合成了骨架状结构的矿物锂快离子导体（Ｌｉ１＋２ｘＡｌｘＺｒ２－ｘＳｉｘＰ３－ｘ１２，（０≤ｘ≤１）），并对其电性能及化学稳定性进行了研究研究表明，该材料具有Ｎａｓｉｃｏｎ型的骨架结构，其室温至６７３Ｋ的电导率为００８７～６２７ｍＳ／ｃｍ当ｘ，呈现最高电导率；在６７３Ｋ时电导率为６２７ｍＳ／ｃｍ，活化能为３１７０ｋＪ／ｍｏｌ此外，该材料的化学稳定性随ｘ增加而减小     

Li1+2x+yAlxEuyTi2-x-ySixP3-xO12系统锂快离子导体

Li1+2x +yAlxEuyTi2 -x -ySixP3 -xO12 锂快离子导体可用精选的天然高岭石Al4 [Si4 O10 ](OH) 8为原料 ,与Li2 CO3,TiO2 ,NH4 H2 PO4 ,Eu2 O3 高温 (80 0～ 10 0 0℃ )固相反应约 2 0h而制得 .在 y =0 .5 ,x≤ 0 .3 ;x =0 .2 ,y≤ 0 .3的原始组成范围内 ,可以形成一个空间群为R3C的固熔体相 .它们具有较好的离子电导率和较小的离子导电活化能 .当x =0 .2 ,y =0 .1,t=40 0℃时 ,其电导率达 9.98mS·cm-1,其活化能为 34.0kJ.mol-1.     

矿物钠快离子导体Na1.2+y Al0.1Yby Zr1.9-y Si0.1P2.9O12系统的研究

精选层状硅铝酸盐矿物高岭石 (Al4[Si4O1 0 ](OH) 8)为起始原料 ,经高温固相反应 (～ 10 0 0℃ )合成了具有架状结构的Na1 .2 +yAl0 .1 YbyZr1 .9-ySi0 .1 P2 .9O1 2 系统 (简称Yb -Nasicon)的钠快离子导体 .XRD分析结果表明 ,当y≤ 0 .7时得到空间群为R3c的合成物 ,当 0 .71.7时出现未知相 .交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明y =1.0的合成物具有最高的离子电导率 ,其在 5 73K和 6 73K时的电导率分别为 1.18S m和 5 .89S m ,473- 6 73K间的电导激活能为 36 .4kJ mol.     

40Li_2O-12P_2O_5-48V_2O_5非晶快离子导体的晶化过程研究

用正电子湮没技术、差热分析和X射线衍射等方法研究了40Li_2O-12P_2O_5-48V_2O_5非晶快离子导体的晶化过程.实验发现,在孕育期正电子平均寿命出现一反常增高,在此之前,正电子寿命是稳定的,在晶化开始后,正电子平均寿命减小并有涨落.这些结果与电子率测量、差热分析曲线相对应.     

Na1+2x+y Alx EuyTi2-x-ySix P3-x O12系统的钠快离子导体的合成与表征

以精选的天然高岭石Al4 [Si4 O1 0 ](OH) 8与Na2 CO3,TiO2 ,NH4 H2 PO4 ,Eu2 O3高温 ( 80 0～ 10 0 0℃ )固相反应约 2 0h ,可制得Na1 + 2x+yAlxEuyTi2 -x-ySixP3-x O1 2 系统的钠快离子导体 (Al-Eu -Nasicon) .用X射线粉末衍射法对合成物进行相分析和用交流阻抗技术测定其电导率 ,并根据阿仑尼乌斯方程式求其活化能 .结果表明 :在y=0 .5 ,x≤ 0 .4 ;y=1.0 ,x≤ 0 .2 的起始组成范围内存在空间群属于R3C的固熔体导电相 ,该相具有较好的离子电导率和较低的离子导电活化能 .其中起始组成 y =0 .5 ,x=0 .6的合成物 ,即Na2 .7Al0 .6 Eu0 .5Ti0 .9Si0 .6 P2 .4O1 2 具有较高的电导率 ,在 4 0 0℃时 ,其电导率达到 6.4 82mS/cm ,离子导电活化能为 67.999kJ mol     

Li1+2x+yAlxEuyTi2-x-ySixP3-xO12系统锂快离子导体

Li1+2x +yAlxEuyTi2 -x -ySixP3 -xO12 锂快离子导体可用精选的天然高岭石Al4 [Si4 O10 ](OH) 8为原料 ,与Li2 CO3,TiO2 ,NH4 H2 PO4 ,Eu2 O3 高温 (80 0～ 10 0 0℃ )固相反应约 2 0h而制得 .在 y =0 .5 ,x≤ 0 .3 ;x =0 .2 ,y≤ 0 .3的原始组成范围内 ,可以形成一个空间群为R3C的固熔体相 .它们具有较好的离子电导率和较小的离子导电活化能 .当x =0 .2 ,y =0 .1,t=40 0℃时 ,其电导率达 9.98mS·cm-1,其活化能为 34.0kJ.mol-1.     

锂快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12系统的合成与表征

以LiTi2（PO4）3为基，用分析纯原料经高温固相反应（～900℃）制得一系列锂快离子导体材料Li1＋2x＋2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12（以下简称Ti—Mg—Lisicon）．系统的合成温度随x和y的增大而降低．应用交流阻抗技术测定的电导率数据结果表明x=0．1，y=0．1的合成物室温电导率最好为1．31×10^-4S／cm，而673K时x=0．1，y=0．3的合成物的电导率最大，为2．93×10^-2S／cm．X射线衍射分析结果表明在x=0．1，y≤0．7；x=0．2，y≤0．6的组成范围内均得到空间群为R3C的合成物.     

固体氧化物燃料电池电解质用离子导体

固体氧化物燃料电池以其高的能量转换效率和清洁的发电而被广泛研究。其中电解质--离子导体材料是影响固体燃料电池的效率和热力学稳定性的关键。作为所期望的电解质材料应满足以下要求：（1）高的离子导电,（2）低的电子导电,（3）在使用条件-热力学稳定,（4）好的综合力学性能。在一些荧石相关结构和钙钛矿塑结构的氧化物中通过掺杂和取代形成氧空位可得到高的氧离子导电性。本文介绍了一些这类离子导体材料,并讨论了它们的特性。     

钠快离子导体Na_(3-x)Zr_(2-x)V_xSi_2PO_(12)系统的固相合成与表征

通过高温固相反应合成了钠快离子导体Ｎａ３－ｘＺｒ２－ｘＶｘＳｉ２ＰＯ１２系统的一系列合成物、其合成反应均可在低于１３７３Ｋ的温度下完成，且该系统的合成温度随ｘ增大而降低．Ｘ－射线衍射数据表明，当ｘ＜０．５时，其合成物为ＮＡＳＩＣＯＮ单纯相，其空间群为Ｃ２／ｃ，当ｘ＞０．５时，合成物开始玻璃化。系统合成物的有关晶胞参数随ｘ的增大而相应缩小，电性能测定结果表明，最好电导性的起始组成为ｘ－０．１．其导电率在室温时为５．４５×１０－４Ｓ·ｃｍ－１，在７２３Ｋ时为１．０４×１０－１ｓ·ｃｍ－１，其电导激活能为 ２３．４６ｋＪ／ｍｏｌ。     

俄歇电子能谱仪系统及其对铜快离子导体的表面研究

介绍了一台用于表面分析的饿歇电子能谱仪(AES)系统。用该系统研究了铜快离子导体CuI-Cu_2O-MoO_3-P_2O_5在AES的探针电子诱导下铜沉积的规律;并发现在这种样品表面,部分氧在电子轰击过程中被蒸发而减少,总的二次电子发射电流由于铜沉积在样品表面上面随电子轰击时间迅速改变。     

钙钛矿型固体电解质材料的发展现状

钙钛矿型材料是近些年来人门发现的离子导电率较高的固体电解质材料。将钙钛矿型固体电解质材料分为氧离子导电型和氢离子导电型两种类型,分别介绍了它们的导电机理及近期研究进展。     

喷雾(冰冻)干燥法制备钠、锂快离子导体

对两种性能较好的快离子导体Na_3Zr_2Si_2P_3O_(12)(Nasicon)和Li_(1.8)Ti_(1.2)·Cr_(0.8)P_3O_(12)用喷雾干燥法和冰冻干燥法制备粉料和陶瓷烧结,并对样品进行了X射线衍射分析,形貌和显微结构观察以及阻抗谱测量等。实验结果表明:两种方法制备的粉料具有颗粒细,均匀性好,合成温度低等优点。在300℃时,两种样品的电阻半分别为10.05 Ω.cm和94.8 Ω.cm。激活能分别为0.25 eV和0.27ev。     

聚丁二酸乙二酯-碘化钠络合物的导电性

考查了由聚丁二酸乙二酯(PES-2,4)和NaI形成的络合物结构和导电性的关系,发现NaI主要溶解在高分子的无定形区域;PES-2,4与NaI形成的络合物体系是半结晶的聚合物电解质,其结晶体的结构类似于纯PES-2,4。NaI的加入,使聚合物的玻璃化转变温度、结晶化转变温度均升高,而结晶度和结晶速度降低。电解质的导电率随NaI浓度变化而变化,NaI浓度高,其导电率高,当[NaI]/(链节单元]=1/4(摩尔浓度比)时,电解质的导电率可达10~■S/cm(90℃),其中无定形区的导电是主要的。导电率与温度的关系偏离阿累尼乌斯方程,伹也不完全符合WLF方程,导电行为不可简单地用它们来解释。     

Na_(2.5)Hf_(2-x)Ti_xSi_(1.5)P_(1.5)O_(12)系统快离子导体的阻抗谱

系统地研究了Ｎａ２．５Ｈｆ２－ｘＴｉｘＳｉ１．５Ｐ１．５Ｏ１２快离子导体的阻抗谱，采用ＺＲＥＳ３．３程序对实测点进行解释和拟合计算，结果表明该系统呈良好的低温导电性。其中起始组成为Ｎａ２．５Ｈｆ１．８Ｔｉ０．２Ｓｉ１．５Ｏ１２的电导性最好．在４７３Ｋ时，其导电率σ４７３＝１．４７×１０－２（Ω·ｃｍ）－１，电导激活能Ｅａ＝ ２３．８６ｋＪ／ｍｏｌ．