非晶态锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3

木文研究了Al_2O_3对B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl非晶态的形成和电学性能的影响,我们发现:加入适量的Al_2O_3后,无需借助液氮骤冷技术,直接将熔体倾倒在室温下的紫铜板上就很容易形成大块非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3。 Al_2O_3的加入使B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl的电导率有所降低,但在高温下不太明显,电导激活能略微升高,实验发现:Al_2O_3含量x=0.03是较合适的剂量,较容易形成大块非晶态,对电导率的影响也不大。     

非晶离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3晶化过程的正电子湮没寿命谱和扫描电子显微镜研究

传统的粉末压片样品严重影响了正电子湮没寿命谱及电子显微镜测量的准确性和重复性。本文克服了以上困难,制出大片非晶离子导体样品,得到了晶化过程正电子湮没寿命谱及扫描电子显微镜研究的新结果。 非晶离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3的实验结果发现:Al_2O_3组分不同对非晶态样品在室温下的正电子平均寿命无较大影响。完全晶化后,正电子平均寿命均有很大降低。而在晶化过程初期,对x=0.15的样品,正电子平均寿命有显著的反常增高,它与电导率的反常增高发生在同一温度范围内。     

非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O—0.7LiCl-xAl_2O_3晶化过程的正电子湮没一维角关联辐射研究

本文用中国第一台正电子湮没辐射一维角关联实验装置,测量了非晶锂离子导体B_2O-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3(x=0.15;0.10;0.05)晶化过程中各条正电子湮没辐射的一维角关联曲线,并对归一化的电子动量分布进行了线形参数的计算,从其S参数同样能推测出该离子导体在晶化过程中缺陷浓度的变化。 非晶离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3的实验结果表明,Al_2O_3组分不同,对非晶态样品在室温下一维角关联曲线的S参数亦无较大影响。完全晶化后,一维角关联曲线的S参数均有很大下降。在晶化过程最初期,无论Al_2O_3含量多少,S参数都明显略增;到晶化温度附近,仅对Al_2O_3含量较多的非晶,S参数反常增高。这些结果验证和补充了测正电子平均寿命得出的结论。由此初步证实了界面层有大量缺陷的物理图象。     

非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3晶化初期的核磁共振研究

通过真空密封热处理、避免了样品晶化后吸水引起的误差,采用脉冲法在293K和77K测量了晶化过程初期三种非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3(x=0.15,0.10和0.05)的~7Li核磁共振谱。 发现在低温(77K)只有固相锂离子对应的自旋-自旋弛豫时间T_2=87μs,严格按高斯函数衰减。在室温下固相锂离子对应的T_(2s)=127μs,仍是高斯型;但液相锂离子对应的T_2却按洛仑兹函数衰减。这反映出锂离子导体的固-液二相性。 三种非晶B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3(x=0.15,0.10和0.05)分别在热处理温度401,388和381℃附近,其液相锂离子对应的T_(2l)都剧增,其吸收谱线宽都变窄。由此再次验证了非晶母体与微晶之间的两相界面效应的物理图象。     

非晶锂离子导体B_2O_3-Li_2O—LiCl一Al_2O_3中VO~(2+)的电子自旋共振

两种非晶锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3-0.1V_2O_5(x=0.05和0.15)的电子自旋共振谱研究表明:(i)ESR线型是高斯型,证实V_2O_5添加量适当;(ii)超精细结构来源于VO~(2+)络离子,具有四角对称性,属C_(4v)群。越精细耦合张量的平行分量平均值A_∥=0.0175cm~(-1),垂直分量A_⊥=0.0063cm~(-1)。由g_∥(g_⊥)求出其基态~2B_(2g)与第一激发态~2E_g的能级间距△_1=2.46×10~4cm~(-1),基态与第二激发态~2B_(1g)的能级间距△_2=3.03×10~4cm~(-1);(iii)变温实验证实:Al_2O_3组分较少(x=0.05)的非晶ESR强度比x=0.15的非晶高3倍至2倍,而Al_2O_3组分越多则ESR强度随温升下降越小。     

非晶态B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl电导率频谱的研究

本文对非晶态快离子导体的B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl的电导率与外电场频率的关系进行了研究。结果表明:在较宽的频率范围内,样品的体电导约等于总电导;电导率频谱在中频段有一平台,在高频段上升,而且温度越高,开始上升的频率也越高。这一结果使电导率的测定有可能简化,即可以采用交流电桥法或在某一合适频率下采用交流伏安法直接测量样品的总电导或总导纳的模值作为体电导的值,从而求得电导率。本文考虑到非晶态结构的长程无序对离子迁移的影响,从局域极化的角度讨论了电导率频谱的特点及其同温度的关系。     

非晶态离子导体Li_2B_2O_4的核磁共振研究

本文报道了非晶态离子导体Li_2B_2O_4的~7Li核磁共振研究。测量了~7Li核磁共振谱与温度的关系。实验中发现,Li_2B_2O_4的晶态、非晶态和部分晶化样品的~7Li核磁共振谱有很大的不同,且在部分晶化样品的~7Li核磁共振谱上有附加的小峰,它与LiCl(Al_2O_3)的~7Li核磁共振谱上附加的小峰相类似。我们也对非晶态离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl进行了~7Li核磁共振研究,其结果与上面的类似。研究结果表明,它们都起因于非晶母体与微晶的界面效应。     

Li_4SiO_4-Li_3VO_4赝二元系和Li_4GeO_4-Li_4SiO_4-Li_3VO_4赝三元系中新的锂离子导体

本文在室温到300℃的温度范围内研究了Li_4SiO_4-Li_3VO_4和Li_4GeO_4-Li_4SiO_4-Li_3VO_4体系中的离子导电性,发现γ_(II)相固溶体Li_(3 x)V_(1-x)Si_xO_4是好的锂离子导体。所研究的成分中Li_(3.3)V_(0.7)Si_(0.3)O_4的离子电导率最高,室温下为1×10~(-5)Q~(-1)·cm~(-1),在42—192℃的电导激活能为0.36eV,电子电导率可以忽略,因而这是迄今所发现的最好的锂离子导体之一。粗略确定了Li_4GeO_4-Li_4SiO_4-Li_3VO_4三元系中电导率高的范围,发现在Li_(3.5)V_(0.5)Ge_(0.5)O_4中Si部分取代Ge可以使电导率进一步提高,Li_(3.5)V_(0.5)Ge_(0.4)Si_(0.1)O_4的室温电导率可达1.3×10~(-5)Q~(-1)·cm~(-1),电导激活能为0.40eV。     

Li_2O-P_20_5O-V_2O_5系统非晶材料电学性质与磁共振研究

本文对Li_2O-P_2O_5-V_2O_5系统非晶态中的几组试样进行了电导率、核磁共振及顺磁共振测试。实验分析表明非晶态的log(σΤ)-1/Τ曲线都是由两个直线段构成。电导率在转变温度以后的“晶化前期”异常增大,这归因于该阶段非晶态结构有序化程度增加所致,利用ESR实验结果对非晶态进行钒离子价态分析表明,该系统非晶态中钒离子仅以V~(4+)和V~(5+)状态存在。固定P_2O_5/V_2O_5摩尔比,当Li_2O含量增加时,试样~7Li-NMR线宽不断窄化,V~(4+)-ESR线宽也不断变窄,这说明非晶材料离子电导不断增加而电子电导不断下降。总电导率开始随Li_2O含量增加而减小,但Li_2O含量增到30mol％以后电导率反而增大。文中从结构角度探讨了该非晶态材料的电导机理。     

Li_2SO_4—Li_2B_2O_4,Li_2SO_4—(NH_4)_2SO_4赝二元系相图及离子导电性研究

本文用差热分析和X射线衍射方法对Li_2SO_4-Li_2B_2O_4和Li_2SO_4-[NH_4]_2SO_4两个赝二元系相图进行了研究。Li_2SO_4-Li_2B_2O_4是共晶体系,共晶温度为720℃,共晶点在含75mol％Li_2SO_4处。在Li_2SO_4-[NH_4]_2SO_4体系中只有一个包晶化合物LiNH_4SO_4,它在186℃附近有一个固态相变。 研究了Li_2BO_4晶态和非晶态及Li_2SO_4-(NH_4)_2SO_4体系中三种不同成分样品的离子导电性,发现在400℃以下非晶态Li_2B_2O_4的电导率比晶态至少高两个数量级,而且电导激活能大大降低。Li_2NH_4SO_4高温相电导激活能为0.12eV,而室温相为0.70eV.含Li_2SO_440mol％的样品(即LiNH_4SO_4和[NH_4]_2SO_4二相混合物)在高温相的电导率比纯LiNH_4SO_4高约两个数量级,这表明在一种离子晶体中加入适量的另一种离子晶体,可以使前者的电导率大幅度提高。     

BaO-Li_2O-B_2O_3三元系中BaB_2O_4-Li_2B_2O_4和BaB_2O_4-Li_2O截面相平衡关系的研究

本文用X射线和差热分析方法对BaO-Li_2O-B_2O_3三元系中的两个截面:BaB_2O_4-Li_2B_2O_4和BaB_2O_4-Li_2O作了研究。在BaB_2O_4-Li_2B_2O_4赝二元系中发现了一个新的化合物4BaB_2O_4·Li_2B_2O_4。化合物在930±3℃由包晶反应形成,并与Li_2B_2O_4形成共晶反应。共晶温度为797±3℃,共晶点组分为79mol％Li_2B_2O_4。在BaB_2O_4-Li_2O截面中也存在化合物4BaB_2O_4·Li_2B_2O_4,其包晶反应温度从930±3℃随Li_2O含量增加下降到908±3℃。在组分60mol％Li_2O处形成另一个新的化合物2BaB_2O_4·3Li_2O。该化合物在630±3℃也是由包晶反应形成,并与Li_2O和Li_2CO_3分别形成共晶反应,共晶温度分别为400±3℃和612±3℃。在BaB_2O_4-Li_2B_2O_4和BaB_2O_4-Li_2O体系中都没有观察到固溶体。 用计算机程序分别对化合物4BaB_2O_4·Li_2B_2O_4和2BaB_2O_4·3Li_2O的X射线粉末衍射图案进行了指标化,其结果:4BaB_2O_4·Li_2B_2O_4的空间群为Pmma,a=13.033,b=14.630 ,c=4.247,每个单胞包含两个化合式单位;2BaB_2O_4·3Li_2O的空间群为Pmmm,a=4.814,b=9.897,c=11.523,每个单胞也含有两个化合式单位。     

Li_2O-(LiCl)_2-B_2O_3-Al_2O_3系统玻璃的Raman光谱研究

我们用Raman光谱研究了Li_2O(LiCl)_2 B_2O_3-Al_2O_3系玻璃的结构,着重研究了Al_2O_3的影响。对于Li_2O-B_2O_3系玻璃,Li_2O含量增加使玻璃中存在的BO_3三角体转变为BO_4四面体,并形成含BO_4四面体较多的硼酸盐基团;当Li_2O含量达到35mol%左右,开始出现含非桥氧的偏硼酸盐基团。以Al_2O_3置换B_2O_3,在有足够Li_2O的情况下,引入的Al~(3+)以四配位形式存在,形成的AlO_4四面体取代玻璃中BO_4的四面体;但当Al_2O_3/Li_2O接近或大于1时,部分Al~(3+)不再以四配位形式存在。实验还表明,Raman光谱主要决定了形成玻璃网络的O/B/Al之比,LiCl引入玻璃中处于被网络离解的状态。这些结果可以解释玻璃的离子电导率随组成的变化。     

等温热处理过程中一种非晶态Li~+导体电导行为的研究

本文在玻璃转变温度以下,采用交流伏安法连续自动观测了非晶态Li~+导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7 LiCl-0.1 Al_2O_3在等温热处理条件下的电导行为。结果表明:材料的电导率先随时间升高,出现峰值后单调下降,并含有两个平台部分。与此相配合的DSC与XRD研究证实:形成电导率峰值的基本原因是由于发生了非晶态相分离,而电导率曲线下降部分的平台则是由于非晶态的晶化。最后,从相界效应对这些结果作了初步分析。     

非晶态锂离子导体B2O3-0.7Li2O-0.7LiCl-xAl2O3-0.1V2O5的电学性质和电子自旋共振研究

对两种非晶态B₂O₃-0.7Li₂O-0.7LiCl-xAl₂O₃-0.1V₂O₅(x=0.05和0.15),用差热分析、电导率测量、X射线衍射和电子自旋共振进行研究,发现:1)V₂O₅不仅作非晶网络形成剂,而且改变了晶化过程;2)对B₂O₃-Li_{2关键词：}     

P_2O_5—Li_2O—LiCl-Al_2O_3系统非晶态离子导体与金属电极间界面阻抗的色散关系

本文研究了非晶态锂离子导体29.6P_2O_5-44.4Li_2O-26.0LiCl和36.3P_2O_5-44.4Li_2O-15.1LiCl-4.2Al_2O_3的阻抗谱,给出了测量盒系统的等效电路,得出了界面阻抗的色散关系。在一定条件下,此界面阻抗过渡到恒相角阻抗。     

Li_2O-(LiCl)_2-B_2O_3-Al_2O_3系统玻璃的声学性质

本工作测量了Li_2O-(LiCl)_2-B_2O_3-Al_2O_3系统玻璃的密度、超声速,计算了玻璃的绝热压缩系数,从声学性质分析了玻璃骨架结构随组成的变化,为研究玻璃的离子导电性提供了方法和分析的依据。     

非晶锂离子导体P2O5-0.7Li2O-0.4LiCl-0.1Al2O3的离子导电性与结构研究

本文研究了非晶锂离子导体P₂O₅-0.7Li₂O-0.4LiCl-0.1Al₂O₃的60目、120目、200目粉末、粉末压片和整片非晶在60至380℃的离子电导率和激活能。发现颗粒度减小能使离子电导率提高四倍以上,但不影响激活能,它归因于同一非晶相的界面效应。各样品在380℃等温热处理76h内的离子电导率和X射线衍射研究表明:颗粒度越小,晶化就越容易。整片非晶比粉末压片不仅电导率提高两个数量级,激 关键词：     

流体静高压下的锂离子导电性

本文改进实验方法,在0.0001—1.23GPa流体静高压下测量了整片非晶锂离子导体B₂O₃-0.7Li₂O-0.7LiCl-xAl₂O₃(x=0.05;0.15)及其粉末压片的离子电导率及激活体积。发现粉末压片电导率峰值是由非晶微粒间的接触电导及非晶微粒体电导两者叠加;对整片非晶电导率的压力效应用离子迁移通道的物理图象给出初步的微观解释。此外,还观测到氧化铝组分减少使电导率的压力转变点明显降低;测量出不同温度热处理以及300℃等温热处理4—20h后离子电导率-压力曲线的变化规律,仍可归因于非晶态相分离及两种非晶相的先后晶化。 关键词：     

非晶态离子导体Li_2B_2O_4晶化前期的离子导电性

本文研究了非晶态离子导体Li_2B_2O_4的离子电导率与温度的关系,特别着重于晶化前期的离子迁移特性。当温度低于T_K(≈310℃)时,离子电导率遵从Arrhenius关系。当高于晶化温度(≈411℃)时,以晶态中的离子迁移为主。在T_kT_p时,出现了少量微晶,但晶化量小于5%,由于非晶母体与微晶之间的界面效应使得离子导电性显著增强。可以通过室温淬火,把晶化前期非晶态的状态保持到室温,从而有可能制备出离子电导率高于纯非晶态的材料。     

非晶态Li~ 导体分相和晶化过程中的相界效应

非晶态Li~ 导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-0.1Al_2O_3在等温处理过程中,其电导率先随时间升高,出现峰值后下降,随后出现两个平台。这是由于材料的分相和晶化所致。本文据相界效应观点,认为不同相之间界面附近有一高电导率层,它对电导率的贡献补偿和超过了由于分相和晶化的体效应所引起的电导率下降。由此,对这种材料的电导率随时间变化曲线给出了解释。