快离子导体的物理研究

快离子导体(也称为超离子导体或固体电解质)是指那些离子电导率接近或超过熔盐(或电解质溶液)的一类固体材料。 近十几年来,人们对快离子导体进行了相当广泛的研究。日前这种研究的兴趣正在进一步增长。快离子导体物理学或固体离子学将成为凝聚态物理学的一个重要分支。 本文概述了快离子导体物理的研究现状。全文包括基本概念、实验测量和理论研究三部分。 基本概念部分的主要内容有:快离子导体的分类,结构条件,亚晶格熔化,动态特征,热力学讨论和模型哈密顿量。 实验测量部分的主要内容有:结构研究,电导率测量,非弹性光散射,核磁共振研究和其它物理性质的临界行为(如比热和声学性质)。 理论研究部分的主要内容有:晶格气体模型,连续随机模型和快离子导体中的相变。     

快离子导体的核磁共振研究

近几年来,快离子导体的基础和应用研究都发展很快.这主要有两方面的原因:一方面因为快离子导体是一种具有液一固二象性的异常物态,通过对它的研究,有可能揭示出一些新的物理现象,所以凝聚态物理学家对它很感兴趣;另一方面,快离子导体可以作为各种电池的固体电解质,它是解决能源问题的一个重要途径.同时还可以用它做成一些离子器件或电化学器件,这引起其它领域的科学家对它的注意.随着研究工作的进展,可望形成凝聚态物理的一个重要分支──快离子导体物理学. 目前,研究快离子导体的方法很多,如电导率测量、核磁共振、X光衍射和中子散射、光…     

固体离子学概述

固体离子学是研究固体中离子行为及其相关应用的科学。它是在七十年代才兴起的新学科。内容包括快离子导体(又叫固体电解质),混合导体(又称电极材料)和它们的应用。它是物理、化学、材料、器件的交叉学科,因而引起广泛领域的科学家和工程师的兴趣和     

离子导体薄膜

最近十几年来,发现了一些离子电导率很高的固体材料即超离子导体或快离子导体.然而与液体电解质相比,其离子电导率仍然很低.为了克服这个缺点,在探索电导率更高的离子导体新材料的同时,也开展了离子导体薄膜的研究.本文综述了离子导体薄膜的研究情况. 一、薄膜生长和物理性质1.衬底 通常将薄膜制备在衬底上,以获得适当的机械强度.因而衬底材料的选择和处理就是离子导体薄膜研究中的重要问题. 在离子导体薄膜器件中通常有几个薄膜叠在一起,除了原始衬底外,每一层薄膜又成为下一层的衬底,这样就涉及到膜与衬底和膜与膜之间的相互作用.薄膜与衬…     

Bi_2O_3-Y_2O_3系高氧离子导体的离子电导和电子电导的研究

用交流电桥法研究了Bi_2O_3 Y_2O_3体系含22.5—30mol％Y_2O_3烧结试样在po_2值由1至10~(-21)atm范围内氧离子的电导率,实验证明该种材料的氧离子电导率比同温度下ZrO_2基固体电解质高若干倍;用这种材料作为固体电解质组成氧浓差电池,电池电动势和理论电动势的比值E/E_0等于1或接近1,说明这种材料几乎为纯氧离子导体,p型电子空穴导电性很小;用库伦滴定抽氧法测定了含Y_2O_3 27.5mol％样品的电子导电特征氧分压,其值为lgpe＇=(-767000/T)+655,电子导电性极小。可期望为一种新型氧离子导体材料。     

固体离子学概述

 固体离子学是研究固体中离子行为及其相关应用的科学.它是在七十年代才兴起的新学科。内容包括快离子导体(又叫固体电解质),混合导体(又称电极材料)和它们的应用。它是物理、化学、材料、器件的交叉学科,因而引起广泛领域的科学家和工程师的兴趣和关注.自然界的固态材料依据其导电能力来分类可分为导体、半导体和绝缘体.在不特别指明电荷载流子的情况下,这种分类都是相对于电子(或空穴)的导电能力而言的.     

第六届全国固态离子学学术会议征文通知

中国硅酸盐学会固态离子学专业委员会订于1992年11月3-6日在福州大学召开第六届全国固态离子学学术讨论会.福州大学校长黄金陵教授为本届会议筹备委员会主任. 征文内容:1. 无机阳离子导体.2.无机阴离子导体.3混合导体.4.质子导体.5.高分子快离子导体.6.固体中离子的运动与离子缺陷.固态离子学中的基础研究.7.固态离子学中的测试技术.8.高Tc超导体.9.快离子导体的应用研究:(1)固体电解质电池;(2)电化学传感器;(3)电显色器件.11.其他. 注意事项:1.应征论文必须是未在国内、外刊物上公开发表过;2.请将论文摘要(16开一页,约700字) 一式三份于19…     

一种电色显示器的初步研究

近年来电色现象和电色显示器件颇受人们重视.电色显示器可以简单表示为: 电极/电解质/显示电极.最初报道的电色显示器是采用液体电解质(如H2SO4),它有漏液、冷凝和挥发以及溶解显示 电极等缺点.随着快离子导体研究的迅速进展,开始了用快离子导体作电解质的全固态电色显示器的研究工作.电色显示现象的物理基础是固体中的快离子传输.在直流电场作用下离子被注入到过渡金属氧化物(如WO3)或层状石墨显示电极中,形成如 HxWO3(0相似文献   

2013年度值得推荐的物理学新书

<正>固体缺陷出版社:北京大学出版社作者:Richard J.D.Tilley著刘培生等译开本:16开页码:490页定价:89元购书联系电话:010-62752038内容简介:本书介绍固体缺陷及其先进应用,内容主要包括:1)缺陷物理和缺陷化学的基本概念;2)理论原理与实际应用的联系;3)固体电池、快离子导体、燃料电池和传感器以及铜氧超导体的关键应用;4)点缺陷化学、线缺陷和面缺陷、非化学计量和晶体结构、固体扩散、离子传导、本征电子传导和非本征电子传导,     

第三届固体电解质国际会议评介

第三届固体电解质(亦称快离子导体)国际会议于1980年9月16日至18日在日本东京举行,约二百名学者赴会.我国有三位学者参加,其中王舒黎和王占华二同志分别作了报告.物理所的陈立泉同志本来也备有两篇报告,并被邀作为会议召集人之一,但未能出席. 会议分三组同时进行,共约130篇报告.其中30篇讨论快离子导体结构与导电机制;4篇是关于核磁共振的实验;14篇讨论氧离子导体的性质;4篇是关于氟离于导体;B-Al2O3和NASICON各8篇;8篇是关于锂离子导体;4篇是银或铜离子导体;质子导体和非晶态材料各3篇;6篇讨论了离子-电子混合导体;6篇研究电解质和电极…     

超离子导体

一、引 言 普通的离子晶体,例如岩盐,在窒温下的电导率为 10-15(Ω·c)-1.另一方面,存在一系列的所谓超离子导体(superionic conductor),或称快离子导体(fast ionic conductor)。其离子电导率。可达 1(Ω·cm)-1,与液体电解质相近.在这类超离子导体中,电子电导率只为离子电导率的10-5。 在图1所列出的材料中,除AgBr与ArCl为“正常”的离子导体外.其余在高温下都属于超离子导体.从图1可以看出下列几个特点:(1)与一般离子导体一样,;(2)与一般离子导体相反,在超离子导电相情况下,　随温度的变化较慢,激活能E大约为 0.1eV/粒子,是比较小的;(3…     

无锂助熔剂B_2O_3对Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3固体电解质离子电导率的影响

采用固相法制备锂离子电池用固体电解质磷酸钛锂铝Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3(LATP),研究了不同烧结温度以及助熔剂对LATP固体电解质离子电导率的影响.采用X射线衍射、能谱分析、扫描电镜和交流阻抗等方法,研究样品的结构特征、元素含量、形貌特征以及离子导电性能.结果表明,在900?C烧结可以获得结构致密、离子电导率较高的纯相LATP陶瓷固体电解质.与添加助熔剂Li BO2的样品进行对比实验发现,采用B_2O_3代替LiBO_2作为助熔剂也可以提高烧结样品的离子电导率,并且电解质的离子电导率随助熔剂添加量的增大,先增大后减小,其中添加质量百分比为2%的B_2O_3的样品具有最高的室温离子电导率,为1.61×10~(-3)S/cm.     

1972年第1卷至1982年第11卷《物理》分类目录索引(续)

题 目 卷 年 页 电介质、快离子导体高压陶瓷变压器 2(1973)183压电陶瓷的高温极化 3(1974)268驻极体及其应用 5(1977)287反铁电陶瓷的研究和应用 7(197)163核磁共振在铁电相变研究中的应用 7(1978)217多晶β氧化铝固体电介质的电导及激活 能的测定 9(1980)1超离子导体 9(1980) 135铁电体低频电滞同线的测量 9(1980)207PLZT电光开关特性及其应用 9(1980)264铁电体介电常数和热电系数的测量 9(1980) 407电介质的热噪声 9(1980)486离子导体薄膜 9(1980)518氧离子导体离子迁移数的测量与温差电势10(1981)222快离子导体的核磁共振研究 10(1981…     

Nasicon的电解作用和钠沉积

Nasicon是一种较新的快离子导体,300℃时的离子电导率为10-1Ω-1cm-1数量级,它有希望用作高能钠电池或电化学器件的固体电解质隔膜.迄今对Nasicon的结构、电导性质和材料制备等已进行了较多的研究,但在已发表的文献中,尚未见到关于它在直流电压下的分解作用以及钠沉积现象的研究报道. 一、试样与实验电池 Nasicon烧结试样的制备和性能见文献[3].试样内的主要结晶相是Na3Zr2Si2PO12,含有少量ZrO2,在环境气氛下无吸湿作用.圆片试样的尺寸为 φ1.77 × 0.2cm,体积密度为理论密度的96—98%,圆片表面蒸镀金膜电极.实验电池为: a.石墨/Au/Nas…     

极化测量在固体离子学中的应用

研究快离子导体和混合导体的电学性能是固体离子学的重要任务之一.目前通常采用的方法是交流阻抗谱法、电子电导测量法和运用离子可逆电极的离子电导测量法.完成一次电性能测试。或必须用两种方法进行两次测量,或需要选择可逆的电极系统.本文探讨把极化测量应用于固体离子学.目的在于利用简单的仪器设备和电极系统,通过一次测量能够得到混合导体以及快离子导体的基本电学参数. 一、原 理 把一个样品看成是混合导体,样品两端备上离子闭锁电极,其等效电路如图1所示.Ri是离子电阻,Re是电子电阻,Cd是两电极界面双电层电容的串联值.Rs是接入测…     

Bi2O3-Y2O3系高氧离子导体的离子电导和电子电导的研究

用交流电桥法研究了Bi₂O₃-Y₂O₃体系含22.5—30mol％Y₂O₃烧结试样在po₂值由1至10^-21atm范围内氧离子的电导率,实验证明该种材料的氧离子电导率比同温度下ZrO₂基固体电解质高若干倍;用这种材料作为固体电解质组成氧浓差电池,电池电动势和理论电动势的比值E/E₀等于1或接近1,说明这种材料几乎为纯氧离子导体,p型电子空穴导电性很小;用库伦滴定抽氧法测定了含Y₂O₃ 27.5mol％样品的电子导电特征氧分压,其值为lgp_e＇=(-767000/T)+655,电子导电性极小。可期望为一种新型氧离子导体材料。 关键词：     

多晶β氧化铝固体电解质的电导及激活能的测定

β氧化铝1)(Na2O·9—11Al2O3)是近十年来发展起来的一种快离子导体2)材料,300℃的电导率达到0.1-0.3Q-1·cm-1,钠离子迁移数接近于1,电子电导可以忽略,可用作钠硫电池、钠卤素电池或电解制钠的固体电解质隔膜.从1966年美国福特公司 Kummer[1-2]等人报道这种材料以来,许多国家都相继进行了研究.对多晶β-Al2O3的导电模型和测试方法已进行了许多研究[3-7]. 近几年来,我们对β-Al2O3多晶材料的电导测试方法进行了一些探讨,并测定了若干片状和管状试样的电导和电导激活能,本文将报道我们的实验方法和所得的部分实验结果. 一、测量方法 文献…     

快离子导体玻璃滞弹性弛豫的红外发散响应

本文依据Ngai(倪嘉陵)的低频激发、弛豫、耗散理论和非晶态快离子导体的特点,提出了非晶态快离子导体的滞弹性弛豫理论。认为快离子导体玻璃中的超声吸收主要来源于与玻璃网络呈微弱联系的快离子的热激活弛豫及伴之而来的低能激发的损耗。理论成功地描述了超声吸收的频率、温度依赖关系,解释了弛豫时间分布理论所不能解释的快离子导体玻璃的实验特征。     

聚合物纳米复合电解质(PEO)8-ZnO-LiClO4微结构及电导率研究

以聚氧化乙烯(PEO)为基质,成功制备出纳米ZnO掺杂的(PEO)₈-ZnO-LiClO₄离子导电聚合物电解质,并利用多种实验技术,包括扫描电子显微镜、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱和正电子湮没寿命谱(PALS),系统地研究了纳米ZnO与基质间相互作用及其对聚合物链段运动、纳米尺度自由体积、离子输运和复合电解质电导率的影响.实验结果发现,纳米ZnO的掺杂使聚合物电解质的离子电导率得到了大幅度提高,当ZnO与PEO质量比为6%时达到最大,(PEO)₈-ZnO-LiClO₄的电导率为1.82×10^-4 S ·cm^-1,比(PEO)₈-LiClO₄的电导率(6.58×10^-5 S ·cm^-1)提高了大约一个数量级.XRD结果显示,纳米ZnO的加入降低了PEO的结晶性,增加了锂离子传输的非晶相,从而提高了电导率.离散PALS测量结果表明,随着纳米ZnO的加入,复合电解质的自由体积、浓度和相对自由体积分数f_r均增加.连续PALS分析揭示了自由体积的分布由一个峰劈裂成两个峰,表明纳米ZnO的掺杂对聚合物的微结构有很大影响.基于实验测量的f_r和离子电导率,研究了离子导电机理.研究发现, f_r与电导率之间存在一个直接关系,即f_r越大,越有利于锂离子的传输,导致电导率越大.这个结果支持聚合物电解质导电的自由体积理论. 关键词： 正电子湮没寿命谱 聚合物纳米复合电解质 离子电导率 自由体积     

固体电解质Rb4Cu16I7Cl13制备及离子导电性研究

液态固体电解质材料的离子电导率低,安全性问题在一定程度上限制了其发展与应用,而固体电解质材料在室温下具有很好的稳定性和高的离子电导率值,具有较好的应用前景.本文采用机械化学球磨法制备固体电解质Rb₄Cu₁₆I₇Cl₁₃粉末,探索制备工艺和球磨参数,对其晶体结构进行解析、观察粉体微观结构、通过交流阻抗谱及等效电路分析得到了离子电导率与活化能、并详细探讨其离子传导性能与晶体结构的关系以及化学成分稳定性进行研究.实验结果表明,在480 rpm转速下球磨6 h时可得到纯的固体电解质Rb₄Cu₁₆I₇Cl₁₃物相.粉体晶粒尺寸分布均匀,均在20 nm-400 nm之间,室温下固体电解质Rb₄Cu₁₆I₇Cl₁₃离子电导率可达到0.213 S/cm且活化能为0.087(9)eV.在真空干燥条件下存放5天和12天后观察了微观形貌和化学稳定性...