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：     

Y_2O_3·Cr_2O_3复合氧化物热力学性质的研究

在1182—1386K温度范围内,用固体电解质氧浓差电池: Mo|Cr,Y_2O_3,Y_2O_3·Cr_2O_3|ZrO_2(+MgO)|Cr,Cr_2O_3|Mo测定了复合氧化物Y_2O_3·Cr_2O_3的热力学性质。对于反应 Y_2O_(3_(s))+Cr_2O_(3(s))=Y_2O_3·Cr_2O_(3(s)),得到 △G_(Y_2O_3·Cr_2O_3)~0=39160-34.97T(实验误差±350cal/mol)或 △G_(Y_2O_3·Cr_2O_3)~0=163900-146.3T(实验误差±1450cal/mol).因为△G_(Y_2O_3·Cr_2O_3)~0与温度T的关系为直线关系,所以若将△G~0=a+bT与△G~0=△H~0-T△S~0两式比较,a和-b的物理意义可认为分别相当于在公式适用温度范围内△H~0与△S~0的平均值。因此 △H_(Y_2O_3·Cr_2O_3)~0=39160cal/mol或193900J/mol, △S_(Y_2O_3·Cr_2O_3)~0=34.97cal/(mol·K)或146.3J/(mol·K)。 如将化合物写作YCrO_3的形式,各热力学数据为上述各值的一半。     

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.     

非晶态锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3-0.1V_2O_5的电学性质和电子自旋共振研究

对两种非晶态B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3-0.1V_2O_5(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)V_2O_5不仅作非晶网络形成剂,而且改变了晶化过程;2)对B_2O_3-Li_2O-LiCl-Al_2O_3-V_2O_5玻璃,与P_2O_5-Li_2O-LiCl-Al_2O_3玻璃类似,粉末压片的离子电导率比60目粉末大26倍,而整片非晶的离子电导率又比粉末压片大近二个数量级,而且激活能明显减小,更适合离子传输;3)添加少于3.9mol%的V_2O_5,对非晶态锂离子导体B_2O_3-0.7Li_2O-0.7LiCl-xAl_2O_3,未引起电子电导率显著增大,又可应用电子自旋共振(ESR)技术研究其微观结构和电子运动状态。     

固态电解质锂镧锆氧(Li_7La_3Zr_2O_(12))制备及第一性原理研究

固态电解质(SSE)是锂离子电池(LIB)的关键材料.Li_7La_3Zr_2O_(12)(LLZO)固体电解质是全固态锂离子电池开发中的关键部分.采用高温固相法制备了不同烧结温度后的四方Li_7La_3Zr_2O_(12)(t-LLZO)和立方Li_7La_3Zr_2O_(12)(c-LLZO),分析了两种样品的结构性能.800℃下烧结12小时的t-LLZO呈四方相,晶格尺寸为a=b=13.13064?,c=12.66024?,离子电导率为3.42×10~(-8)S·cm~(-1);1000℃下烧结12小时的c-LLZO呈立方相,晶格尺寸为a=b=c=13.03544?,离子电导率为8.48×10~(-5)S·cm~(-1).另基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了四方相和立方相的LLZO固体电解质材料的能带结构、晶格参数、态密度和键布居.通过理论计算解释了四方相LLZO离子电导率低于立方相LLZO的原因.     

分散第二相γ-Al_2O_3对β-Li_2SO_4离子导电性的影响

本文研究了分散第二相γ-Al_2O_3对β-Li_2SO_4离子导电性的影响。β-Li_2SO_4(γ-Al_2O_3)的电导率随γ-Al_2O_3含量的增加而提高,到γ-Al_2O_3为50mol％时达到极大。当温度为253℃时,β-Li_2SO_4(50mol％γ-Al_2O_3)的电导率比纯β-Li_2SO_4增加约四个数量级。γ-Al_2O_3使α-Li_2SO_4的电导率降低。在相对湿度为70—80％条件下制备的β-Li_2SO_4(γ-Al_2O_3)的电导率随γ-Al_2O_3含量增加而单调上升。~7Li核磁共振吸收谱的叠加小峰也随γ-Al_2O_3含量的增加而趋于明显。结果表明这是由于γ-Al_2O_3表面吸附水的影响。实验还表明,淬火对β-Li_2SO_4(30mol％γ-Al_2O_3)样品的电导率有显著影响。160℃时淬火样品的电导率比未淬火样品高两个数量级。     

含分散第二相混合导体Li1＋xV3O8（x=0.1）的磁共振研究

本文研究了含分散第二相混合导体Li_1 x~(V_3O_8)(x=0.1 )体系的电性能和磁共振现象.经AC测定:表明室温下含6mol％α-Al_2O_3样品的总电导率是不含第二相样品的4-6倍.由ESR和NMR定性、定量分析确定分散第二相微粒的加入,增加了样品的电子浓度,加快了样品中电子和离子的跃迁频率,降低了样品中Li~ 离子迁移激活能,总电导率增加.室温下,总电导率的增量主要取决于Li~ 离子电导率的贡献,电子电导率也有一定影响.     

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…     

Li_(1+x)Ge_(2-x)Al_xP_3O_(12)系统的相关系和电导

本文研究了Li_(1+x)Ge_(2-x)Al_xP_3O_(12)系统的相组成和电导的关系。发现用LiGe_2P_3O_(12)作为基体化合物,通过离子置换可以得到好的锂离子导体。用Al~(3+)置换LiGe_2P_3O_(12)中的Ge~(4+),在00.6时出现未知相,用少量Al~(3+)取代Ge~(4+)后电导率即突增,在固溶体范围内电导率随x值的增大而继续升高。x=0.5时达极大值。Li_(1.5)Ge_(1.5)Al_(0.5)P_3O_(12)在室温、300℃和450℃的电导率分别为3.5×10~(+5),1×10~(-2)和3.1×10~(-2)S cm~(-1),电导活化能为0.33eV,电子迁移数在10~(-5)数量级。     

LiF-LiCl-B_2O_3系统非晶态快离子导体结构的研究

本文通过对~(11)B核磁共振(~(11)B-NMR)、红外光谱等实验方法,研究了LiF-LiCl-B_2O_3三元系统玻璃的结构和离子导电性,着重于F~-离子在玻璃网络中所起的作用,以及 F~-,Cl~-和Li~ 离子对导电率的影响。 LiF-LiCl-B_2O_3三元系统玻璃,随LiF含量的增加,B由三角体向四面体变化,从而F~-离子进入网络,使玻璃结构由[B_2O_3]三角体层状结构向三维空间延展,形成了含有[BO_3F]基团的三维空间网络,Cl~-离子以游离的离子存在于网络中,起着松散网络的作用,对提高电导率有利,而Li~ 离子作为传导离子,对电导率的贡献是主要的。本系统玻璃的电导率是随LiF,LiCl含量的增加而增大,在300℃时测得电导率σ= 6.12×10~(-4)Ω~(-1)·cm~(-1)。     

AgI(α-Fe_2O_3)复合离子导体相转变温度相互影响的研究

通过测量AgI(α-Fe_2O_3)复合离子导体的直流和交流电导率,发现α-Fe_2O_3的Morin转变温度随着AgI含量的增加而降低,电导率测量的结果与磁化率测量和Mossbauer谱测量结果定性的符合。α-Fe_2O_3也使AgI的α→β相转变温度显著下降。结果表明复合离子导体二相材料各自存在的相转变温度彼此产生影响。     

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…     

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。     

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。     

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_(2/3)H_(1/3)IO_3多晶的离子电导

文献[1]报道了在 LiIO3-HIO3 体系中存在一个新的化合物2LiIO3·HIO3(Li_(2/3_H_(1/3)IO_3).它与a-LiIO3晶格常数的差异引起了晶格畸变.通过电导的研究,可以揭示离子传导对结构参量的敏感特性,井对这种材料作为固体电解质应用作出估价.本文还研究了文献[2—4]报道的Li_(1-x)Mg_     

含碳Na-β(β")-Al_2O_3的导电性能

本文研究了含碳(1—10)wt％的Na-β(β″)-Al_2O_3,指出含碳6wt％以下仍是良好的快离子导体,而且由于混入了碳,离子电导率比纯的Na-β(β″)-Al_2O_3提高一到两个数量级。样品的体电阻,晶界电阻,双电层电容及其漏电阻等参量都随含碳量的不同而变化。文中详细地讨论了碳的影响。在-40℃到80℃温度范围测量了纯样品与含碳样品的电导温度特性,指出含碳的Na-β(β″)-Al_2O_3 是做双电层电容器的良好材料。     

聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/Y_2O_3:Eu~(3+)纳米复合材料的光致电子转移效应

采用原位脱氯化氢缩合聚合法制备了聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/Y_2O_3:E~(3+)(PMOCOPV/Y_2 O_3:Eu~(3+))纳米复合材料。红外光谱证实了在Y_2O_3:Eu~(3+)表面的包覆层为PMOCOPV。紫外-可见吸收光谱表明与PMOCOPV相比,PMOCOPV/Y_2O_3:Eu~(3+)的最大吸收峰发生红移且强度提高。荧光光谱研究表明PMOCOPV/Y_2O_3:Eu~(3+)的最大发射波长发生红移且强度提高,荧光寿命得到增强,Y_2O_3:Eu~(3+)与PMOCOPV之间形成了光致电子转移体系,使得π电子离域程度增加,并且导致荧光量子效率提高。根据E_g与入射光子能量hv的关系,拟合了PMOCOPV/Y_2O_3:Eu~(3+)薄膜的光学禁带宽度,发现E_g减小。采用简并四波混频方法测试它们的三阶非线性极化率x~((3)),结果发现与PMOCOPV相比,PMOCOPV/Y_2O_3:Eu~(3+)纳米复合体的非线性光学响应逐渐增强,进一步说明PMOCOPV与Y_2O_3:Eu~(3+)之间形成了分子间光致电子转移体系,产生了复杂的分子间离域π电子非线性运动。     

离子导体LiCl(Al_2O_3)的核磁共振研究

本文报道了含分散第二相粒子的离子导体LiCl(或LiI)中~7Li核磁共振的观测结果,测量了~7Li核磁共振吸收谱线的线宽和自旋-晶格弛豫时间(T_1)。实验发现,在LiCl(Al_2O_3)中,~7Li的核磁共振吸收谱线上叠加了一小峰,且随第二相粒子的类型、含量和温度而变化。~7Li核磁共振信号的信噪比显著提高,自旋-晶格弛豫时间变短,且也随第二相粒子的类型、含量和温度而变化。结果表明,离子电导率的提高和附加小峰的出现都是由第二相粒子引起的,从而提出:靠近第二相粒子的LiCl界面附近的空间电荷区中高的离子传导是离子电导率提高和附加小峰出现的可能机理。     

含分散第二相粒子的离子导体AgI的电学性质

测量了纯AgI和AgI含分散第二相粒子(简称DSPP)η-Al₂O₃(0.05μm)和γ-Fe₂O₃(0.6μm)的电导率随成分和温度的变化。β-AgI的电导率随加入第二相粒子含量的增加而明显增加,大约在40—50mol％时电导出现极大值。室温下含DSPP的电导率比纯AgI增加二到三个数量级。含DSPP的α-AgI电导率降低,激活能增加。电导率测量和差热分析(DTA)表明第二相的加入明显地影响AgI从α相到β相的相转变温度,AgI(η-Al₂O₃,50mol％)α相到β相的转变温度比纯AgI低17℃。室温下对AgI(γ-Fe₂O₃,50mol％)的直流极化实验表明电子电导是n型导体,电子电导率与总电导率相比可以忽略。 关键词：