固体锂离子电池用电解质合成方案之七

固体锂离子电池用电解质合成方案之七一种固体电解质合成试验带来可以参考的案例：在含有两种不同碱金属阳离子玻璃的组成中，当两种氧化物浓度达到某一值时，其离子电导率达到最低点，人们称这种现象为“混合碱效应”，或称为“复离子效应”。选用0.5[xNa20—(l一X)Li2O］—0.5P2O5和0.3[xNa20—(l一x)Li2O］—0.7P2O5两种体系的玻璃材料进行实验。它们的制备方法和过程基本相同。现仅以0.5[xNa20—(l一X)Li2O］—0.5P2O5体系为例,简述样品的制备。选用浓度为999%以上的Na2CO3、Li2CO3和(NH4)2HPO33种原料,按一定的摩尔分数x称量后放在玛瑙研钵中充分研磨,而后将混合物放入铂坩锅内,在加热炉的恒温区加热。其热处理过程，当加热温度达到终点温度1050℃后恒温1～2h,然后将铂坩锅中的均匀“液体”在环境温度下迅速倒入模具中,即可得透明的0.5[xNa20—(l—X)Li2O］—0.5P2O5玻璃体。首先将玻璃体切成0.5～1mm的薄片,并用丙酮清洗干净,在低于玻璃转变温度Tg30℃以下退火24小时。最后用溅射仪将样品两面镀上一层金属铂的薄膜作为电极用。实验基本结论：l)玻璃的转变温度Tg随两种碱金属氧化物的含量不同而异,当两种氧化物的摩尔浓度大体相等时Tg最小。2)在三元组分的快离子导体玻璃中,含有两种碱金属阳离子的电导率明显低于仅含一种碱金属阳离子的电导率,且在x=0.5附近电导率为最小值。3)对于同一体系的玻璃,由于构成它的摩尔分数不同而使相应的转变温度Tg有所差异,显然,电导率是随Tg降低而下降的。δT的最低点与最小的Tg值相对应。4)幂前因子σ0的对数Logσ0和电导激活能Ea分别随两种氧化物含量的变化曲线非常类似,且在x=0.5附近时都达到最大值。综上所述,对含有两种不同碱金属阳离子玻璃材料的“混合碱效应”的实验研究表明：当两种碱金属氧化物的摩尔分数大致相同时,玻璃的转变温度Tg和离子电导率σT为最低,而幂前因子σ0和电导激活能Ea为最高。对快离子导体材料中“混合碱效应”的研究,为评价固体电解质的性质、分析它的结构寻找新材料等方面都有着实际意义的。为解释“混合碱效应”的实验事实,建立了“弱电解质模型”。