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Ag~+非晶固体电解质的机械化学合成

梁艳峰  
【摘要】: 固体电解质又称快离子导体,具有较高的离子电导率,低的电子导电率,低的离子传导激活能。在电化学贮能,电化器件,高能密度电池等许多领域有诱人的应用前景,引起人们极大的关注和兴趣。高能球磨技术是制备无定形相、中间相和界稳化合物的有效方法。整个过程都是在室温下进行,避免了材料从高温冷却的环节。晶体物质通过超细磨过程中的机械力作用可激活其化学活性,得以使通常需在高温下进行的反应能在较低温度下进行。 利用高能球磨技术制备快离子导体的可能,并发现此种方法有以下优点:(1)材料的整个制备过程在室温下进行对原材料及容器限制较少,有利于在较宽范围内选择研究体系;(2)所制备的粉末样品在纳米级,不需研磨便可用于全固体电池传感器以及其他电化学器件,而熔融淬火法制备的玻璃需要在使用前磨成精细的粉状。而且,由于电极和电解质接触界面的改善,器件的工作效率提高。(3)研磨在样品中产生的大量缺陷有望成为离子的传导通道,有助于材料离子电导率的提高;(4)可能实现新的高离子电导率介稳化合物合成。 Ag2S-SiS2、Ag2S-GeS2被认为是在室温条件下具有很高离子电导率的快离子导电材料。本次研究是在以往研究的基础上,对研磨理论进行了初步分析,并利用高能球磨技术在Ag2S-SiS2、Ag2S-GeS2体系下制备室温条件下既具有高的离子电导率又有良好的化学稳定性的银离子固体电解质体系玻璃但由于原材料SiS2易吸湿分解,在空气中不稳定。因此,给材料的制备带来极大不便。本研究以Ag2S、Si、Ge和S为原料,利用高能球磨技术,对成份相当于60Ag2S·40SiS2的Ag2S-Si-S混合物和成份相当于55Ag2S·45GeS2的Ag2S-Ge-S混合物分别进行机械研磨。结果表明:两个体系经过一定时间的机械研磨能够使材料形成非晶,并且该非晶材料的室温电导率在10-2S m-1数量级。


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