收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

LAGTP微晶玻璃显微结构、导电性能及应用研究

何坤  
【摘要】:Li_2O-Al_2O_3-(Ge,Ti)O_2-P2O5(LAGTP)微晶玻璃具有较高的Li~+电导率、优异的抗弯强度和电化学稳定性,可望作为电解质材料在全固态锂电池中获得应用。目前,限制该材料发展和应用的析晶机理、Li~+导电通道、电导率与晶化工艺参数关系以及该微晶玻璃在锂电池中的应用等问题有待研究。论文针对上述问题展开研究,并取得如下成果: 1.分析不同晶化制度对Li_(1.5)Al_(0.5)Ge_(1.5)(PO_4)_3微晶玻璃晶相转变、晶体生长和电导率的影响规律。发现晶化温度850°C的样品主晶相LiGe_2(PO_4)_3晶粒生长充分(约1140nm),材料电导率可达5.9×10~(-4)S/cm。 2.研究了Li_(1+x)AlxGe_(2-x)(PO_4)_3微晶玻璃的导电机理,结果证明:该微晶玻璃有两种Li~+导电通道:第一种通道平行于LiGe_2(PO_4)_3晶胞c轴,呈方形狭长通道;第二种通道平行于R3R-AlPO4晶胞c轴,呈圆筒形通道。主晶相LiGe_2(PO_4)_3中Li原子有S1和S_2两种局部配位,Li(S1)可在导电通道内自由迁移产生离子导电;Li(S_2)只在初始位置附近发生位移振动,对电导率没有贡献。 3.研究了Li_(1.5)Al_(0.5)(Ge1-yTiy)_(1.5)(PO_4)_3(y=0~1)微晶玻璃的析晶动力学、微观结构和电学性能。随着y的不断增大,微晶玻璃析出的主晶相由LiGe_2(PO_4)_3逐渐转变为LiTi_2(PO_4)_3、次晶相由非导电型C121–AlPO4逐渐变为导电型R3R–AlPO4、电导率由5.9×10~(-4)S/cm逐渐增加到8.8×10~(-4)S/cm、晶体生长指数由3逐渐减小为1、玻璃析晶活化能由313KJ/mol逐渐减小为276KJ/mol,晶体由三维方向同时生长过渡为一维方向生长。 4.研究影响Li_(1.5)Al_(0.5)Ge_(1.5)(PO_4)_3微晶玻璃电导率的主要因素,结果表明对电导率影响的顺序为:主晶相相对含量平均晶粒尺寸孔隙率。首次建立微晶玻璃电导率与晶化工艺参数的函数关系:σ(β, T, t)=5.66+0.06β+0.13T-0.03t-0.18βt-0.16β~2-0.22T~2-0.13t~2,对制得高性能微晶玻璃的晶化工艺制度具有重要的指导作用。 5.利用Li1.5Al0.5G1.5(PO_4)_3微晶玻璃电解质装配出全固态锂电池,并研究其变温电导率、电化学窗口、与电极材料的相容性和充放电性能,测试表明在-25~210°C温度范围内材料的电导率高于10~(-4)S/cm,电化学窗口为0~7V、与金属锂电极的界面相容性良好、充放电性能优异。 6.利用放电等离子体烧结技术制备出大尺寸、高电导和高强度的Li_2O-Al_2O_3-TiO_2-P2O5微晶玻璃,材料电导率可达6.7×10~(-4)S/cm。 上述研究工作解决了LAGTP微晶玻璃“组份与晶化制度的优化---显微结构---电学性能”关系规律的核心问题。论文关于Li~+导电通道结构、析晶机理、电导率与晶化参数关系、该微晶玻璃电解质在锂电池中的服役性能以及SPS技术制备微晶玻璃等研究内容具有一定创新性,对今后快离子导体材料的研究具有重要借鉴作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 高淑雅,李金成,王文娟,杨晓妮;钕-铝系稀土色料的研制[J];陕西科技大学学报;2004年01期
2 南雪丽,傅希圣,周琦;高炉矿渣微晶玻璃的研制[J];玻璃;2005年03期
3 张国欣,祁景玉,王其林,吴昌柱;XD饰面砖主晶相分析及莫来石化历程[J];建筑材料学报;2005年04期
4 吴茂;沈卓身;;微晶玻璃的特性、种类及其应用[J];中国陶瓷;2006年06期
5 吴茂;沈卓身;;ZnO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的研究[J];材料热处理学报;2008年04期
6 刘维跃,方春行,沈继耀;制备PTC热敏电阻瓷料的新工艺[J];电子元件与材料;1986年01期
7 李承佑,钟香崇;我国烧结矾土材料的扫描电镜研究[J];硅酸盐通报;1987年06期
8 南策文,诸培南;ZnO压敏电阻的显微结构及其形成机理[J];硅酸盐通报;1987年01期
9 王长文;黄学辉;邓荣光;;含Cu~+离子的低膨胀微晶玻璃[J];硅酸盐通报;1989年05期
10 顾幸勇;方豪;宋仪杰;;茶叶末结晶釉主晶相的研究[J];中国陶瓷;1989年02期
11 铃木久男;斋藤肇;刘可栋;;Si_3N_4添加CeO_2-Y_2O_3-Al_2O_3常压烧结[J];陶瓷研究与职业教育;1989年01期
12 孙义传;氮气中烧结的厚膜介质浆料[J];电子元件与材料;1990年04期
13 唐南龙,董显锋;低介高稳电容器瓷料[J];硅酸盐通报;1990年06期
14 郭靖远;;低热膨胀系数主晶相抗热震陶瓷[J];陶瓷研究与职业教育;1990年04期
15 韩淑贤;;锂质陶瓷的结构和性能[J];中国陶瓷;1991年01期
16 何丙方;马俊荣;;半导体(Ba_(0.65)Pb_(0.35)TiO_3陶瓷发热材料[J];陶瓷研究;1992年04期
17 乔景春;;第三代稀土永磁材料质量问题探讨[J];郑州大学学报(理学版);1992年03期
18 殷晓梅,陈晓峰,张晓凯,朱丽;生物活性微晶玻璃的红外吸收光谱及电镜分析[J];山东轻工业学院学报;1994年01期
19 刘丽辉,英廷照,邓再德,刘振群;Li_2O—Al_2O_3—SiO_2系统低膨胀耐热微晶玻璃的研究[J];中国陶瓷工业;1995年02期
20 乔冠军,王永兰,金志浩,周惠久;以Ba云母为主晶相的可切削玻璃陶瓷[J];无机材料学报;1996年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑伟宏;林墨洲;程金树;魏德法;;F/TiO_2对锂铝硅微晶玻璃析晶的影响[A];中国硅酸盐学会玻璃分会2009年全国玻璃科学技术年会论文集[C];2009年
2 赛音巴特尔;岳昌盛;付建华;廖洪强;张作顺;;一种废弃硅砖合成SiC耐火原料的方法[A];2010年全国能源环保生产技术会议文集[C];2010年
3 王昕;单妍;于薛刚;徐静;尹衍升;;微-纳米复合陶瓷中“内晶型”结构的形成过程与机理[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
4 王守平;孙俊才;;Li_2O-ZnO-SiO_2系微晶封接材料的析晶和重熔结构分析[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
5 李彬;隋智通;;含ZnO的CaO-MgO-Fe_2O_3-Al_2O_3-SiO_2玻璃受控晶化[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
6 巫峻;常爱民;王疆英;陶明德;;CoMnNiO电子陶瓷的微波烧结[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
7 张金仓;张瑞英;邢怀民;戴宪起;朱命玮;程国生;董成;;湿法合成ZnO陶瓷的压敏特性与结构的研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
8 黄朝晖;黄军同;吴小贤;孙占兴;房明浩;刘艳改;;铝硅矿物矿石合成Sialon的研究进展[A];中国硅酸盐学会非金属矿分会非金属矿产资源高效利用学术研讨会论文专辑[C];2009年
9 何新华;熊茂仁;丘其春;凌志远;陈楷;;CuO对NiCuZn铁氧体的烧结和电磁性能的影响[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
10 李月明;张斌;宋婷婷;刘维良;;Ca_(1-x)(Li_(1/2)Sm_(1/2))_xTiO_3体系微波介质陶瓷的低温烧结研究[A];中国硅酸盐学会陶瓷分会2009年年会论文集(二)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何坤;LAGTP微晶玻璃显微结构、导电性能及应用研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2013年
2 秦燕军;牙科CAD/CAM加工用可切削云母微晶玻璃的研究[D];第四军医大学;2001年
3 于栋利;碳氮化合物合成方法及其晶体结构的研究[D];燕山大学;2002年
4 刘晓秋;新型牙科微晶玻璃材料的初步研制[D];吉林大学;2004年
5 周卫兵;Ti-Al-C系/TiB_2复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2006年
6 王国庆;BaO-TiO_2-ZnO系介质陶瓷及微波测试技术研究[D];天津大学;2005年
7 余丽萍;可切削微晶玻璃的研究[D];湖南大学;2007年
8 郑伟宏;掺杂对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃结构和性能的影响[D];武汉理工大学;2007年
9 隋丽娜;柴油机尾气碳烟氧化催化剂的制备与催化活性的研究[D];青岛科技大学;2007年
10 石敏;Sr、Mg掺杂LaGaO_3材料的制备、性能表征和价电子结构的研究[D];合肥工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 南雪丽;微晶玻璃的研制[D];兰州理工大学;2006年
2 易育强;冶金废渣微晶玻璃的研究与制备[D];兰州理工大学;2007年
3 骞少阳;高吸收低反射太阳能陶瓷材料的研究[D];武汉理工大学;2011年
4 刘荣;添加剂对SAZ系陶瓷晶化行为、微观形态和性能的影响[D];中南大学;2011年
5 贾翠然;高频中介Ba_2Ti_9O_20体系的研究与改性[D];天津大学;2012年
6 冯力立;稀土掺杂Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系透明玻璃陶瓷的制备与性能研究[D];长春理工大学;2012年
7 张文俊;高储能密度铌酸盐铁电玻璃陶瓷制备及性能研究[D];桂林电子科技大学;2011年
8 彭文琴;CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的研究[D];湖南大学;2001年
9 张世英;低温(<900℃)烧成的陶瓷配方及生产工艺技术研究[D];湖南大学;2002年
10 奚小网;脉冲激光沉积(PLD)法制备NiZn铁氧体多晶薄膜研究[D];苏州大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 沈林;微晶玻璃花岗岩的特点[N];广东建设报;2005年
2 诸爱珍;滑石瓷的烧结问题及解决办法[N];广东建设报;2004年
3 余祖球 梁爱莲;茶叶末、铁绣花结晶釉特征与配制[N];广东建设报;2004年
4 吴小福;微晶玻璃与结晶釉辨识[N];广东建设报;2005年
5 艾华;微晶氧化铝陶瓷特性[N];广东建设报;2007年
6 灵儿;用Al _(2)O _(3)-SiO _(2)系超细粉碳热还原制备β-Sialon[N];广东建设报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978