非晶银快离子导体xAgI·(1-x)Ag3PS4的制备及表征

摘要

近些年来，固态电解质因稳定性好（不挥发）、使用安全（不易爆）、便于装配和集成等诸多优点受到了国内外学者的广泛关注。其中，非晶银离子固态电解质是一种重要的固态电解质材料，它们中的一些电解质具有较高的离子电导率。使得这种快离子导体在微观、固态电池或电化学传感器等领域都具有广阔的应用前景。
　　本文以xAgI·(1-x)Ag3PS4非晶态固态电解质为研究对象。首先选取了AgI与Ag3PS4摩尔比值为1:1，采用高能球磨法制备样品。在800rpm的球磨速率下，通过改变球磨时间，合成制备一系列的样品。除征此之外，本文还选取AgI与Ag3PS4摩尔比值分别为2:3、1:1、3:2的原料为研究对象，固定球磨速率和球磨时间分别为800rpm和8h，制备了xAgI·(1-x)Ag3PS4快离子导体。利用交流阻抗法（EIS）测量变温阻抗对制得的样品进行了详细的表征，探索原料组分、球磨时间对样品离子电导率和活化能的影响。采用XRD、DSC、NMR等分析测试手段对样品的物相结构以及热-动力学性能进行表征，从而进一步分析引起电导率变化的结构起源。主要研究结果如下：
　　⑴对于0.5AgI·0.5Ag3PS4样品：通过交流阻抗法的测量，发现随着对样品研磨时间的增加，样品的室温离子电导率呈先增大再减小的非线性变化规律。当研磨时间为8h时，样品的室温离子电导率最大，达到9.4×10-4S/cm。变温阻抗测试计算活化能发现，在球磨时间为8h时，样品的活化能也达到最低。说明在球磨时间为8h时，样品的离子传导激活能最低，最利于导电Ag+的迁移。XRD和NMR测试析结果表明，在相同球磨速率下，当研磨时间达到1h时,样品就呈现出非晶相。这直接证明了高能球磨法制备非晶体态银快离子导体的可行性。此外，系列球磨后的样品中并没有ɑ-AgI的存在，说明该快离子导体的导电并不是靠ɑ-AgI结构来进行离子传导，而是形成了新的非晶态离子导电结构。根据NMR分析，提出了一种可能的离子传导结构。
　　⑵对于xAgI·(1-x)Ag3PS4（x=0.4、0.5、0.6）样品：XRD分析表明，不同AgI含量的样品在研磨8h后都呈非晶型态。通过EIS的测量表明，样品的室温离子电导率随AgI含量的增加呈非线性增加，当x为0.6时最大，为1.2×10-3S/cm。此时样品的活化能最低。该现象可能与样品中导电银离子的增加有关。
　　上述研究结果表明：高能球磨法是一种制备xAgI·(1-x)Ag3PS4体系的快离子导体的有效方法，并且证明了该方法用于AgI和Ag3PS4混合制备非晶态快离子导体的可行性。本文关于三种摩尔比例的样品的研究为以后该体系中不同摩尔比例的AgI和Ag3PS4混合制备的研究也提供了一种参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 无机快离子导体概述

1.3 银快离子导体的制备方法

1.4 银快离子导体的发展历史与展望

1.5本课题研究的目的和意义

第二章 实验的选取方案及分析测试条件

2.1 实验原料与仪器

2.2 高能球磨法制备xAgI·(1-x)Ag3PS4快离子导体

2.3 实验测试条件

2.4 实验方案的选择

第三章 0.5AgI·0.5Ag3PS4快离子导体的制备及其性能研究

3.1引言

3.2 实验

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 xAgI·(1-x)Ag3PS4快离子导体的制备及其性能研究

4.1 引言

4.2 实验

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

硕士期间已发表的论文