固体电解质

摘要： 面向“碳中和”重大战略需求,发展可再生二次能源成为我国重要能源战略举措。然而,如何实现氢能和电能的高效存储与转换成为当前制约二次能源规模化应用的“瓶颈”。其中,寻找和开发合适的轻质载体材料是关键。硼氢化物大多属于含共价键的离子型配位化合物,热力学稳定性高,易发生多晶型转变,具有离子电导特性,其高温相的离子迁移率接近常用的液态有机电解质,同时还具有较高的含氢量和大量氢键,因而在二次能源的存储与转换过程中可发挥多重载体作用。概述了硼氢化物在固态储氢、水解制氢、全固态电池和太阳能电池方面的功能性应用,重点讨论了其制备方法、微观结构和性能改善机制,旨在明确硼氢化物在能源存储与转换中存在的关键问题及可能的解决途径。

摘要： 氧化锆(ZrO_(2))基固体电解质的电性能和热力学性能是影响其实际应用的关键因素。文章采用交流阻抗谱法测试不同工作温度下6YSZ(Y_(2)O_(3)含量为6 mol%)的阻抗谱,结合Arrhennius公式,拟合出活化能,并研究其电性能;在800°C下对材料进行抗热震性实验研究其热力学性能。研究发现,在450~550°C条件下,6YSZ的活化能为1.54 eV;在550~750°C条件下,其活化能为1.31eV,抗热震性次数为27次以上。该材料与传统的5YSZ(Y^(2)O_(3)含量为5 mol%)相比,具有较好的电性能;与8YSZ(Y^(2)O_(3)含量为8mol%)相比,具有较好的热力学性能。

摘要： 由于液态锂离子电池中电解液存在易燃易爆的问题,很难从根本上同时保证电池的高能量密度和高安全性。因此,通过固体电解质取代有机电解液的全固态电池有望成为目前市场上锂离子电池最安全的替代品。目前,全固态电池的研究大多集中在以下方面:提高固体电解质的离子电导率、优化界面和提高稳定性,对全固态电池的规模化生产工艺和批量化制造方面的研究较少。全固态电池想要真正市场化应用,必须将实验室研究与工业化制造相结合。从工艺角度阐述固体电解质可行的成膜方法,以及全固态电池的制备工艺,可以为后续大尺寸全固态电池的规模化生产提供指导。

摘要： 鉴于高安全性和更高的能量密度,全固态锂离子电池越来越引起科学家们的兴趣。加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)的研究人员发现了一种各方面性能都优越的新型固体电解质。这种电解质由锂、钪、铟和氯组成,对锂离子的传导性很好,但对电子的传导性很差。这种组合对于制造高性能全固态电池(经过4 V以上100次循环或中压数千次循环保持容量基本不变)至关重要。

摘要： 固体氧化物燃料电池(SOFC)的发展需要合适的电解质材料。采用高温固相反应法制备钐(Sm)掺杂La_(0.9)Sr_(0.1)Ga_(0.8)Mg_(0.2)O_(3-δ)固体电解质,利用XRD和阻抗谱分析样品的结构及电性能。样品的电性能与Sm的掺杂量及晶体结构密切相关。所有样品均具有钙钛矿结构,随着Sm掺杂量的增加,晶胞扭曲逐渐增大,晶胞体积和自由体积在10%Sm掺杂时达到最大。10%Sm掺杂样品在整个温度区间具有最高的离子电导率(4.4×10^(-2) S/cm,800°C),超过未掺杂样品;在低温和高温区还有最低的导电活化能,分别为0.89 eV和0.60 eV。小半径稀土掺杂,可提高稀土镓酸盐的电性能。

摘要： 目前钠离子电池采用的有机电解液存在易燃易爆等安全隐患,迫切需要开发高性能的固体电解质材料。其中NASICON型Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)电解质具有宽电化学窗口、高机械强度、对空气稳定、高离子电导率等优点,应用前景广阔。但已有研究的陶瓷生坯由于黏结剂包覆不均匀导致生坯内部气孔较多,难以烧成高致密、高离子电导的陶瓷电解质。本研究采用喷雾干燥法,在Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)颗粒表面均匀包覆黏结剂的同时对颗粒进行球形造粒,实现颗粒接近正态分布的粒度级配,从而有效提高了颗粒间接触、降低了陶瓷坯体的孔隙率。制备的Na_(3)Zr_(2)Si_(2)PO_(12)陶瓷电解质的致密度达到97.5%,室温离子电导率达到6.96×10^(–4) S·cm^(–1),远高于常规方法的致密度(88.1%)和离子电导率(4.94×10^(–4) S·cm^(–1))。

摘要： 采用燃烧法在600°C下5~7 min内成功制备了铝掺杂的La_(9.33)Si_(6-x)Al_(x)O_(26-0.5x)(x=0.5,1.0,1.5,2.0)(LSAO)固体电解质粉体,在800°C预烧12 h后,经压制成型、烧结制得LSAO陶瓷体。X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜证实燃烧法制备的LSAO纯度高,具有典型的P6_(3)/m磷灰石型结构;掺杂的Al^(3+)替换了Si^(4+)进入了[SiO_(4)]四面体结构中形成[Si(Al)O_(4)],并产生了氧空位;在1500°C烧结3 h得到烧结性能最佳的LSAO陶瓷体。电化学阻抗谱显示当掺量x0.5时,La_(9.33)Si_(6)O_(26)(LSO)的电导率随掺量的增加而降低,这归因于Al^(3+)掺杂形成氧空位,减小了氧离子传输过程中的空间阻力,电导率增大;然而,当Al^(3+)掺量过多,LSAO结构中间隙氧浓度大量减少,电导率降低。当掺量x=0.5时,电导率在800°C达到最大值为1.26×10^(-2) S/cm。该电导增强机理为氧空位缺陷增强电导机理。

摘要： 锂离子电池市场的快速增长,使得人们对于锂离子电池性能和稳定性的要求变得更高。传统的液态有机电池容易短路引发爆炸和火灾,存在严重的安全隐患。与使用液态电解质的传统锂离子电池相比,全固态锂离子电池具有很好的稳定性和安全性,因而受到了广泛的关注。石榴石型固体电解质Li7La3Zr2O12(LLZO)具有较高的离子电导率,被认为是一种很有前景的固体电解质。然而,LLZO的合成往往需要较高的温度,但高温又会导致锂大量挥发,从而使得样品的离子电导率下降。因此,如何降低LLZO的合成温度和提高其电导率是一个重要的课题。本文中,我们通过引入Al2O3作为烧结助剂,利用传统的固相法合成了具有石榴石型结构的固体电解质Li6.1Ga0.3La3Zr2O12。与未引入Al2O3的样品相比,在引入Al2O3后,不仅降低了烧结温度,而且显著提高了离子电导率。我们发现添加少量的Al2O3作为助烧剂可以将烧结温度从1100°C降低到1050°C左右。最后,当Al2O3含量为2 wt%时,室温离子电导率最高,为1.28 mS/cm。

摘要： 以固体电解质替代有机液体电解液的全固态锂电池,在解决传统锂离子电池能量密度偏低和使用寿命偏短这两个关键问题的同时,有望彻底解决电池的安全性问题,符合未来大容量新型化学储能技术发展的方向。全固态锂电池,各组成部分大多采用无机粉体材料,通过集成技术形成全电池。

摘要： NASICON型快离子导体Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)具有较高的离子电导率、较宽的电化学窗口及良好的水和空气稳定性,但其界面接触性能差。石榴石型Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)锂离子电导率高、电化学窗口较宽且热稳定性好,但其立方相结构不稳定,影响其实际应用。采用溶液浇筑法,制备纯PVDF-LiTFSI电解质膜和以PVDF为基、3种不同质量比的Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)(LLZTO)和Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)的固态电解质膜,并探讨纯PVDF-LiTFSI电解质膜和3种不同质量比的活性无机电解质填料对复合固态电解质离子电导率的影响。结果表明,Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)和Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)质量比为1∶1时,电解质膜的XRD图谱的衍射峰比纯PVDF-LiTFSI下降更为明显,电化学窗口为3.9 V左右,表现出更好的稳定性。在不同温度下分别测量其离子电导率发现,Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)和Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)质量比为1∶1时的电解质膜均高于纯PVDF-LiTFSI电解质膜和Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)和Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)质量比为2∶1和3∶1时的电解质膜。将其装配成电池后发现,0.1C下电池首次充放电比容量分别为90 m A·h/g和87 m A·h/g。以0.5C的电流循环25圈,放电比容量从57 mA·h/g衰减至51mA·h/g,容量保持率为99.7%。所以,以PVDF为基、Li_(6.4)La_(3)Zr_(1.4)Ta_(0.6)O_(12)和Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)质量比为1∶1的固态电解质膜有优良的倍率性能和循环稳定性能。

摘要： 以固体电解质替代有机液体电解质的全固态锂电池,在解决传统锂离子电池能量密度偏低和使用寿命短这两个关键问题的同时,有望彻底解决电池的安全性问题,符合未来化学储能技术和电动汽车电池技术发展的方向。作为全固态锂电池核心组成部分—锂离子固体电解质材料，是实现其高性能的核心材料。硫化物类固体电解质是目前研究进展最快的一类电解质体系，玻璃态硫化物锂无机固体电解质显示出较高的锂离子电导率。

摘要： 利用可在室温工作的银离子固体电解质,通过丝网印刷的工艺制备电解质膜,以碳酸银或碱金属碳酸盐为工作电极,制作了室温工作的固体电解质CO2传感器.并对其进行了实用性能的测试,如零点灵敏度漂移、温度特性和耐湿性能.

摘要： 渗透效应在固体电解质氧浓差电池中是普遍存在的,它是指氧气从高氧含量边透过固体电解质进入低氧含量边的现象.从理论上来讲,这种现象会影响低氧含量边的真实氧含量,因而妨碍氧浓差电池的正确测量.因此,文章主要对固体电解质的渗透性对定氧测试的影响进行理论上的分析讨论.

摘要： 采用自蔓延低温燃烧与溶胶-凝胶相结合的方法,以硝酸盐为氧化剂,尿素为燃料和还原剂,制备了用于中温固体氧化物燃料电池电解质的Ce0.8Y0.2O1.9(YDC)超细粉体,对合成粉体分别采用TG-DSC、XRD、BET、FESEM等手段进行了表征,并考察了粉体的烧结性能.结果表明,尿素-硝酸盐干凝胶自蔓延燃烧点火温度为319.2°C,当焙烧温度为600°C时,即可直接得到立方萤石结构的YDC固溶体,该粉体为粒径在40～80nm之间的类球形颗粒,并且具有较高的烧结活性,在1300°C烧结2h可达到95.3％的相对密度.

摘要： 本报告中报道了最近利用门电压电场调控技术探索FeSe基高温超导体材料方面的进展[1-3].首先,利用离子液体门电压调控技术在(Li,Fe)OHFeSe单晶薄层中实现了最高达43K的高温超导,并在最佳Tc掺杂的边缘观察到了一个突然的超导到反铁磁绝缘体的相变.同样利用离子液体门电压技术,对FeSe薄层进行了电子掺杂,使得其Tc由最初低于10K提高到了48K,并且观察到了一个从低Tc相到高Tc相转变过程中随着掺杂浓度改变引起的Lifshitz转变.固体电解质同样可以用来实现门电压电场调控超导电性,使用固体电解质做栅介质材料,利用门电压调控技术将FeSe薄层的Tc提高到46K,并且观察到了完整的Tc随掺杂浓度的dome行为以及高掺杂时的绝缘态行为.我们的结果有助于寻求到一条在这些材料中探索高温超导电性的新途径.

摘要： 分别采用了传统的LaCl3用HF沉淀方法;La(CH3COO)3用NH4F作用制备成溶胶凝胶,凝胶用红外线加热炉处理的方法;La2(CO3)3为镧源,与NH4F固相直接混合在微波作用下合成LaF3超细粉,三种方式制备了LaF3粉体.通过SEM照片发现,得到的粉体粒子差别很大.沉淀法粒子的粒子在10um;溶胶凝胶的方法粒子的直径在1um,且有很多针状的粒子存在;微波法制备的粒子在100nm.

摘要： 电流型电化学气体传感器具有检测范围宽、测量精度高、价格低廉、可用于现 场监测等优点，备受人们的重视[1]。电流型电化学气体传感器寿命主要与电解液有 关，因此，如何选择一种合适的电解液来延长传感器寿命是一个普遍关注的问题。 本文主要介绍了离子液体、固体电解质和有机溶剂作为电解液代替水溶液电解液的 最新研究进展和存在问题。

摘要： 采用造粒氧化铈(Ce0.8Gd0.2O1.9)粉体,干压成型后于空气气氛下1300～1500°C间隔50°C无压烧结4h.通过对比各个样品的电化学阻抗谱(EIS),分析了晶粒和晶界电阻的变化情况,并测定了各样品的电导率和活化能,发现1500°C烧结的样品具有最大的电导率,800°C时达到0.03S/cm.1300°C烧结的样品具有最低的活化能100.29kJ/mol. 采用造粒氧化钵粉体常规烧结成型，对1300-1500°C 4h烧结的样品进行电化学阻抗谱的测定。通过阻抗分析发现，随着烧结温度的升高，晶粒电阻和晶界电阻总体呈下降趋势，样品的体电阻主要由晶界电阻贡献;1500°C烧结的样品在各个测试温度点都具有最大的电导率，800°C时达到最大的0.03S/cm>1300°C烧结的样品具有最低的活化能100.29 kJ/mol。

摘要： 采用高温固相法制备固体电解质NASICON(Na+Super IonicConductor),以NASICON为离子导电层,以掺杂碳酸盐的NaNO2为对电极,制作了电流型NO2传感器。实验表明,在NaNO2中掺入BaCO3、SrCO3、CaCO3可以改善传感器的气敏特性,其中,SrCO3的掺入对灵敏度的提高最为明显,10×10-9 NO2的灵敏度为45nA,浓度曲线具有较好的线性,响应时间为30 s,恢复时间为300 s。

摘要： 通过对Li2O-Al2O3-GeO2-P2O5基础玻璃的DSC数据，结合XRD、FESEM和交流阻抗等测试方法，研究了该系微晶玻璃的物相组成、结构形貌和锂离子电导率。结果表明：Li3-xAl2-xGex(PO4)3(x=1.1-1.9)微晶玻璃析出导电主晶相为LiGe2(PO4)3，杂质相为GeO2和AIPO4。当x=1.5时，由于导电主晶相LiGe2(PO4)3晶粒充分长大、分布均匀，晶界清晰，LAGP导电微晶玻璃的室温电导率最高，可达5.25×10-4S/cm，可以满足全固态锂离子电池对电解质高室温电导率的要求。

摘要： 在本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片的至少一个面，利用荧光渗透探伤试验检测出的上述片的表面的瑕疵数在将上述片分割成1边为30mm以内的区域所得的各区域中为30点以下。本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池具备燃料极、空气极、以及配置在上述燃料极和上述空气极之间的本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片。本发明的固体氧化物型燃料电池具备本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池。

摘要： 在本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片的至少一个面，利用荧光渗透探伤试验检测出的上述片的表面的瑕疵数在将上述片分割成1边为30mm以内的区域所得的各区域中为30点以下。本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池具备燃料极、空气极、以及配置在上述燃料极和上述空气极之间的本发明的固体氧化物型燃料电池用电解质片。本发明的固体氧化物型燃料电池具备本发明的固体氧化物型燃料电池用单电池。

摘要： 本发明提供一种锂离子传导性固体电解质，其在室温下也会显示出高的锂离子传导率，难以被氧化，毒性的问题也很少，作为构成成分，含有锂(Li)、硼(B)、硫(S)及氧(O)元素，硫与氧元素的比率(O/S)为0.01～1.43。

摘要： 本发明提供了一种固体电解质，其包含具有氢离子传导性的钇掺杂锆酸钡，其中钇的添加量为15～20mol％，并且晶格常数在100～1000°C的范围内相对于温度变化的增长率几乎是恒定的。本发明还提供了所述固体电解质的制造方法。所述固体电解质可以成形为薄膜，固体电解质层叠体可以通过将电极层层叠在所述固体电解质上来形成。所述固体电解质可以应用于中等温度操作的燃料电池。

摘要： 一种能够与电极活性材料反应形成高电阻部分的固体电解质材料，其包含氟。

摘要： 本发明提供一种锂离子传导性固体电解质，其在室温下也会显示出高的锂离子传导率，难以被氧化，毒性的问题也很少，作为构成成分，含有锂(Li)、硼(B)、硫(S)及氧(O)元素，硫与氧元素的比率(O/S)为0.01～1.43。

摘要： 本发明提供一种含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的无机固体电解质及具有阴离子聚合性官能团的化合物的固体电解质组合物、含有具有属于周期表第1族或第2族的金属的离子的传导性的无机固体电解质及与无机固体电解质键结的特定的阴离子聚合物的含有固体电解质的片材及全固态二次电池以及固体电解质组合物、含有固体电解质的片材及全固态二次电池的制造方法。

摘要： 本发明提供可通过比固相法的烧成温度低的温度的烧成而获得固体电解质且上述烧成时的质量减少率低的固体电解质前体、固体电解质前体的制造方法、固体电解质的制造方法和固体电解质-电极活性物质复合体的制造方法。本发明的固体电解质前体是用于通过1000°C以下的温度的烧成来合成包含锂元素、第3族元素和第4族和/或第5族元素的单相钙钛矿结构或单相石榴石结构的固体电解质的物质，其包含锂元素、第3族元素的氧化物和/或氢氧化物和第4族和/或第5族元素的氧化物和/或氢氧化物。

摘要： 本发明提供了一种固体电解质，其包含具有氢离子传导性的钇掺杂锆酸钡，其中钇的添加量为15～20mol％，并且晶格常数在100～1000°C的范围内相对于温度变化的增长率几乎是恒定的。本发明还提供了所述固体电解质的制造方法。所述固体电解质可以成形为薄膜，固体电解质层叠体可以通过将电极层层叠在所述固体电解质上来形成。所述固体电解质可以应用于中等温度操作的燃料电池。

摘要： 一种能够与电极活性材料反应形成高电阻部分的固体电解质材料，其包含氟。