Li-,3-2x-(M-,1-x-Ti-,x-)-,2-(PO-,4-)-,3-(M=Al,Ga)離子導(dǎo)體的制備及性能研究.pdf

1、該文是在Li<,3-2x>(Sc<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>的研究基礎(chǔ)上,用Al和Ga代替Sc,研究Li<,3-2x>(Al<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>和Li<,3-2x>(Ga<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>兩個(gè)體系的材料制備,相組成和離子導(dǎo)電性.研究表明,分別從Li<,3>PO<,4>和Li<,2>CO<,3>中獲得Li離子、再加入TiO<,2>、

2、(NH<,4>)H<,2>PO<,4>和Al<,2>O<,3>或Ga<,2>O<,3>等起始反應(yīng)物,經(jīng)300℃/2h+1100℃/10h固相反應(yīng)制備鋰離子導(dǎo)體Li<,3-2x>(M<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>(M=Al,Ga),得到的固相產(chǎn)物是單一的LiTi<,2>(PO<,4>)<,3>型相,但在x≤0.70時(shí),出現(xiàn)未知相.固相反應(yīng)后的LiTi<,2>(PO<,4>)<,3>(x=1)粉體難于燒結(jié),不能形

3、成致密的陶瓷,LiTi<,2>(PO<,4>)<,3>(x=1)的Li離子電導(dǎo)率很低,在298K時(shí),只有2.0×10<'-6>Scm<'-1>,473K時(shí)電導(dǎo)率為1.9×10<'-4>Scm<'-1>.Al<'3+>或Ga<'3+>部分替代LiTi<,2>(PO<,4>)<,3>中的Ti<'4+>,能極大地提高陶瓷的燒結(jié)性,可獲得致密的陶瓷導(dǎo)體.在Li<,1.3>Al<,0.3>Ti<,1.7>(PO<,4>)<,3>和Li<,1.3>

4、Ga<,0.3>Ti<,1.7>(PO<,4>)<,3>都可以獲得體積密度為2.70g/cm<'3>的試樣.燒結(jié)后,Li<,3-2x>(Al<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>和Li<,3-2x>(Ga<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>兩個(gè)體系都沒(méi)有相的變化,但是Li<,3-2x>(Ga<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>系列導(dǎo)體的主相衍射峰的2θ角向右偏移約0.3°,

5、是原子尺寸較大的Ga代替了Al使晶格面間距減小所致;燒結(jié)后,兩體系的未知相衍射峰的強(qiáng)度減弱.燒結(jié)能使導(dǎo)體中LiTi<,2>(PO<,4>)<,3>主相晶格有更充分的生長(zhǎng).用Al或Ga摻雜的Li<,3-2x>(M<,1-x>Ti<,x>)<,2>(PO<,4>)<,3>(M=Al,Ga)體系Li離子電導(dǎo)率明顯提高,都是隨三價(jià)離子的含量的增加先增加后略有下降,在x=0.85時(shí)離子電導(dǎo)率達(dá)到最大.此時(shí),用Al和Ga摻雜后得到的室溫(298K)

6、電導(dǎo)率分別是2.3×10<'-4>Scm<'-1>和1.9×10<'-4>Scm<'-1>;在473K時(shí)的電導(dǎo)率分別是Al和Ga摻雜LiTi<,2>(PO<,4>)<,3>導(dǎo)致Li離子電導(dǎo)率上升,是通過(guò)促進(jìn)致密化和提高晶界處Li離子濃度提高實(shí)現(xiàn)的.燒結(jié)致密的Li<,1.3>Al<,0.3>Ti<,1.7>(PO<,4>)<,3>和Li<,1.3>Ga<,0.3>Ti<,1.7>(PO<,4>)<,3>磷酸鹽體系,在數(shù)百K(電池工作溫度)