Ti 4+ 掺杂对Na-β-Al 2 O 3 固体电解质电性能的影响

发布时间：2021-08-04 11:52

　　Na-β"-Al2O3固体电解质材料的Na+电导率直接影响着钠硫电池的性能。以提高Na-β"-Al2O3固体电解质材料Na+电导率为目的,利用传统固相反应法,在Li+掺杂作为稳定剂的基础上,加入0%～1. 25%（质量分数）TiO2引入Ti4+,制备Na-β"-Al2O3固体电解质材料。采用X射线衍射（XRD）以及扫描电子显微镜（SEM）对样品进行表征,采用交流阻抗法测试了样品的电导率。实验结果表明,Ti4+掺杂可较大幅度提高Na-β"-Al2O3材料的Na+电导率,原因有三:一是Ti4+掺杂进入Na-β"-Al2O3晶格取代了Al3+,掺杂后抑制了β"相向β相的转变,从而提高β"相的相对含量,且无杂相生成;二是Ti4+掺杂可以降低材料的烧结温度,促进晶粒生长,从而提高了材料的体积密度;三是Ti4+掺杂可以降低材料在高温烧结过程中钠组分的挥发,提高材料的钠含量。其中,在TiO2掺杂量为0. 75%,烧成温度为1575℃,保温0. 5 h条件下,制得的材料性能最佳,电导活化能为0. 1606 eV,离子电导率由未掺杂样品的0. 023 S·cm-1提升至0. 034 S·cm-1。 

【文章来源】：稀有金属. 2020,44(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

Ti4+掺杂样品在1575℃时烧结的XRD图谱

图7为烧结温度为1575℃时样品的活化能图谱。由图7可知，随着掺杂量的不断增加，样品的电导活化能先降低，当掺杂量为0.75%时，样品的电导活化能最低，为0.1606 eV；当掺杂量大于0.75%时，样品的电导活化能逐渐升高，当掺杂量达到1.25%时，样品的电导活化能最高，为0.1742eV。这说明，适当含量的Ti4+掺杂可以降低样品的电导活化能，有助于Na+的移动。图3 不同掺杂量下样品的体积密度

不同掺杂量下样品的体积密度

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3321647