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快离子导体隔膜的制备及在Cu-Zn可逆电池中的应用

作者:周贻森; 梁姗姗; 杨超; 朱甜; 张汉平电化学电解质

摘要:具有NASICON结构的锂离子快离子导体Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3可以通过压片烧结制备成快离子导体隔膜。以NH4H2PO4、Li2CO3、TiO2和Al2O3为原料,用固相法在900℃烧5h合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉末,将其制备成锂离子快离子导体隔膜。研究了压力、烧结温度和厚度对Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3快离子导体隔膜离子电导率的影响,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对材料粉末以及烧结片相组成、结构和离子导电性进行表征和测试分析。隔膜的最优制备条件为压力10.0MPa,烧结温度900℃,厚度0.500mm。将快离子导体隔膜用于Cu-Zn电池模型中,将正负电解液分开,使Li+能够自由地穿过,而其他离子不能通过,从而组装了可进行反复充放电的铜锌模型电池。通过循环伏安测试证实Cu-Zn电池的可逆性,所得可充电Cu-Zn模型电池的电压范围为0.8001.50V,进行100次循环后充电容量保持初始充电容量99%以上,具有长期循环稳定性。

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化工进展

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