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银基快离子导电材料球磨致电学性能提升的机理探索开题报告

 2021-03-15 21:37:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

快离子导体(也称为超离子导体或固体电解质)是指离子电导率接近或超过熔盐(或电解质溶液)的一类固体材料[1]。 近十几年来,人们对快离子导体进行了相当广泛的研究。日前这种研究的兴趣正在进一步增长[2]。这类材料虽是固体,却有与离子溶液相似的离子导电性,载流子不是电子,而是阳离子、阴离子或离子空位。

固体中的离子导电现象在上世纪末就被科学家们发现[3]。 与液态、聚合物等电解质材料相比,无机固态电解质具有无渗漏安全性高、热稳定性好、电化学窗口宽、储存寿命长和易于小型化等优点[4]。 作为一类室温下具有高银离子电导率的无机固态电解质材料,银离子导电硫系玻璃、玻璃陶瓷及晶体等硫系材料的研发是近年来国际上的研究热点之一。

ag3si作为ag族系列的快离子导体之一已被广泛地研究[5],其主要存在三种晶相,即α相、β相和γ相[6]。高温α相具有较高的离子电导率[7],目前,使ag3si的室温离子电导率提高目前有两种方法,一种是使高温α相结构稳定在室温条件下,另一种是直接改变室温β相结构使其离子电导率提高[8]。一般而言,同组分条件下的晶体和非晶体材料,由于非晶材料中存在较多的缺陷,导致可供载流子迁移的通道增多,从而导致材料的离子电导率增大,因此通过非晶化来提高材料的离子电导率是一种可行的方法[9]。已知在室温条件下agi以β-agi晶相稳定存在,其离子电导率为10-4s/cm;ag2s以β-ag2s晶相稳定存在,其离子电导率更低;ag3si晶体在室温条件下以β-ag3si晶相稳定存在,其离子电导率为10-2-10-3s/cm。因此通过agi和ag2s为原料合成的ag3si快离子导体材料中,如若最终获得的材料纯度不高,残留有部分agi和ag2s,将会降低材料的离子电导率,因而只有获得高纯度的ag3si晶体才能获得高离子电导率的快离子导体材料[10][11]。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

(1)材料制备:

银基快离子导体材料的制备:选择ag3si快离子导体材料为研究对象,通过高能球磨法将agi和ag2s按摩尔比1:1进行球磨反应,改变球磨时间、球磨转速等球磨参数,制得系列快离子导体材料。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:文献阅读,阅读大量银基快离子导体材料相关文献,了解影响快离子导体材料电学性能因素,完成初步的实验计划,并准备相关的实验条件;

第4-8周:银基快离子导体材料的制备及相关处理。

第9-11周:对所制得的材料进行相关测试,依据结果进行性能改进。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] hull s, keen d a, gardner n j g, et al. the crystal structures of superionicag3si[j]. journal of physics condensed matter, 2001, 13(10):775-8.

[2]陈立泉, 刘长乐,王刚. 快离子导体的物理研究. 物理学进展, 1981, 04: 1000-0542

[3]温廷琏. 快离子导体. 材料科学与工程, 1985, 01:1004-793x

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