锂离子导体的现状调查

锂离子导体的现状调查离子运动引起的现象早就被人们发现并得到应用。固体导电最早发现并应用的是19世纪末用掺杂氧化错做成的宽带光源（通常称为能斯脱光源），以及PbF2都是阴离子导体。20世纪30年代中期，斯托克（Strock）又发现AgI是在146°C从低温相转变为高温。相后，是一种具有高离子导电率的阳离子导体，电导率增加了3个数量级以上，达到1.3S/cm。到20世纪60年代中期，发现了以银离子为载流子的复合碘化银化合物（RbAg4I5室温电导率达0.27S/cm）为代表的一系列室温离子导体，把固体电解质的应用由高温推向室温。几乎同时还发现了以钠离子为载流子的。--Al2O3在200-300C有很高的离子导电率（达10-1S/cm），相当于熔盐电导的水平，这是固体电解质的又一次突破，它导致大功率Na/S的出现，有可能用作。Na电池高能钠硫电池的隔膜材料。到20世纪70年代中后期，逐渐形成一门新的学科分支---固体离子学。同时召开了若干次国际会议，1980年创刊了专门的国际性月刊“SolidStateIor固C态离子学），国内外出版了有关专著。我国在20世纪60年代末开始，进行了稳定氧化错为隔膜材料的高温燃料电池的研究；20世纪70年代初，开始以。--Al2O3为隔膜材料的钠硫电池的研究，以后进行了其它快离子导体的研究，并在某些方面获得了应用。由于快离子导体具有重大的理论和实用价值，已在众多实际应用领域发展成为很有价值的材料或器件。近年来，各国科学家十分重视与能源有关的问题，而快离子导体用作无污染高能钠硫电池、燃料电池新能源材料，氧分析器等的研究就备受关注。接下来将会详细介绍锂离子导体的发展。随着高能电池研究的进展，以锂离子导体作为隔膜材料的室温全固态锂电池，由于寿命长、装配方便、可以小型化等优点引起人们的重视。锂离子导体的种类很多，按离子传输的通道分为一维、二维、三大类。一维传导：有。-锂霞石(。-LiAlSiO4)和钨青铜结构LixNbxW1xO3固溶体。锂离子的迁移通道平行于C轴。二维传导：有Li。--A12O3和Li3N及其它锂的含氧酸盐，锂离子迁移一般发生在层状结构。Li。--A12O3和Li3N晶体中，Li+在垂直于隽由方向的a--b面上迁移，和一维导体相比，二维传导的锂电子导体的迁移途径较多，电导率较高。由于Lig-A12O3在制备、纯化和去水方面存在技术困难，所以目前尚难应用。虽然Li3N对锂的稳定性好，在400°C的电导率能达10-1〜10-2S/cm，但分解电压低(25C时为0.44V)，使其实际应用受到限制。三维传导的锂离子导体是骨架结构，迁移通道更多，由于传导性更好，又是各向同性，因而引起更多兴趣和更多的研究。Li24Zn(GeO4)4是具有三维传导性能最好的快离子导体。在300C时电导率为0.125S/cm,并兼有烧成温度低(1100--1200°C)、制备方便等优点。但它对熔融锂不稳定，对CO2和h2o很敏感，因此使应用受到限制。在锂离子导体材料的研究实践中，人们发现了许多重要的材料，它们在环保、能源等领域中有着广泛的应用前景。从材料的使用性能来讲，离子导体材料必须具备以下条件：在使用温度下具有高的离子电导率；在贮藏温度下具有低的离子电导率；可忽略的电子电导；与电极材料结合时的稳定性以及大规模生产的可操作性。为了研制出真正实用的锂离子导体材料，还须在以下方面进行深入探讨。1、 离子导体纳米材料的合成及材料的结构与性能研究。纳米材料的结构和各种小尺寸效应使其表现出来的物性和常规的材料有着非常显著的差异。对于离子导体，制备纳米材料可以有利于晶界电导率的提高，并可以使从低温非导电相到高温导电相的相变温度降低；2、 复合离子导体的进一步的研究，特别是选择那些有应用前景的基质材料，通过添加第二相改善材料的可使用性。加入的第二相除了上述