论文部分内容阅读
无机固态电解质由于具有特殊的性能和潜在的应用前景,近年来引起广大研究者的关注,研发室温高离子导电性无机固态电解质是其重要发展方向。本论文对NASICON型以LiTi2(PO4)3为基的玻璃陶瓷及其薄膜电解质的制备与性能进行了系统研究,主要研究结论和创新点如下：1. Li2O-Al2O3-TiO2-P2O5(LATP)玻璃室温电导率极低,经热处理后形成玻璃陶瓷,其电导率显著增加；在1000℃晶化获得的玻璃陶瓷,室温离子电导率达到8.6×10-4S·cm-1。2.引入Si02能有效提高玻璃形成能力,其△T(Ti-Tg)值和Hruby玻璃形成能力指数值分别由29.9℃和0.04提高到61.8℃和0.14。但同时导致玻璃晶化时产生多种杂质相,由于阻塞效应导致离子电导率降低,所得玻璃陶瓷的最高离子电导率仅为4.1×10-4S·cm-1。3.适量引入B203可改善玻璃形成能力,晶化方式从一维生长模式转变为二维生长模式,析晶活化能降低,晶化指数升高。B203的引入促进主晶相LiTi2(PO4)3的析晶,抑制杂质相生长,可明显提高导电性能,当晶化温度为900℃时室温电导率高达1.3×10-3S.cm-1。晶化温度高于1000℃时AIPO4和Ti02含量增加,阻塞效应与空间电荷效应共同作用使得其Arrhenius曲线图呈现非线性变化。4.在LATP玻璃中掺入少量La203可提高其玻璃形成能力,但促进了玻璃中AlPO4和TiO2及未知相的析晶,导致离子电导率下降,最佳晶化温度900℃时离子电导率为5.85×10-4S·cm-1。5.采用离子电导率为6.6×10-5S·cm-1的Li1.3Al0.31.7PO43陶瓷靶材,用射频溅射法制备了LATP非晶态薄膜,溅射功率为100W,氧分压为20%时,随着基片温度升高薄膜更加致密,电导率从0.34x10-SS·cm-1增加到2.46×10-5S·cm-1。基片温度高于400℃时,薄膜与ITO玻璃基板发生反应,使得导电性能变差。