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    快離子導體玻璃理解與應用范圍

    作者:奧固鴻已有:N多人關注
    快離子導體的研究隨著人們對于能源問題的關心而逐步被重視。雖然無機氧化物玻璃通常被認為是絕緣體材料,但自從20世紀70年代發現了玻璃的室溫電導率高達10-2S/cm之后,對玻璃導電性能的研究就始終沒有停止過,并由此開始了玻璃態離子學和固態離子學的研究,其最終目標是實現快離子導體玻璃作為下速材料得到應用:
    ①固體電池用的電解質材料
    ②電變色顯示材料
    ③氣體檢出用傳感器材料
    ④電熱器材料
    與晶態電解質相比,玻璃電解質具有如下優點
    ①組成變化寬,性能易于調整,能得到離子電導率高的材料
    ②離子的擴散通道各向同性,因此粒子間的擴散通道連接比晶態材料容易
    ③界面電阻小,致密性好
    ④易于薄膜化,可以加工成所希望的尺寸和形狀
    因此,玻璃固體電解質被認為更具潛在的應用價值,它的開發成功是固體電解質技術領域中的重大技術進步,不僅出現了玻璃用于電學器件的可能性。同時它也是研究固態離子學和非晶態理論的一種主要材料。今后的努力方向仍然是提高室溫電導率,增加電流密度和電流容量等。即探索和尋求具有最大電導率的玻璃,以便減少電池的內阻。在這方面取得的最大進展是鋰離子導電玻璃的成功開發,它已作為一種有效的固體電解質材料而獲得商業應用。
    按導電機理分類,可將玻璃的導電分為電子導電和離子導電兩類。一般將常溫電導率σ>10-3S/cm,或激活能<0.5eV的離子導電玻璃成為快離子導體玻璃。在實際應用中,常溫電導率低于上述規定值的一些離子導電玻璃也被歸類于快離子導體玻璃。快離子導體玻璃中的導電離子通常包括Ag+、Cu+、Li+、Na+等離子,其中以Ag+為載流子的復合鹵氧化物玻璃一直是關注的焦點,其顯著特征是在常溫下有較高的電導率。Ag+導電玻璃大多數含AgI、Ag2O以及MoO3、P2O5、B2O3等化合物。碘銀化合物的研究較為引人關注,雖然可以用AgBr和AgC1代替AgI,但以AgI的電導率為最高。在已經實用化的Li+導電玻璃中,具有較高電導率的玻璃通常是由氧化鋰、氯化鋰或硫酸鹽和由硫化鋰與氧化鋰形成的玻璃,以及非硅酸鹽的復合組成氧化物玻璃。此外,對Na+和Cu+導電玻璃的研究也取得了很大進展。最具代表性的Ag+和Li+導電玻璃的組成及離子電導率分別為下表所示

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