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固体电解质电池 固体电解质：应用固体电解质所构成的电池。 1904 年Haber 等人145℃测定Pb ∣PbCl (s) ∣AgCl(s) ∣Ag, 2 250 ℃测定Cu ∣CuCl(s) ∣AgCl(s) ∣Ag 电池的电动势，与热力 学计算结构相符 1957年Wagner等人应用氧化锆基固体电解质测定氧化物热力 学性质 1967年Kummer和Yao等人发现β -Al O 在300℃左右具有高的 2 3 离子电导率，后来又开发出高能量密度的钠硫电池 固体电解质电池 应用： 1. 测定复合氧化物、氟化物、碳化物、硫化物、硼化物的热力 学参数 2. 测定炉渣、熔盐、合金组分的活度 3. 测定钢水中的含氧量 4. 低能密度电池用于心脏起搏器 5. 高能密度电池：锂离子电池、钠硫电池 6. 测定汽车空燃比 7. 燃料电池 8. 高温氧气氛下加热 9. 氧泵 固体电解质种类 + + + + + 2- Ag 、Cu 、H 、Na 、Li 、O 固体电解质导电机理 固体电解质：固体状态下有显著离子导电性的物质，具有使 -3 -1 用价值的固体电解质的导电率在10 S•cm 以上，其离子电导 占99% 以上。 固体电导率与温度关系 1. 正常晶体(碱金属氯化物) + + 2. 一级相变(Ag ，Cu 盐类) 3. 法拉第相变，二级相变(Na S，Li SiO ，CaF ，SrCl 等) 2 4 4 2 3 固体电解质导电机理 固体电解质电导率 固体电解质导电机理 快离子型 固体电解质导电机理 缺陷导电型 固体电解质电导率影响因素 温度 分解电压 固体电解质同液体电解质一样，达到一定的电压时便会分解 从而破坏它的结构，计算基于ΔG=-nFE= ΔH-T ΔS，简单测 量方法是测定电压与电流的关系曲线，电流突跃点对应分解 电压。 固体电解质电导率影响因素 气氛 杂质 生成型电池 生成型电池：通过该电池可以由元素生成化合物或由简单化 合物生成复杂化合物。 ΔG = ΔH − TΔS = −FE 1. (-)Ag(s) ∣AgBr(s) ∣Br (g), Pt(+) 2 2. (-)Ag(s) ∣AgI(s) ∣Ag2S, S(s或l), Pt(+) 3. (-)Mg(l) ∣MgO(s), MgF ∣O (g), Pt(+) 2 2 4. (-)Pt, O |CaO, CaF |CaF |CaF ,CaSiO •SiO |O , Pt(+) 2 2 2 2 3 2 2 - 左侧：CaO + 2F = 1/2O2 + CaF2 + 2e 右侧：CaF2 + SiO2 + 1/2O2 + 2e = CaSiO3 + 2F- 电池反应：CaO + SiO2 = CaSiO3 浓差电池 固体电解质的浓