纳米级Li2xGdxSi1xO3的溶胶—凝胶法合成及离子导电性研究.PDFVIP

第 5 卷 　第 3 期 电化学 Vol. 5 　No. 3 1999 年 8 月 EL ECTROCHEMISTR Y Aug. 1999 纳米级 Li2 + x Gd x Si1 + x O3 的溶胶 —凝胶法 合成及离子导电性研究① 陈汝芬 　宋秀芹　刘华亭 (河北师范大学化学系 　石家庄 　050016) 摘要 　以无机盐和金属醇盐为前驱物,用溶胶 —凝胶法制备了 Li2 + x Gdx Si1 + x O3 ( x = 0 ～ 0. 15) ,用 DTA 、TG、XRD 、TEM 及交流阻谱等技术对样品的结构、形貌、粒径及离子导电性等进行 掺杂量观察和测试. 结果表明 :其固溶体形成的掺杂量范围是 0 x ≤0. 09 ,在掺杂量范围内 ,样品 电导率随掺杂量增加而增高;粉末样品的平均粒径为 80 nm ;与传统的固相合成方法相比 ,该法可 使样品的生成温度降低 ,离子导电性得到提高. 关键词 　Li2 + x Gdx Si1 + x O3 ,离子导电性 ,溶胶 - 凝胶法 锂具有较轻的重量 ,较低的电负性 , 以此作为电化学器件负极材料可大大提高其电压和能 量密度 ,尤其近年来全固态锂电池的兴起 ,使人们对新型锂离子导体的研究兴趣倍增. Li SiO 2 3 具有快离子导体所必备的骨架结构及离子传导性 , 有希望成为快离子导体理想的基质材 料[1 ] . 但由于硅酸盐体系中硅的聚合态很复杂 ,难以得到纯相 ,现有文献中 ,其样品合成多为 固相法 ,然固相法不易保证成分的准确性、均匀性 ,且合成温度较高. 溶胶 - 凝胶法是 70 年代 活跃起来的一种独特的陶瓷工艺 , 以此工艺制备的陶瓷材料具有纯度高、均匀性好、颗粒小、反 应过程易于控制等优点[2 ] . 但溶胶 - 凝胶法也存在一些不足 ,如一般用金属醇盐和有机盐为 原料 ,其成本较高 ,且易造成污染. 稀土具有较强的极化性能而 Gd 三价态较稳定 ,本文从降低 成本 ,减少污染及减小粉体粒度入手 ,用金属醇盐和无机盐为原料 ,通过溶胶 - 凝胶法 , 以 Li2 SiO3 为基 ,用 Gd 进行掺杂 ,合成出了纳米级的 Li2 + x Gd x Si1 + x O3 ( x = 0 ～0. 15) ,并进一步 研究其离子的导电性能. 1 　实　验 1 . 1 　试剂 :Li CO , Gd O ,Si (OC H ) ,C H OH ,HNO 等均为分析纯 2 3 2 3 2 5 4 2 5 3 1 . 2 　样品的制备 将 Li CO 与 Gd O 按一定比例混和 ,用含水量 1 1 HNO 加热溶解 ,按化学计量比取 2 3 2 3 3 Si (OC H ) ,并加入一定量的无水已醇作共溶剂 ,控制溶液 p H = 2 ,于 80 ℃回流 5 h ,70 ℃缓 2 5 4 慢蒸发 ,逐渐由溶液 →溶胶 ,最后形成凝胶 ,并在 120 ℃下真空干燥 24 h 得干凝胶. 将此干凝 ① 本文收到 收到修改稿 ;河北省自然科学基金资助项目 　通讯联系人 © 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第 3 期 　　　　陈汝芬等 :纳米级 Li2 + x Gdx S