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室温电导率较高且对金属锂稳定的锂快离子导体LiaN

来源:钜大LARGE    2011-06-20 20:03:00    点击量:80

LiaN是原联邦德国Max-Plank固体研究所发现的一种室温电导率较高且对金属锂稳定的锂快离子导体,其晶体结构属六方晶系,在垂直于f轴·方向包含两层:一层是LizN,另一层是纯Li层。层状的LiaN是二维离子导体,在垂直于f轴方向的室温电导率达10-3S/cm,而平行于c轴方向的离子电导率却很低。实际的Li3N晶体并不完全符合化学计量式,在其LizN层中大约有1%~2%的锂空位,这些少量的空位对Li3N的Li+导电性具有重要的意义。研究表明,LizN层中的Li+生成自由能低,升高温度可大幅度增加锂空位数目,受热激发的Li+所作的简谐振动以LizN层内振动为主,从而形成一个二维导电网络;另一方面,纯锂层中的Li+虽然排列完全有序,但剩余空间大,同样可以参与导电。尽管LiaN的室温离子电导率高,但其分解电压低(室温下仅有0.45V),高度的各向异性结构,合成时易产生杂相,对空气敏感尤其是遇水易燃等,这些都限制了其在固态电池中的商业化应用。为改善LiaN的性能,人们对掺杂LiaN的一系列多元体系进行了大量研究。Hartwig等在LiaN中掺人LiX(X=Cl,Br)形成Li2-2,Nis-,Xo2s+。共熔体可显著提高其分解电压,从而提高了化学稳定性。

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