快離子導(dǎo)體隔膜的制備及在Cu-Zn可逆電池中的應(yīng)用

周貽森，梁姍姍，楊超，朱甜，張漢平

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快離子導(dǎo)體隔膜的制備及在Cu-Zn可逆電池中的應(yīng)用

周貽森，梁姍姍，楊超，朱甜，張漢平

（常州大學(xué)石油化工學(xué)院，江蘇常州 213164）

具有NASICON結(jié)構(gòu)的鋰離子快離子導(dǎo)體Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3可以通過壓片燒結(jié)制備成快離子導(dǎo)體隔膜。以NH4H2PO4、Li2CO3、TiO2和Al2O3為原料，用固相法在900℃燒5h合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉末，將其制備成鋰離子快離子導(dǎo)體隔膜。研究了壓力、燒結(jié)溫度和厚度對(duì)Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3快離子導(dǎo)體隔膜離子電導(dǎo)率的影響，并采用X射線衍射、掃描電子顯微鏡和交流阻抗技術(shù)對(duì)材料粉末以及燒結(jié)片相組成、結(jié)構(gòu)和離子導(dǎo)電性進(jìn)行表征和測(cè)試分析。隔膜的最優(yōu)制備條件為壓力10.0MPa，燒結(jié)溫度900℃，厚度0.500mm。將快離子導(dǎo)體隔膜用于Cu-Zn電池模型中，將正負(fù)電解液分開，使Li+能夠自由地穿過，而其他離子不能通過，從而組裝了可進(jìn)行反復(fù)充放電的銅鋅模型電池。通過循環(huán)伏安測(cè)試證實(shí)Cu-Zn電池的可逆性，所得可充電Cu-Zn模型電池的電壓范圍為0.800～1.50V，進(jìn)行100次循環(huán)后充電容量保持初始充電容量99%以上，具有長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。

電化學(xué)；膜；電解質(zhì)；Cu-Zn電池

Cu-Zn電池早在1836年就已被英國(guó)的丹尼爾提出，這是一種將鋅放置于硫酸鋅溶液中作負(fù)極，將銅放置于硫酸銅溶液作正極，并用鹽橋?qū)蓸O電解液連接的原電池。放電時(shí)，負(fù)極的Zn將失去電子轉(zhuǎn)化為Zn2+，電子通過外電路流到正極，在正極電解液中的Cu2+將會(huì)得到電子，從而被還原成單質(zhì)銅，放電過程中，負(fù)極的Zn2+濃度不斷增大，正極中的Cu2+濃度減小，鹽橋連接兩極電解液，使電荷得到中和[1]。

在Cu-Zn電池中，若沒有使用分離正負(fù)極電解液和傳導(dǎo)離子作用的鹽橋時(shí)，電池內(nèi)部將直接發(fā)生反應(yīng)，電流不會(huì)從外電路流出?！?br>