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以Ag2S取代AgI對硫系玻璃固體電解質(zhì)材料的性能優(yōu)化

2019-09-03 來(lái)源：寧大紅外材料及器件實(shí)驗室

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【中玻網(wǎng)】近日，我室馬寶琛碩士研究生（第1作者）、焦清博士（通訊作者）等人在新型硫系玻璃固體電解質(zhì)開(kāi)發(fā)及制備基礎研究方面取得進(jìn)展，論文題目為：Optimization of glass properties by substituting AgI with Ag2S in chalcogenide system.相關(guān)研究工作在Ceramics International(SCI,IF=3.45)上發(fā)表。(DOI：10.1016/j.ceramint.2019.07.305)

　　金屬摻雜的硫系玻璃是一類(lèi)重要的材料，在眾多領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。其中硫系玻璃為基質(zhì)所制成的固體電解質(zhì)因其優(yōu)良電學(xué)性質(zhì)得到了廣泛的關(guān)注與研究。但通過(guò)不斷地深入研究與調研發(fā)現，高性能的硫系固體電解質(zhì)材料往往面臨著(zhù)熱穩定性能小，機械強度較差的實(shí)際應用問(wèn)題?；趯Ω唠妼阅艿牧蛳倒腆w電解質(zhì)優(yōu)化的目的，對GaSbS-AgI玻璃體系進(jìn)行改良，摻入Ag2S并調控整體組分比例，一方面既能保證網(wǎng)絡(luò )體系中含有高濃度的自由遷移離子；另一方面，二配位的S離子對單配位的I離子的替換在一定程度上改善了在高摻雜（Ag+）下的玻璃網(wǎng)絡(luò )結構“碎片化”的狀況。因此，在優(yōu)化后的GaSbS-AgI-Ag2S玻璃體系中，電導率性能依然能夠維持在10-4S/cm以上，同時(shí)其玻璃轉變溫度(Tg)、材料硬度以及密度均有明顯提升。通過(guò)Raman光譜對玻璃的結構進(jìn)行分析后發(fā)現，樣品的電導率的變化趨勢是與其離子通道的結構變化有著(zhù)密不可分的關(guān)系的。因此，提出了在不同的摻雜濃度時(shí)的單元結構連接方式的變化規律以及對玻璃網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行了中程結構模擬，構造其離子通道模型，以此分析室溫下電導率的變化趨勢。研究結果對硫系高電導性能固體電解質(zhì)的結構優(yōu)化以及特殊場(chǎng)景應用具有實(shí)際意義與價(jià)值。

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圖1.摻雜物（AgI、Ag2S）與共邊、共角[Sb2S3]結構單元反應方程式

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圖2.GaSbS-AgI-Ag2S玻璃系統中程網(wǎng)絡(luò )模擬結構示意圖

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