铝硅酸盐矿物固体电解质的制备及电性能研究

摘要

根据本课题组的研究背景及设备现状，本论文确定了分别以Al2O3-nSiO2粉体、高岭土以及膨润土为原料，制备在室温下具有较高离子电导率的矿物固体电解质。
　　 以正硅酸乙脂（TEOS）、硝酸铝为原料，无水乙醇为溶剂，采用溶胶-凝胶法合成的Al2O3-nSiO2粉体，通过XRD、红外等手段的测试表征，发现其具有类似偏高岭土的无定形结构。用模数1.2的水玻璃对其进行碱激发处理，测得其室温离子电导率达到10-4 S·cm-1，3天抗压强度超过20 MPa。采用溶胶-凝胶法制备的粉体比较纯净，并且工艺简单，通过碱激发即可获得地聚物固体材料。
　　 高岭土在800℃下煅烧2小时，转变成无定形的偏高岭土，经过浓度为10 M硫酸的处理，层状结构相对明显，层间可以容纳大量的导电离子，并且Al3+溶出后形成的空位通道有利于导电离子的移动，为提高矿物材料的离子电导率提供了可能。本论文研究了矿物材料的微观结构、Na+及含水量对矿物材料电导率的影响，经测试制备的矿物材料室温离子电导率最高达7.83×104 S·cm-1。
　　 膨润土经过浓硫酸处理后，溶出了其中大部分的Al3+和其他高价阳离子，这就需要更多的低价阳离子来平衡电荷，增加了可移动离子的数量，并且形成的空位通道有利于导电离子的移动。本论文研究了矿物材料的微观结构、Na+及含水量对矿物材料电导率的影响，制备的矿物材料常温下离子电导率最高达到7.81×10-4 S·cm-1。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1固体电解质的发展历史

1.2固体电解质分类及理论

1.2.1固体电解质分类

1.2.2固体电解质的导电机理

1.2.3钠离子固体电解质概述

1.3固体电解质的制备方法

1.3.1固相法

1.3.2液相法

1.4铝硅酸盐矿物

1.4.1高岭土概述

1.4.2膨润土概述

1.5地聚合物

1.5.1地聚合物概述

1.5.2地聚合物反应机理

1.5.3地聚合物的性能

1.6固体电解质的应用前景

1.7研究内容

第二章合成Al2O3-nSiO2粉体制备固体电解质的研究

引言

2.1试验药品及仪器

2.2实验方法

2.2.1制备Al2O3-nSiO2粉体

2.2.2粉体碱激发

2.3测试表征方法

2.3.1 XRD测试方法

2.3.2 IR测试方法

2.3.3电导率测试方法

2.3.4抗压性能测试方法

2.4结果与讨论

2.4.1 XRD分析

2.4.2红外分析

2.4.3电导率的结果及分析

2.4.4抗压强度结果及分析

2.5小结

第三章偏高岭土基矿物固体电解质材料制备研究

引言

3.1试验药品及仪器

3.2试验方法

3.3测试表征方法

3.3.1 SEM及能谱测试方法

3.3.2 XRD测试方法

3.3.3钠离子吸附量的测定方法

3.3.4电导率测试方法

3.4结果与讨论

3.4.1 SEM及能谱分析

3.4.2 XRD分析

3.4.3钠离子插入量的测定

3.4.4电导率的测定结果及分析

3.5小结

第四章膨润土基矿物固体电解质制备研究

引言

4.1试验药品及仪器

4.2试验方法

4.3测试表征方法

4.3.1 SEM及能谱测试方法

4.3.2 XRD测试方法

4.3.3 IR测试方法

4.3.4电导率测试方法

4.4结果与讨论

4.4.1 SEM及能谱分析

4.4.2 XRD分析

4.4.2 IR分析

4.4.3电导率的测定结果及分析

4.5小结

第五章结论与讨论

参考文献

致谢

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