電化學知識

很高興和(hé / huò)大(dà)家再次相遇，本期進入了(le／liǎo)電化學工作站測試方法系列第三講如何測試固态電解質電導率？

固态電解質研究有諸多因素需要(yào / yāo)考慮，固态電解質的(de)電導率成爲(wéi / wèi)關鍵科學問題之(zhī)一(yī / yì ／yí)，但固态電介質電導率包含電子(zǐ)電導率和(hé / huò)離子(zǐ)電導率兩部分，需要(yào / yāo)降低電子(zǐ)電導率，提高離子(zǐ)電導率，如下圖所示。目前測量離子(zǐ)電導率的(de)*佳方式是(shì)通過阻塞電極，測試交流阻抗進行計算而(ér)得到(dào)。

固态電解質電導率測試方法-直流方法

固态電解質電導率測試方法-交流方法

同樣固态電解質的(de)電導率測試也(yě)需要(yào / yāo)如前面電化學窗口及内短路介紹中所提到(dào)的(de)阻塞電極，進行測試。

固态電解質锂離子(zǐ)電導率測試實例

• 阻塞電極制備，由6mm直徑厚度約1.3mm LLZNb05 固态電解質 ，阻塞電極爲(wéi / wèi)直徑6mm由磁控濺射噴金處理而(ér)成

• 使用Solartron1260A 頻率響應分析儀，施加10mV交流電壓振幅，頻率範圍爲(wéi / wèi)13 MHz −10 Hz

• 溫度 (253 K, 263 K, 273 K, 283 K, 293 K, 298 K, 303 K, and 313 K) 氮氣環境中

從上(shàng)面a圖中可以(yǐ)看到(dào)，半圓直徑約330 Ohm， L=0.13 cm, S=3.14x(0.3cm)2。

固态電解質電子(zǐ)電導率測試實例

• 阻塞電極，Au/LLZNb05/Au,

• 200mV 極化電壓 ，監測電流

• R=V/I

爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)提高電子(zǐ)電導率的(de)測試準确度，可以(yǐ)增加多個(gè)恒電位極化，繪制标準曲線來(lái)得到(dào)固态電解質的(de)電子(zǐ)電阻，進而(ér)計算得到(dào)電子(zǐ)電導率，如下圖所示。

以(yǐ)上(shàng)信息來(lái)源：

1. Methods for the measurement of transport numbers in mixed ionic and electronic ceramic conductors CDT Energy Storage and Its Applications, Mini project

2.Chemical Reviews 2020 120 (14), 6878-6933

3.Ionics 8 (2002)

4.Scientific Reports, (2018) 8:9965, DOI:10.1038/s41598-018-27851-x

5.Nature Materials  2019 (18), 1278–1291