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以Ag2S取代AgI對硫系玻璃固體電解質材料的性能優(yōu)化

2019-09-03 來源：寧大紅外材料及器件實驗室

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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開發(fā)及制備基礎研究方面取得進展，論文題目為：Optimization of glass properties by substituting AgI with Ag2S in chalcogenide system.相關研究工作在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重要的材料，在眾多領域具有廣泛的應用前景。其中硫系玻璃為基質所制成的固體電解質因其優(yōu)良電學性質得到了廣泛的關注與研究。但通過不斷地深入研究與調研發(fā)現(xiàn)，高性能的硫系固體電解質材料往往面臨著熱穩(wěn)定性能小，機械強度較差的實際應用問題?；趯Ω唠妼阅艿牧蛳倒腆w電解質優(yōu)化的目的，對GaSbS-AgI玻璃體系進行改良，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，同時其玻璃轉變溫度(Tg)、材料硬度以及密度均有明顯提升。通過Raman光譜對玻璃的結構進行分析后發(fā)現(xiàn)，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密不可分的關系的。因此，提出了在不同的摻雜濃度時的單元結構連接方式的變化規(guī)律以及對玻璃網(wǎng)絡進行了中程結構模擬，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的結構優(yōu)化以及特殊場景應用具有實際意義與價值。

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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(tǒng)中程網(wǎng)絡模擬結構示意圖

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