[发明专利]一种非晶态快离子导体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学领域，尤其涉及一种新型非晶态快离子导体材料及其制备方法。

背景技术

快离子导体，又称固态电解质，是指在一定温度范围内具有和液态电解质相比拟的高离子电导率和低的离子激活能的一类固体材料。快离子非晶态材料具有成形性好、各向同性、化学成分和性能在一定范围内连续可调、不可燃、高的离子电导率等优点，更重要的是这些材料与相同成分的晶体材料相比电导率高，因此被认为是实现高能二次电池“全固体化”的理想电解质材料。在电化学贮能、电化学器件、高能密度电池等许多领域具有诱人的应用前景，引起人们极大的关注和兴趣。

快离子导体材料分为晶态和非晶态两种。晶体快离子导体常用粉末烧结法制备。为获得均匀一致的材料，需进行研磨压片热处理等一系列复杂过程。这一过程需要重复多次，另外样品制备过程还很容易混入杂质，降低材料的电导率。与相应组成晶态材料相比，因含大量自由体积而呈开放结构，非晶态材料一般具有更高的离子电导率(部分具有特种结构的快离子导电晶体除外)以及具有不存在晶界、成分连续可调等优点。

Ag⁺导电材料是一类具有高离子电导率的快离子导体材料，其中最典型的AgI晶体在室温时离子导电率可达10^-4S/cm，其在高于147℃条件下的α-AgI相，离子电导率则跃升至10^-2S/cm；因而AgI与其他物质复合制备快离子导体材料，尤其是非晶态快离子导体材料，是当今研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型非晶态快离子导体材料及其制备方法，本方法将AgI与Ag₃PS₄进行复合，通过高能球磨法制备出一种新型的非晶态快离子导体材料，整个制备过程反应条件温和，操作简单，制备的非晶态快离子导体离子导电率较高，稳定性较好。

本发明为解决上述技术问题所采用的方案为：

一种新型非晶态快离子导体材料，它的组成按化学式表示为：(100mol％-x)Ag₃PS₄·xAgI，其中，x＝10～85mol％。

一种新型非晶态快离子导体材料的制备方法，包括以下步骤：

1)选取原料：按照化学式(100mol％-x)Ag₃PS₄·xAgI，其中，x＝10～85mol％；选取Ag₂S、P₂S₅、AgI三种原料备用，其中Ag₂S:P₂S₅＝3:1；

2)配料：在充满惰性气氛的环境中，将步骤1)中三种原料研磨，经研磨混合制成配合料后，置于球磨罐中，同时，称取适量研磨球，其中球料比为10:1～20:1，量取适量研磨助剂置于球磨罐中，并将球磨罐在惰性气氛保护下密封；

3)将密封好的球磨罐置于球磨机中，将球磨罐以500～800rpm的转速球磨≥10h；

4)将球磨好的样品置于真空环境中干燥制得所述的非晶态材料。

上述方案中，所述步骤2)中的研磨助剂为正己烷或正庚烷，用量为3-5ml。

上述方案中，所述步骤3)中的球磨时间为10-15h。

上述方案中，所述步骤4)的干燥温度为60～80摄氏度，干燥时间为4～8h。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种新型非晶态快离子导体材料及其制备方法，所述快离子导体材料为非晶态，通过高能球磨技术制得，突破同组分物质在熔融淬冷法条件下无法得到非晶态材料的限制，其中，在球磨过程中，首先Ag₂S与P₂S₅在高能球磨的作用下，形成Ag₃PS₄的非晶态材料，然后该非晶态材料与AgI进行复合(此过程有利于非晶态材料的合成，且易形成Ag⁺快速迁移的通道，有益于材料离子导电率的提高)，在高能球磨的条件下，形成所述的非晶态快离子导体材料。整个制备流程工艺简单，反应条件温和，易于操作，制得的非晶态快离子导体材料在室温下有着较高的离子电导率，且稳定性较好。

附图说明

图1为实施例1制备的非晶态快离子导体材料的XRD图谱。

图2为实施例1制备的非晶态快离子导体材料的交流阻抗图谱。

具体实施方式