PDF《史茂雷 刘磊 田芳慧 王鹏飞 李嘉俊 马蕾》

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(b) di?erent percentages (0C3%) of ?ux were added then sintered at temperature

900 ?C for

4 h. 208201-2 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 66, No.

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208201 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3, 这一结果与Best 等[22] 和Birke 等[23] 的研究结果一致. XRD 分析进一步 表明, 加入适量的助熔剂氧化硼 (B2O3) 不会对 LATP 的物相产生明显影响. 图1(b) 为加入重 量百分比为 1%―3% 的氧化硼、900 ? C 烧结的 LATP 样品的 XRD 图, 衍射图谱与未添加助熔剂 在900 ? C 烧结所得 LATP 的衍射图谱基本一致, 没有出现新的衍射峰. 这表明加入重量比为 3% 以内的氧化硼 (B2O3) 能够保证 LATP 的物相稳 定. 对烧结温度为

900 ? C 的样品进行 EDS 分析, 如图

2 所示, 可知铝、钛、磷、氧的元素比基本 符合 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 中的元素比值, 该结果 与XRD 图谱结果一致, 同样说明生成的物质为 LATP. 图2烧结温度为

900 ?C 的LATP 样品的 EDS 能谱分析 Fig. 2. EDS of LATP sintered at temperature

900 ?C. 3.2 SEM分析 采用 SEM 对添加助熔剂氧化硼前后的 LATP 烧结样品进行了形貌观察和分析. 图3(a) 为未 添加助熔剂的 LATP 样品的 SEM 图片;

图3(b)―

3 (d) 分别为添加助熔剂质量百分比为 1%―3% 的LATP 烧结样品的 SEM 图片, 图中所有样品烧结 温度均为900 ? C. 由SEM 图可知, 四种烧结样品的 颗粒大小较为均匀, 平均粒径约为1 ?m. 从图

3 (a) 中可以观察到未添加助熔剂的样品颗粒之间存在 明显的间隙, 材料空隙率较高;

由图

3 (b) 可以发 现, 助熔剂B2O3 的加入, 使得样品颗粒之间间隙减 小, 空隙率降低, 改善了材料的致密性;

随着助熔剂 B2O3 添加量达到 2%, 颗粒之间已无明显的空隙, 如图

3 (c) 所示;

当添加 B2O3 质量百分比达到 3% 时, 颗粒边界变得模糊. 这是由于助熔剂 B2O3 为 无定形态, 在450 ? C 时会完全融化, 远低于烧结温 度900 ? C, 在烧结过程中 B2O3 会融化形成液相促 进烧结, 并填充于颗粒间隙之中. 降温冷却过程中, 融化的 B2O3 有部分会依附在样品表面, 形成非晶 态薄膜层, 这与吴显明等 [21] 添加助熔剂 LiBO2 的 实验结果类似. 表明助熔剂 B2O3 的加入, 填充了 粒间空隙, 从而降低了材料空隙率, 改善了 LATP 固体电解质的致密性. 图3烧结温度为

900 ?C 的LATP 样品的 SEM 图片 (a) 未 添加助熔剂;

(b) 氧化硼质量分数 1%;

(c) 氧化硼质量分数 2%;

(d) 氧化硼质量分数 3% Fig. 3. Scanning electron microscope (SEM) micropho- tographs of LATP thick ?lms sintered at temperature

900 ?C: (a) Fluxless;

(b)

1 wt.% B2O3;

(c)

2 wt.% B2O3;

(d)

3 wt.% B2O3. 208201-3 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 66, No.

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208201 3.3 EIS分析 使用电化学工作站 (ParStat4000) 对添加助 熔剂前后的 LATP 烧结样品进行了交流阻抗测 试. 图4为未添加助熔剂时 LATP 在不同温度下 (600―1000 ? C) 烧结的样品的交流阻抗图谱, 测试 温度为

25 ? C. EIS 图谱都是由高频部分一个近似 的半圆和低频部分一条斜线组成的, 半........