周贻森，梁姗姗，杨超，朱甜，张汉平



快离子导体隔膜的制备及在Cu-Zn可逆电池中的应用

周贻森，梁姗姗，杨超，朱甜，张汉平

（常州大学石油化工学院，江苏常州 213164）

具有NASICON结构的锂离子快离子导体Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3可以通过压片烧结制备成快离子导体隔膜。以NH4H2PO4、Li2CO3、TiO2和Al2O3为原料，用固相法在900℃烧5h合成Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3粉末，将其制备成锂离子快离子导体隔膜。研究了压力、烧结温度和厚度对Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3快离子导体隔膜离子电导率的影响，并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对材料粉末以及烧结片相组成、结构和离子导电性进行表征和测试分析。隔膜的最优制备条件为压力10.0MPa，烧结温度900℃，厚度0.500mm。将快离子导体隔膜用于Cu-Zn电池模型中，将正负电解液分开，使Li+能够自由地穿过，而其他离子不能通过，从而组装了可进行反复充放电的铜锌模型电池。通过循环伏安测试证实Cu-Zn电池的可逆性，所得可充电Cu-Zn模型电池的电压范围为0.800～1.50V，进行100次循环后充电容量保持初始充电容量99%以上，具有长期循环稳定性。

电化学；膜；电解质；Cu-Zn电池

Cu-Zn电池早在1836年就已被英国的丹尼尔提出，这是一种将锌放置于硫酸锌溶液中作负极，将铜放置于硫酸铜溶液作正极，并用盐桥将两极电解液连接的原电池。放电时，负极的Zn将失去电子转化为Zn2+，电子通过外电路流到正极，在正极电解液中的Cu2+将会得到电子，从而被还原成单质铜，放电过程中，负极的Zn2+浓度不断增大，正极中的Cu2+浓度减小，盐桥连接两极电解液，使电荷得到中和[1]。

在Cu-Zn电池中，若没有使用分离正负极电解液和传导离子作用的盐桥时，电池内部将直接发生反应，电流不会从外电路流出。……