卢佳垚等：钙钛矿型锂离子固体电解质L2Sr1-xTi-Nb,O3的性能 ·1029· (a) (b) =0.75 Sr 3din Sr 3dn =0.70 =0.75 J=0.60 =0.70 =0.50 人 1=0.60 =0.25 =0.50 1=023 12001000 800600400 200 0 138 136 134132 130 Binding energy/eV Binding energy/eV (c) Ti 2P Ti 2Pin (d) Nb 3din Nb 3dn =0.75 =0.75 () =0.60 =0.70 -0. =0.60 1=0.25 Vw- =0.50 =0.25 468 466 464462460458456454 216214212210208206204202.200 Binding energy/eV Binding energy/eV 图4 LizSr1-Ti-Nb,O,样品的XPs总谱图(a)及Sr3d(b)、Ti2p(c)、Nb3d(d)的区域XPS谱图 Fig.4 XPS spectra of LizSrTiNb,O;samples (a),regions XPS spectra of Sr 3d(b),Ti2p(c),Nb 3d(d) 1000 100 (a) (b) 800 80 600 (upy.Z- 60 ◆ 400 40 1=0.25 ·J=0.25 ·1=0.50 ◆3=0.50 200 4J=0.60 20 ▲J=0.60 7=0.70 ￥J=0.70 ◆J=0.75 ◆=0.75 0 200 400 600 800 1000 20 40 60 100 Z/kQ-cm) Z/k-cm 图520℃时Li2-Sr1-Ti1-Nb,O3固体电解质的交流阻抗图谱 Fig.5 AC Impedance spectra of LizSr-Ti-Nb,O;solid electrolytes at 20 C 质相，阻碍了锂离子的迁移，活化能升高.因此 定电流分别为0.184、0.162、0.171和0.294μA.经 Lio.35Sro.475To.3Nb0.703电导率最高，活化能最低，更 过计算，电子电导率分别为4.11×109、2.03×10”、 有利于锂离子的迁移 2.55×109和8.03×109Scm.可以看出，材料的电 对于固体电解质而言，锂离子电导率应占优 子电导率要比总的电导率低四个数量级，可以忽 的，电子电导率应忽略不计，前文交流阻抗图谱测 略不计.因而，总的电导率可以看做是锂离子电 得的电导率为总的电导率，包括锂离子电导率和 导率 电子电导率.图7为材料的恒电位极化曲线图， 23半电池充放电分析 Lio.25Sro.62sTio.sNbo.sO3 Lio.3Sro.5sTio.4Nbo.6O3 Lio.35 本文将具有较高离子电导率的Lio.35Sr0.475T0.3 Sr0.45T0.3Nb0.703、Li.375Sr0.4375Ti0.2sNb0.7503的稳 Nbo,O3作为隔膜材料应用到LiFePO4Li半电池质相，阻碍了锂离子的迁移，活化能升高. 因此 Li0.35Sr0.475Ti0.3Nb0.7O3 电导率最高，活化能最低，更 有利于锂离子的迁移. 对于固体电解质而言，锂离子电导率应占优 的，电子电导率应忽略不计，前文交流阻抗图谱测 得的电导率为总的电导率，包括锂离子电导率和 电子电导率. 图 7 为材料的恒电位极化曲线图， Li0.25Sr0.625Ti0.5Nb0.5O3、 Li0.3Sr0.55Ti0.4Nb0.6O3、 Li0.35 Sr0.475Ti0.3Nb0.7O3、 Li0.375Sr0.4375Ti0.25Nb0.75O3 的 稳 定电流分别为 0.184、0.162、0.171 和 0.294 μA. 经 过计算，电子电导率分别为 4.11×10−9、2.03×10−9、 2.55×10−9 和 8.03×10−9 S·cm−1 . 可以看出，材料的电 子电导率要比总的电导率低四个数量级，可以忽 略不计. 因而，总的电导率可以看做是锂离子电 导率. 2.3    半电池充放电分析 本文将具有较高离子电导率的 Li0.35Sr0.475Ti0.3 Nb0.7O3 作为隔膜材料应用到 LiFePO4 /Li 半电池 1000 800 400 600 Binding energy/eV y=0.75 y=0.70 (a) O 1s Ti 2p C 1s Nb 3d Sr 3d Li 1s y=0.60 y=0.50 y=0.25 Intensity (a.u.) 1200 200 0 136 134 132 Binding energy/eV y=0.75 Sr 3d3/2 Sr 3d5/2 y=0.70 (b) y=0.60 y=0.50 y=0.25 Intensity (a.u.) 138 130 466 464 460 462 Binding energy/eV y=0.75 Ti 2P1/2 Ti 2P3/2 y=0.70 (c) y=0.60 y=0.50 y=0.25 Intensity (a.u.) 468 458 456 454 210 208 204 206 Binding energy/eV y=0.75 y=0.70 (d) y=0.60 y=0.50 y=0.25 Intensity (a.u.) 216 214 212 202 200 Nb 3d3/2 Nb 3d5/2 图 4    Li2x−ySr1−xTi1−yNbyO3 样品的 XPS 总谱图（a）及 Sr 3d（b）、Ti 2p（c）、Nb 3d（d）的区域 XPS 谱图 Fig.4    XPS spectra of Li2x−ySr1−xTi1−yNbyO3 samples (a), regions XPS spectra of Sr 3d (b), Ti 2p (c), Nb 3d (d) 200 600 400 Z′/(kΩ·cm) (a) −Z″/(kΩ·cm) 0 800 1000 200 600 400 800 1000 0 y=0.75 y=0.70 y=0.60 y=0.50 y=0.25 20 60 40 Z′/(kΩ·cm) (b) −Z″/(kΩ·cm) 0 80 100 20 60 40 80 100 0 y=0.75 y=0.70 y=0.60 y=0.50 y=0.25 图 5    20 ℃ 时 Li2x−ySr1−xTi1−yNbyO3 固体电解质的交流阻抗图谱 Fig.5    AC Impedance spectra of Li2x−ySr1−xTi1−yNbyO3 solid electrolytes at 20 ℃ 卢佳垚等： 钙钛矿型锂离子固体电解质 Li2x−ySr1−xTi1−yNbyO3 的性能 · 1029 ·