Mg2+掺杂磷灰石型硅酸镧固体电解质的制备及其电化学性能研究

袁洋; 黄志良; 孙建强

doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202603011

武汉工程大学学报 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (3) : 302 -308. DOI: 10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202603011

Mg²⁺掺杂磷灰石型硅酸镧固体电解质的制备及其电化学性能研究

袁洋, 黄志良, 孙建强

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摘要

为探究Mg²⁺掺杂对磷灰石型硅酸镧(La_9.33Si₆O₂₆,LSO)的物相结构、成分价态、微观形貌以及电化学性能的影响，采用尿素-硝酸盐燃烧法制备了不同Mg²⁺掺量的La_9.33Si_6-xMg_xO_26-x（x=0.0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9）。X射线衍射（XRD）结果显示，Mg²⁺掺杂后晶体晶胞体积增大，拓宽了间隙氧的传导通道。通过X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征确定了Mg²⁺取代Si⁴⁺位点，形成了[Si（Mg）O₄]四面体。扫描电子显微镜（SEM）结果显示：Mg²⁺掺杂样品能够改善微观结构致密性，从而提高烧结的质量与致密度；电化学阻抗谱（EIS）测试结果表明样品的电导性能随Mg²⁺掺量的增加呈先增强后减弱的趋势，当掺量x=0.3时，电导率有着较大的提升(600℃下电导率达到10.22×10^-4S/cm)，活化能则呈现先减小后增大的趋势。研究表明Mg²⁺掺杂可诱导产生氧空位，为氧离子传导提供有效载体，氧空位缺陷提升是其电导增强的机理。