电化学工作站测试方法系列之 | 如何测试固态电解质电导率？

很高兴和大家再次相遇，本期进入了电化学工作站测试方法系列第三讲如何测试固态电解质电导率？

固态电解质研究有诸多因素需要考虑，固态电解质的电导率成为关键科学问题之一，但固态电介质电导率包含电子电导率和离子电导率两部分，需要降低电子电导率，提高离子电导率，如下图所示。目前测量离子电导率的*佳方式是通过阻塞电极，测试交流阻抗进行计算而得到。

固态电解质电导率测试方法-直流方法

固态电解质电导率测试方法-交流方法

同样固态电解质的电导率测试也需要如前面电化学窗口及内短路介绍中所提到的阻塞电极，进行测试。

固态电解质锂离子电导率测试实例

• 阻塞电极制备，由6mm直径厚度约1.3mm LLZNb05 固态电解质 ，阻塞电极为直径6mm由磁控溅射喷金处理而成

• 使用Solartron1260A 频率响应分析仪，施加10mV交流电压振幅，频率范围为13 MHz −10 Hz

• 温度 (253 K, 263 K, 273 K, 283 K, 293 K, 298 K, 303 K, and 313 K) 氮气环境中

从上面a图中可以看到，半圆直径约330 Ohm， L=0.13 cm, S=3.14x(0.3cm)2。

固态电解质电子电导率测试实例

• 阻塞电极，Au/LLZNb05/Au,

• 200mV 极化电压 ，监测电流

• R=V/I

为了提高电子电导率的测试准确度，可以增加多个恒电位极化，绘制标准曲线来得到固态电解质的电子电阻，进而计算得到电子电导率，如下图所示。

以上信息来源：

1. Methods for the measurement of transport numbers in mixed ionic and electronic ceramic conductors CDT Energy Storage and Its Applications, Mini project

2.Chemical Reviews 2020 120 (14), 6878-6933

3.Ionics 8 (2002)

4.Scientific Reports, (2018) 8:9965, DOI:10.1038/s41598-018-27851-x

5.Nature Materials  2019 (18), 1278–1291