Page 180 - 《精细化工》2020年第9期
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·1894· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
烧结过程中 Li 5.95 Al 0.35 La 3 Zr 2 O 12 颗粒周围析出的第 不同冷烧结压力下样品的 Nyquist 图。对比图 3 和
二相，在其他冷烧结陶瓷材料中也出现过类似现 图 7 可以发现，样品的 Nyquist 图变化规律基本相
象 [23-24] 。经过后续热处理（如图 6b 所示），样品颗 同，都是由两个半圆和一条直线组成。由图 7 还可
粒周围析出的第二相发生分解，几乎完全消失。在 以看出，当冷烧结压力从 170 MPa 增加到 510 MPa
冷烧结工艺过程中冷烧结压力越大样品致密性越 时，样品的体电阻基本不变，晶界电阻明显减小，
好 [24] ，680 MPa 的样品相比较其他样品而言，热处 样品的总电阻减小。然而，当冷烧结压力进一步增
理过程中分解的气态物质排出更加困难，可能会导 加到 680 MPa 时，样品的晶界电阻反而增大，导致
致样品结构松散，使 680 MPa 的样品在热处理后体 样品总电阻增大。这一现象是样品体积密度变化和
积密度下降。 晶粒生长共同作用导致的。当冷烧结压力在 170~
另外，由 XRD 谱图（此图在文中略去主要是考 510 MPa 范围内时，随着冷烧结压力增大，样品体
虑冷烧结压力对晶体结构和相组成的影响和时间对 积密度升高，晶粒生长发育，离子传导性能得到一
晶体结构和相组成的影响差别不大，时间对晶体结 定程度的改善，导致样品晶界电阻减小。然而，当
构和相组成的影响文中已经提供，压力的影响并未 冷烧结压力继续增加到 680 MPa 时，如图 5d 所示，
提供额外的信息）分析可知，冷烧结压力对样品的 样品晶粒尺寸减小，晶界数量增多，导致晶界电阻
晶体结构基本没有影响，不同冷烧结压力下制备的 增大，样品总电阻增大。同时，在 680 MPa 冷烧结
样品均为立方相石榴石结构。 压力下，样品体积密度减小，致密性变差，离子传
2.2.2 冷烧结压力对石榴石电解质离子电导率的影响 导变得困难，晶界电阻随之增大，这些都导致冷烧
图 7 为冷烧结温度为 200 ℃、时间为 30 min， 结压力为 680 MPa 时总电阻急剧变大。
图 7 不同冷烧结压力下样品的 Nyquist 图
Fig. 7 Nyquist plots of samples obtained under different cold sintering pressures
表 1 列出了冷烧结温度为 200 ℃、时间为 烧结压力继续增加到 510 MPa 时，样品的离子电导
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30 min，不同冷烧结压力下样品的离子电导率。由 率增加到 2.66×10 S/cm，样品的离子电导率达到最
表 1 可知，冷烧结压力对样品交流阻抗谱的影响与冷 大值。当冷烧结压力进一步增加到 680 MPa，由于
烧结压力对样品体积密度的影响存在着明显的对应 样品总电阻的增加，样品离子电导率下降到 3.81×
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关系。当冷烧结压力为 170 MPa 时，样品的离子电 10 S/cm。表明过高的冷烧结压力对热处理后的
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导率为 1.16×10 S/cm；当冷烧结压力增加为 340 MPa Li 5.95 Al 0.35 La 3 Zr 2 O 12 石榴石固态电解质样品的致密
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时，样品的离子电导率增加到 1.19×10 S/cm；当冷 性和离子传导性都是不利的。因此，冷烧结工艺中
