1.一种焦磷酸锡与相应磷酸盐组成的复合电解质,其特征在于,所述焦磷酸锡为铝掺杂焦磷酸锡。
2.根据权利要求1所述的复合电解质,其特征在于,所述铝掺杂焦磷酸锡优选由下式表示:
Sn(1-x)AlxP2O7,
其中,0.01≤x≤0.30,优选为0.05≤x≤0.20;
所述相应磷酸盐为焦磷酸盐与碱金属盐原位部分生成的磷酸盐。
3.根据权利要求1或2所述的复合电解质,其特征在于,所述铝掺杂的焦磷酸锡由下式表示:
Sn0.95Al0.05P2O7、Sn0.90Al0.10P2O7和Sn0.80Al0.20P2O7;
所述碱金属为锂、钠、钾,优选钠或钾,所述碱金属以碱金属盐酸盐形式加入,优选采用氯化钠和/或氯化钾,更优选,氯化钠与氯化钾的摩尔量之比为1:1,其中,氯化钠的摩尔量以其中钠元素的摩尔量计,氯化钾的摩尔量以其中钾元素的摩尔量计;
氯化钠与氯化钾的加入量使得Sn(1-x)AlxP2O7与NaCl-KCl的重量比为(3~9):1;
所述复合电解质由下式表示:
Sn1-xAlxP2O7/(K/Na)Sn2(PO4)3,其中,0.01≤x≤0.30,优选为0.05≤x≤0.20;
更优选地,所述铝掺杂焦磷酸锡如下制备或者根据包括以下步骤的方法制备而得:步骤1-1,称取锡源、浓磷酸及掺杂原子源充分混合,粉碎,研磨;
步骤1-2,将步骤1-1得到的体系进行烧结,冷却(优选冷却至室温),球磨,过筛,得到铝掺杂的焦磷酸锡。
4.一种制备权利要求1~3之一所述复合电解质的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1,称取铝掺杂焦磷酸锡和盐酸盐,充分混合均匀,球磨,得到混合物;
步骤2,灼烧步骤1得到的混合物,焦磷酸锡与碱金属盐原位部分反应生成相应磷酸盐复合物;
步骤3,将步骤2得到的复合物粉碎、研磨,压片;
步骤4,将步骤3得到的压片灼烧,得到复合电解质。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤1中,铝掺杂焦磷酸锡由下式表示:
Sn(1-x)AlxP2O7,
其中,0.01≤x≤0.30,
优选所述铝掺杂的焦磷酸锡由下式表示:Sn0.95Al0.05P2O7、Sn0.90Al0.10P2O7和Sn0.80Al0.20P2O7;和/或所述盐酸盐优选为碱金属盐酸盐,更优选为氯化钠-氯化钾,进一步优选地,其中,氯化钠与氯化钾的摩尔量之比为1:1,其中,氯化钠的摩尔量以其中钠元素的摩尔量计,氯化钾的摩尔量以其中钾元素的摩尔量计;和/或所述铝掺杂焦磷酸锡与盐酸盐的重量比为(3~9):1,优选为(3~5):1,如4:1。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,步骤1中所述铝掺杂焦磷酸锡根据包括以下步骤的方法进行制备:步骤1-1,称取锡源、浓磷酸及掺杂原子源充分混合,粉碎;
步骤1-2,将步骤1-1得到的体系进行烧结,冷却,球磨,过筛,得到铝掺杂的焦磷酸锡。
7.根据权利要求4~6之一所述的方法,其特征在于,步骤1-1中,所述锡源选自可溶于硝酸的含锡化合物,如SnO2、硝酸锡、醋酸锡等,优选为SnO2。
8.根据权利要求4~7之一所述的方法,其特征在于,步骤1-2中,将步骤1-1得到的体系在400℃~600℃烧结,优选450℃~550℃,如500℃;
并在此温度下保温反应1h~4h,优选为1.5h~3h,如2h。
9.根据权利要求4~8之一所述的方法,其特征在于,步骤2中,
将步骤1得到的混合物在电炉中灼烧温度为500℃~650℃,优选为550℃~600℃,如
550℃,灼烧时间为0.5h~3h,优选为1h~1.5h;
步骤3中,
将步骤2得到的复合物粉碎、研磨,在150MPa-250MPa压强下,优选180MPa~220MPa,如
200MPa,压片;压片时间为2~3min,压制成圆片;
步骤4中,
将步骤3得到的圆片放于垫片上,盖上陶瓷坩埚,放于电炉中灼烧,灼烧温度为500℃~
700℃,优选550℃~650℃,如600℃;灼烧0.5h~2.5h,优选1h~2h,如1h,得到复合电解质,其表现出特定的XRD衍射峰位置,优选其粒径大小为0.6-3μm。
10.权利要求1~3之一所述的复合电解质或根据权利要求4~9之一所述方法制得的复合电解质的用途,优选用作固体燃料电池电解质,700℃下,开路电压为1.08V,电导率大于
6.0×10-2S·cm-1,最大输出功率密度可达到140mW·cm-2以上。