Li14Zn(GeO4)4基Li+/H+共傳導(dǎo)中低溫電解質(zhì)

李翊寧，魏 濤

(濟南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟南 250022)

Li14Zn(GeO4)4基Li+/H+共傳導(dǎo)中低溫電解質(zhì)

李翊寧，魏 濤

(濟南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟南 250022)

固體氧化物燃料電池技術(shù)已歷經(jīng)近150年的發(fā)展史，但目前仍在努力步入市場化進程中。過高的工作溫度[氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)基>800 ℃]是限制其商業(yè)化推廣的主要原因，而研發(fā)低溫電解質(zhì)是降低其工作溫度的關(guān)鍵步驟。本研究通過第一性原理計算，報道了一種中低溫(200～600 ℃)基質(zhì)子傳輸電解質(zhì) Li14Zn(GeO4)4(LZG)，建立了質(zhì)子在LZG內(nèi)傳輸分子動力學(xué)模型。通過理論模擬，提出LZG為中低溫基鋰離子/質(zhì)子混合傳導(dǎo)電解質(zhì)， 質(zhì)子經(jīng)鋰離子/質(zhì)子交換機制，通過LZG內(nèi)存在的鋰離子空位而引入，并模擬了質(zhì)子與鋰離子在鋰離子空位的傳導(dǎo)機制。進一步通過計算得出，質(zhì)子在LZG電解質(zhì)內(nèi)部以較高的離子遷移系數(shù)通過鋰離子空位進行傳輸，并得到不同位點鋰離子與質(zhì)子遷移系數(shù)隨溫度變化曲線。最后給出不同離子在LZG電解質(zhì)內(nèi)遷移的電子態(tài)密度。本研究為新型電解質(zhì)的研發(fā)提供了理論指導(dǎo)，有益于將固體氧化物燃料電池(SOFCs)工作溫度從中高溫區(qū)(>600 ℃)向中低溫區(qū)(200～600 ℃)推進。

固體氧化物燃料電池；中低溫；鋰離子傳導(dǎo)；質(zhì)子傳導(dǎo)；Li+/H+交換機制

Abstract：SOFCs can convert chemical energy directly to electric energy efficiently with minimum emissions. Unfortunately, the existing SOFC technologies are still too expensive for commercial use due to the high operating temperature. A critical step toward low-cost SOFC technologies is to develop materials with high conductivity of oxygen ions or protons (O2-or H+) at lower temperatures. Li+in some lithium ion conductors can be replaced by H+through a reversible ion-exchange (even just in water solution), implying that it is possible to turn a lithium-ion conductor to a proton conductor by H+/Li+exchange. Here we demonstrate that Li14Zn(GeO4)4(LZG) exhibits not only lithium ion (for LIBs) but also protons (for SOFCs). In order to elucidate the mechanism of Li+and H+conduction in LSZG electrolyte,ab-initiomolecular dynamics computation was used to investigate Li+and H+transport trajectories，the diffusivity and the electronic density of states (e-DOS) for each type of ions in Li14Zn(GeO4)4. And in turn, the obtained calculating data can guide future design for 200～600 ℃ based proton conductor.

Key words：SOFCs; low and intermediate temperature; lithium ion conduct; proton conduct; mechanism of Li+/H+exchange

1 前 言

能源與環(huán)境問題已經(jīng)成為現(xiàn)今世界人類所必須共同面對的兩項重大挑戰(zhàn)，能源是人類社會維持與改善生活質(zhì)量的必要保障，源源不斷的能源供應(yīng)是人類社會賴以生存與發(fā)展的必要條件[1]。隨著人類社會不斷向前發(fā)展與對自然界的進一步開發(fā)利用，大量使用傳統(tǒng)能源等引起日益嚴重的環(huán)境問題已引起各國政府和人民普遍關(guān)注[2]。為了解決當前能源和環(huán)境危機，當務(wù)之急是大力開發(fā)高效、清潔的能源體系，尋找新型可替代能源和高效率能量轉(zhuǎn)換技術(shù)[3]。清潔、節(jié)約、高效的新型能源與裝置顯然是全人類共同努力的目標和方向，也是衡量一個國家科技發(fā)展水平和人民生活水平的重要指標之一。

作為現(xiàn)代化學(xué)電源的一種，燃料電池技術(shù)是一種能夠持續(xù)不斷將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置，外界只要能夠持續(xù)供給燃料和氧化劑，就可以源源不斷地提供電能，不存在容量的限制。燃料電池以其高效率、低污染、大能量密度、環(huán)境友好等特點在發(fā)展清潔能源過程中扮演著光明的角色，作為一種新型能源的技術(shù)儲備，為人類能源安全、技術(shù)提高、可持續(xù)發(fā)展提供了新思路，具有重要的戰(zhàn)略意義。固體氧化物燃料電池作為燃料電池家族的重點研究對象，具有造價低廉、制備方便、安全性高以及燃料廣泛等優(yōu)點，受到各國政府以及研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注。SOFCs(固體氧化物燃料電池)關(guān)鍵材料包括陽極、陰極、電解質(zhì)、密封材料以及連結(jié)材料等等，其中電解質(zhì)材料是整個 SOFC 核心部件，電池工作溫度、功率輸出等直接受到電解質(zhì)材料的影響，電極材料和連接材料等的選擇也受限于電解質(zhì)，這意味著燃料電池的電極以及輔助材料必須圍繞電解質(zhì)進行制備和設(shè)計[4]。電解質(zhì)材料的特點是具有高離子電導(dǎo)和可忽略的電子電導(dǎo)。按照電解質(zhì)類型劃分，目前研究的比較成熟的固體氧化物燃料電池主要有以下三種類型，分別為以氧離子導(dǎo)體、質(zhì)子導(dǎo)體、質(zhì)子和氧離子混合導(dǎo)體作電解質(zhì)的電池[5-8]。

固體氧化物燃料電池的發(fā)展面臨著降低生產(chǎn)價格的巨大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，世界各國的科學(xué)家們越來越意識到必須降低電池操作溫度，實現(xiàn)中溫化(500～800 ℃)甚至低溫化(低于500 ℃)工作，才能降低電池各部件(包括陰極、陽極、電解質(zhì)、連接材料和封接材料等)生產(chǎn)價格，低溫化更重要的優(yōu)勢是可以降低電池操作成本、維護成本，以及實現(xiàn)電池快速啟動等等[9-12]。雖然人們已經(jīng)意識到低溫化技術(shù)才是 SOFCs 商業(yè)化所需的必經(jīng)之路，但迄今為止電池低溫化技術(shù)仍然有許多基礎(chǔ)研究上的問題尚未得到妥善解決。例如，在低溫下(如低于600 ℃)：①現(xiàn)有SOFCs電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率過低；②非貴金屬基電極材料對燃料/氧氣的催化活性大幅度下降等。鑒于以上分析，低溫化電解質(zhì)技術(shù)的發(fā)展對SOFCs的商業(yè)化推進具有非常重要的意義。目前，關(guān)于如何提高現(xiàn)有電解質(zhì)低溫下離子電導(dǎo)率，以及研發(fā)中低溫(200～600 ℃)下具有高離子電導(dǎo)率的新型電解質(zhì)對推進SOFCs的商業(yè)化起到至關(guān)重要的作用?？傮w來說，在中低溫化電解質(zhì)的研發(fā)方面，目前有些課題組已經(jīng)在優(yōu)化現(xiàn)有電解質(zhì)或?qū)ふ倚码娊赓|(zhì)材料等方面有了一定的研究。

2 質(zhì)子傳輸機制

圖1 BaCeO3基電解質(zhì)質(zhì)子傳導(dǎo)機制示意圖(a)；Nafion高分子膜電解質(zhì)的質(zhì)子傳輸機制示意圖(b)[13]Fig.1 Proton conduction mechanism of BaCeO3-based electrolyte (a); Proton conduction mechanism of Nafion polymeric membrane film electrolyte (b)[13]

人們對SOFCs商業(yè)化應(yīng)用的迫切需求使得低溫化電解質(zhì)的研發(fā)進一步加速。但低溫化電解質(zhì)的核心要求：高離子電導(dǎo)率，仍然沒有達到令人滿意的水平。中低溫下高離子電導(dǎo)SOFCs電解質(zhì)的研發(fā)，目前還面臨著非常大的挑戰(zhàn)。事實上，最近幾十年關(guān)于中低溫下高離子電導(dǎo)電解質(zhì)的研發(fā)遇到了難以突破的瓶頸。比如，早在幾十年前就已報道的Sm摻雜的CeO2(SDC)電解質(zhì)，在600 ℃下其氧離子體電導(dǎo)率可達0.018 S/cm，但最近幾十年對新型中低溫基高離子電導(dǎo)率電解質(zhì)的研究一直鮮有突破。造成這一瓶頸的主要原因是：①對于傳統(tǒng)氧離子傳導(dǎo)電解質(zhì)，氧離子質(zhì)量偏重且半徑過大，氧離子經(jīng)氧空位傳輸過程中需要較大的活化能；②目前主要氧離子傳輸電解質(zhì)均依靠氧空位進行傳輸，在較低溫度下(低于600 ℃)，電解質(zhì)內(nèi)氧空位容易產(chǎn)生“缺陷締合”，使氧空位不能在電解質(zhì)內(nèi)均勻分布，從而使載流子因局部缺少遷移通道而造成電導(dǎo)率顯著降低；③最近鮮有新型中低溫基高離子電導(dǎo)率電解質(zhì)的發(fā)現(xiàn)和報道。

全世界范圍內(nèi)關(guān)于中低溫基(600 ℃以下)SOFCs電解質(zhì)的研究正處于起步階段，此方面的報導(dǎo)還相對較少或者不夠成熟。目前中低溫電解質(zhì)的研究所表現(xiàn)出的主要問題有離子電導(dǎo)率過低、材料穩(wěn)定性差等。其主要原因是：①在中低溫下，載流子從外界獲得的能量較低，這使離子遷移需要更多能量消耗，從而造成離子遷移速度下降；②電解質(zhì)選材不夠理想，容易和周圍的環(huán)境如空氣、氫氣等氣氛發(fā)生反應(yīng)，甚至自身容易發(fā)生分解(如BaH2基H-離子導(dǎo)體)。

相對于質(zhì)量較重、離子半徑較大的O2-載流子， H+載流子質(zhì)量輕、半徑小，這意味著其傳輸(旋轉(zhuǎn))速度更快，活化能更低，這使質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)在中低溫SOFCs的應(yīng)用方面更具優(yōu)勢[16]。本課題組從探索中低溫基新型高電導(dǎo)率電解質(zhì)方向入手，試圖找到一種在200～600 ℃溫度范圍內(nèi)仍具有較高質(zhì)子電導(dǎo)率的電解質(zhì)材料。Hong等的工作首先證明了Li14Zn(GeO4)4(LZG)作為超級鋰離子導(dǎo)電材料，是一類具有高鋰離子電導(dǎo)率的全固態(tài)電解質(zhì)，從室溫到350 ℃范圍內(nèi)均具有較高鋰離子電導(dǎo)率[17]。在以上工作基礎(chǔ)上，對Li14Zn(GeO4)4(LZG)基材料作質(zhì)子傳輸電解質(zhì)進行了初步研究。通過前期研究，本課題組初步認為在LZG基電解質(zhì)內(nèi)，質(zhì)子通過Li+/H+交換機制進入電解質(zhì)， LZG內(nèi)本身存在的鋰離子空位可以為質(zhì)子傳輸提供通道，使LZG表現(xiàn)出很高的質(zhì)子傳輸能力。此結(jié)果初步證明了LZG作為質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)的發(fā)展?jié)摿?，具有作為中低溫化SOFCs質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)的可行性。

3 計算結(jié)果

3.1 晶體結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑

首先構(gòu)建LZG電解質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)，用于質(zhì)子在LZG電解質(zhì)內(nèi)傳輸路徑、傳導(dǎo)機制的ab-initio分子動力學(xué)模擬(AIMD)。在LZG晶體結(jié)構(gòu)中，以靜電場理論排列Li、Zn結(jié)構(gòu)占位，基于Ewald求和法，計算每一個晶格位點的靜電場。最高靜電場位設(shè)定為鋰離子空位最易移動點位，最低靜電場位設(shè)定為Zn2+占位。Li、Zn、Ge、O以及鋰離子空位排列在2×2×2的斜方晶系LZG單胞內(nèi)320個可能的晶格位點。如圖2a所示，最初LZG晶體結(jié)構(gòu)是320個晶格點位被完全填滿的，圖2b是按照能量最低原理對Zn以及鋰離子空位重排后晶體結(jié)構(gòu)示意圖。從c-軸方向，以最小化Zn2+-Zn2+離子間的庫倫排斥為原則，Zn離子以隨機分布的方式排列在LZG晶胞內(nèi)。非骨架鋰離子處的空位排布依據(jù)是鋰離子空位處具有最高的靜電場。實際中，基于Ewald求和法，Zn僅占據(jù) LiZn2(8d)位點，而鋰離子空位全占滿32個Li2(4a)位點和額外8個 Li1(4c)位點。為簡化計算步驟，此工作中忽略了其他能量的影響，離子的靜電能主要基于電子對的相互作用。此處構(gòu)筑的計算模型符合Zn 以及鋰離子空位的分布規(guī)律：鋰離子空位主要分布在Li2與Li1位點，而且Li2位點處的空位數(shù)多于Li1位點處，Zn 離子在Li2與Li1處沒有分布。

3.2 理論計算

Venkataraman等[18,19]的工作論證了在水溶液或稀酸環(huán)境下，LZG基電解質(zhì)會發(fā)生Li+和H+離子間的交換反應(yīng)。非骨架結(jié)構(gòu)位點的Li1和Li2離子較易和H+離子發(fā)生可逆交換，而對LZG晶體沒有明顯的結(jié)構(gòu)破壞，而對于骨架結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋰離子更穩(wěn)定，不易與H+發(fā)生置換反應(yīng)。Weppner等[20]的研究工作證明，對于一些鋰離子傳導(dǎo)電解質(zhì)材料，如石榴石基Li5La3Ta2O12，其晶粒及晶界鋰離子電導(dǎo)率的大小嚴重依賴于晶格內(nèi)鋰離子遷移通道的寬度。而大離子半徑元素(如 Ba 和Sr)的摻雜/取代原有晶體骨架的小半徑離子，可以有效拓寬鋰離子傳輸通道，從而提高鋰離子電導(dǎo)率。因LZG電解質(zhì)本身存在Li+/H+交換機制，為更加合理構(gòu)建Li+與H+在LZG內(nèi)傳輸路徑，首先隨機放置一個質(zhì)子在Li(1)位點處，取代原有Li離子。根據(jù)愛因斯坦的布朗運動方程，計算了每一個晶格的均方位移(包含本課題組置入的質(zhì)子)，以及離子的擴散系數(shù)。其計算公式定義如式(1):

(1)

2dDt=MSD

這里MSD表示每一個指定晶格點位的均方位移。

圖2 c-軸方向下，Li14Zn(GeO4)4電解質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)示意圖，320個晶格點位被全化學(xué)計算比完全填滿的LZG晶體(a)。按照能量最低原理，部分Zn以及Li位被取代，對Zn以及鋰離子空位重排后晶體結(jié)構(gòu)示意圖(b)，綠球代表Li，綠棒示意Li可能的傳輸通道；紅球代表O，紅色的O與紫色的Ge組成GeO4四面體結(jié)構(gòu)；古銅色球代表ZnFig.2 Li14Zn(GeO4)4 with full stoichiometry before operation (a)and with green bonds illustrating ion transport tunnels(b); Red sphere is O, forming GeO4 tetrahedron with purple sphere Ge; Bronze sphere is Zn

在構(gòu)筑的計算系統(tǒng)中，存在四個不同鋰離子位點，分別為Li1, Li2, LiZn1與LiZn2，且用一個質(zhì)子取代一個Li+占據(jù)Li1點位。xi(t0)以及xi(t0+t)分別為離子(i)在初始時間t0以及截止t0+t時的卡迪爾系數(shù)。N代表每一種晶格格點的點位數(shù)目 (Wyckoff position)，例如Li1與Li2占據(jù)23個點位, 質(zhì)子占據(jù)一個點位, LiZn1占據(jù)32個點位, Ge 占據(jù)32個點位，氧離子占據(jù)128個點位，剩余的56個點位被 LiZn2與8個Zn占據(jù)。 d代表鋰離子與質(zhì)子傳輸路徑的維度。D表示在m2/s單位內(nèi)的離子擴散系數(shù)。t表示離子的隨機抽樣時間。

在VASP (Viennaab-initiosimulation package)軟件下進行鋰/質(zhì)子在LZG電解質(zhì)內(nèi)傳輸?shù)姆肿觿恿W(xué)模擬，投影綴加波法(PAW)用作贗勢的計算。每個元素的價電子態(tài)可表示為: Li-1s22s1, Ge-3d104s24p2, Zn-3d104s2, O-2s22p4, H-1s1。測試溫度與實驗溫度保持一致，分別為500, 600, 700, 800 和900 K。構(gòu)建的LZG模型在測試前，用超過1 ps的模擬時間用于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，測試過程中進一步用超過1 ps的時間采集擴散系數(shù)。

在LZG單胞空間結(jié)構(gòu)中，每一個Ge4+與4 個O2-組成四面體結(jié)構(gòu)配位，鋰離子在LZG內(nèi)分布于4個不同的位點，分別命名為LiZn1 (4csites), LiZn2 (8dsites), Li1 (4csites)以及Li2 (4asites)。為了闡述Li+以及H+在LZG基電解質(zhì)的傳導(dǎo)機制，通過分子動力學(xué)模擬離子傳輸軌道，及計算其離子擴散系數(shù)。圖3a與3b中首先給出了鋰離子傳輸軌道，圖中顯示四種不同點位的鋰離子都表現(xiàn)出明顯的在三維空間傳輸特性。對四種不同位點鋰離子傳輸路徑進一步比較，相比于bc面，ac面表現(xiàn)出更大的均方位移。此外，非骨架(間隙)鋰離子經(jīng)由非骨架處三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的鋰離子空位進行傳輸，表現(xiàn)出更明顯的擴散特性。對于質(zhì)子傳輸路徑的研究，因質(zhì)子可以通過Li+/H+交換機制與非骨架處鋰離子進行交換，卻不易跟四面體位的鋰離子交換。圖3c中給出了質(zhì)子在LZG傳輸?shù)哪M軌跡，因4a與4c位點處Li1與Li2離子的占有率僅僅為55%和16%，且剩余的間隙鋰離子空位相互連通，組成空間3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(更大的傾向性是沿c軸方向)，質(zhì)子以及鋰離子均可以沿間隙鋰離子空位組成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)傳輸。

圖3 鋰離子與質(zhì)子經(jīng)ab-initio分子動力學(xué)模擬后的離子遷移軌跡圖。鋰離子遷移路徑圖(紅色代表LiZn1, LiZn2軌道，藍色代表Li1, Li2 軌道，為了便于觀察，忽略GeO4四面體結(jié)構(gòu))在ac面(a)，bc面(b)。 H+ (淡品紅色路徑)遷移路徑，紫色四面體表示GeO4, 綠色大球代表 Li+，紅色小球代表 O2-(c)Fig.3 Proton transport trajectories from ab-initio molecular dynamics simulations. Transport trajectories of the Li+ ions (red=LiZn1, LiZn2, blue=Li1, Li2 trajectory, GeO4 tetrahedron are omitted) at Li+ ions transport trajectories from ac plane (a) and from bc plane (b). H+ (light magenta trajectories) diffusion trajectory in LSZG crystal structure, purple tetrahedron is GeO4, large green sphere is Li+ and small red sphere is O2- (c)

圖4中給出理論計算的不同位點Li+與H+遷移系數(shù)隨溫度變化曲線。對于所有位點處的鋰離子，其遷移系數(shù)與測試溫度表現(xiàn)出完美的線性關(guān)系，表明所有鋰離子的遷移都是受熱激活控制過程。在整個測試溫度范圍內(nèi)，四個不同位點的鋰離子均表現(xiàn)出可比擬的遷移率。但存在DLi1,Li2>DLiZn1>DLiZn2遷移數(shù)大小關(guān)系，這主要是Li1、Li2處存在更高濃度的鋰離子空位，這為鋰離子的跳躍提供了更多的位點。本課題組初步的研究發(fā)現(xiàn)四個不同位點處鋰離子載流子活化能(線性斜率)非常類似，這意味著不同位點處鋰離子載流子分享相似的遷移環(huán)境，鋰離子空位濃度是其遷移率的決定性因素。基于本課題組目前對Li+-H+交換機制的理解，僅置入一個質(zhì)子在Li1/Li2位點處進行質(zhì)子遷移率計算，所以在計算過程中鋰離子與質(zhì)子以及質(zhì)子間的關(guān)聯(lián)性可以忽略。相比于四個不同位點處的鋰離子載流子，質(zhì)子表現(xiàn)出更高的遷移活化能，初步解釋為H+與O2-之間具有更強的靜電吸引力。在較高工作溫度下，質(zhì)子遷移率明顯高于鋰離子遷移率，本課題組初步認為這主要歸因于質(zhì)子的離子半徑比較小。簡而言之，在較低的工作溫度下，H+與O2-之間的強靜電吸引力對質(zhì)子的傳輸具有一定的限制作用；而在較高的溫度下，高溫為質(zhì)子傳輸提供了足夠的能量來克服靜電吸引力，從而使小離子半徑的質(zhì)子表現(xiàn)出更高的遷移率。

圖4 不同晶格位點處Li+與H+關(guān)于離子擴散率對數(shù)與溫度的倒數(shù)關(guān)系曲線。在500～1500 K測試溫度區(qū)間，對Li1,2, LiZn1, LiZn2以及H+進行離子遷移率計算Fig.4 Logarithmic diffusivity of H+ and Li+ ions in various lattice sites, with respect to inverse temperature. The calculated diffusivities of Li1,2,LiZn1,LiZn2 and H+ between 500～1500 K

此外，電子態(tài)密度的值可以用于評估電解質(zhì)材料的擊穿電壓，高擊穿電壓可以極大的提高電池工作過程中的安全性，對于燃料電池電解質(zhì)的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。如圖5中所示，對于LZG基電解質(zhì)材料，其計算的擊穿電壓，即此電解質(zhì)的帶隙能大約在4.2 eV附近。對于SOFCs，其最高理論電壓值在1.2 V左右，計算的電子態(tài)密度結(jié)果確保了LZG電解質(zhì)在燃料電池應(yīng)用過程中的安全電壓窗口。

圖5 每一個類型的離子在Li14Zn(GeO4)4電解質(zhì)中的電子態(tài)密度計算結(jié)果Fig.5 Electron density of states for each type of ions in Li14Zn(GeO4)4. Zero energy refers to valence band maximum w.r.t the Fermi level

4 結(jié) 論

基于對傳統(tǒng)SOFCs電解質(zhì)傳導(dǎo)機制的分析，本課題組從探索中低溫基新型高電導(dǎo)率電解質(zhì)方向入手，論證了一種在200～600 ℃溫度范圍內(nèi)仍具有較高質(zhì)子電導(dǎo)率的電解質(zhì)材料LZG。在VASP軟件下進行鋰/質(zhì)子在LZG電解質(zhì)內(nèi)傳輸?shù)姆肿觿恿W(xué)模擬，計算了Li+與H+在晶體內(nèi)的傳輸路徑，得到不同晶格位點處Li+與H+離子擴散率與溫度的關(guān)系，對H+進行離子遷移率計算，最后以電子態(tài)密度評估電解質(zhì)材料的擊穿電壓。上述研究結(jié)果對于燃料電池新型質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)的尋找具有重要的指導(dǎo)意義。

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[20] Murugan R, Thangadurai V, Weppner W.JournalofTheElectrochemicalSociety[J], 2008, 155:A90.

(編輯 吳 琛)

特約撰稿人冉千平

冉千平：男，1973年生，博士，研究員級高級工程師，江蘇蘇博特新材料股份有限公司總工程師兼高性能土木工程材料國家重點實驗室首席科學(xué)家。長期從事高性能建筑化學(xué)外加劑研究，累計完成及正承擔包括“973”計劃在內(nèi)項目27項。成果在田灣核電、京滬高鐵、三峽大壩、港珠澳大橋等國家重點重大工程得到廣泛應(yīng)用，獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項(排第2)、國家科技進步二等獎1項(排第3)，部省級科技進步一等獎3項(排第1、2、5)，中國專利優(yōu)秀獎2項；獲授權(quán)國家發(fā)明專利84件；發(fā)表論文180余篇，其中SCI收錄50余篇，EI收錄60余篇。入選 “萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、百千萬人才工程國家級人選、江蘇省“333工程”第一層次和江蘇省“杰出青年基金”培養(yǎng)對象；獲求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎、中國青年科技獎、國務(wù)院特殊津貼專家等榮譽。

特約撰稿人魏 濤

魏濤：男，1982年生，濟南大學(xué)教授。研究重點包括用于能量存儲和轉(zhuǎn)換的固態(tài)電化學(xué)裝置(如燃料電池和鋰/鈉離子電池)的開發(fā)，電池結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造和測試；SOFC關(guān)鍵材料的制備和優(yōu)化；離子和電子導(dǎo)體中電荷和質(zhì)量輸運的建模和原位表征；陶瓷膜、薄膜和涂層的制作和評價；新型全陶瓷鈉離子電池的設(shè)計。發(fā)表論文29篇，他引次數(shù)近700次。

特約撰稿人耿鳳霞

耿鳳霞：女，1980年生，蘇州大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，中組部“千人計劃”青年人才。2006年和2009年先后于中國科學(xué)院金屬研究所和日本筑波大學(xué)獲碩士和博士學(xué)位，2009～2014年在日本國立材料科學(xué)研究所(NIMS)及其所屬的國際青年科學(xué)家中心(ICYS)從事博士后研究。在層狀材料的膨脹/剝離機制、新結(jié)構(gòu)解析以及應(yīng)用探索等方面取得了一批在國際上有重要影響的原創(chuàng)性成果，在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊如AdvEnergyMater,ACSNano,NanoLett,NatCommun,ACCChemRes等雜志上發(fā)表SCI論文20余篇，授權(quán)日本專利3項。所設(shè)計合成并解析的10種新的層狀晶體化合物，被作為標準參考數(shù)據(jù)收錄進國際衍射數(shù)據(jù)中心出版發(fā)行的X射線粉末衍射數(shù)據(jù)庫中。

特約撰稿人周佩珩

周佩珩：女，1981年生，電子科技大學(xué)教授。2009年獲電子科技大學(xué)材料物理與化學(xué)博士學(xué)位。2014年入選教育部新世紀優(yōu)秀人才計劃。主要從事電磁材料及電磁輻射控制技術(shù)研究，在高磁導(dǎo)率吸波材料、磁諧振吸波機理以及周期結(jié)構(gòu)電磁輻射控制材料等方面取得系列重要成果，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、國防科技進步一等獎及其他多項省部級獎勵。發(fā)表SCI論文60余篇，申請專利20余項；主持國家自然科學(xué)基金面上項目、青年基金項目、總裝探索、總裝預(yù)研等多項科研項目。

Theoretical Calculation of an Intermediate-Temperature H+/Li+Conducting Electrolyte: Li14Zn(GeO4)4

LI Yining, WEI Tao

(School of Material Science and Engineering, University of Jinan, Jinan 250022, China)

TM911.4

A

1674-3962(2017)09-0653-06

2016-09-08

李翊寧，女，1995年生，碩士研究生

魏 濤，男，1982年生，教授，Email: mse_weit@ujn.edu.cn

10.7502/j.issn.1674-3962.2017.09.07