Синтез твердого электролита Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 из оксалатного прекурсора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложен новый эффективный способ синтеза твердого электролита с высокой литий-ионной проводимостью со структурой NASICON состава Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP). Преимущество разработанного способа заключается в использовании жидкофазного прекурсора на основе оксалатного комплекса титана. Установлено, что при температуре 750°С образуется однофазный хорошо окристаллизованный LATP. Значение общей ионной проводимости LATP после спекания при 900°C, измеренное методом импедансной спектроскопии, составляло 2.6 × 10–4 См/см при комнатной температуре, а энергия активации проводимости – 0.28 эВ. Представленный способ синтеза перспективен для масштабирования и массового производства.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. Б. Куншина

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: g.kunshina@ksc.ru
Россия, Академгородок, 26а, Апатиты, 184209

И. В. Бочарова

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН

Email: g.kunshina@ksc.ru
Россия, Академгородок, 26а, Апатиты, 184209

Список литературы

  1. Воропаева Д.Ю., Стенина И.А., Ярославцев А.Б. // Успехи химии. 2024. Т. 93 (6). С. RCR5126. https://doi.org/10.59761/RCR5126
  2. Yin J.-H., Zhu H., Yu S.-J. et al. // Adv. Eng. Mater. 2023. V. 25. P. 2300566. https://doi.org/10.1002/adem.202300566
  3. Stenina I., Novikova S., Voropaeva D. et al. // Batteries. 2023. V. 9. P. 407. https://doi.org/10.3390/batteries9080407
  4. Jian Z., Hu Y.-S., Ji X. et al. // Adv. Mater. 2017. V. 29. P. 1601925. https://doi.org/10.1002/adma.201601925
  5. Стенина И.А., Таранченко Е.О., Ильин А.Б. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. T. 68. № 12. С. 1683. https://doi.org/10.31857/S0044457X23601360
  6. Lu X., Meng F., Huang S. et al. // Materials Letters. 2018. V. 230. P. 177. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.07.103
  7. Wang S., Ben L., Li H. et al. // Solid State Ionics. 2014. V. 268. Part A. P. 110. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2014.10.004
  8. Davis C. III, Nino J.C. // J. Am. Ceram. Soc. 2015. V. 98. P. 2422. https://doi.org/10.1111/jace.13638
  9. Wu P., Zhou W., Su X. et al. // Adv. Energy Mater. 2023. V. 13. P. 2203440. https://doi.org/10.1002/aenm.202203440
  10. Zhao E., Ma F., Jin Y. et al. // J. Alloys Compd. 2016. V. 680. P. 646. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.04.173
  11. Duluard S., Paillassa A., Puech L. et al. // J. Eur. Ceram. Soc. 2013. V. 33. P. 1145. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.08.005
  12. Schroeder M., Glatthaar S., Binder J.R. // Solid State Ionics. 2011. V. 201. P. 49. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2011.08.014
  13. Kotobuki M., Koishi M. // J. Asian Ceram. Soc. 2020. V. 8(3). P. 891. https://doi.org/10.1080/21870764.2020.1793876
  14. Kotobuki M., Koishi M. // Ceram. Int. 2013. V. 39. № 4. P. 4645. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2012.10.206
  15. Куншина Г.Б., Громов О.Г., Локшин Э.П. и др. // Неорган. материалы. 2013. Т. 49. С. 59. https://doi.org/10.7868/S0002337X13010053
  16. Bharathi P., Wang S.-F. // ACS Applied Nano Materials. 2024. V. 7 (2). P. 1615. https://doi.org/10.1021/acsanm.3c04581
  17. Куншина Г.Б., Громов О.Г., Локшин Э.П. и др. // Журн. неорган. химии. 2014. Т. 59. С. 589. https://doi.org/10.7868/S0044457X14050122
  18. Zhao E., Ma F., Jin Y. et al. // J. Alloys Compd. 2016. V. 680. P. 646. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.04.173
  19. Yu S., Mertens A., Gao X. et al. // Funct. Mater. Lett. 2016. V. 9. P. 1650066. https://doi.org/10.1142/S1793604716500661
  20. Aono H., Sugimoto E., Sadaoka Y. et al. // J. Electrochem. Soc. 1990. V. 137. P. 1023. https://doi.org/10.1149/1.2086597
  21. Zaki A.A., Hashem H.M., Soltan S. et al. // Intern. J. Current Research. 2016. V. 8. P. 28385.
  22. Cretin M., Fabry P. // J. Eur. Ceram. Soc. 1999. V. 19. P. 2931.
  23. Куншина Г.Б., Бочарова И.В., Иваненко В.И. // Журн. прикл. химии. 2017. Т. 90. С. 312.
  24. Rossbach A., Neitzel-Grieshammer S. // Open Ceramics. 2022. V. 9. P. 100231. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2022.100231
  25. Akhmetov N., Ovsyannikov N., Gvozdik N. et al. // J. Membrane Science. 2022. V. 643. P. 120002. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2021.120002
  26. Yin J., Zhang H., Zeng Z. et al. // J. Alloys and Compd. 2024. V. 988. P. 174346. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.174346
  27. Bai F., Shang X., Nemori H. et al. // Solid State Ionics. 2019. V. 329. P. 40. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2018.11.005
  28. Lu X., Wang R., Zhang F. et al. // Solid State Ionics. 2020. V. 354. P. 115417. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2020.115417
  29. Dias J.A., Santagneli S.H., Messaddeq Y. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124 (49). P. 26518. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c07385
  30. Tolganbek N., Yerkinbekova Y., Khairullin A. et al. // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 18188. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.03.137
  31. Ren Y., Deng H., Zhao H. et al. // Ionics. 2020. V. 26. P. 6049. https://doi.org/10.1007/s11581-020-03781-5
  32. Han F., Westover A.S., Yue J. et al. // Nature Energy. 2019. V. 4. P. 187. https://doi.org/10.1038/s41560-018-0312-z
  33. Huang Y., Jiang Y., Zhou Y. et al. // Chem. Electro. Chem. 2019. V. 6. P. 6016. https://doi.org/10.1002/celc.201901687
  34. Tsai Y.C., Ku M.C., Hsieh C.T. et al. // J. Solid State Electro. Chem. 2024. V. 28. P. 2047. https://doi.org/10.1007/s10008-023-05729-x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты термического анализа оксалатного прекурсора LATP (а) и кристаллического LATP (б).

Скачать (152KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дифрактограммы LATP после отжига оксалатного прекурсора при температурах 300–750°С и после спекания в таблетках в интервале 850–1100°C. Звездочкой обозначена примесная фаза AlPO4.

Скачать (173KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изображения СЭМ монофазного порошка LATP, полученного из оксалатного прекурсора при 750°С после измельчения на шаровой мельнице КМ1.

Скачать (254KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ИК-спектр LATP после 300 (1), 750 (2) и 900°С (3).

Скачать (131KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры электрохимического импеданса после спекания LATP при 900°С (1) и 1000°С (2), измеренные при комнатной температуре.

Скачать (74KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Температурная зависимость ионной проводимости LATP после спекания при 900°C.

Скачать (64KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Хроноамперометрическая кривая (а) и кривая линейной вольтамперометрии (б) LATP.

Скачать (112KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025