Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. Вып. 5. 2021. Т. 11, № 2. С. 30-35. T ransactions Ко1а Science Centre. Chem istry and Materials. Series 5. 2021. Vol. 11, No. 2. P. 30-35. Научная статья УДК 541.135.4 DO I:10.37614/2307-5252.2021.2.5.007 ИЗУЧЕНИЕ ЛИТИЙПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ Lii,3Alo,3Tii,7(PO4)3 СО СТРУКТУРОЙ NASICON Ирина Витальевна Бочароваш , Галина Борисовна Куншина 2 12Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия 1 i.bocharova@ksc.ru 2g. kunshina@ksc.ru Аннотация Получена керамика состава Li1,3Al0,3Ti1,7(PO4)3 со структурой NASICON с высокой плотностью из порошков твердого электролита, синтезированных из жидкофазного прекурсора. Приводится технологическая схема получения твердого электролита Lh,3Al0,3Th,7(PO4)3. Установлено, что при 800 °C образуется однофазный хорошо окристализованный Lh,3Al0,3Th,7(PO4)3. Ионная проводимость спеченных таблеток Lh,3Al0,3Th,7(PO4)3 плотностью 88-90 % составила 1 ,9 1 0-4 См/см при комнатной температуре, а электронная не превышала 5,5-10-10 См/см. Число переноса иона Li+, измеренное методом потенциостатической хроноамперометрии, составило 0,99, что указывает на то, что твердый электролит Lh,3Al0,3Th,7(PO4)3 является чисто ионным проводником. Ключевые слова: литийпроводящий твердый электролит, синтез, ионная проводимость, число переноса, электрохимический импеданс, спекание Original article STUDY OF LITHIUM-CONDUCTING CERAMICS Lii.3Alo.3Tii.7(PO4)3 WITH THE NASICON STRUCTURE Irina V. B o c h a r o v a G a l i n a B. Kunshina 2 12Tananaev Institute o f Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials o f KSC RAS, Apatity, Russia 1 i.bocharova@ksc.ru 2g.kunshina@ksc.ru Abstract NASICON-type Lh.3Al0.3Th.7(PO4)3 ceram ics with a high-density was obtained from powders synthesized from a liquid-phase precursor. The technological scheme of Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 solid electrolyte production is given. It is established that at 800 °C a single-phase well-crystallized Lh.3Al0.3Th.7(PO4)3 is formed. The ionic conductivity of the sintered U1.3Al0.3Th.7(PO4)s tablets (density 88-90 %) was 1,9-10-4 S/cm at room temperature, and the electronic conductivity did not exceed 5-10-10 S/cm. The Li+ ion transfer number, measured by potentiostatic chronoamperometry, was 0.99, indicating that the solid electrolyte U1.3Al0.3Th.7(PO4)3 is a purely ionic conductor. Keywords: lithium -conducting solid electrolyte, synthesis, ionic conductivity, transfer number, electrochem ical impedance, sintering О твердых электролитах со структурой NASICON (Na Super Ion CONductors) с общей формулой Na1+xZr2SixP3-xO 12 (0 < x < 3) впервые сообщили Д. Гуденаф и др. в 1976 г. [1]. Эти электролиты были получены частичным замещением в NaZr 2 (PO 4)3 Si на P с избытком Na для уравновешивания отрицательного заряда. Литиевые аналоги с общей формулой LiM 2 (PO 4)3 (где M = Zr, Ti, Hf, Ge или Sn) имеют ромбоэдрическую структуру (R-Зс) и изоструктурны Nai+xZr 2 SixP 3 -xOi 2 . Высокая ионная проводимость литиевых аналогов LiM 2 (PO 4)3 обусловлена особенностями кристаллической структуры. Каркас NASICON образован тетраэдрами РО 4 и октаэдрами МОб, соединенными по общим вершинам, причем каждый тетраэдр РО 4 соединен с четырьмя октаэдрами МО6, а каждый октаэдр МО6 — с шестью тетраэдрами РО 4 . Такой каркас пронизан трехмерной сетью связанных между собой пустот, в которых размещаются компенсирующие отрицательный заряд каркаса ионы Li+. В настоящее время Al-замещенный титанофосфат лития Li 1 , 3 Al 0 , 3 T iu(PO 4)3 является самым распространенным твердым электролитом со структурой NASICON для использования в твердотельных © Бочарова И. В., Куншина Г. Б, 2021 30