Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 26-32. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 26-32. Научная статья УДК 541.135.4 doi:10.37614/2949-1215.2022.13.1.004 ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КЕРАМИЧЕСКОГО И СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ТВЕРДОГО ЭЛЕКТРОЛИТА Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3, ПОЛУЧЕННОГО ИЗ ОКСАЛАТНОГО И ЦИТРАТНОГО ПРЕКУРСОРОВ Ирина Витальевна Бочарова1, Галина Борисовна Куншина 2 1 2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 1 i.bocharova@ksc.ru 2g.kunshina@ksc.ru Аннотация Исследован синтез литийпроводящего твердого электролита состава Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 (LAGP) жидкофазным методом из оксалатного и цитратного прекурсоров. Образцы твердого электролита были охарактеризованы методами РФА, ДСК/ТГ, ИК, импедансной спектроскопии и методом потенциостатической хроноамперометрии. Установлено, что образование однофазного LAGP из оксалатного прекурсора происходит при более низкой температуре (600-650 °С) и является предпочтительным по сравнению с синтезом LAGP из цитратного прекурсора. Ионная проводимость LAGP составила 4,2 ■10-4 См / см, электронная проводимость не превышала 2 ■10'10См / см, потенциал разложения составил 3,8 В. Ключевые слова: литийпроводящий твердый электролит, прекурсор, жидкофазный синтез, ионная проводимость, электрохимический импеданс Original article STUDY OF CERAMIC AND GLASS-CERAMIC SOLID ELECTROLYTE L h s A ta G e ^ ^ b PROPERTIES OBTAINED FROM OXALATE AND CITRATE PRECURSORS Irina V. Bocharova1, Galina B. Kunshina 2 1 2I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences, Apatity, Russia 1i.bocharova@ksc.ru 2g.kunshina@ksc.ru Abstract The synthesis of lithium conducting solid electrolyte Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 (LAGP) by liquid-phase method from oxalate and citrate precursors is investigated. The samples were characterized by x R d , DSC / TG, IR, impedance spectroscopy and potentiostatic chronoamperometry. It was found that the formation of a single­ phase LAGP from an oxalate precursor occurs at a lower temperature (600-650 °C) and is preferable compared to the synthesis of LAGP from a citrate precursor. The ionic conductivity of the electrolyte was 4,2 ■10'4 S / cm, the electronic conductivity did not exceed 2 ■10'10 S / cm, the decomposition potential was 3.8 V. Keywords: lithium-conducting solid electrolyte, precursor, liquid-phase synthesis, ionic conductivity, electrochemical impedance Среди неорганических твердых электролитов замещенные сложные фосфаты со структурой NASICON состава Li 1 + xAlxM IV2 - X(PO 4 ) 3 , (MIV — Ti или Ge) считаются одними из наиболее перспективных твердых электролитов. Высокая проводимость по иону Li+, термическая и химическая устойчивость, стабильность на воздухе позволяют их использовать в качестве электролита и компонента композитных электродов в полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторах [1], в качестве газонепроницаемой мембраны в литий-воздушных аккумуляторах [2], а также в качестве селективных мембран для извлечения лития из морской воды [3]. В этой связи представляет практический интерес разработка эффективных методов синтеза Li 1 , 5 Ab, 5 Ge 1 , 5 (PO 4 ) 3 . Легированный алюминием LiGe 2 (PO 4)3 с высокой проводимостью > 10-4 См / см был впервые синтезирован Fu et al. [4]. После этого было разработано множество методов получения твердых электролитов Li 1 +xAlxGe 2 - X(PO 4 ) 3 : твердофазное спекание, закалка расплавом, золь — гель метод [5]. Особое внимание следует уделить методам синтеза Li 1 +xAlxGe 2 - X(PO 4)3 из жидкофазных прекурсоров, которые обеспечивают получение однофазного целевого продукта, а также значительное снижение температуры и продолжительности процесса. Недостатком известных золь — гель методов является использование дорогостоящих алкоксидов германия и алюминия, которые требуют предосторожности при обработке на воздухе вследствие их высокой чувствительности к влаге и возможности гидролиза [6]. © Бочарова И. В., Куншина Г. Б., 2022 26