Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 9-14. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 4. P. 9-14. Научная статья УДК 541.135.4 doi:10.37614/2949-1215.2023.14.4.001 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ С ЛИТИЙ-ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ Галина Борисовна Куншина1, Ирина Витальевна Бочарова2, Евгений Константинович Папынов 3 1• 2Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Россия 3Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, Россия 1g.kunshina@ksc.ru, http://orcid.org/0000-0002-6530-7607 2i.bocharova@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0002-2421-4295 3papynov@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1185-7718 Аннотация В настоящее время в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук разработаны новые эффективные способы синтеза неорганических твердых электролитов с высокой литий-ионной проводимостью при комнатной температуре. Это твердые электролиты состава Lh+xAlxTi2-x(PO4)3 (LATP) и Li1+xAlxGe2-x(PO4)3 (LAGP) со структурой NASIC o N и со структурой граната состава LІ7-зхAlxLaзZr2O12 (LLZ) с широким окном электрохимической стабильности. Способы синтеза легко масштабируются, не требуют сложного технологического оборудования и защищены патентами РФ. Приводятся результаты физико-химического, термического и электрохимического исследований синтезированных материалов современными методами. Изучена морфология и микроструктура методом сканирующей электронной микроскопии. Значения удельной ионной проводимости LATP, LAG p и LLZ при комнатной температуре, измеренные методом импедансной спектроскопии, находились в интервале 10'3-10'4См/см, что соответствует максимальным значениям для твердых электролитов указанного состава. Изучена температурная зависимость ионной проводимости в интервале 25-200 оС и определена энергия активации проводимости (0,28-0,42 эВ). По электрохимическим характеристикам синтезированные твердые электролиты являются перспективными материалами для твердотельных литий-ионных аккумуляторов. Ключевые слова: твердые электролиты, синтез, ионная проводимость, искровое плазменное спекание, электрохимический импеданс Благодарности: статья выполнена при поддержке федерального бюджета по теме государственного задания Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья имени И. В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук № FMEZ-2022-0015. Для цитирования: Куншина Г. Б., Бочарова И. В., Папынов Е. К. Перспективные неорганические твердые электролиты с литий- ионной проводимостью // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 4. С. 9-14. doi:10.37614/2949-1215.2023.14.4.001 Original article PROMISING INORGANIC SOLID ELECTROLYTES WITH LITHIUM-ION CONDUCTIVITY Galina B. Kunshina1, Irina V. Bocharova2, Evgeniy K. Papynov 3 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 3Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia 1g.kunshina@ksc.ru, http://orcid.org/0000-0002-6530-7607 2i.bocharova@ksc.ru, https://orcid.org/0000-0002-2421-4295 3papynov@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1185-7718 Abstract New effective methods for the synthesis of inorganic solid electrolytes with high lithium-ion conductivity at room temperature have been developed at ICTREMRM KSC RAS. These are solid electrolytes of the composition Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 (LATP) and Li1+xAlxGe2-x(PO4)3 (LAGP) with a NASICON structure and with a garnet structure of the composition LІ7-зхAlxLaзZr2O12 (LLZ) with a wide window of electrochemical stability. Synthesis methods are easily scaled, do not require complex technological equipment and are protected by patents of the RF. The report presents the results of physico-chemical, thermal and electrochemical studies of synthesized materials by modern © Куншина Г. Б., Бочарова И. В., Папынов Е. К., 2023 9