Токи обмена на границе Li | Li7La3Zr2O12

Evgenya Ilina; Petr Shevelin; Anton Raskovalov

doi:10.15328/chemb_2014_312-17

Evgenya Ilina ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург
Petr Shevelin ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург
Anton Raskovalov ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург

DOI: https://doi.org/10.15328/chemb_2014_312-17

Ключевые слова: твердый электролит, Li7La3Zr2O12, токи обмена, источник тока

Аннотация

В ходе работы по цитрат-нитратной технологии был получен твердый электролит Li₇La₃Zr₂O₁₂ тетрагональной модификации. Однофазность полученного соединения подтверждена методом рентгенофазового анализа. Компактные образцы были получены с помощью гидростатического прессования при давлении 500 МПа и последующим отжигом при 1180 °C в течение 1 часа. Отсутствие сквозной пористости в полученных образцах установлено с помощью керосина при комнатной температуре. Для определения токов обмена на границе Li | Li₇La₃Zr₂O₁₂ была собрана симметричная электрохимическая ячейка с обратимыми литиевыми электродами. С помощью линейной развертки потенциала были получены поляризационные кривые для исследуемой ячейки. Внешний вид полученных кривых близок к тафелевской зависимости, на основании этого предположено, что лимитирующая стадия протекания электрического тока в системе Li | Li₇La₃Zr₂O₁₂ | Li относится к процессу переноса лития на границе. Из полученных поляризационных кривых рассчитаны токи обмена для границы Li | Li₇La₃Zr₂O₁₂. При температуре выше 400 °C плотности токов обмена превышают значение 30 мА/см². Полученные значения плотностей тока достаточны для практического применения твердого электролита Li₇La₃Zr₂O₁₂, как в первичных, так и вторичных источниках тока с литиевым анодом.

Биографии авторов

Evgenya Ilina, ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург

Лаборатория химических источников тока, м.н.с.

Petr Shevelin, ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург

Лаборатория химических источников тока, н.с.

Anton Raskovalov, ФГБУН Институт высокотемпературной электрохимии УрО РАН, г. Екатеринбург

Лаборатория химических источников тока, н.с.

Литература

1 Murugan R, Thangadurai V, Weppner W (2007) Angew Chem Int Edit 46:7778-7781. http://dx.doi.org/10.1002/anie.200701144

2 Kotobuki M, Munakata H, Kanamura K, Sato Y (2010) J Electrochem Soc 157:A1076-A1079. http://dx.doi.org/10.1149/1.3474232

3 Awaka J, Kijima N, Hayaka H (2009) J Solid State Chem 182:2046-2052. http://dx.doi.org/10.1016/j.jssc.2009.05.020

4 Ilina EA, Andreev OL, Antonov BD, Batalov NN (2012) J Power Sources 201:169-173. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2011.10.108

5 Adams S, Rao RP (2012) J Mater Chem 22:1426-1434. http://dx.doi.org/10.1039/C1JM14588F

6 Li Y, Han J, Wang C (2012) J Power Sources 209:278-281. http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.02.100

7 Damaskin BB (1965) Principles of modern methods of study of electrochemical reactions. [Printsipy sovremennyh metodov izucheniya elektrohimicheskih reaktciy]. Publishing House of MSU, Moscow, Russia.

8 Bard AJ, Faulkner LR (2001) Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. Second Ed. Wiley, New York, USA.

9 Sluyters JH (1960) Recl Trav Chim Pay-B 79:1092-1100. http://dx.doi.org/10.1002/recl.19600791013