بررسی استفاده از سیستم شیشه ای LATP بعنوان الکترولیت حالت جامد برای باتری های لیتیوم-هوا؛ ساخت و مشخصه یابی

در این پژوهش سیستم شیشهای Li۲O-Al۲O۳-TiO۲-P۲O۵(LATP) پس از ذوب در دمای ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد، به دو روش "پرس مذاب" و "ریخته گری بر روی رولر چرخان" کوئنچ و سنتز شد. با استفاده از آنالیزهای حرارتی افتراقی (DTA) دما انتقال به شیشه و دمای کریستالیزاسیون LATP به ترتیب ۶۵۰ و ۶۹۰ درجه سانتیگراد اندازه گیری شد. با درنظر گرفتن این موارد، دماهای ۷۵۰، ۸۵۰ و۹۵۰ درجه سانتیگراد جهت دستیابی به ساختار ناسیکونی بعنوان دماهای عملیات حرارتی انتخاب شدند. بررسی های فازی با استفاده از نتایج پراش پرتو ایکس (XRD) نشان داد که در هر سه نمونه عملیات حرارتی شده فاز کریستالی LiTi۲(PO۴)۳ متبلورگردیده است. با این تفاوت که نمونه عملیات حرارتی شده در ۷۵۰ درجه سانتی گراد دارای فاز نامطوب H۳LiO۲ بود. بررسیهای فازی با استفاده از پراش پرتو ایکس و مشاهدات ریز ساختاری و مورفولوژیکی از نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و همچنین نقشه توزیع عناصر با آنالیز طیف سنجی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX-MAP) بیانگر آن بود که نمونه های عملیات حرارتی شده در دماهای ۸۵۰ و ۹۵۰ درجه سانتیگراد دارای شرایط بهینه ای هستند. به همین دلیل هدایت یونی این ترکیبات با روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در دمای ۲۵ درجه سانتیگراد بررسی گردید. برای این منظور قرص های اندازه گیری هدایت با پوشش الکترودهای طلا ساخته و بر اساس روش دو الکترودی هدایت یونی اندازه گیری شد که برای نمونه های عملیات حرارتی شده در ۸۵۰ و ۹۵۰ درجه سانتیگراد به ترتیب برابر S.cm-۱ ۳-۱۰× ۸/۴ و S.cm-۱ ۴-۱۰× ۷/۲۷ بود.

کلیدواژه ها:

الکترولیت جامد ، باتری حالت جامد ، الکترولیت سرامیکی ، سیستم LATP