سنتز و بررسي خواص الكتروليت حالت جامد ليتيم آلومينيوم تيتانيوم فسفات هادي يون ليتيم

synthesis and investigation of solid electrolyte ion conducting lithium aluminium titanium phosphate

در دو دهه اخير باتري‌هاي ليتيم-هوا به علت چگالي انرژي بالا بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. الكتروليت‌هاي حالت جامد با هدايت يوني بالا يكي از مهم‌ترين چالش‌ها در ساخت اين نوع‌ باتري‌ها به حساب مي‌آيند. ليتيم آلومينيوم تيتانيوم فسفات (LATP) نوعي الكتروليت ناسيكوني است كه به علت هدايت يوني بالا در باتري‌‌هاي ليتيم-هوا كاربرد يافته است. هدف از پژوهش حاضر ساخت غشاء هادي يون ليتيم LATP بوده است. به اين ترتيب ابتدا پودر LATP به روش شيميايي سنتز شده و دماي تبلور مناسب با بررسي الگوي پراش نمونه‌ها انتخاب گرديد. پس از آن جهت ساخت غشاء نمونه‌ها در دو فشار پرس و دو زمان زينتر متفاوت و در دماي زينتز ℃850 تهيه شدند و اثر اين عوامل بر هدايت يوني و دانسيته اين نمونه‌ها بررسي گرديد. بررسي‌ها نشان دادند كه پودر LATP بدون فازهاي ناخالصي با روش گفته شده با موفقيت سنتز شد و بهترين كريستالينيتي با آنيل كردن پودر در دماي ℃800 به دست آمد. همچنين بيشترين هدايت يوني به دست آمده مربوط به نمونه پرس شده با فشار Mpa50 و زمان زينتر 3 ساعت و برابر با S.cm-1 10-4×07/1 است. بيشترين دانسيته به دست آمده نيز مربوط به نمونه پرس شده با فشار Mpa50 و زمان زينتر 12 ساعت است.

Lithium-air battery has been a focus of study for the past two decades due to their high theoretical energy density. Solid state electrolytes with high ion conuducting capability still remains a critical challenge in developing lithium-air batteries. Lithium aluminium titanium phosphate with high ion conducting properties and NASICON structure is a hopeful material as solid electrolyte. In this study we have prepared LATP powders by a solution based synthesis method continued by annealing to obtain convenient crystallinity without impurities. Preferred Crystallization temperature was determined to be 800 °C by x-ray diffraction analysis. . The milled powder was used to form pellets, which was then calcined 850 °C for two level of pressing pressure and sintering time. Highest ionic conductivity of 1.07×10-4 was abtained by pressing pressure of 50 Mpa and duel time of 3 hours. Although highest density refered to pressing pressure of 300 Mpa and 3 hours duel time.