Твердые электролиты семейства Li7La3Zr2O12: усовершенствование технологии синтеза и оптимизация границы с металлическим литием для создания высокоэнергоемких источников тока

Данный проект направлен на разработку растворной методики синтеза соединений, содержащих труднорастворимые добавки в виде оксида ниобия, при котором все исходные компоненты растворены, за исключением Nb2O5. С помощью рентгено-фазового анализа (РФА) и КР-спектроскопии будут определены области гомогенности для твердых электролитов Li7La3Zr2O12, допированных ниобием и алюминием, а также фазовый состав и параметры решетки полученных соединений. Термические свойства материалов будут исследованы методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) Будут подобраны условия для получения низкопористых керамических образцов за счёт определения оптимального давления прессования (в том числе с использованием гидравлического прессования), а также температуры и времени спекания. Размер и морфология керамических зерен будут исследованы с помощью растровой электронной микроскопии и седиментационного анализа. Литий-ионная проводимость полученных твердых электролитов будет измерена в интервале температур 25-250 °C. На основе полученных данных будет выбран состав с наиболее высоким значением электропроводности. Методом вакуумного напыления на поверхность керамического электролита будет нанесен Al2O3 с различной толщиной слоя от 5 до 500 нм. Затем будет произведена сборка симметричных ячеек исследуемых образцов с металлическим литием, в том числе с твердым электролитом без напыления. Сопротивления исследуемых ячеек будет оценено с помощью импедансной спектроскопии и методом разрыва по току. Вид поляризационной кривой на электродах и характер затруднений на границе раздела фаз будет определен с помощью циклической вольтамперометрии. Хроноамперометрия будет использована для определения величины перенапряжения на исследуемой границе. Исследование фазового состава на границе LLZ/Li при напылении Al2O3 различной толщины будет произведено с помощью РФА, КР-спектроскопии и электронной микроскопии с локальным микроанализом. Полученные данные помогут выявить оптимальные условия для оптимизации интерфейса между металлическим литием и твердым электролитом, а также определить предполагаемый рабочий температурный интервал данного полуэлемента.