25852

سنتز و بررسي عوامل موثر بر فلش زينتر ليتيوم لانتانيوم زيركونات

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- سراميك

1397

1400/9/15

حسين سرپولكي

محمد گل محمد

مهندسي مواد و متالورژي

اين پژوهش رويكردي ساده و عملي جهت سنتز و فلش زينتر يك نوع الكتروليت جامد باتري¬هاي ليتيومي با ساختار گارنت و فرمول ليتيوم لانتانيوم زيركونات است. فلش زينتر با دو مشخصه زمان زينتر كوتاه و دماي كوره پايين¬تر نسبت به روش زينتر رايج يك روش نوين در زينتر سراميك¬ها شناخته مي¬شود. پس از سنتز گارنت با فرمول Li6.25¬Al0.25La3Zr2O12 ¬¬مكعبي با روش سل-ژل احتراقي به بررسي اثر دانسيته جريان در فلش زينتر آن بر دانسيته نسبي پرداخته شده است. در نهايت LLZO مكعبي با دانسيته نسبي 92% دانسيته تئوري محاسبه شده توسط ارشميدسي در زمان 20 ثانيه در كوره تيوبي عمودي با دماي C˚ 850 و اتمسفر هوا زينتر شد. بدنه زينتر شده پس از بررسي توسط روش طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي داراي هدايت يوني mS.cm¬-1 37/0 در دماي اتاق و انرژي اكتيواسيون eV 31/0 بود كه بيانگر يك ماده با خواص الكتريكي مناسب براي استفاده در الكتروليت جامد باتري¬هاي ليتيومي است. بررسي دانسيته جريان¬هاي مختلف بر فرآيند فلش زينتر نشان¬داد كه با افزايش دانسيته جريان از mA.mm-2 150 تا 200 دانسيته نسبي ماده از 82% دانسيته تئوري به 92% دانسيته تئوري افزايش پيدا كرده و همچنين در دانسيته جريان mA.mm-2 210 شكست نمونه رخ مي¬دهد و دانسيته جريان mA.mm-2 200 به عنوان حد مناسب فرآيند فلش زينتر LLZO شناخته مي¬شود.

1400/10/21

Synthesis and evaluation of factors affecting Flash Sintering of Lithium Lanthanum Zirconate

12/6/2022 12:00:00 AM

This research is a simple and practical approach for the synthesis and flash sintering of solid-state electrolyte lithium batteries with garnet structure and lithium lanthanum zirconate formula. Flash sinter with two characteristics of short sinter time and lower furnace temperature than conventional sintering method is a new way in ceramic sintering. After synthesizing garnet with the formula Li6.25¬Al0.25La3Zr2O12 by combustion sol-gel method, the effect of current density on its flash sintering and the relative density has been investigated. Finally, a cubic LLZO with a relative density of 92% of the theoretical density calculated by Archimedes was sintered for 20 seconds in a vertical tube furnace at 850 ° C and air atmosphere. The body was examined by electrochemical impedance spectroscopy with ionic conductivity of 0.37 mS/cm at room temperature and activation energy of 0.31 eV, indicating a material with suitable electrical properties for use in solid-state electrolyte in lithium batteries. Examination of different current densities in the flash sintering process showed that by increasing the current density from 150 mA.mm-2 to 200 mA.mm-2, the relative density of the material increased from 82% of the theoretical density to 92% of the theoretical density. As well as in the current density 210 mA.mm-2 sample failure occurs and a current density of 200 mA.mm-2 is known as the current limit for flash sintering of LLZO.