ELECTRIC PROPERTIES OF LITHIUM-CONDUCTING SOLID ELECTROLYTE CERAMICS
T. Šalkus^a, A. Dindune^b, Z. Kanepe^b, J. Ronis^b, A. Kežionis^a, E. Kazakevičius^a, L.J. Gauckler^c, U.P. Mucke^c, and A.F. Orliukas^a
aFaculty of Physics, Vilnius University, Saulėtekio 9, LT-10222 Vilnius, Lithuania
E-mail: tomas.salkus@ff.vu.lt
^bInstitute of Inorganic Chemistry at the Riga Technical University, Miera 34, LV-2169 Salaspils, Latvia
^cDepartment of Materials, ETH Hönggerberg, Wolfgang-Pauli-Str. 10, CH-8093 Zürich, Switzerland

Received 28 November 2006

The high temperature solid electrolyte Li_1.3□_1.7Sc_0.3Ce_1.7(PO₄)₃ (where □ is an absence of Li⁺) compound was synthesized by a solid state reaction and studied by X-ray diffraction at room temperature. At room temperature the investigated compound belong to monoclinic symmetry (space group P2₁/n) with four formula units in the lattice. The ceramic samples were sintered at 923 K for 1 h. The surface of the ceramics was investigated by SEM and the chemical composition was tested by EDX. Complex impedance spectroscopy was performed in the frequency range from 10^–1 to 1.2$\cdot$10⁹ Hz in temperature range from 500 to 700 K. Three relaxation dispersions were found. The dispersions are related to the fast Li⁺ ion transport in the grain boundaries and grains of the ceramics and to the processes at the Pt electrode–electrolyte interface.

Keywords: ionic conductivity, permittivity, relaxation dispersion, synthesis, ceramic, sintering

ELEKTRINĖS LIČIO LAIDŽIŲJŲ KIETŲJŲ ELEKTROLITŲ SAVYBĖS
T. Šalkus^a, A. Dindune^b, Z. Kanepe^b, J. Ronis^b, A. Kežionis^a, E. Kazakevičius^a, L.J. Gauckler^c, U.P. Mucke^c, A.F. Orliukas^a
aVilniaus universitetas, Vilnius, Lietuva
^bRygos technikos universiteto Neorganinės chemijos institutas, Salaspilis, Latvija
^cFederalinis technologijos institutas, Ciurichas, Šveicarija

Kietasis Li_1,3□_1,7Sc_0,3Ce_1,7(PO₄)₃ (čia □ yra Li⁺ trūkumas) elektrolitas buvo susintetintas kietųjų fazių reakcijų metodu. Jo kristalinė struktūra buvo tirta kambario temperatūroje Rentgeno spindulių difrakcijos nuo miltelių metodu. Nustatyta, kad tirtasis junginys priklauso monoklininei singonijai (erdvinė simetrijos grupė P2₁/n), o jo elementariojoje kristalinėje gardelėje yra 4 formuliniai vienetai. Buvo pagamintos šių kietųjų elektrolitų keramikos. Keramikų elektrinės savybės buvo tirtos impedanso spektroskopijos metodu, matuojant jų pilnutinę varžą, kompleksinį laidį ir kompleksinę dielektrinę skvarbą 10^–1–1,2$\cdot$10⁹ Hz dažnio elektriniame lauke 500–700 K temperatūros intervale. Tirtose keramikose yra stebimos trys relaksacinio tipo elektrinių parametrų dispersijos, susijusios su blokuojančiais Pt elektrodais, Li⁺ jonų pernaša kristalituose ir tarpkristalitinėse terpėse. Esant 650 K temperatūrai, bendrasis keramikos laidis σ_t = 8,59$\cdot$10^–4 S/m ir kristalitinis laidis σ_g = 1,95$\cdot$10^–3 S/m. Didėjant temperatūrai, keramikų ε′ ir tanδ didėja. Keramikų ε′ dydį lemia ličio jonų migracinė, joninė tamprioji bei elektroninė poliarizacijos. Matuotų kietųjų elektrolitų dielektrinius nuostolius lemia jų joninio laidumo kaita.