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J-GLOBAL ID：201902288172395555   整理番号：19A0659013

固体電解質Li_7La_3Zr_2O_12(LLZO)におけるLiイオン輸送への粒界寄与【JST・京大機械翻訳】

Grain Boundary Contributions to Li-Ion Transport in the Solid Electrolyte Li₇La₃Zr₂O₁₂ (LLZO)

著者 (5件)： Yu Seungho (Department of Mechanical Engineering, University of Michigan) ,  Siegel Donald J. (Department of Mechanical Engineering, University of Michigan) ,  Siegel Donald J. (Department of Materials Science & Engineering, University of Michigan) ,  Siegel Donald J. (Applied Physics Program, University of Michigan) ,  Siegel Donald J. (University of Michigan Energy Institute, University of Michigan)
資料名： Chemistry of Materials  (Chemistry of Materials)
巻： 29  号： 22  ページ： 9639-9647  発行年： 2017年 
JST資料番号： T0893A  ISSN： 0897-4756  CODEN： CMATEX  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 公称組成Li_7La_3Zr_2O_12(LLZO)を有する酸化物は,その高い(バルク)Liイオン伝導性,無視できる電子輸送,Li金属に対する化学的安定性,および広い電気化学的窓により有望な固体電解質である。これらの有望な特性にもかかわらず,最近の測定は,微細構造の特徴,特に結晶粒界(GB)が,多結晶LLZO膜における望ましくない短絡と抵抗に寄与することを示唆している。GB関連現象を理解する目的に向けて,本研究では,原子スケールでLLZOにおける3つの低エネルギー(Σ3およびΣ5)対称傾斜GBのエネルギー論,組成および輸送特性を特性化した。モンテカルロシミュレーションにより,GB面はLiで富化し,酸素ではより少ない程度になることを明らかにした。これらの非化学量論的境界に関する分子動力学シミュレーションを用いて,境界面内および横断面内のLiイオン輸送を評価した。Li輸送はGB領域で一般的に減少することを見出した。しかし,この効果の大きさは温度とGB構造に敏感である。Liイオン拡散は,処理中に遭遇する高温での3つ全てのGBで同程度であり,バルク拡散よりわずか2~3倍遅い。これらの類似性は室温で消失し,よりコンパクトなΣ3境界における拡散は比較的高速(バルク速度の半分)に留まるが,Σ5境界における輸送は約2桁遅い。これらの傾向は拡散に対する活性化エネルギーを反映し,Σ5境界における活性化エネルギーはバルクLLZOにおけるよりも35%大きく,Σ3境界におけるバルクと同一である。Σ5境界内の拡散は等方性であることが観察された。対照的に,室温におけるΣ3境界面における面内拡散はバルクのそれを超えると予測され,一方,粒界拡散はバルクにおけるそれより約200倍遅い。混合GB輸送寄与の観測(いくつかの境界は高速拡散を支持するが,他のものは遅い)は高温で処理した多結晶LLZO試料で観測された制限GB抵抗と一致した。また,これらのデータは,よりコンパクトでない構造を持つ高エネルギーGBが,Liイオン伝導率をより大きい程度に下げるべきであることを示唆している。Copyright 2019 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 高速度 ,  *固体電解質 ,  *結晶粒界 ,  キャラクタリゼーション ,  酸化物 ,  多結晶 ,  活性化エネルギー ,  イオン伝導 ,  界面 ,  電気化学 ,  高温 ,  *リチウム ,  *イオン輸送 ,  微細構造 ,  酸素

分類 (1件)： 二次電池  (YB04030K)

タイトルに関連する用語 (4件)： 固体電解質 ,  Li ,  イオン輸送 ,  粒界