Synthesis and Ionic Conductivity of Complex Phosphates Li1 + xTi1.8 – xFexGe0.2(PO4)3 with NASICON Structure

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Phosphates Li1 + xTi1.8 – xFexGe0.2(PO4)3 (x = 0.1–0.3) with the NASICON structure have been prepared and studied for the first time. It has been shown that co-doping with germanium and iron leads to significant increase in the ionic conductivity of the prepared materials at low degrees of titanium substitution. The influence of the synthesis method (solid-state and sol-gel) and conditions of precursor processing on the ionic conductivity of the materials has been studied. Optimum conditions for the mechanical processing of precursors have been found to obtain ceramics with the highest conductivity. Li1.2Ti1.6Fe0.2Ge0.2(PO4)3 prepared by the solid-state method exhibits the highest ionic conductivity at room temperature (1.7 × 10–4 S/cm) among all samples.

About the authors

I. A. Stenina

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: stenina@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

E. O. Taranchenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; National Research University Higher School of Economics, Chemistry Department

Email: stenina@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia; 117312, Moscow, Russia

A. B. Ilin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: stenina@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

A. B. Yaroslavtsev

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: stenina@igic.ras.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. Manthiram A., Yu X., Wang S. // Nat. Rev. Mater. 2017. V. 2. P. 16103. https://doi.org/10.1038/natrevmats.2016.103
  2. Zheng F., Kotobuki M., Song S. et al. // J. Power Sources. 2018. V. 389. P. 198. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.04.022
  3. Chinnam P.R., Clymer R.N., Jalil A.A. et al. // Chem. Mater. 2015. V. 27. P. 5479. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5b00940
  4. Li Q., Chen J., Fan L. et al. // Green Energy Environ. 2016. V. 1. P. 18. https://doi.org/10.1016/j.gee.2016.04.006
  5. Gao Z., Sun H., Fu L. et al. // Adv. Mater. 2018. V. 30. P. 1705702. https://doi.org/10.1002/adma.201705702
  6. Prakash P., Fall B., Aguirre J. et al. // Nat. Mater. 2023. V. 22. P. 627. https://doi.org/10.1038/s41563-023-01508-1
  7. Hou M., Liang F., Chen K. et al. // Nanotechnol. 2020. V. 31. P. 132003. https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab5be7
  8. Hossain E., Faruque H., Sunny M. et al. // Energies. 2020. V. 13. P. 3651. https://doi.org/10.3390/en13143651
  9. Voropaeva D.Yu., Safronova E.Yu., Novikova S.A. et al. // Mendeleev Commun. 2022. V. 32. P. 287. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2022.05.001
  10. Zhang C., Wei Y.-L., Cao P.-F. et al. // Renew. Sustain Energy Rev. 2018. V. 82. P. 3091. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.030
  11. Wang L., Li J., Lu G. et al. // Front. Mater. 2020. V. 7. P. 111. https://doi.org/10.3389/fmats.2020.00111
  12. Duan H., Oluwatemitope F., Wu S. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V. 12. P. 52271. https://doi.org/10.1021/acsami.0c16966
  13. Subramanian K., Alexander G.V., Karthik K. et al. // J. Energy Storage. 2021. V. 33. P. 102157. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.102157
  14. Bachman J.C., Muy S., Grimaud A. et al. // Chem. Rev. 2016. V. 116. P. 140.https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00563
  15. Куншина Г.Б., Бочарова И.В., Щербина О.Б. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. С. 155.
  16. Stenina I.A., Pinus I.Yu., Rebrov A.I. et al. // Solid State Ionics. 2004. V. 175. № 1–4. P. 445. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2003.12.037
  17. Fang Y., Zhang J., Xiao L. et al. // Adv. Sci. 2017. V. 4. P. 1600392. https://doi.org/10.1002/advs.201600392
  18. Thirupathi R., Kumari V., Chakrabarty S. et al. // Progr. Mater. Sci. 2023. V. 137. P. 101128. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2023.101128
  19. Aono H., Sugimoto E., Sadaoka Y. et al. // J. Electrochem. Soc. 1990. V. 137. P. 1023. https://doi.org/10.1149/1.2086597
  20. Kahlaoui R., Arbi K., Sobrados I. et al. // Inorg. Chem. 2017. V. 56. P. 1216. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.6b02274
  21. Arbi K., Lazarraga M.G., Chehimi D.B.H. et al. // Chem. Mater. 2004. V. 16. P. 255. https://doi.org/10.1021/cm030422i
  22. Свитанько А.И., Новикова С.А., Стенина И.А. и др. // Неорган. материалы. 2014. Т. 50. С. 295. [Svitan’ko A.I., Novikova S.A., Stenina I.A. et al. // Inorg. Mater. 2014. V. 50. P. 273.] https://doi.org/10.1134/S0020168514030145
  23. Куншина Г.Б., Громов О.Г., Локшин Э.П., Калинников В.Т. // Журн. неорган. химии. 2014. Т. 59. С. 589. https://doi.org/10.7868/S0044457X14050122
  24. Xiao W., Wang J., Fan L. et al. // Energy Storage Mater. 2019. V. 19. P. 379. https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.10.012
  25. Perez-Estebanez M., Isasi-Marin J., Tobbens D.M. et al. // Solid State Ionics. 2014. V. 266. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2014.07.018
  26. Zhang P., Matsui M., Hirano A. et al. // Solid State Ionics. 2013. V. 253. P. 175. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2013.09.022
  27. Stenina I., Pyrkova A., Yaroslavtsev A. // Batteries. 2023. V. 9. № 1. P. 59. https://doi.org/10.3390/batteries9010059
  28. Safanama D., Adams S. // J. Power Sources. 2017. V. 340. P. 294. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.11.076
  29. Rettenwander D., Welzl A., Pristat S. et al. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. P. 1506. https://doi.org/10.1039/C5TA08545D
  30. Wu P., Zhou W., Su X. et al. // Adv. Energy Mater. 2023. V. 13. P. 2203440. https://doi.org/10.1002/aenm.202203440
  31. Медведева А.Е., Махонина Е.В., Печень Л.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. С. 896. https://doi.org/10.31857/S0044457X22070157
  32. Лапшин О.В., Болдырева Е.В., Болдырев В.В. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. С. 402. https://doi.org/10.31857/S0044457X21030119
  33. Yaroslavtsev A.B. // Solid State Ionics. 2005. V. 176. P. 2935. https://doi.org/10.1016/j.ssi.2005.09.025
  34. DeWees R., Wang H. // ChemSusChem. 2019. V. 12. P. 3713. https://doi.org/10.1002/cssc.201900725
  35. Paolella A., Zhu W., Campanella D. et al. // Curr. Opin. Electrochem. 2022. V. 36. P. 101108. https://doi.org/10.1016/j.coelec.2022.101108
  36. Курзина Е.А., Стенина И. А., Dalvi А. и др. // Неорган. Материалы. 2021. Т. 57. № 10. С. 1094. https://doi.org/10.31857/S0002337X21100079
  37. Yaroslavtsev A., Stenina I. // Russ. J. Inorg. Chem. 2006. V. 51. Suppl. 1. P. S97. https://doi.org/10.1134/S0036023606130043

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (238KB)
Indexing metadata
3.

Download (5MB)
Indexing metadata
4.

Download (249KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 И.А. Стенина, Е.О. Таранченко, А.Б. Ильин, А.Б. Ярославцев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».