Solid potassium-conducting electrolytes in the systems K3-2xМxРO4 (М = Mg, Zn)

New potassium solid electrolytes in the systems K 3-2x M x PO 4 (M = Mg, Zn) were synthesized and studied. The introduction of Mg₂₊ and Zn₂₊ cations leads to sharp increasing of K 3 PO 4 conductivity due to potassium vacancies formation and stabilization of high temperature cubic modification of orthophosphate. Maximum conductivity is observed at x ≈ 0.15–0.25 and is equal to (6–8)·10_-2 S·cm_-1 at 400°C, higher than 10_-1 S·cm_-1 at 700°C. The factors influencing on the transport properties of investigated electrolytes are discussed.

Authors:

Burmakin Evgenii Iraklievich, Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS, 20, Akademicheskaya St., Yekaterinburg, 620990, burmakin@ihte.uran.ru

Shekhtman Georgii Shaevich, Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS, 20, Akademicheskaya St., Yekaterinburg, 620990, shekhtman@ihte.uran.ru

Antonov Boris Dmitrievich, Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS, 20, Akademicheskaya St., Yekaterinburg, 620990, B.Antonov@ihte.uran.ru

Key words:

solid electrolytes, potassium cationic conductivity, potassium orthophosphate, dopant

Literature

1. Бурмакин Е. И. Твердые электролиты с проводимостью по катионам щелочных металлов. М.: Наука, 1992.
2. Бурмакин Е. И., Нечаев Г. В., Плаксин С. В. // Электрохим. энергетика. 2011. Т. 11, № 1. С. 26.
3. Иванов-Шиц А. К., Мурин И. В. Ионика твердого тела. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2000.
4. Мосин Д. Н., Маркс Е. А., Бурмакин Е. И., Молчанова Н. Г., Шехтман Г. Ш. // Электрохимия. 2001. Т. 37. С. 1005.
5. Бурмакин Е. И., Шехтман Г. Ш. // Электрохимия. 2004. Т. 40. С. 238.
6. Бурмакин Е. И., Мосин Д. Н., Шехтман Г. Ш. // Электрохимия. 2001. Т. 37. С. 1392.
7. Kolsi A.-W. // Rev. Chim. miner. 1976. Vol. 13. P. 416.
8. Jungowska W., Znameirowska T. // J. Solid State Chem. 1991. Vol. 95. P. 265.
9. Воронин В. И., Поносов Ю. С., Бергер И. Ф. и др. // Неорган. материалы. 2006. Т. 42. С. 1001.
10. Бурмакин Е. И., Мосин Д. Н., Шехтман Г. Ш. // Электрохимия. 2001. Т. 37. С. 1392.
11. Shannon R. D. // Acta Cryst. 1976. Vol. A32. P. 751.
12. Чеботин В. Н., Перфильев М. В. Электрохимия твердых электролитов. М.: Химия, 1978.
13. Физика электролитов / под ред. Дж. Хладика. М.: Мир, 1978.
14. Bruce P. G., Abrahams I., West A. R. // Solid State Ionics. 1990. Vol. 40/41. P. 293.
15. Abrahams I., Bruce P. G. // Acta Cryst. 1991. Vol. B47. P. 696.

Journal issue:

2013. Т. 13, № 1,

Heading:

Electrolytes for sources of electrochemical power

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2013-13-1-19-22

Full Text (PDF):

download

(downloads: 56)