* 리튬란탄 티탄산염들

전문가 제언

□ 현재까지 가장 높은 벌크 Li이온- 전도성 고체전해질은 Perovskite(ABO3)형 티탄산 LiLa(LLT) Li3xLa(2/3)- x□(1/3)- 2xTiO3(0
□ LLT의 이온전도도는 A- 자리이온 양이온(La 또는 희토류, 알칼리 또는 알칼리토금속)의 크기, 리튬과 빈자리농도 및 B- O결합의 성질에 주로 의존한다. 예를 들어 La의 반경보다 더 작은 이온반경을 갖는 다른 희토류 원소들로 La를 치환하면 Li 이온전도도를 감소시키고 반면에 La의 이온반경보다 더 큰 이온반경을 갖는 Sr로 La를 부분적 치환하면 Li이온전도도를 약간증가 시킨다.

□ LLT의 높은 Li 이온전도도는 A- 자리 빈자리들의 큰 농도와 A- 자리들 사이의 넓은 평면사각형 병목을 통한 빈자리 메커니즘에 의한 Li의 이동 때문인 것으로 고려된다. BO6/TiO6팔면체 기울어짐은 Perovskite 구조에서 Li이온의 이동도를 촉진시킨다.

□ 상온에서 LLT의 높은 이온전도도를 정당화하기 위하여 몇 가지 전도성 메커니즘은 구조적 고려, 전도도측정 및 이론적 모델을 기초로 LLT에 대하여 제시되었다. 어쨌든 지금도 LLT에서 Li 이동도의 그 정확한 차원(2D 또는 3D)은 아직껏 논쟁의 여지가 있다. 그 차원들의 양자의 증거는 다른 실험들로부터 주어진다.

□ 저자들의 대부분은 그 높은 이온전도도는 A- 자리 빈자리의 존재 때문인 것으로 믿었다. LLT에서 Li의 정확한 소재는 아직껏 명료하지 않고 많은 논쟁의 여지가 있는 결과들이 보고 되었다. 조성에 의존하여 그 구조가 그것의 결정 대칭을 변화시키고 다른 Li- 산소 배위수를 가짐이 중성자회절(ND) 연구에 의해 관찰되었다.

□ 그 기준시료의 가장 높은 이온전도도는 Li의 전체농도와 A- 자리이온 빈자리 n(0.33+x)이 대략적으로 0.44~0.45일 때 얻어진다. 그 이론과 실험치 간의 차이는 국부 뒤틀림 때문인 것으로 생각된다. 그러한 뒤틀림은 병목을 감소시키고 따라서 리튬이온 도약을 방해한다.

□ LLT는 상온에서 가장 높은 이온전도도를 나타내지만 한 전해질로 사용상 불리한점은 LLT는 Li와 직접접촉에서 안정하지 못하고, 높은 전자전도가 되게 Ti4+가 Ti3+로 환원되며 쉽고 빠르게 Li를 흡수한다. 더욱이 Li전지 전극으로 LLT사용도 또한 아주 작은 Li흡수력 때문에 제한되고 그것의 실제적 전기용량도 대단히 작다.

□ 전기분해에 의한 Li이온의 선택적 회수와 동위원소 분리에 대한 분리기로서 및 pH센서로서 상온에서 LLT 응용을 발견하는 것은 언급할 가치가있다. 이 상세한 리뷰를 이해하면 이 분야의 연구개발 프로그램을 설정할 수 있으며 최적 벌크 Li이온- 전도성 고체전해질을 LLT 및 그 관련물질로 합성할 수 있다고 기대된다.

□ 특히 비- 화학량론적 Perovskite의 심층적 이론과 결함구조에 관한 고체론을 적용하여 최종생성물의 설계, 합성, 특성규명 및 응용단계로 체계적인 R&D가 수행되어야 하겠다.

□ 본 리뷰에 사용된 특성규명 기법들 즉 XRD, ND, ED, HREM, SEM, SIMS, MAS- NMR 및 ECR외에 본 특성규명에 가장 적절한 싱크로트론 방사광을 이용한 X- 선 흡수분광법(XAS 또는 XANES /EXAFS)의 사용이 필요불가결하다. 이 XAS법을 사용하면 LLT에서 Li이온 이동도의 그 정확한 차원(2D 또는 3D)과 그 리튬의 소재를 규명할 수 있다고 기대합니다.

저자

Stramare, S.; Thangadurai, V.; Weppner, W.

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2003

권(호)

15(21)

잡지명

Chemistry of materials

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

3974~3990

분석자

여*현

분석물

• 리튬란탄 티탄산염들.pdf [231,687 byte]

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