Ionic conductivity of LiHf2(PO4)3 with NASICON-type structure and its possible application as electrolyte in lithium batteries

Abstract

The ionic conductivity of LiHf2(PO4)3 calcined at 1100 °C has been measured. Grain interior and grain boundary responses can be distinguished in the impedance plots as well as in the real part of conductivity vs frequency plots. The activation energy associated with the motion of Li+ ions inside the grains is 0.33 eV while the activation energy corresponding to the total dc conductivity changes from 0.36 to 0.47 eV, depending on the relative contribution of grain interior and grain boundary. The possible application of LiHf2(PO4)3 as an electrolyte has been tested in the Li/LiHf2(PO4)3/LiMn2O4 cell. The equilibrium potential increases from 0.076 V to 2.217 V when the temperature is raised from 28 to 148 ºC.

Translated abstract

Este trabalho reporta medidas de condutividade iônica realizadas para o LiHf2(PO4)3 calcinado a 1100 °C. As respostas devidas aos grãos - interior e junção - puderam ser identificadas tanto nas curvas de impedância, como na parte real das curvas de condutividade vs. freqüência. A energia de ativação, associada ao movimento dos íons Li+ no interior dos grãos, é 0,33 eV, enquanto que aquela associada à condutividade total cc, está na faixa de 0,36-0,47 eV. os resultados desta última dependem da contribuição relativa devida ao interior e à junção de grão. A possível aplicação do LiHf2(PO4)3 como eletrólito foi testada para a pilha Li/LiHf2(PO4)3/LiMn2O4. Observou-se que o potencial de equilíbrio aumenta de 0,076 V a 2,217 V, quando a temperatura varia de 28 a 148 °C.