ВИРОЩУВАННЯ МОНОКРИСТАЛІВ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ СКЛАДУ Ag7.1P0.9Si0.1S6 ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ
DOI:
https://doi.org/10.24144/2414-0260.2025.1.5-12Ключові слова:
аргіродити; монокристали; спрямована кристалізація; фазовий аналіз; кристалічна структура електропровідності.Анотація
Активний науковий інтерес до сполук з високою іонною провідністю у твердому стані, обумовлений постійним зростанням потреб людства щодо екологічно чистих, відновлюваних ресурсів отримання електроенергії. Серед можливих сполук привабливими є аргентумвмісні фази, оскільки іони срібла поряд з високою провідністю не володіють високою хімічною активністю як іони лужних металів. Дослідження фізичних параметрів (електричні, структурні, механічні та оптичні) тернарних аргіродитів Ag7PS6 та Ag8SiS6 показали, що вони є сприятливими для створення сучасних ефективних пристроїв. Дане дослідження спрямовано на розробку технології одержання якісних монокристалічних зразків твердих розчинів в області гомогенності тернарного аргіродиту Ag7PS6, складу Ag7.1P0.9Si0.1S6 та вивчення їх властивостей. З врахуванням характеру плавлення та кристалізації методом вирощування монокристалів твердого розчину складу Ag7.1P0.9Si0.1S6 обрано метод спрямованої кристалізації з розчину-розплаву. Методом РФА з використанням аналізу повнопрофільним методом Рітвельда вивчено кристалічну структуру отриманого монокристалічного зразку складу Ag7.1P0.9Si0.1S6. Встановлено, що твердий розчин кристалізуються у просторовій групі ПГ P213. Визначена загальна провідність монокристалічного зразку Ag7.1P0.9Si0.1S6.
Посилання
Grey C.P., Hall D.S. Prospects for lithium-ion batteries and beyond-a 2030 vision. Nat. Commun. 2020, 11, 6279. Doi: 10.1038/s41467-020-19991-4.
Aimi A., Onodera H., Shimonishi Y., Fujimoto K., Yoshida S. High Li-Ion Conductivity in Pyrochlore-Type Solid Electrolyte Li2-xLa(1+x)/3M2O6F (M= Nb, Ta). Chemistry of Materials. 2024, 36(8), 3717‒3725. Doi: 10.1021/acs.chemmater.3c03288
Yang M., Chen L., Li H., Wu F. Air/Water stability problems and solutions for lithium batteries. Energy Mater. Adv. 2022, 2022, 9842651. Doi: 10.34133/2022/9842651.
Duan J., Tang X., Dai H., Wu W., Wei X., Huang Y. Building Safe Lithium-Ion Batteries for Electric Vehicles: A Review. Electrochem. Energ. Rev. 2020, 3, 1–42. Doi: 10.1007/s41918-019-00060-4.
Chen Y., Wen K., Chen T., Zhang X., Armand M., Chen S. Recent progress in all-solid-state lithium batteries: The emerging strategies for advanced electrolytes and their interfaces. Energy Storage Materials. 2020, 31, 401‒433. Doi: 10.1016/j.ensm.2020.05.019.
Lisovsky I.V., Solopan S.O. Bilous A.G., Khomenko V.G., Barsukov V.Z. Development and research of composite electrolyte based on LATP/LIPF6 system for lithium batteries. Ukrainian chemical journal. 2020, 86(10). 75‒87. Doi: 10.33609/2708-129X.86.10.2020.75-87.(in Ukr).
Ohno S., Helm B., Fuchs T., Dewald G., Kraft M.A., Culver S.P., Senyshyn A., Zeier W.G. Further Evidence for Energy Landscape Flattening in the Superionic Argyrodites Li6+xP1–xMxS5I (M = Si, Ge, Sn). Chem. Mater. 2019, 31, 4936–4944. Doi: 10.1021/acs.chemmater.9b01857.
Minafra N., Culver S.P., Krauskopf T., Senyshyn A., Zeier W.G. Effect of Si substitution on the structural and transport properties of superionic Li-argyrodites. J. Mater. Chem. A. 2018, 6, 645–651. Doi: 10.1039/C7TA08581H.
Zhang J., Li L., Zheng C., Xia Y., Gan Y., Huang H., Liang C., He X., Tao X., Zhang W. Silicon-Doped Argyrodite Solid Electrolyte Li6PS5I with Improved Ionic Conductivity and Interfacial Compatibility for High-Performance All-Solid-State Lithium Batteries. ACS Applied Materials & Interfaces. 2020, 12, 41538–41545. Doi: 10.1021/acsami.0c11683.
Zhang Z. Sun Y., Duan X. Peng L., Jia H., Zhang Y., Shan B. Xie J. Design and synthesis of room temperature stable Li-argyrodite superionic conductors via cation doping. J. Mater. Chem. A. 2019, 7, 2717–2722. Doi: 10.1039/C8TA10790D.
Feng X., Chien P., Wang Y., Patel S., Wang P., Liu H., Immediato-Scuotto M., Hu Y. Enhanced ion conduction by enforcing structural disorder in Li-deficient argyrodites Li6−xPS5−xCl1+x. Energy Storage Materials. 2020, 30, 67–73. Doi: 10.1016/j.ensm.2020.04.042.
Yang H., Wu N. Ionic conductivity and ion transport mechanisms of solid-state lithium-ion battery electrolytes: a review. Energy Sci. Eng. 2022, 10, 1643–1671. Doi: 10.1002/ese3.1163.
West A.R. Solid state chemistry and its applications. John Wiley & Sons. 2022
Laqibi M., Cros B., Peytavin S., Ribes M., New silver superionic conductors Ag7XY5Z (X = Si, Ge, Sn; Y = S, Se; Z = Cl, Br, I)-synthesis and electrical studies. Solid State Ionics. 1987, 23, 21‒26. Doi: 10.1016/0167-2738(87)90077-4.
Beeken R.B., Garbe J.J., Gillis J.M., Petersen N.R., Podoll B.W., Stoneman M.R., Electrical conductivities of the Ag6PS5X and the Cu6PSe5X (X=Br, I) argyrodites. J. Phys. Chem. Solids. 2005, 66, 882‒886. Doi: 10.1016/j.jpcs.2004.10.010.
Filep M.J., Pogodin A.I., Malakhovska T.O., Kokhan O.P., Chundak S.Y., Kaila M.I., Skubenych K.V. Electrical properties investigation of Ag8GeS6 single crystal Sci. Bull. Uzhh. Univ. Ser. Chem. 2023, 1(49), 10‒14. Doi: 10.24144/2414-0260.2023.1.10-14. (in Ukr.).
Pogodin A.I., Filep M.J., Izai V.Yu., Kokhan O.P., Kúš P. Crystal growth and electrical conductivity of Ag7PS6 and Ag8GeS6 argyrodites. J. Phys. Chem. Solids. 2022, 168, 110828, Doi: 10.1016/j.jpcs.2022.110828.
Pogodin A.I., Filep M.J., Zhukova Yu.P., Malakhovska T.O., Rosokha I.V., Kokhan O.P. Phase equilibria in the Ag7PS6–Ag8SiS6 system. Sci. Bull. Uzhh. Univ. Ser. Chem., 2024, 51(1), 19‒23. Doi: 10.24144/2414-0260.2024.1.19-23. (in Ukr.).
Blachnik R., Wickel U. Phasenbeziehungen im System Ag-As-S und thermochemisches Verhalten von Ag7MX6-Verbindungen (M = P, As, Sb; X = S, Se) / Phase Relations in the System Ag‒As‒S and Thermal Behaviour of Ag7MX6 Compounds. Z. Naturforsch B. 1980, 35 (10), 1268‒1271. Doi: 10.1515/znb-1980-1019.
Boivin J.-C., Thomas D., Tridot G. Contribution a l'etude des Systems: sulfure de silizium et sulfure de cuivre on d'argent. C. R. Acad. Sc. Paris, Serie C. 1967. 264, 1286–1289. Doi: 10.24144/2414-0260.2024.1.19-23.
Altomare A., Burla M.C., Camalli M., Carrozzini B., Cascarano G.L., Giacovazzo C., Guagliardi A., Moliterni A.G.G., Polidori G., Rizzi R., EXPO: a program for full powder pattern decomposition and crystal structure solution. J. Appl. Crystallogr. 1999, 32 339‒340. Doi: 10.1107/S0021889898007729.
Altomare A., Cuocci C., Giacovazzo C., Moliterni A., Rizzi R., Corriero N., Falcicchio A. EXPO2013: a kit of tools for phasing crystal structures from powder data. J. Appl. Crystallogr. 2013, 46, 1231‒1235. Doi: 10.1107/S0021889813013113.
Momma K., Izumi F. VESTA 3 for three-dimen-sional visualization of crystal, volumetric and morphology data. J. Appl. Crystallogr. 2011, 44, 1272‒1276. Doi: 10.1107/S0021889811038970.
Huggins R.A. Simple method to determine electronic and ionic components of the conductivity in mixed conductors a review. Ionics. 2002, 8, 300– 313. Doi: 10.1007/BF02376083.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Т.О. Малаховська, А.І. Погодін , М.Й. Філеп , І.О. Адамчук , І.В. Росоха , О.П. Кохан
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Ліцензування
Стаття та будь-який пов’язаний з нею опублікований матеріал поширюється за ліцензією Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
Умови цієї ліцензії не впливають на права автора чи іншого творчого виконавця захищати цілісність і право власності на свою роботу.
Авторське право на макет журналу та обкладинки повністю належить ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Весь контент публікується добросовісно, і думки, висловлені авторами, є тільки їхніми та не обов’язково відображають точку зору ДВНЗ "Ужгородський національний університет".
Автори надають редакційно-видавничому відділу ДВНЗ "Ужгородський національний університет" ліцензію на публікацію статті та ідентифікують себе як першовидавця.
Авторське право
Авторські права на будь-яку статтю зберігаються за автором(ами).
Публікацію статті мають схвалити всі автори та відповідальні органи інститутів, в яких виконувалося дослідження, якщо такі є.
Автори можуть уповноважити одного зі своїх співавторів діяти від їхнього імені та бути автором-кореспондентом, який відповідає за листування з редакційною командою журналу.
Автори можуть надати будь-якій третій стороні право вільно використовувати статтю за умови зазначення авторів та належного оформлення цитування.
