DE102015005836A1 - Electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably lithium ion-conducting material - Google Patents
Electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably lithium ion-conducting material Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015005836A1 DE102015005836A1 DE102015005836.3A DE102015005836A DE102015005836A1 DE 102015005836 A1 DE102015005836 A1 DE 102015005836A1 DE 102015005836 A DE102015005836 A DE 102015005836A DE 102015005836 A1 DE102015005836 A1 DE 102015005836A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrolyte
- preferably above
- lithium ion
- cation
- cations
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 91
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 48
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 48
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 26
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical group [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- YISOXLVRWFDIKD-UHFFFAOYSA-N bismuth;borate Chemical compound [Bi+3].[O-]B([O-])[O-] YISOXLVRWFDIKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims description 3
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 40
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 38
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 37
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000174 eucryptite Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 12
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 12
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 10
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical group [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000012761 high-performance material Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000894007 species Species 0.000 description 5
- 229910012258 LiPO Inorganic materials 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 3
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010199 LiAl Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012305 LiPON Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005915 ammonolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 229910021525 ceramic electrolyte Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002468 ceramisation Methods 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910001483 soda nepheline Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 description 2
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- OADJRHDTYUXHAR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolan-2-one;ethyl methyl carbonate Chemical compound O=C1OCCO1.CCOC(=O)OC OADJRHDTYUXHAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000873 Beta-alumina solid electrolyte Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010712 Li5La3Ta2O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002225 Li5La3Ta2O12 Substances 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJEIKIOYHOOKDL-UHFFFAOYSA-N [Li].[La] Chemical compound [Li].[La] RJEIKIOYHOOKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000005385 borate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940056932 lead sulfide Drugs 0.000 description 1
- 229910052981 lead sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002641 lithium Chemical group 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N lithium aluminate Chemical compound [Li+].[O-][Al]=O YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N lithium oxide Chemical compound [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 238000001683 neutron diffraction Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 229910001251 solid state electrolyte alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000007614 solvation Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0068—Solid electrolytes inorganic
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Elektrolyt, insbesondere Feststoffelektrolyt, bevorzugt lithiumionenleitendes Material, wobei der Feststoffelektrolyt, insbesondere das lithiumionenleitende Material ein vernetztes System ist, in dem für eine gegebene Stöchiometrie der Quotient aus der Summe der Oxidationszahlen aller Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi und der Summe aller Kationen-Oxidationszahlen, jeweils multipliziert mit der Oxidationszahl jedes der Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi, deren mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichtetes Mittel Zahlen ergibt, die größer als „Eins”, bevorzugt größer als „Zwei” sind, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Permittivität ε des Elektrolyten, insbesondere Feststoffelektrolyten, bevorzugt des lithiumionenleitenden Materiales oberhalb des Wertes 23,9817 – 31241,5/I* + 0,0000194269·I*, bevorzugt oberhalb 25,0319 – 33014,0/I* + 0,0000207389·I*, weiter bevorzugt oberhalb 26,1809 – 34971,4/I* + 0,0000221847·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 27,4431 – 37144,2/I* + 0,0000237855·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 28,8365 – 39570,2/I* + 0,0000255681·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 30,3821 – 42296,2/I* + 0,000027565·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 32,1061 – 45381/I* + 0,0000298173·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 34,0414 – 48900,8/I* + 0,0000323777·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 36,2286 – 52953,6/I* + 0,0000353135·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 38,7201 – 57670,8/I* + 0,0000387142·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb 41,583 – 63229,0/I* + 0,0000426993·I* liegt, wobei I* die normierte Ionenstärke ist.The invention relates to an electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably lithium ion-conducting material, wherein the solid electrolyte, in particular the lithium ion-conducting material is a crosslinked system in which for a given stoichiometry of the quotient of the sum of the oxidation numbers of all cations B, Si, Ge, P, Sn As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi and the sum of all cation Oxidation numbers, in each case multiplied by the oxidation number of each of the cations B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi, whose mean weighted by the relative abundance of each cation gives numbers greater than "one", preferably greater than "two", characterized in that the relative permittivity ε of the electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably of the lithium ion-conducting material above the value of 23.9817-312 41.5 / I * + 0.0000194269 * I *, preferably above 25.0319 - 33014.0 / I * + 0.0000207389 * I *, more preferably above 26.1809 - 34971.4 / I * + 0, 0000221847 * I *, even more preferably above 27.4431 - 37144.2 / I * + 0.0000237855 * I *, even more preferably above 28.8365 - 39570.2 / I * + 0.0000255681 * I *, still more preferably above 30.3821 - 42296.2 / I * + 0.000027565 * I *, even more preferably above 32.1061 - 45381 / I * + 0.0000298173 * I *, even more preferably above 34.0444-48900 , More preferably above 36.2286 - 52953.6 / I * + 0.0000353135 * I *, even more preferably above 38.7201 - 57670.8 / I * + 0.0000387142 * I *, even more preferably above 41.583 - 63229.0 / I * + 0.0000426993 * I *, where I * is the normalized ionic strength.
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektrolyt, insbesondere einen Feststoffelektrolyt, bevorzugt ein lithiumionenleitendes Material als Feststoffelektrolyt. Bei dem Feststoffelektrolyt handelt es sich um ein anorganisches Material, das als Feststoffelektrolyt geeignet ist, speziell ein Separatormaterial für eine Lithiumionenbatterie.The invention relates to an electrolyte, in particular a solid electrolyte, preferably a lithium ion-conducting material as a solid electrolyte. The solid electrolyte is an inorganic material suitable as a solid electrolyte, especially a separator material for a lithium ion battery.
Angaben zum Aufbau solcher Systeme und die beteiligten Materialien finden sich in
Aufgabe der Erfindung ist, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung einen Ionenleiter anzugeben, der über einen bestimmten Temperaturbereich, insbesondere den Temperaturbereich von –50°C bis +80°C eine Ionenleitfähigkeit aufweist, die über diesen Temperaturbereich weitgehend konstant ist. Dies entspricht, wie weiter unten ausgeführt wird, einer niedrigen Aktivierungsenthalpie der Ionenbewegung im Feststoffelektrolyten.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art. In particular, it is an object of the invention to provide an ionic conductor which has an ionic conductivity over a certain temperature range, in particular the temperature range from -50 ° C. to + 80 ° C., which is largely constant over this temperature range. This corresponds, as will be explained below, to a low activation enthalpy of the ion movement in the solid electrolyte.
Die Aufgabe der Erfindung wird überraschenderweise gelöst, wenn der Elektrolyt, bevorzugt das lithiumionenleitende Material gemäß Anspruch 1 ausgeführt ist. Weiterbildungen, insbesondere spezielle lithiumionenleitende Materialien sind Gegenstand der Unteransprüche.The object of the invention is surprisingly achieved when the electrolyte, preferably the lithium ion-conducting material is designed according to claim 1. Further developments, in particular special lithium ion-conducting materials are the subject of the dependent claims.
Besonders bevorzugt sind oxidische, sulfidische oder nitridische Verbindungen (oder Mischformen).Particular preference is given to oxidic, sulphidic or nitridic compounds (or mixed forms).
Um die Aktivierungsenthalpie der Ionen im Feststoffelektrolyten zu bestimmen, betrachtet man den Feststoffelektrolyten als dielektrisches Kontinuum mit einem darin verteilten bzw. „gelösten” Leitoxid, im Sinne einer Erweiterung des Konzepts der ”interstitial solid solution”, von A. Tiwari, Nanostructured materials research laboratory University of Utah. Im Falle eines Lithiumionenleiters, wie er hier beispielhaft betrachtet wird, wird als Leitoxid Li2O angenommen. Die ”Matrix” bildet dann das dielektrische Kontinuum.In order to determine the activation enthalpy of the ions in the solid electrolyte, the solid electrolyte is regarded as a dielectric continuum with a dispersed or "dissolved" conductive oxide, in the sense of an extension of the concept of "interstitial solid solution", by A. Tiwari, Nanostructured materials research laboratory University of Utah. In the case of a lithium ion conductor, as exemplified here, Li 2 O is assumed as the lead oxide. The "matrix" then forms the dielectric continuum.
Alternativ können auch ein Leitsulfid oder ein Leitnitrid oder eine Mischform eingesetzt werden. Aus einer solchen Betrachtung des dielektrischen Kontinuums ergibt sich, dass die Matrix eine möglichst hohe Permittivität haben sollte. Je größer diese Permittivität, desto geringer ist die Wechselwirkung zwischen den beiden Ionen des Leitoxids, also Lithium und Sauerstoff, und desto freier beweglich ist das Lithiumion. Alternatively, a lead sulfide or a lead nitride or a mixed form can be used. From such a consideration of the dielectric continuum, it follows that the matrix should have as high a permittivity as possible. The larger this permittivity, the lower the interaction between the two ions of the Leitoxids, so lithium and oxygen, and the more freely mobile is the lithium ion.
Das Gegenion, im Falle eines Leitoxids also der Sauerstoff, kann unbeweglich und in die Matrix eingebaut sein. In diesem Fall sind die positiv geladenen Ionen identisch zu den Lithiumionen und die negativ geladenen Gegenionen sind negative Überschußladungen tragende Defekte. Diesbezüglich wird auf
Man kann das zuvor Dargestellte quantifizieren, indem man ein Termschema für die Lithiumionen aufstellt. Wenn man zunächst annimmt, dass das Energieniveau der Lithiumionen nur durch das Dielektrikum bestimmt wird und dass Wechselwirkungen mit anderen Ionen, insbesondere den Gegenionen, vernachlässigbar sind, dann befindet sich ein Lithiumion auf einem Energieniveau, das sich näherungsweise aus der Bornschen Formel für die freie Solvatationsenthalpie bestimmen läßt. Diesbezüglich wird auf
Diese genannte Potentialmulde ist keine feste Bindung, sondern eine mögliche Position, in der sich ein mobiles Ion befinden kann. Der Wechsel eines Ions von einem immobilen, fest gebundenen Zustand in einen mobilen, Zustand erfordert zusätzliche Energie.This potential well is not a fixed bond but a possible position in which a mobile ion can be located. Changing an ion from an immobile, tightly bound state to a mobile, state requires additional energy.
Nach
Überraschenderweise wurde für die erfindungsgemäßen Festkörperelektrolyte gefunden, dass sich die Aktivierungsenthalpien bekannter Ionenleiter trotzdem sehr gut mit Hilfe der erweiterten Debye-Hückel-Theorie, berechnen lassen, so dass die erweiterte Debye-Hückel-Theorie zusammen mit einer Kontinuumsbetrachtung eines Ionenleiters die erfindungsgemäßen Festkörperelektrolyte beschreiben.Surprisingly, it was found for the solid electrolytes according to the invention that the activation enthalpies of known ion conductors can nevertheless be calculated very well with the aid of the extended Debye-Hückel theory, so that the extended Debye-Hückel theory together with a continuum analysis of an ion conductor describe the solid-state electrolytes according to the invention.
Eine erfolgreiche Anwendung der Debye-Hückel-Theorie bei der Bildung von Polarisationsschichten an blockierenden Elektroden bei Ionenleitern ist beschrieben in
Bezüglich der Formeln zur erweiterten Debye-Hückel-Theorie wird auf R. Schäfer, Unterlagen zum Fortgeschrittenen-Praktikum Physikalische Chemie I, Website, TU Darmstadt, Zugriff 23.8.2013 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die Anmeldung mitaufgenommen wird. Im Gegensatz zu
Für die Abweichung des chemischen Potentials der Ionen mit Valenz zi vom Verhalten der ideal verdünnten Lösung erhält man damit, also nach der erweiterten Debye-Hückel-Theorie: wobei e die Elementarladung, ε die relative Permittivität, ε0 die Vakuumpermittivität, NA die Avogadrozahl, R die Gaskonstante, T die absolute Temperatur und a der Ionenradius ist. Der Ionenradius beträgt für Li 90 pm, (
Ni ist dabei die Zahl der j-ten Ionensorte (betrachtet werden hier nur die Lithiumionen und die zur Ladungskompensation der Lithiumionen notwendigen Sauerstoffionen) im Volumen V.N i is the number of the j-th ion species (only the lithium ions and the oxygen ions necessary for the charge compensation of the lithium ions are considered) in volume V.
Gegenüber
Mit der folgenden Maxwell-Relation, (
Diese Aktivierungsenthalpie hängt von der Ionenstärke I und der Permittivität ε ab.This activation enthalpy depends on the ionic strength I and the permittivity ε.
Mit der Permeabilität der Matrix ist die Hintergrundpermeabilität gemeint, also die Permeabilität, die sich aus der Summe aus elektronischer und ionischer Polarisierbarkeit ergibt, ohne den Anteil, der sich aus der Leitfähigkeit selbst ergibt. Diese Hintergrundpermeabilität ist der Anteil der Permeabilität, den man bei Frequenzen unterhalb des Infrarots misst, (
Die so bestimmte Aktivierungsenthalpie ist, wie oben gesagt, eine wichtige Größe und das in zweifacher Hinsicht. Sie hat, wie oben ebenfalls aufgeführt, einen Einfluss auf die Ionenbeweglichkeit und trägt so neben der Ladungsträgerdichte, der Zahl freier (Zwischen-)Gitterplätze u. a. zur Größenordnung der Ionenleitfähigkeit im gewünschten Temperaturbereich bei, z. B. in der Umgebung der Raumtemperatur. Außerdem ist sie entscheidend für die Konstanz der Ionenleitfähigkeit in einem Temperaturbereich, insbesondere im Bereich –50°C bis +80°C ist.The activation enthalpy thus determined is, as stated above, an important factor and in two ways. It has, as also listed above, an influence on the ion mobility and thus contributes in addition to the carrier density, the number of free (intermediate) lattice sites u. a. the magnitude of the ionic conductivity in the desired temperature range at, for. B. in the environment of room temperature. In addition, it is crucial for the constancy of the ionic conductivity in a temperature range, in particular in the range -50 ° C to + 80 ° C.
Hierzu wird ein die Aktivierungsenthalpie enthaltender Ausdruck für die Ionen-(Gleichstrom-)Leitfähigkeit betrachtet. Im einfachsten Fall wird diese, wie in N. Dietrich, Herstellung und Charakterisierung von β-Eukryptit und modifizierten Eukryptit-Keramiken LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) für die Verwendung als Hochleistungswerkstoffe, Dissertation, Universität Saarbrücken, Institut für Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie, 2007 formuliert, durch ein einfaches Arrheniusgesetz dargestellt: For this, an expression of ionic (DC) conductivity containing the enthalpy of activation is considered. In the simplest case, this is, as in N. Dietrich, preparation and characterization of β-eukryptite and modified eucryptite ceramics LiAl 1-y M y SiO 4 (M = Cr, Mn, Fe) for use as High Performance Materials, Dissertation, Saarbrücken University, Institute of Inorganic and Analytical Chemistry and Radiochemistry, formulated in 2007, represented by a simple Arrhenius law:
Dabei ist σ0 ein Vorfaktor, in den u. a. die Dichte der Ladungsträger pro Volumen, die mittlere Sprungweite, die Sprungversuchsfrequenz und die Dichte der für einen Sprung notwendigen freien (Zwischen-)Gitterplätze, eingehen.In this case, σ 0 is a prefactor, which includes the density of the charge carriers per volume, the mean jump distance, the jump test frequency and the density of the free (intermediate) lattice sites necessary for a jump.
Theoretisch befriedigender ist der nachfolgende Ansatz (
In Gleichung (6) steht im Exponentialterm die Boltzmann-Konstante k, die absolute Temperatur T und eben die Aktivierungsenergie bzw. -enthalpie EA. Das Gleichsetzen von Enthalpie und Energie ist bei Festkörpern legitim. EA entspricht somit hi aus Gleichung (4).In equation (6) the Boltzmann constant k, the absolute temperature T and the activation energy or enthalpy E A are in the exponential term. Equation of enthalpy and energy is legitimate for solids. E A thus corresponds to h i from equation (4).
Die Umrechnung von EA* auf EA bei einer Temperatur T erfolgt so, dass man die Bedingung stellt, dass die relativen Steigungen beider Darstellungen bei dieser Temperatur T zusammenfallen. Dann muss man rechnen:
Eine möglichst hohe Konstanz der Ionenleitfähigkeit in einem Temperaturbereich wird dann erreicht, wenn der durch die Permittivität und die Ionenstärke bestimmte Wert für die Aktivierungsenthalpie möglichst klein ist. Dies wird dadurch erreicht, dass man Komponenten möglichst hoher Polarisierbarkeit wählt und die Ionenstärke geeignet bemisst. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Material so ausgewählt ist, dass die Voraussetzungen der erweiterten Debye-Hückel-Theorie möglichst gut erfüllt sind. Dies bedeutet, dass die kompensierenden Ladungen um das Kation herum möglichst wie in einer Flüssigkeit verteilt sind. Dies wird besonders gut in einem Glas als unterkühlter Flüssigkeit erreicht. Auch teil- oder polykristalline Materialien erfüllen diese Voraussetzungen gut.The highest possible constancy of the ion conductivity in a temperature range is achieved when the value for the activation enthalpy determined by the permittivity and the ionic strength is as small as possible. This is achieved by selecting components of the highest possible polarizability and appropriately measuring the ionic strength. It is particularly preferred if the material is selected so that the requirements of the extended Debye-Hückel theory are fulfilled as well as possible. This means that the compensating charges around the cation are as distributed as possible in a liquid. This is achieved particularly well in a glass as a supercooled liquid. Even partially or polycrystalline materials meet these requirements well.
Die Einstellung der Ionenstärke I erfolgt über die Stöchiometrie, die Einstellung der relativen Permittivität ε über die dielektrischen Polarisierbarkeiten der beteiligten Ionen. Bei der Auswahl der Komponenten kann man sich daran orientieren, dass die elektronische Polarisierbarkeit, also der Effekt der Verschiebung der jeweiligen Elektronenwolke gegenüber dem Kern, proportional zum Volumen des Ions ist. Diesbezüglich wird auf
Für oxidische und fluoridische Systeme hat
Die o. a. festen Werte für die Polarisierbarkeiten hat
Diese Werte werden auch für (teil-)sulfidische und (teil-)nitridische Systeme angewandt. Im Hinblick auf die o. a. Proportionalität der Polarisierbarkeit eines Atoms bzw. Ions zum atomaren bzw. ionischen Volumen werden nachfolgend für die Polarisierbarkeit des dreiwertigen Stickstoffanions und des zweiwertigen Schwefelanions Werte benutzt, die aus der Polarisierbarkeit des Sauerstoffanions durch Umrechnen mit Hilfe der Ionenradien berechnet werden. Die verwendeten Ionenradien werden
Zur oben nicht aufgeführten Polarisierbarkeit des Hafniumions wird auf
Die relative Permittivität wird mit diesen Angaben dann nach der Clausius-Mosotti-Gleichung aus der molekularen Gesamtpolarisierbarkeit am berechnet. Diesbezüglich wird auf
Die Formel (8) verwendet das Gauß'sche Einheitensystem. Vm steht für das Molekülvolumen.Formula (8) uses the Gaussian unit system. V m stands for the molecule volume.
In der folgenden Tabelle sind beispielhafte Werte für die Aktivierungsenthalpie h bei Raumtemperatur in Abhängigkeit von relativer Permittivität ε und Ionenstärke gemäß den zuvor ausführlich beschriebenen Formeln aufgeführt. Die Werte für die Ionenstärke I werden für zwei Glaskeramiken, die weiter unten noch näher betrachtet werden, nämlich LAS(Lithium Aluminium Silzium)-Glaskeramik mit einer Ionenstärke I von 31804 mol/m3 und LLZO (Lithium/Lanthan/Zirkoniumoxid, z. B. Li7La3Zr2O12 mit einer Ionenstärke I von 63768 mol/m3) sowie Lithium-Beta-Alumina mit einer Ionenstärke I von 11312 mol/m3 betrachtet. Der Zusammenhang zwischen Aktivierungsenthalpie h, Ionenstärke I und relativer Permittivität ε folgt aus der Formel (4). Die oben erfolgte Indizierung von „h” zur Kennzeichnung der betrachteten Ionensorte entfällt ab hier. „h” bezieht sich daher ab hier stets auf das Lithiumion.The following table lists exemplary values for the activation enthalpy h at room temperature as a function of relative permittivity ε and ionic strength according to the formulas described in detail above. The values for the ionic strength I are given for two glass-ceramics, which are considered in more detail below, namely LAS (lithium aluminum-silcium) glass-ceramics with an ionic strength I of 31804 mol / m 3 and LLZO (lithium / lanthanum / zirconium oxide, e.g. Li 7 La 3 Zr 2 O 12 with an ionic strength I of 63768 mol / m 3 ) and lithium beta-alumina with an ionic strength I of 11312 mol / m 3 . The relationship between activation enthalpy h, ionic strength I and relative permittivity ε follows from the formula (4). The above indexing of "h" to identify the considered ion species is omitted here. "H" therefore always refers to the lithium ion.
Den in diese Formel einzusetzenden Ionenradius von Lithium nehmen wir wie oben zu 90 pm an. Tabelle 2: Beispiele für den Zusammenhang zwischen Ionenstärke I, relativer Permittivität ε und Aktivierungsenthalpie h gemäß vorbeschriebener Theorie. Die Zeilen in Tabelle 2 beziehen sich auf feste Ionenstärken, die Spalten auf feste relative Permittivitäten und die Tabelleneinträge auf die sich hieraus ergebenden Aktivierungsenthalpien h. The ionic radius of lithium to be used in this formula is assumed to be 90 μm as above. Table 2: Examples of the relationship between ionic strength I, relative permittivity ε and activation enthalpy h according to the above-described theory. The rows in Table 2 refer to fixed ionic strengths, the columns to fixed relative permittivities and the table entries to the resulting activation enthalpies h.
Durch Interpolation oder Rechnung mit Gleichung (4) stellt man fest, dass für die niedrigste der betrachteten Ionenstärken – 11312 mol/m3 – ab einer relativen Permittivität ε von ca. 21,5 eine Aktivierungsenthalpie von unter 0,265 eV erreicht wird. Dieser Wert hat eine besondere Bedeutung.By interpolation or calculation with equation (4) it is found that for the lowest of the considered ionic strengths - 11312 mol / m 3 - from a relative permittivity ε of about 21.5, an activation enthalpy of below 0.265 eV is achieved. This value has a special meaning.
Unterhalb dieser Aktivierungsenthalpie unterscheiden sich die Leitfähigkeiten an den Grenzen –50°C und +80°C des zu betrachtenden Temperaturbereiches Eckpunkten der um weniger als den Faktor 100, siehe Gleichung (6). Bei der mittleren Ionenstärke (31804 mol/m3) ist das erst ab einer relativen Permittivität ε von ca. 23,7 der Fall und bei der höchsten betrachteten Ionenstärke von 63768 mol/m3 erst ab einem ε von ca. 24,7.Below this activation enthalpy, the conductivities at the limits -50 ° C and + 80 ° C of the temperature range to be considered differ vertices of less than a factor of 100, see equation (6). At the average ionic strength (31804 mol / m 3 ) this is only the case from a relative permittivity ε of about 23.7 and at the highest considered ionic strength of 63768 mol / m 3 only from an ε of about 24.7.
Man kann letzteres mit einer einfachen mathematischen Formel darstellen, wenn man auf den in Formel (4) dargestellten Zusammenhang zwischen der Aktivierungsenthalpie einerseits und der Ionenstärke I sowie der Permittivität ε andererseits zurückgeht. Dieser Zusammenhang wird partiell invertiert und die zu einer bestimmten Aktivierungsenthalpie und zu einer bestimmten Ionenstärke I gehörende relative Permittivität betrachtet. Die Temperatur und der Ionenradius sind dabei fest; im vorliegenden Fall sind dies die Raumtemperatur und der Ionenradius von Lithium. Die zu den interessierenden Parameterbereichen gehörenden Zahlenwerte kann man der o. a. Tabelle ablesen. Um zu einer einfachen mathematischen Formel zu kommen, interpoliert man diese Zahlenwerte. Die verwendete Interpolation umfasst dabei die minus erste bis minus zweite Ordnung in der Aktivierungsenthalpie, die minus erste bis erste Ordnung in der Ionenstärke sowie alle daraus kombinierbaren Mischterme. Wir führen jetzt noch die dimensionslose Ionenstärke I* = I/(mol/m3) ein und erhalten, dass die relative Permittivität oberhalb des Wertes 23,9817 – 31241,5/I* + 0,0000194269·I* liegen muss, um wiederum eine Aktivierungsenthalpie von unter 0,265 eV zu erhalten. Wie man weiter abstufen kann, entnimmt man der folgenden Tabelle: Tabelle 3: Erfindungsgemäße relative Permittivitäten ε zur Erreichung erwünschter maximaler Änderungen der Ionenleitfähigkeit im Bereich –50°C bis +80°C The latter can be represented by a simple mathematical formula, if the relationship between the activation enthalpy on the one hand and the ionic strength I as well as the permittivity ε on the other hand is inferred from the relationship (4). This relationship is partially inverted and considered relative to a certain enthalpy of activation and to a certain ionic strength I relative permittivity. The temperature and the ionic radius are fixed; in the present case, these are the room temperature and the ionic radius of lithium. The numerical values belonging to the parameter ranges of interest can be read off the table above. To arrive at a simple mathematical formula, one interpolates these numerical values. The interpolation used here includes the minus first to minus second order in the enthalpy of activation, the minus first to first order in the ionic strength and all the mixed terms that can be combined therefrom. We now introduce the dimensionless ionic strength I * = I / (mol / m 3 ) and obtain that the relative permittivity must be above the value 23.9817 - 31241.5 / I * + 0.0000194269 · I * again to obtain an activation enthalpy of less than 0.265 eV. The following table shows how to further graduate: Table 3: Relative permittivities ε according to the invention for achieving the desired maximum changes in ionic conductivity in the range from -50 ° C to + 80 ° C
Erfindungsgemäß sind Ionenleiter, die eine dieser Bedingungen erfüllen, und die vorzugsweise mindestens teilweise aus Glasbildnern für oxidische Gläser bestehen.According to the invention, ion conductors which fulfill one of these conditions, and which preferably at least partially consist of glass former for oxide glasses.
Dies bedeutet, daß bei der Erfindung die Elektrolyte vernetzte Systeme sind, in denen für eine gegebene Stöchiometrie der Quotient aus der Summe der Oxidationszahlen aller Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi und der Summe aller Kationen-Oxidationszahlen für jedes der Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi, mit dessen Oxidationszahl multipliziert, Zahlen ergibt, deren mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichtetes Mittel größer als „Eins”, bevorzugt größer als „Zwei” sind. Die relative Permittivität ε des Elektrolyten, insbesondere Feststoffelektrolyten, bevorzugt des lithiumionenleitenden Materiales liegt oberhalb des Wertes
23,9817 – 31241,5/I* + 0,0000194269·I*,
bevorzugt oberhalb
25,0319 – 33014,0/I* + 0,0000207389·I*, weiter bevorzugt oberhalb
26,1809 – 34971,4/I* + 0,0000221847·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
27,4431 – 37144,2/I* + 0,0000237855·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
28,8365 – 39570,2/I* + 0,0000255681·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
30,3821 – 42296,2/I* + 0,000027565·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
32,1061 – 45381/I* + 0,0000298173·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
34,0414 – 48900,8/I* + 0,0000323777·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
36,2286 – 52953,6/I* + 0,0000353135·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
38,7201 – 57670,8/I* + 0,0000387142·I*, noch weiter bevorzugt oberhalb
41,583 – 63229,0/I* + 0,0000426993·I*
wobei I* die normierte Ionenstärke des Elektrolyten ist.This means that in the invention the electrolytes are crosslinked systems in which, for a given stoichiometry, the quotient of the sum of the oxidation numbers of all cations B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi and the sum of all cation oxidation numbers for each of the cations B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi multiplied by its oxidation number , Gives numbers whose mean weighted by the relative abundance of the respective cation is greater than "one", preferably greater than "two". The relative permittivity ε of the electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably of the lithium ion-conducting material is above the value
23.9817 - 31241.5 / I * + 0.0000194269 · I *,
preferably above
25.0331 - 33014.0 / I * + 0.0000207389 * I *, more preferably above
26,1809 - 34971,4 / I * + 0,0000221847 · I *, even more preferably above
27,4431 - 37144,2 / I * + 0,0000237855 * I *, even more preferably above
28,8365 - 39570,2 / I * + 0,0000255681 * I *, even more preferably above
30.3821 - 42296.2 / I * + 0.000027565 * I *, even more preferably above
32,1061-45381 / I * + 0,0000298173 * I *, even more preferably above
34.0414 - 48900.8 / I * + 0.0000323777 * I *, even more preferably above
36,2286 - 52953,6 / I * + 0,0000353135 · I *, even more preferably above
38,7201 - 57670,8 / I * + 0,0000387142 · I *, even more preferably above
41.583 - 63229.0 / I * + 0.0000426993 · I *
where I * is the normalized ionic strength of the electrolyte.
Die Zahlen, die sich aus dem vorangegangenen Schritt für jedes Kation ergeben („... der Quotient aus der Summe der Oxidationszahlen aller Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi und der Summe aller Kationen-Oxidationszahlen, für jedes der Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi, mit dessen Oxidationszahl multipliziert ...”), entsprechen der mittleren Zahl der Sauerstoffbrücken, die das jeweilige Kation B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi mit einem anderen Kation B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi verbinden.The numbers resulting from the previous step for each cation ("... the quotient of the sum of the oxidation numbers of all cations B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb , Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi and the sum of all cation oxidation numbers, for each of the cations B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi multiplied by its oxidation number ... "), correspond to the average number of oxygen bridges that each cation B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al , Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi with another cation B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi.
Diese mittleren Zahlen der Sauerstoffbrücken, die von einem netzwerkbildenden Kation B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi, zu anderen netzwerkbildenden Kationen ausgehen, soll, wenn mehrere Sorten netzwerkbildender Kationen im Spiel sind, im mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichteten Mittel mindestens „1”, bevozugt mindestens „2” betragen. These mean oxygen bridge numbers derived from a network-forming cation B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr , Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi, emanate to other network-forming cations, if more than one type of network-forming cations is involved, at least "1" weighted at the relative frequency of the respective cation, preferably at least "1". 2 "amount.
Nachfolgend wird der Fall, daß nur eine Sorte netzwerkbildender Kationen im Spiel ist, betrachtet. In diesem Fall gibt es nur eine Sorte netzwerkbildendes Kation, bspw. Zirkonium, so daß die mittlere Zahl der von einem Zirkoniumatom zu einem anderen Zirkoniumatom führenden Sauerstoffbrücken, identisch ist zum mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichteten Mittel und daß „deren mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichtetes Mittel größer als „Eins”, bevorzugt größer als „Zwei” ist.”In the following, the case where only one kind of network-forming cation is involved will be considered. In this case, there is only one kind of network-forming cation, for example zirconium, so that the average number of oxygen bridges leading from one zirconium atom to another zirconium atom is identical to the mean weighted by the relative abundance of the particular cation and that of the relative Frequency of the respective cation weighted average greater than "one", preferably greater than "two" is. "
Sind mehrere netzwerkbildende Kationensorten beteiligt, so ist über diese zu mitteln, wobei die jeweilige Zahl der Sauerstoffbrücken zu anderen netzwerkbildenden Kationen mit der relativen Häufigkeit der jeweiligen netzwerkbildenden Kationensorte innerhalb der Gesamtmenge der netzwerkbildenden Kationensorte zu wichten ist.If more than one network-forming cation species are involved, it should be averaged over them, with the respective number of oxygen bridges to other network-forming cations to be weighted with the relative abundance of the particular network-forming cation species within the total of the network-forming cation species.
Die „relative Häufigkeit” bezieht sich auf die jeweils zuvor genannte Gesamtheit der netzwerkbildenden Kationen. Im Mittel beschreibt somit eine Mittelung über die Kationen vom Typ „network former”, „imperfect network former”, „structurally activ elements”, oder „conditional glassformer”.The "relative abundance" refers to each of the aforementioned total of network-forming cations. On average, an averaging thus describes the cations of the type "network former", "imperfect network former", "structurally active elements", or "conditional glassformer".
Der allgemeine Grund für letzteres wird unten beschrieben.The general reason for the latter is described below.
Mit der relativen Permittivität ε ist zunächst der am Material gemessene Wert gemeint. Bezüglich der Meßmethodik siehe z. B.
Das Vorgehen beim Design eines solches Materials ist wie folgt. Man wählt zunächst, wie unten angegeben wird, eine zur Glasbildung geeignete Kombination von Elementen und einen entsprechenden Zusammensetzungsbereich aus. Die Einstellung der Ionenstärke erfolgt über die Stöchiometrie, die Einstellung der relativen Permittivität über die Abschätzung von
Welche Komponenten als Glasbildner geeignet sind, lässt sich den strukturellen Glasbildungstheorien entnehmen. Glasbildende Systeme sind alle diejenigen Systeme, die lockere Netzwerke bilden, siehe
Hier sieht man übrigens einen Zusammenhang zwischen der Frage der Glasbildung und der Ionenleitfähigkeit; dies ist der o. a. allgemeine Grund dafür, dass die Ionenleiter vorzugsweise mindestens teilweise aus Glasbildnern bestehen sollen. Das Aufspannen weitmaschiger Netzwerke, in denen sich Lithiumionen gut bewegen können, erfordert die Anwesenheit von Netzwerkbildnern, siehe
Dazu passt, dass Netzwerkbildner die Packungsdichte in Glas senken und umgekehrt, siehe
Die Empfehlung eines hohen Anteiles von Netzwerkbildnern durch
In einer Erweiterung der Dietzelschen Feldstärketheorie teilt Conradt, siehe R. Conradt: Vorlesung Werkstoffkunde Glas, Kapitel 2: Glaschemie. Lehrstuhl für Glas und keramische Verbundwerkstoffe, Institut für Gesteinshüttenkunde, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Stand Oktober 2010, die Kationen in ”network formers” (B, Si, Ge, P), ”imperfect network formers” (Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W), ”structurally active elements” (Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe als Grenzfall), ”conditional glassformers” (Tl, Pb, Bi), ”network modifiers 2” (Mg, Zn, Cd, Sc, Y, La und die Lanthanoide, Co, Ni) und ”network modifiers 1” (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba) ein, wobei der kovalente Bindungscharakter in einer Bindung mit Sauerstoff von den ”network formers” zu den ”network modifiers 1” hin ab- und der ionische Charakter entsprechend zunimmt. Periodensystem: Elemente (Ionen)/links oben Valenz/rechts oben Koordination/unten Dietzelsche Feldstärke/nach Conradt Tabelle 4: Dietzelsche Feldstärken nach R. Conradt: Vorlesung Werkstoffkunde Glas, Kapitel 2: Glaschemie. Lehrstuhl für Glas und keramische Verbundwerkstoffe, Institut für Gesteinshüttenkunde, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Stand Oktober 2010 Conradt shares in an extension of Dietzel's field strength theory, see R. Conradt: Lecture Material Science Glass, Chapter 2: Glass Chemistry. Chair of Glass and Ceramic Composites, Institute of Mineralogy, RWTH Aachen University, October 2010, cations in "network formers" (B, Si, Ge, P), "imperfect network formers" (Sn, As, Sb , Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W), structurally active elements (Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe as a limiting case), conditional glassformers ( Tl, Pb, Bi), "network modifiers 2" (Mg, Zn, Cd, Sc, Y, La and the lanthanides, Co, Ni) and "network modifiers 1" (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca , Sr, Ba), wherein the covalent bond character in a bond with oxygen decreases from the "network formers" to the "network modifiers 1" and the ionic character correspondingly increases. Periodic table: elements (ions) / top left valence / top right coordination / bottom Dietzel field strength / after Conradt Table 4: Dietzel field strengths according to R. Conradt: Lecture Material Science Glass, Chapter 2: Glass Chemistry. Chair of Glass and Ceramic Composites, Institute of Mineral Engineering, RWTH Aachen University, October 2010
Um das Ziel eines weitmaschigen Netzwerkes zu erreichen, ist, wie gesagt, ein hoher Anteil von Netzwerkbildnern empfehlenswert. Jedoch ist bekannt, dass auch Systeme mit einem Netzwerkbildneranteil von unter 50 Mol% zur Glasbildung fähig sind, siehe
Erfindungsgemäß wird die Grenze zwischen einem (glasigen oder nicht-glasigen) netzwerkbildenden und einem nicht netzwerkbildenden System so gezogen, dass wenigstens so viele Kationen vom Typ ”network former”, ”imperfect network former”, ”structurally active elements”, oder (im Sinne eines nicht ausschließenden ”oder”) ”conditional glassformer” sind, dass bei einer oxidischen Ausführung der Erfindung und zufälligen Anordnung der Atome im Mittel wenigstens eine der von diesen Kationen ausgehenden Sauerstoffbrücken zu einem weiteren dieser Kationen führt. Dies entspricht der Mindestbedingung, die man bei einem Invertglas stellen muss, damit überhaupt noch ein Rest an Netzwerk vorhanden ist. Die Kühlung solcher Systeme ist heikel, aber machbar, siehe
Nach der Forderung nach hoher relativer Permeabilität ist dies eine weitere Forderung gemäß der Erfindung. After the requirement for high relative permeability, this is another requirement according to the invention.
Ein leicht nachrechenbares, ungefähres Maß hierfür ergibt sich, wenn man zunächst für die gegebene Stöchiometrie sowohl die Summe der Oxidationszahlen aller Kationen vom Typ ”network former”, ”imperfect network former”, ”structurally active elements”, oder ”conditional glassformer” als auch die Summe aller Kationen-Oxidationszahlen überhaupt berechnet, den Quotienten bildet und dann für jedes Kation vom Typ ”network former”, ”imperfect network former”, ”structurally active elements”, oder ”conditional glassformer” mit dessen Oxidationszahl multipliziert. Diese Produkte sollen dann im mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichteten Mittel größer als „Eins” sein.An approximate, approximate measure of this is obtained by first considering the sum of the oxidation numbers of all cations of the type "network former", "imperfect network former", "structurally active elements", or "conditional glassformer" as well as for the given stoichiometry the sum of all cation oxidation numbers is calculated, forms the quotient and then multiplied by its oxidation number for each type of network former, imperfect network former, structurally active elements, or conditional glassformer. These products should then be greater than "one" in the average weighted average relative to the particular cation.
Wie oben gesagt, haben Netzwerkbildner die Tendenz zu eher kovalenten Sauerstoffbindungen, siehe
Im Allgemeinen ist die oben gemachte Annahme rein kovalenter Bindungen nicht erfüllt, und es handelt sich bei den Bindungen der netzwerkbildenden Kationen zu den umgebenden Sauerstoffatomen um teilionische Bindungen. Wie groß der ionische Anteil der jeweiligen Bindung ist, ist
Die Zahl der ein netzwerkbildendes Kation umgebenden Sauerstoffatome, also die Koordinationszahl dieses Kations, folgt dann den Packungsregeln von
Man könnte jetzt die oben gemachte Berechnung ändern und z. B. bei der Multiplikation der relativen Häufigkeit mit der Oxidationszahl des Kations Knb,i diese Oxidationszahl durch die (größere) Koordinationszahl ersetzen, um so der stärkeren Vernetzung des Kations Knb,i mit seinen Nachbarn Rechnung zu tragen. Das würde aber dem Ziel zuwider laufen, eine Bedingung festzulegen, ab der man von einem kovalent aufgespannten Netzwerk sprechen kann. Wenn der ionische Charakter der Bindung des Kations Knb,i mit seinen Nachbarn zunimmt, weil ein anderes Element mit einem größeren Unterschied der Elektronegativität zu Sauerstoff eingesetzt wird, sollte die oben formulierte Bedingung nicht abgeschwächt werden.You could now change the calculation above and z. B. in the multiplication of the relative abundance with the oxidation number of the cation K nb, i replace this oxidation number by the (larger) coordination number, so as to take into account the stronger networking of the cation K nb, i with its neighbors. But that would run counter to the goal of establishing a condition from which one can speak of a covalently spanned network. If the ionic nature of the cation K nb, i binding increases with its neighbors because another element with a greater difference in electronegativity to oxygen is used, the above-formulated condition should not be mitigated.
Im Gegenteil wird der Tatsache, dass der ionische Charakter der Bindung zu Sauerstoff von den ”network formers” über die ”imperfect network formers” und die ”structurally active elements” zu den ”conditional glassformers” hin tendenziell steigt, dadurch Rechnung getragen, dass gegenüber der oben formulierten Bedingung der folgende Fall bevorzugt wird. Es wird der Quotient der Summe der Oxidationszahlen aller Kationen vom Typ ”network former”, ”imperfect network former” oder ”structurally active elements” und der Summe aller Kationen-Oxidationszahlen überhaupt gebildet. Für jedes Kation vom Typ ”network former”, ”imperfect network former”, ”structurally active elements” wird mit dessen Oxidationszahl multipliziert. Diese Produkte sollen dann im mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichteten Mittel größer als „Eins” sein.On the contrary, the fact that the ionic nature of the bond to oxygen tends to increase from the "network formers" through the "imperfect network formers" and the "structurally active elements" to the "conditional glassformers" is accommodated by the opposite the condition formulated above, the following case is preferred. The quotient of the sum of the oxidation numbers of all cations of the type "network former", "imperfect network former" or "structurally active elements" and the sum of all cation oxidation numbers is formed at all. For each type of cation "network former", "imperfect network former "," structurally active elements "is multiplied by its oxidation number. These products should then be greater than "one" in the average weighted average relative to the particular cation.
Weiter bevorzugt wird der folgende Fall. Es wird der Quotient der Summe der Oxidationszahlen aller Kationen vom Typ ”network former” oder ”imperfect network former” und der Summe aller Kationen-Oxidationszahlen überhaupt gebildet. Für jedes Kation vom Typ ”network former” oder ”imperfect network former” wird mit dessen Oxidationszahl multipliziert. Diese Produkte sollen dann im mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichteten Mittel größer als „Eins” sein.More preferable is the following case. The quotient of the sum of the oxidation numbers of all cations of the type "network former" or "imperfect network former" and the sum of all cation oxidation numbers is formed at all. For each cation of the type "network former" or "imperfect network former" is multiplied by its oxidation number. These products should then be greater than "one" in the average weighted average relative to the particular cation.
Noch weiter bevorzugt wird, dass es sich im vorangegangenen Abschnitt um zwei anstelle um eine Sauerstoffbrücke handelt, die genannten Produkte also alle größer als „Zwei” sind.Even more preferred is that in the previous section is two instead of an oxygen bridge, the said products are therefore all greater than "two".
Die vorstehende Darstellung bezieht sich auf oxidische Systeme. Die teilweise oder vollständige Substitution des Sauerstoffs als Anion durch Schwefel und/oder Stickstoff wird aber in die Offenbarung einbezogen.The above illustration refers to oxide systems. The partial or complete substitution of the oxygen as an anion by sulfur and / or nitrogen is included in the disclosure.
Das wie oben beschrieben netzwerkbildende System enthält einen Anteil leitender Ionen, vorzugsweise Lithium, das formal als Komponente eines in der Zusammensetzung enthaltenden Leitoxids bzw. Leitsulfids bzw. Leitnitrids oder einer Mischform angesehen wird. Dieses Leitoxid bzw. Leitsulfid bzw. Leitnitrid ist bevorzugt in einer Ionenstärke von mindestens 1000 mol/m3 vorhanden.The network forming system as described above contains a portion of conductive ions, preferably lithium, which is formally considered to be a component of a conductive oxide or conductive nitride or mixture form contained in the composition. This conductive oxide or conductive sulfide or conductive nitride is preferably present in an ionic strength of at least 1000 mol / m 3 .
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben ohne Beschränkung hierauf werden.The invention will be described below based on embodiments without limitation.
Zunächst wird zu Vergleichszwecken ein Material als Vergleichsbeispiel betrachtet, das sehr weit von einem erfindungsgemäßen ionenleitfähigen Material mit geringer Aktivierungsenthalpie bei Raumtemperatur entfernt ist, nämlich Lithium-Aluminium-Silicat (LAS) als Vergleichsbeispiel 1.First, for comparison, a material as a comparative example, which is very far removed from an ion-conductive material of the present invention having a low activation enthalpy at room temperature, namely lithium aluminum silicate (LAS) as Comparative Example 1, is considered.
LAS existiert in einer Kristallstruktur (β-Eukryptit), in der eine Ionenbewegung durch Platzwechsel des Lithium von einem Aluminium-nahen zu einem Silizium-nahen Platz möglich ist. Diesbezüglich wird auf
Für die relative Permittivität wird das Meßergebnis 5,5 für eine β-Eukryptit-Keramik von
Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, liegt der experimentell ermittelte Wert in derselben Größenordnung wie der mit der Formel (4) ermittelte theoretische Wert. Wegen des großen Wertes der Aktivierungsenthalpie erfüllt dieses Material allerdings die Forderung nach einem flachen Verlauf der Leitfähigkeits-Temperatur-Kurve im Bereich –50°C bis +80°C nicht. Um die Aktivierungsenthalpie abzusenken, müsste man das Material im Sinne der Erfindung chemisch so verändern, dass die relative Permittivität stark steigt. Wegen der großen Diskrepanz zwischen der gegebenen und einer erfindungsgemäßen relativen Permittivität ist dies allerdings nicht möglich. Daher ist dieses Material als Ausgangspunkt für eine Ausführung der Erfindung ungeeignet.As shown in Table 5, the experimentally determined value is of the same order of magnitude as the theoretical value obtained by the formula (4). Because of the large value of the activation enthalpy fulfilled This material, however, the requirement for a flat course of the conductivity-temperature curve in the range -50 ° C to + 80 ° C not. In order to lower the activation enthalpy, it would be necessary to chemically change the material in the sense of the invention in such a way that the relative permittivity increases greatly. However, because of the large discrepancy between the given and a relative permittivity according to the invention, this is not possible. Therefore, this material is unsuitable as a starting point for an embodiment of the invention.
Ein typischer Wert für die Leitfähigkeit ist 10–5 S/cm bei 350°C, siehe
Als nächstes Vergleichsbeispiel wird ein Material mit einer etwas höheren Leitfähigkeit und geringeren Aktivierungsenthalpie bei Raumtemperatur betrachtet, nämlich ein Lithium-Phosphat-Glas (LiPO3). Für die relative Permittivität verwenden wir das Meßergebnis 8,74 von
Offensichtlich stimmen hier wieder experimentell und theoretische Werte überein. Ein typischer Wert für die Leitfähigkeit ist 1,2·10–9/(Ω·cm) bei 25°C, siehe
Als Vergleichsbeispiel 3 wird Lithium-Lanthan-Zirkonat (Li7La3Zr2O12, LLZO) betrachtet, das als Ionenleiter für Raumtemperatur geeignet ist. LLZO gehört zu den Granaten. Es existiert als Kristall in zwei Strukturen, einer tetragonalen, ohne Dotierung bei Raumtemperatur stabilen sowie einer kubischen, bei höheren Temperaturen stabilen, die aber z. B. durch Aluminiumoxiddotierung raumtemperaturstabil gemacht werden kann. Letztere ist im Hinblick auf ihre besonders hohe Ionenleitfähigkeit besonders interessant.As Comparative Example 3 lithium lanthanum zirconate (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , LLZO) is considered, which is suitable as an ion conductor for room temperature. LLZO belongs to the grenades. It exists as a crystal in two structures, a tetragonal, stable without doping at room temperature and a cubic, stable at higher temperatures, but z. B. can be made room temperature stable by alumina doping. The latter is particularly interesting in view of their particularly high ionic conductivity.
Eine Stabilisierung der kubischen Phase bei Raumtemperatur ist z. B. mit 1,5 Gewichtsprozenten Al2O3 möglich, siehe z. B.
Wir analysieren LLZO wie oben LAS, wobei wir die 1,5 Gewichtsprozent Al2O3 vernachlässigen. Mit der Methode von
Bei LLZO handelt es sich um ein glasbildendes System. Zirkon ist ein strukturell aktives Element. In einem Glasverbund hergestellt, würde Zirkon entsprechend seiner Valenz über vier Sauerstoffbrücken vernetzt, an deren Ende eine der acht Valenzen der zwei Zirkonatome pro molekularer Baueinheit sitzen könnte oder eines von sieben, den Lithiumionen zuzuordnenden nichtbrückenbildenden Sauerstoffatomen oder eines von neun, den insgesamt neun Valenzen der drei Lanthanatome zuzuordnenden Sauerstoffatome. (Die Zahl der Valenzen ist gleich der Oxidationszahl.) Vgl.
Diese Betrachtung entspricht der o. a. Bedingung, daß der Quotient aus der Summe der Oxidationszahlen aller Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi (hier „8” wegen 2 Zirkonatomen pro molekularer Baueinheit und der Oxidationszahl +4 des Zirkons) und der Summe aller Kationen-Oxidationszahlen (hier „24”), multipliziert mit der Oxidationszahl jedes der Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi (hier nur 1 solches Kation, nämlich Zirkon, mit der Oxidatzionszahl +4) Zahlen ergibt (hier 32/24), deren mit der relativen Häufigkeit des jeweiligen Kations gewichtetes Mittel (wieder 32/24, da nur eine solche Kationensorte) größer als „Eins”, bevorzugt größer als „Zwei” ist, Es gibt LLZO-Varianten, in denen Zirkon durch Tantal substituiert wird, z. B. Li5La3Ta2O12 (LLTa). Mit der Methode von
Wir erhalten damit nach Formel (4) eine Raumtemperatur-Aktivierungsenthalpie von 0,27 eV. Wir vergleichen mit einer Dichtefunktionalrechnung, die für den Selbstdiffusionskoeffizienten eine Aktivierungsenthalpie 0,26 eV ergibt, siehe
In dem Vergleichsbeispiel 3 ist die Bedingung an ein glasbildendes System und zwar sogar in einer der bevorzugten Formen erfüllt, nicht jedoch die erfindungsgemäße Bedingung für ε in Abhängigkeit von der Ionenstärke I. Tantal ist ein „imperfect glass former”. In einem Glasverbund hergestellt, würde Tantal entsprechend seiner Valenz über fünf Sauerstoffbrücken vernetzt, an deren Ende eine der zehn Valenzen der zwei Tantalatome pro molekularer Baueinheit sitzen könnte oder eines von fünf, den Lithiumionen zuzuordnenden nichtbrückenbildenden Sauerstoffatomen oder eines von neun, den insgesamt neun Valenzen der drei Lanthanatome zuzuordnenden Sauerstoffatome. Im Mittel wird jede der fünf Valenzen eines Tantalatoms zu 10/(10 + 5 + 9) weiteren Zirkonatomen führen; Multiplikation mit 5 führt darauf, dass jedes Tantalatom im Mittel mit 50/24 weiteren Tantalatomen vernetzt ist.In Comparative Example 3, the condition of a glass-forming system, and even in one of the preferred forms, is satisfied, but not the condition of the invention for ε as a function of ionic strength I. Tantalum is an imperfect glass former. Produced in a glass composite, tantalum would be crosslinked according to its valence via five oxygen bridges, at the end of which could sit one of the ten valences of the two tantalum atoms per molecular unit, or one of five non-bridging oxygen atoms attributable to lithium ions or one of nine, the total of nine valencies three Lanthan atoms to be assigned oxygen atoms. On average, each of the five valences of a tantalum atom will result in 10 / (10 + 5 + 9) other zirconia atoms; Multiplication by 5 indicates that each tantalum atom is cross-linked on average with 50/24 other tantalum atoms.
Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele bei denen die Bedingung für ε in Abhängigkeit von der Ionenstärke I erfüllt sind, gehen auf Wismutboratsysteme zurück. Bor ist hierbei ein „glass former”, und Wismut ist zumindest ein „conditional glass former”. Wismutboratgläser lassen sich bis zu sehr hohen Wismutgehalten 86 Kationen-% als Gläser mit meßbarer Glasübergangstemperatur herstellen, siehe
Ein erstes Ausführungsbeispiel ergibt sich aus dem genannten System Bi24B2O39 durch-Ersetzen eines Wismutiones ladungsneutral durch ein Kalziumion und ein Lithiumion. Hierbei wird angenommen, dass das Kalzium, welches (für alle Koordinationen) einen ungefähr genauso großen Ionenradius wie das Wismut hat, einen Wismutplatz besetzt, und sich das Lithium unabhängig im Netzwerk bewegt. Des Weiteren wird angenommen, dass das Molekülvolumen für das substituierte kristalline System dasselbe ist wie für das ursprüngliche, nämlich 1.02288·10–28 m3, was man aus der Dichte 9,189 g/cm3, siehe
Wenn man weiter zugrunde legt, dass die Keramisierung fast vollständig verläuft und dass nach der Keramisierung das Molekülvolumen des kristallinen Systems vorliegt, kann man nach R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 die relative Permittivität εe zu 36,9 berechnen. Die Ionenstärke I beträgt 2434,76/(mol/m3). Wegen der geringen Ionenstärke I ergibt sich für ε: ε > 41,583 – 63229,0/2434,76 + 0,0000426993·2434,76 = 15,7. Das ist die schärfste der Bedingungen in Tabelle 3.Further, assuming that ceramization is almost complete, and that after ceramization, the molecular volume of the crystalline system is present, RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 calculate the relative permittivity εe to 36.9. The ionic strength I is 2434.76 / (mol / m 3 ). Because of the low ionic strength I, for ε: ε> 41.583 - 63229.0 / 2434.76 + 0.0000426993 · 2434.76 = 15.7 is obtained. This is the harshest of conditions in Table 3.
Das zweite Ausführungsbeispiel geht aus von Bi10B2O18, das sich als Glas mit der Dichte 8,92 g/cm3 und dem Molekülvolumen 4.466·10 – 28m3 herstellen läßt, siehe
Substituiert man wie zuvor beschrieben ein Wismution gegen ein Kalzium- und ein Lithiumion und nimmt man an, dass Lithiumion nichts am Molekülvolumen ändert, so folgt nach
Auch ein System Bi24B2O39 kann nach der Substitution eines Wismutatoms durch ein Kalzium- und ein Lithiumatom noch als netzwerkbildend angesehen werden. Dies ergibt sich aus dem offensichtlichen Übergewichts von Bor als „network former” und Wismut als „conditional network former” gegenüber den anderen Kationen. Analysiert man die Grundeinheit LiCaBi23B2O39, so ergibt sich der Quotient aus der Summe der Oxidationszahlen aller Kationen B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo, W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi und der Summe aller Kationen-Oxidationszahlen zu (23·3 + 2·3)/(23·3 + 2·3 + 1 + 2) = 75/78. Multipliziert mit der sowohl für Wismut als auch für Bor „3” betragenden Oxidationszahl ergibt sich sowohl für Wismut als auch für Bor der Zahlenwert 225/78 als mittlere Zahl von Sauerstoffbrücken zu anderen netzwerkbildenden Ionen. Die Mittelung über die beiden Kationensorten Wismut und Bor ist damit trivial. Die relative Häufigkeit von Wismut unter den netzwerkbildenden Kationen beträgt 23/25, die relative Häufigkeit von Bor unter den netzwerkbildenden Kationen beträgt 2/25; das gewichtete Mittel beträgt 225/78·23/25 + 225/78·2/25 = 225/78 und ist damit wie erwartet größer als „1”, sogar größer als „2”. Mit der Erfindung wird erstmals ein Elektrolyt, insbesondere ein Lithium ionenleitendes Material angegeben, das eine weitgehende Konstanz der Ionenleitfähigkeit über einen vorgegebenen Temperaturbereich besitzt, der bevorzugt von –50°C bis +80°C reicht.A system Bi 24 B 2 O 39 can also be considered as network-forming after the substitution of a bismuth atom by a calcium and a lithium atom. This is due to the apparent predominance of boron as a "network former" and bismuth as a "conditional network former" over the other cations. Analyzing the basic unit LiCaBi 23 B 2 O 39 , the quotient results from the sum of the oxidation numbers of all cations B, Si, Ge, P, Sn, As, Sb, Se, Te, Ti, V, Nb, Ta, Mo , W, Be, Al, Ga, In, Zr, Hf, Cr, Mn, Fe, Tl, Pb, Bi and the sum of all cation oxidation numbers to (23 x 3 + 2 x 3) / (23 x 3 + 2) · 3 + 1 + 2) = 75/78. Multiplied by the oxidation number for both bismuth and boron "3", both bismuth and boron have the numerical value 225/78 as the mean number of oxygen bridges to other network-forming ions. The averaging over the two cation types bismuth and boron is therefore trivial. The relative abundance of bismuth among the network-forming cations is 23/25, the relative abundance of boron among the network-forming cations is 2/25; the weighted average is 225/78 * 23/25 + 225/78 * 2/25 = 225/78, and as expected is greater than "1", even greater than "2". With the invention, an electrolyte, in particular a lithium ion-conducting material is specified for the first time, which has a substantial constancy of ionic conductivity over a predetermined temperature range, which preferably ranges from -50 ° C to + 80 ° C.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2009/0317724 A1 [0002] US 2009/0317724 A1 [0002]
- JP 5074466 B2 [0003] JP 5074466 B2 [0003]
- US 2003143467 A1 [0003] US 2003143467 A1 [0003]
- US 2007092801 A1 [0003] US 2007092801 A1 [0003]
- KR 20070082402 A1 [0004] KR 20070082402 A1 [0004]
- US 2009317724 A1 [0005] US 2009317724 A1 [0005]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Jennifer L. Schaefer, Yingying Lu, Surya S. Moganty, Praveen Agarwal, N. Jayaprakash, Lynden A. Archer, Electrolytes for high-energy lithium batteries, Appl. Nanosci. 2 (2012), S. 91–109 [0002] Jennifer L. Schaefer, Yingying Lu, Surya S. Moganty, Praveen Agarwal, N. Jayaprakash, Lynden A. Archer, Electrolytes for High-Energy Lithium Batteries, Appl. Nanosci. 2 (2012), pp. 91-109 [0002]
- Philippe Knauth: Inorganic solid Li ion conductors: An overview. Solid State Ionics 180 (2009), Seiten 911–916 [0002] Philippe Knauth: Inorganic solid Li ion conductors: An overview. Solid State Ionics 180 (2009), pages 911-916 [0002]
- Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246–349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, insbesondere S. 307 [0011] Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbook of Physics 20, 246-349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, especially p. 307 [0011]
- M. Born, Volumen und Hydratationswärme der Ionen, Zeitschrift für Physik, Nr. 1, S. 45–48 (1920) [0012] M. Born, volume and heat of hydration of the ions, Journal of Physics, No. 1, pp. 45-48 (1920) [0012]
- Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246–349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, speziell S. 307 [0014] Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246-349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, especially p. 307 [0014]
- J. C. Dyre, P. Maass, B. Roling, D. L. Sidebottom, ”Fundamental questions relating to ion conduction in disordered solids”, Rep. Prog. Phys. 72 (2009), 046501 [0016] JC Dyre, P. Maass, B. Roling, DL Sidebottom, "Fundamental questions concerning ion conduction in disordered solids", Rep. Prog. Phys. 72 (2009), 046501 [0016]
- Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246–349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, speziell S. 307 [0017] Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246-349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, especially p. 307 [0017]
- R. D. Shannon, ”Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides”, Acta Cryst, 1976, S. 751–767 [0018] RD Shannon, "Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides", Acta Cryst, 1976, pp. 751-767 [0018]
- L. Pauling, ”The principles determining the structure of complex ionic crystals”, J. Am. Chem. Soc. 51 (4), 1929, S. 1010–1026 [0018] L. Pauling, "The principles of the structure of complex ionic crystals", J. Am. Chem. Soc. 51 (4), 1929, p. 1010-1026 [0018]
- R. Schäfer, Unterlagen zum Fortgeschrittenen-Praktikum Physikalische Chemie I, Website, TU Darmstadt, Zugriff 23.8.2013 [0018] R. Schäfer, Advanced Physics Chemistry I, Website, TU Darmstadt, Access 23.8.2013 [0018]
- Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246–349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, speziell S. 307 [0020] Alan B. Lidiard, Ionic Conductivity, Handbook of Physics 20, 246-349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, especially p. 307 [0020]
- M. Ding, K. Xu, S. Zhang, T. R. Jow, K. Amine, G. Henriksen, „Change of Conductivity with Salt Content, Solvent Composition, and Temperature for Electrolytes of LiPF6 in Ethylene Carbonate-Ethyl Methyl Carbonate”. Journal of The Electrochemical Society, 148, 2001, S. A1196–Al204 [0021] M. Ding, K. Xu, S. Zhang, TR Jow, K. Amine, G. Henriksen, "Change of Conductivity with Salt Content, Solvent Composition, and Temperature for Electrolytes of LiPF6 in Ethylene Carbonate-Ethyl Methyl Carbonate". Journal of The Electrochemical Society, 148, 2001, p. A1196-Al204 [0021]
- Charles Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, 5. Auflage, R. Oldenbourg-Verlag München Wien, 1980, S. 441 [0023] Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics, 5th Edition, R. Oldenbourg-Verlag Munich Vienna, 1980, p. 441 [0023]
- Ekaterina I. Izgorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, „On the components of the dielectric constants of ionic liquids: ionic polarization?”, Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452–2458 (2009) [0023] Ekaterina I. Igorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, "On the components of the dielectric constant of ionic liquids: ionic polarization?", Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452-2458 (2009) [0023]
- N. Dietrich, Herstellung und Charakterisierung von β-Eukryptit und modifizierten Eukryptit-Keramiken LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) für die Verwendung als Hochleistungswerkstoffe, Dissertation, Universität Saarbrücken, Institut für Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie, 2007 [0027] N. Dietrich, Production and Characterization of β-Eucryptite and Modified Eucryptite Ceramics LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) for High Performance Materials, Dissertation, Saarbrücken University, Institute of Inorganic and Analytical Chemistry and Radiochemistry, 2007 [ 0027]
- Jai Shanker, M. P. Verma, „Correlation between electronic polarizabilities and ionic radii in alkali halides”, Journal of Physics and Chemistry of Solids, Volume 37, Issue 9, 1976, Pages 883–885 [0031] Jai Shanker, MP Verma, "Correlation between electronic polarities and ionic radii in alkali halides", Journal of Physics and Chemistry of Solids, Volume 37, Issue 9, 1976, Pages 883-885 [0031]
- S. C. Agrawal, O. P. Sharma, Jai Shanker, „Effect of the crystal potential on electronic polarizabilities of ions in alkaline earth chalcogenides”, Pramana Journal of Physics, January 1978, Volume 10, Issue 1, pp 11–15 [0031] SC Agrawal, OP Sharma, Jai Shanker, "Effect of the crystal potential on electronic polarities of ions in alkaline earth chalcogenides", Pramana Journal of Physics, January 1978, Volume 10, Issue 1, pp 11-15 [0031]
- L. Pauling, ”The Nature of the Chemical Bond”, New York, Cornell University Press, 1960 [0031] L. Pauling, "The Nature of the Chemical Bond," New York, Cornell University Press, 1960. [0031]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0032] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0032]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0033] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0033]
- R. D. Shannon, ”Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides”, Acta Cryst, 1976, S. 751–767 [0034] RD Shannon, "Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides", Acta Cryst, 1976, pp. 751-767 [0034]
- A. Feteira, D. Sinclair, K. Rajab, M. Lanagan, „Crystal Structure and Microwave Dielectric Properties of Alkaline-Earth Hafnates, AHfO3 (A = Ba, Sr, Ca)”, J. Am. Ceram. Soc., 91 [3], 2008, S. 893–901 [0035] A. Feteira, D. Sinclair, K. Rajab, M. Lanagan, "Crystal Structure and Microwave Dielectric Properties of Alkaline-Earth Hafnates, AHfO3 (A = Ba, Sr, Ca)", J. Am. Ceram. Soc., 91 [3], 2008, pp. 893-901 [0035]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0036] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0036]
- Agilent, ”Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials” – Application Note, 26. Juni 2006 [0051] Agilent, "Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials" - Application Note, June 26, 2006 [0051]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0052] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0052]
- http://cpmd.org/ [0052] http://cpmd.org/ [0052]
- R. Jalem, M. Nakayama, T. Kasuga, K. Kanamura, Abstract #577, 224th ECS Meeting, 2013 [0052] R. Jalem, M. Nakayama, T. Kasuga, K. Kanamura, Abstract # 577, 224th ECS Meeting, 2013 [0052]
- W. H. Zachariasen, The Atomic Arrangement in Glass, J. Chem. Soc. 54, Nr. 10 (1932), S. 3841–3851 [0053] WH Zachariasen, The Atomic Arrangement in Glass, J. Chem. Soc. 54, No. 10 (1932), pp. 3841-3851 [0053]
- A. Dietzel, ”Die Kationenfeldstärken und ihre Beziehungen zu Entglasungsvorgängen, zur Verbindungsbildung und zu den Schmelzpunkten von Silicaten”, Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie 48 (1942), S. 9–23 [0053] A. Dietzel, "The Cation Field Strengths and Their Relationships with Devitrification, Linkage, and the Melting Point of Silicates," Zeitschrift fur Elektrochemie und angewandte Physikische Chemie 48 (1942), p. 9-23 [0053]
- T. S. Izumatani, Optical Glass, AIP Trans. Series, New York (1986) [0053] TS Izumatani, Optical Glass, AIP Trans. Series, New York (1986) [0053]
- R. D. Shannon, T. Berzins: Ion conductivity in low carnegieite compositions based on NaAlSiO4. Mat. Res. Bull. 14 (1979), S. 361–367 [0054] RD Shannon, T. Berzins: Ion conductivity in low carnegieite compositions based on NaAlSiO4. Mat. Res. Bull. 14 (1979), pp. 361-367 [0054]
- T. Rouxel, Elastic Properties and Short-to Medium-Range Order in Glasses, J. Am. Ceram. Soc., 90 Nr. 10 (2007), S. 3019–3039 [0055] T. Rouxel, Elastic Properties and Short-to Medium-Range Order in Glasses, J. Am. Ceram. Soc., 90, No. 10 (2007), pp. 3019-3039 [0055]
- R. D. Shannon, T. Berzins: Ion conductivity in low carnegieite compositions based on NaAlSiO4. Mat. Res. Bull. 14 (1979), S. 361–367 [0056] RD Shannon, T. Berzins: Ion conductivity in low carnegieite compositions based on NaAlSiO4. Mat. Res. Bull. 14 (1979), pp. 361-367 [0056]
- H. J. L. Trapp, J. M. Stevels, ”Physical properties of invert glasses”, Glastechn. Ber. 32 (1959), S. 32–52 [0058] HJL Trapp, JM Stevels, "Physical properties of inverted glasses", Glastechn. Ber. 32 (1959), p. 32-52 [0058]
- S. Misture, Viscous Glass Sealants for SOFC Applications, DOE Award Number: DE-NT0005177, Alfred University, 2012 [0059] S. Misture, Viscous Glass Sealants for SOFC Applications, DOE Award Number: DE-NT0005177, Alfred University, 2012 [0059]
- T. S. Izumatani, Optical Glass, AIP Trans. Series, New York (1986) [0062] TS Izumatani, Optical Glass, AIP Trans. Series, New York (1986) [0062]
- Tarsilla Gerthsen, Chemie für den Maschinenbau: Anorganische Chemie für Werkstoffe und Verfahren, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2006, S. 217 [0062] Tarsilla Gerthsen, Chemistry for Mechanical Engineering: Inorganic Chemistry for Materials and Processes, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2006, p. 217 [0062]
- Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond, Cornell University Press, New York, 1960 [0063] Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond, Cornell University Press, New York, 1960. [0063]
- Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond, Cornell University Press, New York, 1960 [0064] Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond, Cornell University Press, New York, 1960. [0064]
- Shannon „Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides, Acta cryst., page 751–767, 1976 [0064] Shannon "Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides, Acta cryst., Pp. 751-767, 1976 [0064]
- A. Lichtenstein, R. Jones, S. Gironcoli, S. Baroni, „Anisotropic thermal expansion in silicates: A density functional study of β-eucryptite”. Physical Review B 62 No 17, 2000, S. 11487–11493 [0073] A. Lichtenstein, R. Jones, S. Gironcoli, S. Baroni, "Anisotropic thermal expansion in silicates: A density functional study of β-eucryptites". Physical Review B 62 No 17, 2000, pp. 11487-11493 [0073]
- H. Guth, „Strukturuntersuchungen an dem eindimensionalen Li-Ionenleiter β-Eukryptit (LiAlSiO4) mit Hilfe von Neutronenbeugung”, Dissertation, Kernforschungszentrum Karlsruhe, September 1979 [0073] H. Guth, "Structure Investigations on the One-Dimensional Li-Ion Guide β-Eucryptite (LiAlSiO4) Using Neutron Diffraction", Dissertation, Nuclear Research Center Karlsruhe, September 1979 [0073]
- T. Ogiwara, Y. Noda, K. Shoji, O. Kimura, „Low-Temperature Sintering of High-Strength β-Eucryptite Ceramics with Low Thermal Expansion Using Li2O-GeO2 as a Sintering Additive”. J. Am. Ceram. Soc., 94, 2011, S. 1427–1433 [0074] T. Ogiwara, Y. Noda, K. Shoji, O. Kimura, "Low-Temperature Sintering of High-Strength β-Eucryptite Ceramics with Low Thermal Expansion Using Li 2 O-GeO 2 as a Sintering Additive". J. Am. Ceram. Soc., 94, 2011, pp. 1427-1433 [0074]
- http://www.webmineral.com/data/Eucryptite.shtml [0074] http://www.webmineral.com/data/Eucryptite.shtml [0074]
- N. Dietrich, Herstellung und Charakterisierung von β-Eukryptit und modifizierten Eukryptit-Keramiken LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) für die Verwendung als Hochleistungswerkstoffe, Dissertation, Universität Saarbrücken, Institut für Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie, 2007 [0076] N. Dietrich, Production and Characterization of β-Eucryptite and Modified Eucryptite Ceramics LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) for High Performance Materials, Dissertation, Saarbrücken University, Institute of Inorganic and Analytical Chemistry and Radiochemistry, 2007 [ 0076]
- M. Watanabe, T. Yamamoto, and T. Yamada, ”The Chemical Structure and Electric Property of Lithium Phosphate Glass”, Memoirs of College of. Engineering, Chubu University S. 71 (1984) [0077] Watanabe, T. Yamamoto, and T. Yamada, "The Chemical Structure and Electric Property of Lithium Phosphate Glass," Memoirs of College of. Engineering, Chubu University p. 71 (1984) [0077]
- F. Muñoz, A. Durán, L. Pascual, L. Montagne, B. Revel, A. Rodrigues, Increased electrical conductivity of LiPON glasses produced by ammonolysis, Solid State Ionics 179, 574–579 (2008) [0077] F. Muñoz, A. Durán, L. Pascual, L. Montagne, B. Revel, A. Rodrigues, Increased Electrical Conductivity of LiPON glasses produced by ammonolysis, Solid State Ionics 179, 574-579 (2008) [0077]
- F. Muñoz, A. Durán, L. Pascual, L. Montagne, B. Revel, A. Rodrigues, Increased electrical conductivity of LiPON glasses produced by ammonolysis, Solid State Ionics 179, 574–579 (2008) [0078] F. Muñoz, A. Durán, L. Pascual, L. Montagne, B. Revel, A. Rodrigues, Increased Electrical Conductivity of LiPON glasses produced by ammonolysis, Solid State Ionics 179, 574-579 (2008) [0078]
- Y. Zhang, F. Chen, R. Tu, Q. Shen, L. Zhang, „Field Assisted Sintering of Dense Al-Substituted Cubic Phase Li7La3Zr2O12 Solid Electrolytes”, Journal of Power Sources (2014) [0080] Y. Zhang, F. Chen, R. Tu, Q. Shen, L. Zhang, "Field Assisted Sintering of Dense Al-Substituted Cubic Phase Li7La3Zr2O12 Solid Electrolytes, Journal of Power Sources (2014) [0080]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0081] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0081]
- Zhang, F. Chen, R. Tu, Q. Shen, L. Zhang, „Field Assisted Sintering of Dense Al-Substituted Cubic Phase Li7La3Zr2O12 Solid Electrolytes”, Journal of Power Sources (2014) [0081] Zhang, F. Chen, R. Tu, Q. Shen, L. Zhang, "Field Assisted Sintering of Dense Al-Substituted Cubic Phase Li7La3 Zr2O12 Solid Electrolytes", Journal of Power Sources (2014) [0081]
- http://www.webelements.com/ [0081] http://www.webelements.com/ [0081]
- Radovan Karell, Jozef Kraxner, Maria Chromeikova, Properties of selected zirconia containing silicate glasses, Ceramics-Silikáty 50 (2) 78–82 (2006) [0082] Radovan Karell, Jozef Kraxner, Maria Chromeikova, Properties of selected zirconia containing silicate glasses, Ceramics-Silikáty 50 (2) 78-82 (2006) [0082]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0083] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0083]
- Masashi, Kotobukin, Kiyoshi Kanamurau, Fabrication of all-solid-state battery using Li5La3Ta2O12 ceramic electrolyte, Ceramics International 39 (2013) 6481–6487 [0083] Masashi, Kotobukin, Kiyoshi Kanamurau, Fabrication of all-solid-state battery using Li5La3Ta2O12 ceramic electrolyte, Ceramics International 39 (2013) 6481-6487 [0083]
- http://www.webelements.com/ [0083] http://www.webelements.com/ [0083]
- R. Jalem, M. Nakayama, T. Kasuga, K. Kanamura, Abstract #577, 224th ECS Meeting, 2013 [0084] R. Jalem, M. Nakayama, T. Kasuga, K. Kanamura, Abstract # 577, 224th ECS Meeting, 2013 [0084]
- N. Dietrich, Herstellung und Charakterisierung von β-Eukryptit und modifizierten Eukryptit-Keramiken LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) für die Verwendung als Hochleistungswerkstoffe, Dissertation, Universität Saarbrücken, Institut für Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie, 2007 [0084] N. Dietrich, Production and Characterization of β-Eucryptite and Modified Eucryptite Ceramics LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) for High Performance Materials, Dissertation, Saarbrücken University, Institute of Inorganic and Analytical Chemistry and Radiochemistry, 2007 [ 0084]
- George, Vira, Stehle, Meyer, Evers, Hogan, et al., „A structural analysis of the physical properties of bismuth and lead based glasses”, Physics and Chemistry of Glasses – European Journal of Glass Science and Technology Part B, Volume 40, Number 6, 1999, S. 326–332 [0086] George, Vira, Stehle, Meyer, Evers, Hogan, et al., "Physical Analysis of the Physical Properties of Bismuth and Lead Based Glasses," Physics and Chemistry of Glasses, Part B, Volume 40 of the European Journal of Glass Science and Technology , Number 6, 1999, pp. 326-332 [0086]
- I.-I. Oprea, „Optical Properties of Borate Glass-Ceramics”, Dissertation, Universität Osnabrück, 2005 [0086] I.-I. Oprea, "Optical Properties of Borate Glass-Ceramics", Dissertation, University of Osnabrück, 2005 [0086]
- I.-I. Oprea, „Optical Properties of Borate Glass-Ceramics”, Dissertation, Universität Osnabrück, 2005 [0087] I.-I. Oprea, "Optical Properties of Borate Glass-Ceramics", Dissertation, University of Osnabrück, 2005 [0087]
- George, Vira, Stehle, Meyer, Evers, Hogan, et al., „A structural analysis of the physical properties of bismuth and lead based glasses”, Physics and Chemistry of Glasses – European Journal of Glass Science and Technology Part B, Volume 40, Number 6, 1999, S. 326–332 [0089] George, Vira, Stehle, Meyer, Evers, Hogan, et al., "Physical Analysis of the Physical Properties of Bismuth and Lead Based Glasses," Physics and Chemistry of Glasses, Part B, Volume 40 of the European Journal of Glass Science and Technology , Number 6, 1999, pp. 326-332 [0089]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0089] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0089]
- R. D. Shannon, „Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides”, J. Appl. Phys., 1993, S. 348–366 [0090] RD Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, pp. 348-366 [0090]
Claims (5)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015005836.3A DE102015005836A1 (en) | 2014-05-21 | 2015-05-06 | Electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably lithium ion-conducting material |
| JP2015103505A JP6218775B2 (en) | 2014-05-21 | 2015-05-21 | Electrolytes, especially solid electrolytes, preferably lithium ion conductive materials |
| KR1020150071262A KR101806607B1 (en) | 2014-05-21 | 2015-05-21 | Electrolyte |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102014007377 | 2014-05-21 | ||
| DE102014007377.7 | 2014-05-21 | ||
| DE102015005836.3A DE102015005836A1 (en) | 2014-05-21 | 2015-05-06 | Electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably lithium ion-conducting material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015005836A1 true DE102015005836A1 (en) | 2015-11-26 |
Family
ID=54431869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015005836.3A Pending DE102015005836A1 (en) | 2014-05-21 | 2015-05-06 | Electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably lithium ion-conducting material |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6218775B2 (en) |
| KR (1) | KR101806607B1 (en) |
| DE (1) | DE102015005836A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3670460A1 (en) | 2018-12-21 | 2020-06-24 | Schott AG | Chemically resistant, boron and alkali-free glasses |
| WO2025124729A1 (en) | 2023-12-15 | 2025-06-19 | Schott Ag | Glasses combining high chemical resistance, advantageous thermal expansion properties and good melting properties |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115000501B (en) * | 2022-06-29 | 2025-07-25 | 中国科学院物理研究所 | Solid electrolyte material, electrode material, separator material, and secondary battery |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030143467A1 (en) | 1999-06-30 | 2003-07-31 | Riley Michael W. | Composite electrolytes based on smectite clays and high dielectric organic liquids and electrodes |
| US20070092801A1 (en) | 2005-10-25 | 2007-04-26 | Andrew Tipton | Molten Salt Electrolyte for a Battery and Electrochemical Capacitor |
| KR20070082402A (en) | 2006-02-16 | 2007-08-21 | 주식회사 엘지화학 | Organic / inorganic composite porous film and electrochemical device using same |
| US20090317724A1 (en) | 2008-06-20 | 2009-12-24 | University Of Dayton | Lithium-air cells incorporating solid electrolytes having enhanced ionic transport and catalytic activity |
| JP5074466B2 (en) | 2009-08-20 | 2012-11-14 | ヤナセ製油株式会社 | Biodegradable lubricating oil composition with excellent rust prevention and low friction properties |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6994807B2 (en) * | 2002-09-24 | 2006-02-07 | Corning Incorporated | Electrolytic perovskites |
| JP5083336B2 (en) * | 2009-02-04 | 2012-11-28 | 株式会社豊田中央研究所 | Garnet-type lithium ion conductive oxide |
-
2015
- 2015-05-06 DE DE102015005836.3A patent/DE102015005836A1/en active Pending
- 2015-05-21 KR KR1020150071262A patent/KR101806607B1/en active Active
- 2015-05-21 JP JP2015103505A patent/JP6218775B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030143467A1 (en) | 1999-06-30 | 2003-07-31 | Riley Michael W. | Composite electrolytes based on smectite clays and high dielectric organic liquids and electrodes |
| US20070092801A1 (en) | 2005-10-25 | 2007-04-26 | Andrew Tipton | Molten Salt Electrolyte for a Battery and Electrochemical Capacitor |
| KR20070082402A (en) | 2006-02-16 | 2007-08-21 | 주식회사 엘지화학 | Organic / inorganic composite porous film and electrochemical device using same |
| US20090317724A1 (en) | 2008-06-20 | 2009-12-24 | University Of Dayton | Lithium-air cells incorporating solid electrolytes having enhanced ionic transport and catalytic activity |
| JP5074466B2 (en) | 2009-08-20 | 2012-11-14 | ヤナセ製油株式会社 | Biodegradable lubricating oil composition with excellent rust prevention and low friction properties |
Non-Patent Citations (44)
| Title |
|---|
| A. Dietzel, "Die Kationenfeldstärken und ihre Beziehungen zu Entglasungsvorgängen, zur Verbindungsbildung und zu den Schmelzpunkten von Silicaten", Zeitschrift für Elektrochemie und angewandte physikalische Chemie 48 (1942), S. 9-23 |
| A. Feteira, D. Sinclair, K. Rajab, M. Lanagan, "Crystal Structure and Microwave Dielectric Properties of Alkaline-Earth Hafnates, AHfO3 (A = Ba, Sr, Ca)", J. Am. Ceram. Soc., 91 [3], 2008, S. 893-901 |
| A. Lichtenstein, R. Jones, S. Gironcoli, S. Baroni, "Anisotropic thermal expansion in silicates: A density functional study of beta-eucryptite". Physical Review B 62 No 17, 2000, S. 11487-11493 |
| Agilent, "Basics of Measuring the Dielectric Properties of Materials" - Application Note, 26. Juni 2006 |
| Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246-349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, insbesondere S. 307 |
| Alan B. Lidiard, Ionic conductivity, Handbuch der Physik 20, 246-349, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1957, speziell S. 307 |
| Charles Kittel, Einführung in die Festkörperphysik, 5. Auflage, R. Oldenbourg-Verlag München Wien, 1980, S. 441 |
| Ekaterina I. Izgorodina, Maria Forsyth, and Douglas R. MacFarlane, "On the components of the dielectric constants of ionic liquids: ionic polarization?", Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 2452-2458 (2009) |
| F. Muñoz, A. Durán, L. Pascual, L. Montagne, B. Revel, A. Rodrigues, Increased electrical conductivity of LiPON glasses produced by ammonolysis, Solid State Ionics 179, 574-579 (2008) |
| George, Vira, Stehle, Meyer, Evers, Hogan, et al., "A structural analysis of the physical properties of bismuth and lead based glasses", Physics and Chemistry of Glasses - European Journal of Glass Science and Technology Part B, Volume 40, Number 6, 1999, S. 326-332 |
| H. Guth, "Strukturuntersuchungen an dem eindimensionalen Li-Ionenleiter beta-Eukryptit (LiAlSiO4) mit Hilfe von Neutronenbeugung", Dissertation, Kernforschungszentrum Karlsruhe, September 1979 |
| H. J. L. Trapp, J. M. Stevels, "Physical properties of invert glasses", Glastechn. Ber. 32 (1959), S. 32-52 |
| http://cpmd.org/ |
| http://www.webelements.com/ |
| http://www.webmineral.com/data/Eucryptite.shtml |
| I.-I. Oprea, "Optical Properties of Borate Glass-Ceramics", Dissertation, Universität Osnabrück, 2005 |
| J. C. Dyre, P. Maass, B. Roling, D. L. Sidebottom, "Fundamental questions relating to ion conduction in disordered solids", Rep. Prog. Phys. 72 (2009), 046501 |
| Jai Shanker, M. P. Verma, "Correlation between electronic polarizabilities and ionic radii in alkali halides", Journal of Physics and Chemistry of Solids, Volume 37, Issue 9, 1976, Pages 883-885 |
| Jennifer L. Schaefer, Yingying Lu, Surya S. Moganty, Praveen Agarwal, N. Jayaprakash, Lynden A. Archer, Electrolytes for high-energy lithium batteries, Appl. Nanosci. 2 (2012), S. 91-109 |
| L. Pauling, "The Nature of the Chemical Bond", New York, Cornell University Press, 1960 |
| L. Pauling, "The principles determining the structure of complex ionic crystals", J. Am. Chem. Soc. 51 (4), 1929, S. 1010-1026 |
| Linus Pauling, The Nature of the Chemical Bond, Cornell University Press, New York, 1960 |
| M. Born, Volumen und Hydratationswärme der Ionen, Zeitschrift für Physik, Nr. 1, S. 45-48 (1920) |
| M. Ding, K. Xu, S. Zhang, T. R. Jow, K. Amine, G. Henriksen, "Change of Conductivity with Salt Content, Solvent Composition, and Temperature for Electrolytes of LiPF6 in Ethylene Carbonate-Ethyl Methyl Carbonate". Journal of The Electrochemical Society, 148, 2001, S. A1196-Al204 |
| M. Watanabe, T. Yamamoto, and T. Yamada, "The Chemical Structure and Electric Property of Lithium Phosphate Glass", Memoirs of College of. Engineering, Chubu University S. 71 (1984) |
| Masashi, Kotobukin, Kiyoshi Kanamurau, Fabrication of all-solid-state battery using Li5La3Ta2O12 ceramic electrolyte, Ceramics International 39 (2013) 6481-6487 |
| N. Dietrich, Herstellung und Charakterisierung von beta-Eukryptit und modifizierten Eukryptit-Keramiken LiAl1-yMySiO4 (M = Cr, Mn, Fe) für die Verwendung als Hochleistungswerkstoffe, Dissertation, Universität Saarbrücken, Institut für Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie, 2007 |
| Philippe Knauth: Inorganic solid Li ion conductors: An overview. Solid State Ionics 180 (2009), Seiten 911-916 |
| R. D. Shannon, "Dielectric polarizabilities of ions in oxides and fluorides", J. Appl. Phys., 1993, S. 348-366 |
| R. D. Shannon, "Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides", Acta Cryst, 1976, S. 751-767 |
| R. D. Shannon, T. Berzins: Ion conductivity in low carnegieite compositions based on NaAlSiO4. Mat. Res. Bull. 14 (1979), S. 361-367 |
| R. Jalem, M. Nakayama, T. Kasuga, K. Kanamura, Abstract #577, 224th ECS Meeting, 2013 |
| R. Schäfer, Unterlagen zum Fortgeschrittenen-Praktikum Physikalische Chemie I, Website, TU Darmstadt, Zugriff 23.8.2013 |
| Radovan Karell, Jozef Kraxner, Maria Chromeikova, Properties of selected zirconia containing silicate glasses, Ceramics-Silikáty 50 (2) 78-82 (2006) |
| S. C. Agrawal, O. P. Sharma, Jai Shanker, "Effect of the crystal potential on electronic polarizabilities of ions in alkaline earth chalcogenides", Pramana Journal of Physics, January 1978, Volume 10, Issue 1, pp 11-15 |
| S. Misture, Viscous Glass Sealants for SOFC Applications, DOE Award Number: DE-NT0005177, Alfred University, 2012 |
| Shannon "Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides, Acta cryst., page 751-767, 1976 |
| T. Ogiwara, Y. Noda, K. Shoji, O. Kimura, "Low-Temperature Sintering of High-Strength beta-Eucryptite Ceramics with Low Thermal Expansion Using Li2O-GeO2 as a Sintering Additive". J. Am. Ceram. Soc., 94, 2011, S. 1427-1433 |
| T. Rouxel, Elastic Properties and Short-to Medium-Range Order in Glasses, J. Am. Ceram. Soc., 90 Nr. 10 (2007), S. 3019-3039 |
| T. S. Izumatani, Optical Glass, AIP Trans. Series, New York (1986) |
| Tarsilla Gerthsen, Chemie für den Maschinenbau: Anorganische Chemie für Werkstoffe und Verfahren, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2006, S. 217 |
| W. H. Zachariasen, The Atomic Arrangement in Glass, J. Chem. Soc. 54, Nr. 10 (1932), S. 3841-3851 |
| Y. Zhang, F. Chen, R. Tu, Q. Shen, L. Zhang, "Field Assisted Sintering of Dense Al-Substituted Cubic Phase Li7La3Zr2O12 Solid Electrolytes", Journal of Power Sources (2014) |
| Zhang, F. Chen, R. Tu, Q. Shen, L. Zhang, "Field Assisted Sintering of Dense Al-Substituted Cubic Phase Li7La3Zr2O12 Solid Electrolytes", Journal of Power Sources (2014) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3670460A1 (en) | 2018-12-21 | 2020-06-24 | Schott AG | Chemically resistant, boron and alkali-free glasses |
| DE102018133413A1 (en) | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Schott Ag | Chemically resistant, boron and alkali free glasses |
| WO2025124729A1 (en) | 2023-12-15 | 2025-06-19 | Schott Ag | Glasses combining high chemical resistance, advantageous thermal expansion properties and good melting properties |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6218775B2 (en) | 2017-10-25 |
| JP2015222723A (en) | 2015-12-10 |
| KR20150134292A (en) | 2015-12-01 |
| KR101806607B1 (en) | 2017-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3097060B1 (en) | Ion-conducting glass ceramic having garnet-like crystal structure | |
| EP0067274B1 (en) | Ionic conductive mixed crystal | |
| DE102012207424B3 (en) | Lithium-ion-conducting glass-ceramic, process for producing a lithium-ion-conducting glass-ceramic, ionic conductor and use of the ionic conductor | |
| EP3459136B1 (en) | Lithium-ion-conducting composite material, comprising at least one polymer and lithium-ion-conducting particles | |
| DE2901303A1 (en) | ION CONDUCTOR MATERIAL, NEW CONNECTIONS INCLUDED IN IT, THEIR PRODUCTION AND USE | |
| EP3521252B1 (en) | Glass ceramic with ion-conducting residual vitreous phase and method for producing same | |
| EP2837044B1 (en) | Ceramic material and capacitor comprising the ceramic material | |
| DE3343159A1 (en) | IONIC CONDUCTIVE GLASS | |
| DE102017128719A1 (en) | A lithium ion conductive composite material comprising at least a polymer and lithium ion conductive particles, and methods of producing a lithium ion conductor from the composite material | |
| DE102015013155A1 (en) | Electrolytic material with NASICON structure for solid sodium ion batteries and process for their preparation | |
| WO2016034158A1 (en) | Solid-state electrolytes for li batteries and processes for production thereof | |
| DE102015111806A1 (en) | Electrolyte for an electrochemical energy storage | |
| EP2113495A2 (en) | Ceramic material, method for producing same and component with same | |
| DE102010020738B4 (en) | Electrochemical or electrical layer system, process for its production and its use | |
| DE102018100928A1 (en) | Electrode material, process for its preparation and its use | |
| DE102015005836A1 (en) | Electrolyte, in particular solid electrolyte, preferably lithium ion-conducting material | |
| DE2918940C2 (en) | Solid ionic conductor material, its use and process for its manufacture | |
| EP0114234B1 (en) | Solid electrolyte | |
| Shang et al. | Glass-ceramic capacitors with simultaneously high power and energy densities under practical charge–discharge conditions | |
| DE102017116925B4 (en) | Hard PZT ceramic, piezoelectric multilayer component and method for producing a piezoelectric multilayer component | |
| DE3039900C2 (en) | Solid electrolyte | |
| DE2006639B2 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A CERAMIC WITH HIGH ION CONDUCTIVITY | |
| DE102020123739A1 (en) | LITHIUM-POTASSIUM ELEMENT-OXIDE COMPOUNDS AS LI SUPRAION CONDUCTORS, SOLID ELECTROLYTE AND COATING LAYER FOR LITHIUM METAL BATTERIES AND LITHIUM ION BATTERIES | |
| DE3125971A1 (en) | ELECTROCHEMICAL DEVICE, SUITABLE AS A MEASURING PROBE FOR DETERMINING A GAS PRESSURE AND THE USE THEREOF | |
| DE102013224111B4 (en) | Sodium-resistant joining glass and its use, joint connection, energy storage device and / or energy generating device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002160000 Ipc: H01M0050409000 |
|
| R016 | Response to examination communication |