표제지
초록
목차
1장 서론 16
1.1. 전고체 리륨 이온 전지용 고체전해질 16
1.2. Li7La3Zr2O12 고체전해질[이미지참조] 20
1.2.1. Li7La3Zr2O12의 구조[이미지참조] 20
1.2.2. Li7La3Zr2O12 고체전해질의 이온 전도도 향상[이미지참조] 26
1.3. 갈륨 도핑된 Li7La3Zr2O12[이미지참조] 31
1.4. 연구 목적 38
2장 실험 방법 43
2.1. Li6.1Ga0.3La3Zr2O12의 합성[이미지참조] 43
2.2. Li6.1Ga0.3La3Zr2O12의 소결[이미지참조] 47
2.3. 특성 평가 49
3장 결과 및 고찰 52
3.1. Li7La3Zr2O12와 Li6.4Al0.2La3Zr2O12의 소결 밀도에 따른 이온 전도도[이미지참조] 52
3.2. Li6.1Ga0.3La3Zr2O12의 결정립 크기 효과[이미지참조] 58
3.2.1. Li7-3xGaxLa3Zr2O12의 갈륨 함량 선택[이미지참조] 58
3.2.2. Li6.1Ga0.3La3Zr2O12 소결 조건별 특성[이미지참조] 62
3.2.3. Li6.1Ga0.3La3Zi2O12의 조대 결정립 성장[이미지참조] 72
3.3. Li6.25Ga0.25La3Zr2O12의 높은 이온 전도도[이미지참조] 83
4장 결론 93
참고문헌 96
Abstract 108
Table 1.1. Li7-3xGaxLa3Zr2O12의 상대 밀도, 전체 이온 전도도,...[이미지참조] 35
Table 1.2. 다양한 소결 온도에서 Li6.4Ga0.2La3Zr2O12의 벌크...[이미지참조] 36
Table 1.3. Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (x=0.1, 0.15, 0.2, 0.25)의...[이미지참조] 36
Table 3.1. Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (x=0.2, 0.25, 0.3)의 상대 밀도...[이미지참조] 61
Table 3.2. 소결 조건별 0.3Ga-LLZO의 상대 밀도, 결정립 크기,... 70
Table 3.3. 과량으로 넣어준 리튬의 함량별 도핑하지 않은 LLZO의... 78
Table 3.4. CS 1150℃, 8시간 소결한 Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (x =...[이미지참조] 88
Figure 1.1. 다양한 고체전해질 물질의 특징. 18
Figure 1.2. 연도별 보고된 LLZO 관련 논문의 수. 19
Figure 1.3. 정방정상 LLZO의 결정 구조. 22
Figure 1.4. (a) 입방정상 LLZO의 결정 구조, (b) Li1 site와 Li2... 23
Figure 1.5. 입방정상 LLZO에서 3차원적인 네트워크 구조를... 24
Figure 1.6. (a) 입방정상 LLZO, (b) 정방정상 LLZO에서 리튬... 25
Figure 1.7. 소결 과정을 거친 후 소결 첨가제의 분포. 29
Figure 1.8. (a) Li2O6-Li1O4-Li2O6 로 연결되는 리튬 이동 경로,...[이미지참조] 30
Figure 1.9. 리튬 이온과 알루미늄 이온이 도핑 되었을 때 233K... 33
Figure 1.10. (a) Li7-3xGaxLa3Zr2O12의 결정 구조, (b) Li+와...[이미지참조] 34
Figure 1.11. 다양한 온도에서 소결 했을 때 Li6.4Ga0.2La3Zr2O12의...[이미지참조] 37
Figure 1.12. 0.5Ga-LLZO의 SEM 이미지 (a) SPS 950 ℃, 5... 40
Figure 1.13. 0.5Ga-LLZO SPS 및 SPS + CS 펠릿 (pellet)의... 41
Figure 1.14. Chen-Wang에 의한 2단계 소결법 도식. 42
Figure 2.1. Li6.4Al0.2La3Zr2O12의 하소 온도별 SEM 이미지 (a) 하...[이미지참조] 45
Figure 2.2. 도핑 원소별 LLZO의 600 ℃, 6시간 하소 후 파우더... 46
Figure 2.3. Ga-LLZO의 합성부터 소결까지 단계별 모식도. 48
Figure 2.4. 실온에서 측정한 Li6.4Ga0.2La3Zr2O12 의 나이퀴스트 플롯.[이미지참조] 51
Figure 3.1. 도핑하지 않은 LLZO의 소결 온도별 XRD 패턴. 54
Figure 3.2. 0.2Al-LLZO의 소결 온도별 XRD 패턴. 55
Figure 3.3. 도핑하지 않은 LLZO와 0.2Al-LLZO의 소결 온도별... 56
Figure 3.4. (a) 도핑하지 않은 LLZO와 (b) 0.2Al-LLZO의 EIS 데이터. 57
Figure 3.5. 1000℃, 8시간 소결한 Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (x = 0.2,...[이미지참조] 60
Figure 3.6. 1000℃, 8시간 소결한 Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (a) x =...[이미지참조] 61
Figure 3.7. 소결 조건별 0.3Ga-LLZO의 XRD 패턴. 65
Figure 3.8. 소결 조건별 0.3Ga-LLZO의 단면 광학 현미경 이미지... 66
Figure 3.9. 소결 조건별 0.3Ga-LLZO의 단면 SEM 이미지 (a)... 67
Figure 3.10. 소결 조건별 0.3Ga-LLZO의 EIS 데이터. 68
Figure 3.11. 소결 조건별 0.3Ga-LLZO의 아레니우스 플롯. 69
Figure 3.12. (a) CS 990 ℃와 (b) CS 1150 ℃ 펠릿의 파단면... 71
Figure 3.13. 과량으로 넣어준 리튬의 함량별 도핑하지 않은 LLZO... 76
Figure 3.14. 14 wt%, 15 wt% 리튬을 과량으로 넣어준 도핑하지... 77
Figure 3.15. (a) 10 wt%, (b) 13 wt%, (c) 14 wt%, (d) 15... 79
Figure 3.16. (a), (b) CS 990 ℃ 0.3Ga-LLZO, (c), (d) CS... 80
Figure 3.17. CS 1150 ℃ 0.3Ga-LLZO에서 갈륨이 존재하는 인... 81
Figure 3.18. CS 1150 ℃ 0.3Ga-LLZO의 (a) 결정립 (Area 1)... 82
Figure 3.19. CS 1150℃, 8시간 소결한 Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (x =...[이미지참조] 85
Figure 3.20. CS 1150℃, 8시간 소결한 Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (x =...[이미지참조] 86
Figure 3.21. CS 1150℃ 0.3Ga-LLZO의 단면 (a) SEM 이미지,... 87
Figure 3.22. CS 1150℃, 8시간 소결한 Li7-3xGaxLa3Zr2O12 (x =...[이미지참조] 88
Figure 3.23. CS 1150 ℃ 0.25Ga-LLZO의 결정립 및 결정립계... 89
Figure 3.24. CS 1150 ℃ 0.25Ga-LLZO에서 갈륨이 존재하는 인... 90
Figure 3.25. CS 1150 ℃ 0.25Ga-LLZO의 (a) 결정립 (Area 2)... 91
Figure 3.26. 1150 ℃ 0.25Ga-LLZO의 (a) SEM 이미지 및 EDS... 92