Cel naukowy projektu


Celem naukowym niniejszego projektu jest określenie korelacji pomiędzy właściwościami strukturalnymi i transportowymi wybranych materiałów tlenkowych o przewodnictwie tlenowym, protonowym oraz jonów litu. Proponowane interdyscyplinarne badania łączące specjalistów z dziedziny inżynierii materiałowej, chemii ciała stałego, elektrochemii i nauk komputerowych umożliwią opis i zrozumienie fundamentalnych zagadnień związanych z wpływem struktury krystalicznej tlenków na ich przewodnictwo jonowe i elektronowe. Komplementarne użycie metod kinetycznych: tzw. metody relaksacji masy i metody relaksacji przewodnictwa elektrycznego pozwoli na równoczesne wyznaczenie wartości współczynnika dyfuzji chemicznej D mobilnych jonów oraz stałej reakcji wymiany powierzchniowej K. Wpływ współczynnika K zostanie precyzyjnie określony poprzez zaadoptowanie techniki relaksacji masy do pomiarów materiałów sproszkowanych, co umożliwi znaczące poszerzenie użytecznego zakresu parametru rozmiarowego l, będącego głównym ograniczeniem w równoczesnym wyznaczeniu wartości D i K. Badania te w powiązaniu w precyzyjnymi pomiarami strukturalnymi, niestechiometrii tlenowej, pomiarami mikrostrukturalnymi, spektroskopowymi oraz badaniami przewodnictwa elektrycznego i współczynnik Seebecka umożliwią na kompletny opis właściwości fizykochemicznych materiałów tlenkowych z grup (LnBa1-xSrxCo2-yFeyO6-δ, Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ i LiCo1-xMxO2-δ, Ln - lantanowce, M - metale 3d) oraz określenie składowej jonowej i elektronowej przewodnictwa elektrycznego w szerokim zakresie temperatur i ciśnień parcjalnych tlenu. Zostanie opracowana (teoretycznie i w aspekcie praktycznym) nowatorska metoda wyznaczania współczynnika dyfuzji chemicznej litu oraz często pomijanej stałej reakcji wymiany powierzchniowej, bazująca na pomiarach kinetyk relaksacji prądu baterii litowej. Metoda ta pozwoli na znaczący postęp w charakteryzacji materiałów elektrodowych dla ogniw litowych.