전기 전도도와 임피던스 해석을 이용한 Li$_2$O-0.8P$_2$O$_5$-0.2B$_2$O$_3$ 유리의 이온 전도 특성 연구 = Ionic Conduction Properties in Li2O-0.8P2O5-0.2B2O3 Glass: Electrical Conductivity and Impedance Analysis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We investigated the ionic conduction properties of Li$_2$O-0.8P$_2$O$_5$-0.2B$_2$O$_3$ (LPBO) glass, which is used as a thin-film Li-ion battery electrolyte. The glass sample was synthesized by using the melt quenching method. We used Raman spectroscopy to analyze the network microstructure mode of the LPBO glass. The ionic conductivity of the LPBO glass could be explained by employing the electrical conductivity and the complex impedance representation. The electrical measurements were carried out in the frequency and temperature ranges of 100 Hz~30 MHz and 30~600 $^\circ$C at a heating rate of 2 $^\circ$C/min, respectively. The $dc$ and the $ac$ activation energies obtained from Jonscher's universal power law were 0.51 and 0.45 eV, and those were 0.50 and 0.48 eV from the Cole-Cole plot. The $dc$ conductivity of the LPBO glass was ~10$^{-7}$ S/cm at room temperature. The similarity of the values of the $ac$ and the $dc$ activation energies indicate that the heights of the energy barriers for ion conduction are not markedly different from each other.

국문 초록 (Abstract)

리튬이온 박막전지의 전해질로 응용되는 Li$_2$O-0.8P$_2$O$_5$-0.2B$_2$O$_3$ (LPBO) 유리를 용융 급랭법으로 제조하고 이온전도 특성을 연구하였다. Raman 분광 결과로부터 LPBO 유리의 미세구조 분광모드를 분석하였다. LPBO 유리의 이온전도 특성을 전기 전도도, 임피던스 표현법으로 설명하였다. 유리의 전기반응을 측정하기 위한 주파수는 100 Hz~30 MHz, 온도 영역은 30~600 $^\circ$C이고 승온율은 2 $^\circ$C/min였다. Jonscher의 보편 지수법칙과 Cole-Cole 모델로 구한 $dc$ 및 $ac$ 전도에 대한 활성화 에너지는 각각 0.51, 0.45 eV와 0.50, 0.48 eV이었다. 상온에서 LPBO 유리의 이온 전도도는 ~10$^{-7}$ S/cm이었다. 활성화 에너지가 $ac$와 $dc$ 전도에 대해 유사한 것으로부터 이온전도 에너지 장벽 높이의 분포가 넓지 않음을 알 수 있었다.

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