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01.03.2015 | Original Paper | Ausgabe 3/2015

Journal of Sol-Gel Science and Technology 3/2015

Amorphous and perovskite Li3xLa(2/3)−xTiO3 (thin) films via chemical solution deposition: solid electrolytes for all-solid-state Li-ion batteries

Zeitschrift:
Journal of Sol-Gel Science and Technology > Ausgabe 3/2015
Autoren:
E. J. van den Ham, N. Peys, C. De Dobbelaere, J. D’Haen, F. Mattelaer, C. Detavernier, P. H. L. Notten, A. Hardy, M. K. Van Bael

Abstract

Thin films of amorphous and crystalline perovskite Li3xLa(2/3)−xTiO3 (LLT) (x = 0.117) are prepared by means of aqueous chemical solution deposition onto rutile TiO2 thin films as an anode, yielding an electrochemical half-cell. The Li-ion conductivity of the pin-hole free, amorphous LLT thin film (90 nm thick) is 3.8 × 10−8 S cm−1 on Pt and 1.3 × 10−8 S cm−1 on rutile TiO2, while measuring perpendicular to the thin film direction with impedance spectroscopy. Grazing angle attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy shows that all organic precursor molecules have been decomposed at 500 °C. In addition, in situ (heating) X-ray diffraction analysis shows that phase pure crystalline perovskite LLT (x = 0.117) is formed on top of the rutile TiO2 anode at 700 °C. Furthermore, thickness control is possible by varying the precursor solution concentration and the number of deposition cycles. The current study presents a promising synthesis route to develop all-solid-state battery devices based on multi-metal oxide materials using aqueous precursor chemistry.

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