For citation:
Ivanov V. V., Shkerin S. N., Lipilin A. S., Nikonov A. V., Khrustov V. R., Rempel' A. A. Conductivity of the zirconia-based solid electrolyte with grain size in submicron range. Electrochemical Energetics, 2010, vol. 10, iss. 1, pp. 3-10. DOI: 10.18500/1608-4039-2010-10-1-3-10, EDN: MLHZVN
Conductivity of the zirconia-based solid electrolyte with grain size in submicron range
Conductivity of yttria stabilized zirconia (YSZ) produced from weakly agglomerated nanopowder investigated by ac impedance spectroscopy. Dense ceramic samples with grain size from 90 to 800 nm were made by variation of both pressing and sintering conditions. It is found that the bulk conductivity is independent of grain size, but grain boundary conductivity is depended. Observed grain boundary resistance increases with grain size. It is in contradiction with previous results observed for range 1–18 μm where grain boundary resistance decreases with grain size. As result the maximum of grain boundary resistance vs ceramic grain size it seems is observed.
1. Nernst W. // Z. Elektrochem. 1899. Bd. 6. S. 41.
2. Kiukkola K., Wagner C. // J. Electrochem. Soc. 1957. Vol. 104. P. 379.
3. Tschope A., Sommer E., Birringer R. // Solid State Ionics. 2001. Vol. 139. P. 255.
4. Kim S., Maier J. // J. Electrochem. Soc. 2002. Vol. 149. J. 73.
5. Tschope A. // Solid State Ionics. 2001. Vol. 139. P. 267.
6. Dessemond L. // Spectroscopie d'impedance des fissures dans la zircone cubique: Thesis. France, Grenoble, 1992.
7. Шкерин С. Н. // Изв. РАН. 2002. Сер. физ. Т. 66. С. 890.
8. Шкерин С. Н. // Электрохимия. 2005. Т. 41. С. 787.
9. Mondal P., Klein A., Jaegermann W., Hahn H. // Solid State Ionics. 1999. Vol. 118. P. 331.
10. Kosacki I., Suzuki T., Petrovsky V., Anderson H. // Solid State Ionics. 2000. Vol. 136–137. P. 1225.
11. Kosacki I., Anderson H., Mizutani Y., Ukai K. // Solid State Ionics. 2002. Vol. 152–153. P. 431.
12. Kosacki I., Rouleau C., Decher P., Bentley J., Lowndes D. // Solid State Ionics. 2005. Vol. 176. P. 1319.
13. Heitjans P., Indris S. // J. Phys.: Condens. Mater. 2003. Vol. 15. R. 1257.
14. Kotov Yu.A., Osipov V. V., Ivanov M. G., Samatov O. M., Platonov V. V., Lisenkov V. V., Murzakaev A. M., Medvedev A. I., Azarkevich E. I., Shtolz A. K., Timoshenkova O. R. // Rev. Adv. Mater. Sci. 2003. Vol. 5. P. 171.
15. Kotov Yu.A., Osipov V. V., Ivanov M. G., Samatov O. M., Platonov V. V., Azarkevich E. I., Murzakaev A. M., Medvedev A. I. // Technical Physics. 2002. Vol. 47. P. 1420.
16. Ivanov V. V., Lipilin A. S., Kotov Yu.A., Khrustov V. R., Shkerin S. N., Paranin S. N., Spirin A. V., Kaygorodov A. S. // J. Power Sources. 2006. Vol. 159. P. 605.
17. Ivanov V. V., Khrustov V. R., Paranin S. N., Medvedev A. I., Shtol'ts A. K., Ivanova O. F., Nozdrin A. A. // Proc. topical ECERS meeting «Nanoparticles, Nanostructures & nanocomposites», SPb, July 2004, Glass Physics and Chemistry, 2005. Vol. 31. P. 465.
18. Khrustov V. R., Ivanov V. V., Lipilin A. S., Ivanova O. F. // Proc. of 4th intern. conf. of science, technology and applications of sintering «Sintering'05», France, Grenoble, 2005. P. 155.
19. Badwal S. P. S. // J. of Materials Science. 1984. Vol. 19. P. 1767.
20. Ioffe A. I., Inozemtsev M. V., Lipilin A. S., Perfiliev M. V., Karpachov S. V. // Phys. Stat. Sol. (a). 1975. Vol. 30. P. 87.
21. Kleitz M., Dessemond L., Steil M. C. // Solid State Ionics. 1995. Vol. 75. P. 107.
22. Никонов А. В., Иванов В. В., Липилин А. С., Шкерин С. Н., Ремпель А. А. // Тез. докл. III Всерос. семинара с междунар. участием «Топливные элементы и энергоустановки на их основе». Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2006. С. 153.
23. Чеботин В. Н., Перфильев М. В. // Электрохимия твёрдых электролитов. М.: Химия, 1978. 312 с.
24. Verkerk M. J., Middelhuis B. J., Burggraaf A. J. // Solid State Ionics. 1982. Vol. 6. P. 159.
25. Dijk T. Van, Burggraaf A. J. // Phys. Status solidi A. 1981. Vol. 63. P. 229.
26. Ridder M. de, Welzenis R. van, Denier van der Gon A., Brongersma H., Wulff S., Chu, W.-F. Weppner W. // J. Appl. Phys. 2002. Vol. 92. P. 3056.
27. Перфильев М. В., Демин А. К., Кузин Б. Л., Липилин А. С. // Высокотемпературный электролиз газов М.: Наука, 1988. 232 с.
28. Ridder M. de, Welzenis R. van, Brongersma H., Kreissig U. // Solid State Ionics. 2003. Vol. 158. P. 67.