리튬 공공 무질서가 Li4SnS4 상전이에 미치는 영향
황화물 기반 리튬 이온 고체 전해질은 높은 이온 전도성으로 고체 배터리 분야에서 유망하지만, 대부분 습기에 취약합니다. 최근 Li4SnS4는 다른 황화물 전해질보다 높은 내습성을 보여 주목받고 있습니다. 본 연구는 두 가지 직방정계 Li4SnS4 동질이상(α, β)의 미개척된 온도 의존적 상 거동을 탐구했습니다. 시차 주사 열량계(DSC)와 온도 의존적 분말 X선 회절(PXRD) 분석을 통해 α-Li4SnS4가 96 °C에서 β-Li4SnS4로 전이됨을 확인했습니다. 또한, 196 °C에서 β-Li4SnS4가 새로운 γ-동질이상으로 가역적으로 전이하는 현상을 최초로 발견했습니다. 모든 동질이상은 Pnma 공간군에서 결정화되며, SnS44– 사면체의 지그재그 배열은 동일하나, 리튬 하부 구조의 배열에서 주요 구조적 차이를 보였습니다. 온도 의존적 PXRD 및 중성자 회절, 고온 7Li 및 119Sn NMR, 라만 분광법을 결합하여, Li4SnS4가 리튬 공공 무질서한 α상에서 질서화된 β상으로, 최종적으로 무질서한 γ-Li4SnS4로 전이됨을 밝혔습니다. 전기화학적 임피던스 분광법으로 25 °C에서 220 °C 범위에서 10–6 S cm–1에서 10–1 S cm–1에 이르는 이온 전도도를 측정했습니다. 이러한 전도도 변화는 모든 동질이상 간의 미묘한 구조적 변화와 일치하며 점진적으로 나타났습니다. 본 연구 결과는 Li4SnS4의 상전이 거동과 리튬 공공 무질서가 이온 전도성에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 기여를 하며, 고성능 고체 전해질 개발에 활용될 수 있습니다.