Синтез, кристалічна структура та електричні властивости керамік Li2O – Fe2O3 – Al2O3 на межі метастабільних станів

Б. Я. Депутат

Анотація


На основі Х-проміневоструктурних, мессбауерівських, імпедансних, електронно-мікроскопічних та електрохемічних досліджень здійснено комплексну аналізу твердих розчинів літієвих феритів та літієвих алюмінатів у широкому концентраційному діапазоні в залежности від умов охолодження на завершальному етапі твердофазного керамічного синтезу. Встановлено зв’язок між модифікацією фазового складу, кристалічної структури та електричними властивостями. Досліджено концентраційні межі існування гетерофазности системи Li2O – Fe2O3 – Al2O3 у ділянках метастабільних станів, фазовий склад, особливости будови зерен отриманих зразків. Вивчено залежність електрофізичних властивостей керамік від складу та умов аналізи. Показано, що зразки, які отримані у квазірівноваґових умовах, мають високі значення йонної складової провідности з коефіцієнтом дифузії літію 0,5·10–12 см/с. Йонна провідність реалізується у зернах шпінельної фази, що є основною. Існування сеґнетоелектричного температурного діапазону зразків визначається поляризацією межі зерен за рахунок міґрації йонів Li+. Йонна провідність заґартованих шпінелей блокується на межі мезоструктурних утворень, які є ділянками, збагаченими або збідненими йонами Al3+. Електронна провідність зразків є суперпозицією електронно-стрибкового та активаційного процесів, які проявляються у різних температурних діапазонах. Показано, що кристалічна структура та мікроструктурні утворення твердих розчинів літієвих феритів та літієвих алюмінатів на межі метастабільних станів дозволяють отримати придатну для літієвої електрохемічної інтеркаляції систему з необхідними інтеркаляційними та електрон-транспортними характеристиками. Це робить можливим побудову літієвих хемічних джерел струму із катодами на основі отриманих систем без залучення додаткових технолоґічних прийомів. Отримані джерела струму з робочою напругою ~2 В характеризується питомим зарядом ~300 А·год./кг та питомою енерґією ~625 Вт·год./кг.

Ключові слова: шпінель, катодна речовина, питома ємність, провідність, літієві джерела струму.

Посилання:

  1. Ostafіjchuk B.K. Mg - zamіshhenі Li0,5Fe2,5O4 shpіnelі. Elektrichnі ta elektrohіmіchnі doslіdzhennja / B.K. Ostafіjchuk, І.M. Gasjuk, L.S. Kajkan, B.Ja. Deputat, O.M. Morushko // Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2006. – T. 7, № 2. – S. 202-206.
  2. Ostafіjchuk B.K. Provіdnі ta dіelektrichnі vlastivostі Mg-zamіshhenih lіtіj-zalіznih shpіnelej / B.K. Ostafіjchuk, І.M. Gasjuk, L.S. Kajkan, B.Ja. Deputat // Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2007. – T.8, №3. – S. 471-476.
  3. Pat. 27493 (Ukraina), MPK H 01 M 4/00. Visokoprovіdna katodna rechovina lіtіj-іonnogo elektrichnogo akumuljatora / І.M. Gasjuk, V.V. Ugorchuk., B.Ja. Deputat; Prikarpats'kij nacіonal'nij unіversitet іm. V. Stefanika. Opubl. 12.11.07. – № u 200700034.
  4. Ostafіjchuk B.K. Rentgenostrukturnі doslіdzhennja lіtіj-zalіznoi shpіnelі Li0,5Fe2,5O4 dopovanoi іonami aljumіnіju / B.K. Ostafіjchuk, І.M. Gasjuk, B.Ja. Deputat, І.P. Jaremіj, L.S. Kajkan, T.V. Grabko / Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2008. –. T.9, №1. – S. 24-29.
  5. Ostafіjchuk B.K. Rozvporjadkuvannja strukturi tverdih rozchinіv lіtіj-zalіznoi ta lіtіj-aljumіnіevoi shpіnelі / B.K. Ostafіjchuk, І.M. Gasjuk, V.V. Mokljak, B.Ja. Deputat, І.P. Jaremіj // Metallofizika i novejshie tehnologi. – 2010. – T.32, №2. – S. 209-224.
  6. Gasjuk І.M. Strukturne modeljuvannja procesu rozrjadu v lіtіj-іonnih dzherelah zhivlennja / І.M. Gasjuk, V.V. Ugorchuk, L.S. Kajkan, B.Ja. Deputat // Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2010. – T.11, №2. – S. 493-498.
  7. Ugorchuk V.V. Osobennosti impedansnyh issledovanij katodnyh sistem, poluchennyh s ispol'zovaniem keramicheski sintezirovannyh Li-Ti-Fe shpinelej / V.V. Ugorchuk, B.Ja. Deputat, L.S. Kajkan // Fundamental'nye problemy preobrazovanija energii v litievyh elektrohimicheskih sistemah: Materialy IX Mezhdunarodnoj konferencii. – Rossija, Ufa: Reaktiv, 2006. – S. 104-106.
  8. Gasjuk І.M. Strukturnі osoblivostі zamіshhennja lіtіj-zalіznoi shpіnelі aljumіnіem / І.M. Gasjuk, B.Ja. Deputat, І.P. Jaremіj // Fіzika і tehnologіja tonkih plіvok ta nanosistem: XI Mіzhnarodna konferencіja (MKFTTPN-HІ). – m. Іvano-Frankіvs'k, 2007. – T. 2. – S. 172–173.
  9. Kajkan L.S. Vlijanie koncentracii ionov magnija i skorosti ohlazhdenija na provodimost' Mg-zameshhenoj litij zheleznoj shpineli / L.S. Kajkan, V.V. Ugorchuk. B.Ja. Deputat // New Electrical and Electronic Technologies and their Industrial Implementation (NEET-2007): 5th International Conference. – Zakopane, Poland, 2007. – P. 48.
  10. Gasjuk I.M. Struktura i messbaujerovskie issledovanija litij-zheleznoj shpineli legirovannoj aljuminiem / I.M. Gasjuk, V.V. Mokljak, B.Ja. Deputat, I.P. Jaremij // Mjossbaujerovskaja Spektroskopija i ee Primenenija: XI Mezhdunarodnaja konferencija, Rossija, Ekaterinburg, 2009. – S. 30.

Повний текст: PDF
5 :: 0

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.