Твердые литийпроводящие электролиты на основе системы сульфид лития — сульфид сурьмы
Диссертация
Рис. 2.3 Конструкция корпуса трехэлектродной ячейки, герметичный вариант омметра в гальваностатическом режиме по сравнению падения напряжения на образце и на эталонном сопротивлении Яэт: Rx = 7? эт их/иэт. Рабочий диапазон измеряемых сопротивлений ограничивался только максимально-допустимым током через образец (<10'4А), чувствительностью (К)'5 В) и входным сопротивлением микровольтметра (3 1 ()п… Читать ещё >
Список литературы
- Испытанием были подвергнуты 15 элементов.
- Системы обладают следующими электрическими характеристиками:
- ЭДС-2,75^-3,3 В, токи короткого замыкания 0,5-^6 мА/см, омическоесопротивление 0,4-И, 9 КОм, теоретическая удельная энергия300.4000 Втч/кг, коэффициент использования активной массы 60+70%(рис. 5.2, 5.3).
- Рис 5.1 Конструкция химического источника тока 1 -корпус-2-электролит-3-катод-сульфид сурьмы-4-анод-металлический литий-5,6-токоотводы-7-поджимные шайбы-8-диэлектрические прокладки.
- Рис. 5.2 Вольт-амперные кривые системы:11'- Li/Li±T3JI/Sb2S3+30%caxH- 22', 33' -Ы/П±ТЭЛ/8Ь285+30%сажиu>1. ЧО
- Рис. 5.3 Зарядно-разрядные характеристик системы Li/Li±T3JI+30% сажи при плотности тока: 114=0,260 мА/см2- 224=0,208 мА/см2- I)3'-i=0,130 мА/см2
- ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ.
- Разработан метод твердофазного химического синтеза новых итийпроводящих твердофазных электролитов на основе твердых астворов общей формулой LixSbxSz (x=0,2-:~0,8- у- 4 >6- z=6−9).
- Разработан электрохимический синтез литийпроводящих твердых лектролитов состава LinSbmSk (.h=0,3−0,7- т=3−5- к=5−8) методом прямого онтакта анода и катода Li/Sb2Sx в потенциометрическом режиме при отенциалах 1,91−2,0 В.
- Методами переменного и постоянного тока доказан ионный арактер проводимости, который составляет Ю^-Ю"3 Ом"1 см"1 в гмпературном интервале 283−323 К.
- Определены числа переноса (0,91), коэффициенты диффузии 5,74 Ю"10 6,02. 10"9 см2/с), энергии активации проводимости), 35−0,47 эВ) синтезированных литийпроводящих твердых электролитов.
- Установлено, что отношение общей электропроводности новых итийпроводящих твердых электролитов к электронной проводимости эставляет три порядка. Твердые электролиты являются униполярными роводниками по ионам лития.
- Установлен топоэлектрохимический механизм формирования итийтиостибнитного слоя с лимитирующей стадией твердофазной играции катионов лития в ядра пластинчатой формы с размерами, много еньшими разделяющего их расстояния.
- Испытания лабораторных образцов показали пригодность интетических фаз JJ^b^k в качестве твердых электролитов для ерезаряжаемых химических источников тока и для газоанализаторов.
- Заявка 3 030 542 ФРГ. Литиево-иодный твердотельный первичный элемент. Опуб. 26.03.81, Бюл. № 13.
- А.С. 1 075 878 СССР. Твердотельный первичный элемент на основе соединений фтора. Опуб. 22.03.82, Бюл. № 14.
- Заявка 3 201 909 ФРГ. Полиацетиленовый элемент с керамическим твердым электролитом. Опуб. 04.08.83, Бюл. № 31.
- А.С. 1 309 844 СССР. Первичный элемент. Опуб. 02.08.85, Бюл. № 17.
- А.С. 1 349 626 СССР. Химический источник тока. Опуб. 06.12.85, Бюл. № 17.
- А.С. 1 376 865 СССР. Твердофазный иодно-литиевый источник тока. Опуб. 26.08.85, Бюл. № 17.
- Пат. 4 557 985 США. Полиацетиленовый элемент с керамическим твердым электролитом. Опуб. 10.12.85. Бюл. № 2.
- А.С. 1 410 797 СССР. Химический источник тока. Опуб. 03.12.86, Бюл. № 18.
- Пат. 4 702 974 США. Химический источник тока. Опуб. 27.10.87, Бюл. № 4.
- Ю.Пат. 4 722 877 США. Твердотельные электрохимические элементы с твердым электролитом. Опуб. 02.02.88, Бюл. № 1.
- Пат. 4 851 308 США. Твердотельный аккумулятор. Опуб. 25.07.89, Бюл. № 2.
- Кедринский И.А., Дмитриенко В. Е., Грудянов И. И. Литиевые источники тока. М.: Энергоатомиздат, 1992. — 240с.
- Pistoia Y. Lithium batteries applications the present and the future // Bull Electrochem. — 1991. — V. 7. — № 11. — P.524.
- Pat. USA. № 4 019 967, publ. 7.10.75.
- Audier M., Ravaine D., J.L.Sougent J. L // Compt. Rend. 1976, P.282.
- Barrau, Kone A., Ribes M // Compt. Rond, 1978, — V.43 — P.287.
- Courtney Z.A. and Dahn J. R // Electrochem. Soc. 1997. — V.144. -P.2045.
- Brousse Т., Retoux R., Herterich U. and Schleich // Electrochem.Soc. -1998.-V.145.-P.101.
- Yang J., Winter M. and Besenhard J. O // Solid State Ionics. 1996. -V.90.-P.281.
- Wilhelmi K.A., Waltersson K. and Kihllorg Z // Acta chem.Scand.1971.-V.25.-P.2675.
- Колем Т.З. Дис.: канд.хим.наук. 1976.
- Hond H.X. // Mat. Res.Bull. 1978. — V.13. — P. l 17.
- Болтакс Б.И. Диффузия и дефекты в полупроводниках. Наука, Л., 1972.-С.106.
- Bergstrom О., Gustafsson Т. and Thomas J // Acta Cryst. 1997. — V.53. -P.528.
- Bergstrom 0., Gustafsson T. and Thomas J // Acta Cryst. 1998. — V.54. -P. 1204.
- Rice M.J., Roth W. H // Solid State Chem. 1972. — V.4. — P.294.
- Jocota J // Phys. Soc. Japan. 1966. — V.21. — P.420.
- Perrot C. M // Phys.Chem. Solid. 1970. — V.31. — P.2709.
- Gool W. V // Solid State Chem. 1973. — V.7, № 1. — P.55.
- Whittingeam W. S //Electrochem. Acta. 1975. — V.20. -P.575.
- Armstrong R.D., Bolmer R.S., Diskinson T // Solid State Chem. 1975. -V.3,8. — P.219.
- Укше Е.А., Букун Н. Г. Твердые электролиты. Наука. М. 1977. -С.32, 65.
- Кергер Ф. Химия несовершенных кристаллов. М.: Мир. 1969.
- Гуревич Ю.Я., Иванов-Шиц А.К. Электронные токи в твердых электролитах // Электрохимия. 1980. — Т.16. — С.З.
- Бурмакин Е.И., Шехтман Г. Ш., Апарина Е. Р., Коровенкова Е.С // Электрохимия. 1992. -Т.28, № 10. — С.1240−1242.
- Markowitz М.М., Harris R.F., Hawley W. N // Jnorg. Nucl. Chem. 1961. -V.22.-P.293.39.0sterheld R. X // Jnorg. Nucl. Chem. 1968. — V.30. — P.3173.
- Chowdary B.W., Tan K.E., Chia W.T., Capalakrishnan R // Solid State Ionics. 1990. — V.40−41. — P.684.
- Tien T.V., Humel F. A // Amer. Ceram. Soc. 1961. — V.44. — P.206.
- Бурмакин Е.И., Степанов Г. К., Жидовинова C.B // Электрохимия. 1982. -Т.18. С. 649.
- Бурмакин Е.И. Влияние нестехиометрии на свойства соединений переходных элементов. Свердловск: Наука. 1986. — С.55.
- Бурмакин Е.И., Казакова JI.B., Степанов Г.К // Физ. химия и электрохимия расплавленных и твердых электролитов. Ч. З. Свердловск: Наука. 1979. — С.50−52.
- Muller W., Torge М // Solid State Jonics. 1989. — V.36. — P.201.
- Полищук А.Ф., Шуркал Т. М., Ромашенко Н.А // Укр.хим.журн. -1973. Т.39. — С.761.47.3елютин Г. В., Мензорова Л. М., Обросов В. П., Баталов Н. Н // Изв.
- АН СССР. Неорган.материалы. 1990. -Т.26. — С.1267. 48.3елютин Г. В., Дощенкова И. Ф., Обросов В. П. и др // Изв. АН СССР.
- Неорган.материалы. 1991. — Т.27. — С. 1887. 49. Jak M.J.G., Kelder Е.М., Stwivinga М. and Schoonman J // Solid State Ionics. — 1996. — V.86−88, P.897.
- Jak M.J.G., Kelder E.M., Zomeren A.A. and Schoonman J // 8th International Meeting on Lithium Batteries. Extended Abstracts. 1996. -Japan.-P.322.
- Бурмакин Е.И., Шехтман Г. Ш., Коровенкова E.C // Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1991. -Т.27. — С. 1514.
- Бурмакин Е.И., Шехтман Г.Ш // Изв. АН СССР. Неорган, материалы.- 1989. Т.25. — С.2053.
- Бурмакин Е.И., Апарина Е. Р., Шехтман Г.Ш // Электрохимия. 1992.- № 12. С. 1863.
- Harada Y., Jshigaki Т., Kavvai Н. and Kuvvano J // Solid State Ionics. -1998.-V.108.-P.407.
- Martin S. W // Mater Chem and Phys. 1989. — V.23. -P.225.
- Moa Y., Reimers J.N., Zhong Q. and Sacken U // Electrochem. Soc. Proceedings. 1995. — V.9,28. — P.245.
- Arora P., White R.E. and Doyle M // Electrochem. Soc. 1998. V.145. -P.3647.
- Ivanov-Schitz A.K., Nistuk A.V., Chaban N.G. Li3Fe2(P04)3 solid electrolyte prepared by ultrasonic spray pyrolysis method // Solid State Ionics. 2001. — V.139, № 1,2. — P.153−157.
- Ivanov-Schitz A.K., Nistuk A.Y., Chaban N.G. Li3(Sc1.xFex)2(P04)3 thin filmsand powders prepared by ultrasonic sprey pyrolysis // Solid State Ionics, (в печати).
- Alonso I.A., Sanz J., Santamaria J., Leon C., Varez A., Femandez-Diaz M.T. On the location of Li+ cations in the fast Li-cation conductot Lao, 5Lio, 5Ti03 perovskite // Angewande Chemie Int. Ed. 2000. — V.39. -P.619.
- Paris M.A., Sanz J., Leon C., Santamaria J., Ibarra I., Varez A. Li mobility in the orthorhombic LiojsLao^iTiOs perovskite // Chemistry of Materials, 2000. — V.12. — P. 1694.
- Ibarra J., Varez A., Leon C., Santamaria J., Torres-Martinez L.M., Sanz I. Influence of composition on the structure and conductivity of the fast ions conductors La2/3xLi3xTi03(0,03
- Ivanov-Schitz A.K., Kireev V.V., Balbashov A.M., Chaban N.G. Lithium-substituted perovskite type ionic conductor // Abstracts of 5th International Symposium on «Systems with Fast Ionic Transport». Warszawa. 1998. V.5.-P.202.
- Иванов-Шиц A.K., Киреев В. В., Чабан Н. Г. Литийзамещенные перовскитоподобные ионные проводники // Наукоемкие химические технологии: Материалы докладов на VI Международной конференции. -. Москва, 1999. — С.236, 237.
- Ivanov-Schitz А.К., Kireev V.V., Balbashov A.M., Chaban N.G. Growth snd characterization of lithium-substituted perovskite tyre ionic conductor // Abstracts of 12th International conference on Solid State Ionics. Halkidiki. Greece. 1999. -P.511.
- Иванов-Шиц А.К., Киреев B.B., Балбашов A.M., Чабан Н. Г. Литийзамещенные ионные проводники типа первоскита // Наукоемкие химические технологии: Материалы докладов на V Международной конференции.. Ярославль, — 1998. — С.301, 302.
- Ivanov-Schitz А.К., Kireev V.V., Chaban N.G. Growth and investigation of lithium-substituted perovskite-type ionic conductor // Solid State Ionics. 2000. — V. 136−137. -P.501−504.
- Varez A., Sanjuan M.L., Sanz J. Microstructural deverlopment of the La^sLio^TiOs lithium ion conductor processed by the laser floating zone (LFZ) method // Material Chemistry. 2000. — V. 10. — P. 1.
- Jiang Z., Alamgir M. and Abraham R // Electrochem. Soc. 1995. -V.142. — P.333.
- Kelder E.M., Jak M.J.G., Langc F. and Schoonman J // Solid State Ionics. 1996.-V.85.-P.285.
- Avano Т., Ikezawa M., Matsuyama T. and Yamaoka H // Solid State Ionics. 1990. — V.40/41. -P.324.
- Awano Т., Nanba T. and Ikezawa M // Solid State Ionics. 1992. — V.53−56.-P. 1269.
- Awano Т., Nanba Т., Ikezawa M., Matsuyama T. and Yamaoka H // Phys. Soc. Jpn. 1989. — V.58. -P.2570.
- West K., Zachan-Chzistiansen В., Iacobsen T. and Skaarup S // Mater. Sci. Eng. 1992. — V.13. -P.229.
- Иванов-Шиц А.К., Киреев В. В., Мельников O.K., Демьянец Л. Н., Чабан Н. Г. Выращивание ионпроводятцих монокристаллов Na2TiGe05 и Li2TiGe05 // Материалы докладов на IX Национальной конференции по росту кристаллов. Москва, 2000. С. 275, 276.
- Popravski R., Przeslawski J., Kireev V.V., Schaldin Yu. V. Ferroelectric Phase Transition in Li2TiGe05 Grystals // Physica Status Solidi. 2001. -V.183. № 2. P.7−9.
- Scrosati B. // La chimica cL’Industria. 1997. — V.79. — P.463.
- Quartarone E., Mustarelli P., Magistris A // Solid State Ionics. 1988. -V.110.-P.1.
- Wieczorek W //Composite Polyether Based Electrolytes, oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa. 1995.
- Groce F., Appetecchi G., Persi Z. and Scrosati В // Nature. 1998. -V.394. -P.456.
- Capiglia C., Mustarelli P., Quartazone E., Tomasi C. and Magistris A. // Int. Conf on Applications of Electrically Conducting Polymers. Rome. 13−16 April.- 1997.-P.120.
- Tomita Y., Onki H., Yamada K. and Okuda T. Ionic conductivity and structure of halocomplex salts of group 13 elements // 12th Int. Conf. On Solid State Ionics. Halkidiki. 1999. -P.444.
- Tatsumisago M., Morimoto H., Yamashita H. and Minami T. Preparation of amorphous solid electrolytes in the system Li2S-SiS2-Li4Si04 by mechanical milling // 12th Int. Conf. on Solid State Ionics. Halkidiki. -1999.-P.501.
- Беруль С.И., Лазарев В. Б. Термографическое изучение диаграмм состояния систем Me2X-Sb2S3 // Неорганическая химия. 1971. -Т.16.-С.3363.
- Старостенко Г. И. Физико-химические исследования халькогенидных фаз, обладающих ионной проводимостью. Дис. канд.хим.наук. Москва, 1980. — С. 101.
- Lasarev V.B., Spear К.Е. Salov A. V // Mat. Res. Bull. 1972. — T.7. -P.417.
- Лазарев В.Б., Салов А. В., Беруль С. И. Синтез и физико-химические свойства соединений типа ASbX2 Н Неорганическая химия. 1979. -Т.24. — С-563−580.
- Капищева А.С., Михайлов Ю. Н., Лазарев В. Б. Кристаллохимия халькоантимонитов и их аналогов и прогнозирование электрофизических свойств // Неорганическая химия. 1982. — Т.27. — С.2743.
- Капищева А. С. Лазарев В.Б. Кристаллохимия соединений ASbS2 // Структурная химия. 1979. — Т.20. — С. 148.
- Olivier J., Maurin М., Philippot Е. Moclixication de La nature de la conductivite electrigue par creation de siles vacants daus les phases a caractere semi-conducteur du systeme Li2S-Sb2S3 // Solid State Ionics. -1983. T.9. — СЛ35−138.
- Базакуца В.А., Гнидаш Н. И., Лазарев В. Б. Исследование тройных халькогенидных соединений McSbX2 // неорганическая химия. 1973. Т.18. — С.3234−3239.
- Базакуца В.А., Лазарев В. Б., Гнидаш Н. И. Исследование физико-химических свойств систем ASbS2-Sb2S3 // Неорганическая химия. 1977. Т.22. — С.787−790.
- Ковба Л.М., Лазарев В. Б., Мощалкова Н. А. Изучение взаимодействия в системах Me2X-Sb2X3 // Неорганическая химия-1978. Т.23. — С.774−778.
- Ерофеев Б.В. Кинетика гетерогенных процессов. М.: Мир, 1976.-С. 194.
- Ерофеев Б.В., Соколова Н. Д. Таблицы для расчетов по топокинетическому уравнению. Минск.: Академия наук БССР, 1963.- 1332 с.
- Пат. 2 002 101 388 РФ, приоритет от 10.01.02. Твердый электролит /Архипова Н.В., Леонтьева Л. Д., Михайлова A.M.- Положительное решение от 18.11.2002.
- Михайлова A.M. Электродные процессы в твердых электролитах: Дис. Д-ра хим.наук. — Свердловск. — 1989. — С.349−370.
- А.С. 1 417 690 СССР. Твердотельная электрохимическая ячейка. Ефанова В. В., Михайлова A.M. Опуб. 15.04.88.
- Miatani S., Suzuki Y // Phus. Soc. Japan. 1953. — V.8, № 56. -P.680.
- Vest R.V., Tallan N. M // Appl. Phys. 1965. — V.36, № 2. -P.543.
- Пат. 2 002 101 362 РФ, приоритет от 10.01.02. Электрод сравнения /Архипова Н.В., Леонтьева Л. Д., Михайлова A.M.- Положительное решение от 20.01.2003 г.
- Графов Б.М.б Укше Е. А. Метод электрохимического импеданса. В кн.: Кинетика сложных электрохимических реакций / Под ред. Казаринова В. Е., М. Наука. 1981. — С.7−26.
- Самсонов Г. В., Дроздова С. В. Сульфиды. М.: Металлургия. 1972. С.257−259.
- Карякин Ю.В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. М: Химия, 1974,-С.348−349.
- Беруль С.И., Лазарев В. Б., Салов А. В. Синтез и физико-химические свойства соединений типа ASbX2 // Неорганическая химия. 1971. — Т. 16. — С.2012.
- Крешков А.П. Основы аналитической химии. Физико-химические методы анализа. М. Химия, 1970. С. 242.
- Алексеев В.Н. Количественный анализ. М. Химия. 1972. -С.413.
- Хансен М. Структура двойных сплавов. М. Металлургиздат. 1962. Т. 1−2. — С.1488.
- Архипова Н.В., Михайлова А.М // Электрохимия. 1995. -Т.31.-СЛ.
- Пнев В.В., Парубочная К.С // Электрохимия. 1979. — Т. 15. -С. 1804.
- Архипова М.В., Леонтьева Л. Д., Михайлова A.M. Твердые лигийпроводящие электролиты в системе Li2S-Sb2Sx // Электрохимическая энергетика. 2002. — Т.2, — № 1. — С.51.
- Архипова Н.В., Леонтьева Л. Д., Михайлова A.M. Исследование физико-химических свойств новых литийпроводящих твердых электролитов. // Фундаментальные основы ионики твердого тела. Материалы докладов на VI Совещании. Черноголовка: ИПХФ РАН,-2002.-С.68−69.
- Oliver J., Maurin М, Philippol Е // Solid State Jonics. 1983. v.9 p.135.
- Полшцук А.Ф., Шуркал T.M // Украинский Хим. Ж. 1973. -Т.39.-С.760.
- Бурмакин Е.И., Твердые электролиты с проводимостью по катионам щелочных металлов. М., Наука. 1992. — С.263.
- Архипова Н.В., Леонтьева Л. Д., Михайлова A.M. Контактные явления на границе литийпроводящего твердого электролита с обратимым и инертным электродами // Изв. Вузов. Химия и химическая технология. 2002. — № 5. — С.124−125.
- Архипова Н.В., Леонтьева Л. Д., Михайлова A.M. Электродные процессы в литийпроводящих твердых электролитах на основе системы LbS-Sb2Sx // Фундаментальные основы ионики твердого тела. Материалы докладов на VI Совещании. Черноголовка, 2002. -С. 45−46.
- Архипова Н.В., Леонтьева Л. Д., Михайлова A.M. Новые твердые литийпроводящие электролиты в системе Li2S-Sb2Ss // Электрохимия. 2002. — Т.38.
- Дамаскин Б. Б. Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику М. Высшая школа, 1975. С. 416.
- Делахей П. Двойной слой и кинетика электродных процессов. М. Мир, 1967.-С. 142−194.
- Феттер К. Электрохимическая кинетика. М. Химия, 1967. -С.856.
- Архипова Н.В., Серянов Ю. В., Михайлова A.M. Топокинетический эффект при постояннотоковом формировании переходного слоя на границе Li/Sb2Sx // Электрохимия. 1999. -Т.35., № 3. — С.407−409.