Спосіб отримання катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму

Винахід відноситься до області хімічної технології та стосується отримання катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму на базі літій-вольфрамової бронзи LixP8W12О 52. Найбільш близький за технічною суттю до винаходу є спосіб отримання вольфрамових бронз AxP8 W12 O52 (A=лужний метал) двостадійним синтезом з використанням вакуумного обладнання /Structural and Electronic Origin of the Three-Dimensionaf Electrical Properties of P8W12O 52 and Its Inserted and Substituted Analogues АхР8 W12О52 (A = Li, Na) and P8W12- xMOxO 52 Inorganic Chemistry, 1989, 28, 2455-2459/, який передбачає змішування еквімолярних кількостей триоксиду вольфраму (WO3), фосфорвмісного компоненту з наступним нагріванням отриманої суміші до температури 650°С (перша стадія) з подальшим додаванням металічного вольфраму і нагріванням до температури 1100°С на протязі 4-х днів в умовах вакууму (др уга стадія). Основними недоліками наведеного способу отримання катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму є тривалий час взаємодії (~100год.), низька технологічність процесу, використання вакуумного обладнання, неможливість контролю за введеною кількістю лужного металу. В основу винаходу покладено завдання такого удосконалення способу отримання катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму на базі літій-вольфрамової бронзи LixP8W12O 52, при якому за рахунок додавання до вихідних компонентів діоксиду вольфраму (WO2), використання як фосфорвмісного компоненту оксиду фосфор у (V) (P2O 5), а також здійснення нагрівання в умовах високих тисків вдається значно знизити час взаємодії (в 250 разів), а використання техніки електрохімічного інтеркалювання дозволяє отримувати матеріал із рівномірним розподілом катіонів. Означене завдання вирішується тим, що у способі отримання катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму, який передбачає змішування еквімолярних кількостей триоксиду вольфраму (WО3), фосфорвмісного компоненту з наступним нагріванням отриманої суміші, згідно винаходу при змішуванні до вихідних компонентів додають еквімолярну кількість діоксиду вольфраму (WO2), як фосфорвмісний компонент використовують еквімолярну кількість оксиду фосфору (V) (Р2О 5), нагрівання здійснюють при тиску не менше 5,5ГПа, при цьому попередньо отримують вольфрамову бронзу Р8W 12O 52 , яку для отримання катодного матеріалу інтеркалюють літієм, а оптимальним режимом отримання катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму є нагрівання суміші при тиску з витримкою при температурі на протязі 15-20хв після чого отриману вольфрамову бронзу Р8W12 O52 охолоджують до кімнатної температури, а інтеркаляцію вольфрамової бронзи Р8W12O 52 здійснюють методом електрохімічного інтеркалювання в середовищі пропілен карбонат-LiСlO4. У запропонованому способі завдяки використанню високого тиску та додаткового введення в суміш діоксиду вольфраму (WO2), як фосфорвмісного компоненту - оксиду фосфору (V) (Р 2O 5) вдається значно знизити час взаємодії вихідних компонентів, витримка під високим тиском призводить до отримання кераміки із рівноважними характеристиками, а електрохімічна інтеркаляція дозволяє чітко контролювати кількість введеного лужного металу - літію, а отже й електрофізичні характеристики катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму. Значне поліпшення технологічних умов синтезу пов'язане з особливостями фізико-хімічних процесів, які протікають в умовах високих тисків у багатокомпонентних фосфатно-вольфраматних системах, що містять оксиди вольфраму та фосфору. Процес розчинення оксидів вольфраму (WО3 та WO2), а також утворення катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму в запропонованій системі значно прискорюється завдяки проведенню нагрівання в умовах високого тиску, а використання саме електрохімічного інтеркалювання в середовищі пропілен карбонат-LiСlО4 додатково покращує технологічність процесу та зменшує його собівартість. Використання високого тиску та пропонованих вихідних компонентів дозволяє отримувати катодний матеріал для вторинних джерел електричного струму із ви ходом 65-70%, а реалізація пропонованих режимів додатково забезпечує отримання матеріалу із зрівноваженими характеристиками при поліпшенні технологічності без використання токсичних речовин. Приклад. Суміш триоксиду вольфраму (WO3) (23,4г), фосфорвмісного компоненту - оксиду фосфору (V) P2O 5 (5,68г) діоксиду вольфраму (WO 2) (4,36г) нагрівають в апараті високого тиску до температури кристалізації катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму, яка спостерігається при 1000°С та тиску 7,7ГПа на протязі 22хв, а отриманий продукт охолоджують до кімнатної температури. В подальшому отриману в результаті проведених операцій вольфрамову бронзу P8 W12 O52 методом електрохімічної інтеркаляції інтеркалюють літієм в середовищі пропілен карбонат-LiСlO4. В результаті проведеного експерименту отримано зразки катодного матеріалу для вторинних джерел електричного струму на базі літій-вольфрамової бронзи LixP8W 12O 5. Загальний вихід матеріалу для вторинних джерел електричного струму по відношенню до кристалоутворюючого компоненту (WO 3) складає 65%. Використання низьких тисків - менше 5,5ГПа призводить до значного збільшення часу взаємодії та отримання напівпродуктів реакції. Верхня границя використаних тисків в даному випадку обмежена технічними можливостями дослідника. При використанні запропонованого способу відбувається отримання матеріалу для вторинних джерел електричного струму із значною стійкістю до термоциклювання, що здатний витримувати значну кількість розряд-зарядних операцій за незначні проміжки часу без використання вакуумної те хніки.