Високопровідна катодна речовина літій-іонного електричного акумулятора

1. Високопровідна катодна речовина літійіонного електричного акумулятора, активним матеріалом якої є літій-залізна шпінель з розмірами частинок 1-10 мкм, отримана твердофазним синтезом при температурі спікання 3 27493 температурі, що у 3,2·104 разів перевищують значення питомої провідності прототипу та в 45 раз - при температурі 670К. Графік залежності зміни питомої електропровідності від частоти при різних температурах нагріванні зразка складу Li0.5Fe2,4Ti0,1O 4 зображено на Фіг.1. Гальванічний елемент, створений на основі нестехіометричної високодисперсної шпінельної структури Li0.5Fe2,4Ti0,1O 4 у порівнянні із прототипом характеризувався: - стабільними значеннями розрядної ємності, починаючи з першого циклу зарядки-розрядки; - горизонтальною ділянкою розрядних кривих із постійним значенням напруги ~2,2В у широкому інтервалі залишкової розрядної ємності (Фіг.2). Приклад конкретного виконання: Зазначений матеріал отримують твердофазним синтезом із шихти, що містить 86,49% мас Fе2O3; 9,71% мас LiOH, і 3,80% мас ТіО3. Попереднє спікання розмеленої, гомогенізованої у кульовому млині і збрикетованої при допомозі 10% розчину полівінілового спирту суміші проводилось у муфельній печі на повітрі при температурі 900°С протягом 5год. Охолоджені разом з пічкою брикети розмелювались в агатовій ступці, отриманий порошок піддавався гомогенізації із полівініловим спиртом шляхом перетирання через калібровану металічну сітку. Із отриманого прес-порошку пресувалися таблетки діаметром 20мм і висотою 1,5-2мм при тиску 50МП. Завершальний синтез проводиться при температурі 1200°С протягом 8год. Охолодження повільне, разом з пічкою. Вимірювання електропровідності s проводили методом імпедансної спектроскопії (аналізатор частотних характеристик Autolab PGSTAT 12/FRA2) в діапазоні частот 0,01-100кГц. Амплітуда синусоїдального струму становила 100мВ. Схема вимірювань представлена на Фіг.3. Температурний процес вимірювання провідності здійснювався за допомогою електричної печі марки SNOL 7,2/1100, що забезпечує точність вимірювання температури ~1°С. Час досягнення температурної рівноваги становив від 20хв до декілька годин. Електричну провідність спресованих таблеток досліджували на основі годографів імпедансу, системи графітовий електрод (зразок) графітовий електрод в температурному діапазоні від кімнатної до 673К з кроком 50К. В якості електродів використовувався стр умопровідний лак, який наносився на плоскі поверхні таблетки і висихав протягом 2-3год. на повітрі. Для покращення підвідних контактів було проведено повторне нанесення струмопровідного лаку, час висихання складав 24год. Техніко-економічна ефективність запропонованого рішення у вузькому розумінні полягає в досягненні вищих за відомі на нинішній день значень питомої провідності зразків, що дозволяє уникнути додавання струмопровідних добавок. В широкому аспекті - це очевидне розширення класу хімічних акумуляторів стр уму з обґрунтуванням нового напряму технології літієвих джерел струму з широкими можливостями їх подальшого вдосконалення. 4 Література: 1. Кедринский И.А., Дмитренко В.Е., Поваров Ю.М., Грудянов И.И. Химические источники тока с литиевым электродом // Изд. Красноярского ун-та. 1983. 247с. 2. Modem Batten Technology /editor dive J.S. Tech., Ellis Hoi-wood Limited, 1991, New York. 3. Pier Paolo Prosini, Rita Mancini, Lorenzo Petrucci, Vittoria Contini, Paola Villano. Li4Ti5O12 as anode in all-solid-state, plastic, lithium-ion batteries for low-power applications // Solid State Ionics 144 (2001) 185-192. 4. И.А. Леонидов, О.Н. Леонидова, Л.А. Переляева и др. Структура, ионная проводимость и фазовые превращения титаната лития Li4Ti5O12 // Физика твердого тела. Том 45. Вып.11. 2003. 2079-2084с. 5. М.А. Arillo, M.L. Lopez, E. Pere z-Cappe, С. Pico, M.L. Veiga. Crystal structure and electrical properties of LiFeTiO4 spinel // Solid State Ionics 107 (1998) 307-312. 6. Патент №а200511903 "Літій-іонний електричний акумулятор". Остафійчук Б.К., Гасюк І.М., Угорчук В.В., Галігузова С.А., Кайкан Л.С. 27.01.2006. 5 27493 6