Матеріал із суперіонної кераміки на основі йодид-пентатіофосфату міді cu6ps5i для твердоелектролітичного джерела енергії

Матеріал із суперіонної кераміки на основі йодид-пентатіофосфату міді Cu6PS5I для твердоелектролітичного джерела енергії, який відрізняється тим, що матеріал виготовлено із суперіонної кераміки мікрокристалічної структури, а саме з мікрокристалічного йодид-пентатіофосфату міді Cu6PS5I, при цьому матеріал має високу іонну електропровідність та низьку енергію активації. UA (21) a201004551 (22) 19.04.2010 (24) 10.06.2011 (46) 10.06.2011, Бюл.№ 11, 2011 р. (72) СТУДЕНЯК ІГОР ПЕТРОВИЧ, БУЧУК РОМАН ЮРІЙОВИЧ, ПАНЬКО ВАСИЛЬ ВАСИЛЬОВИЧ, ПРІТЦ ІВАН ПАВЛОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (56) Julien С. Technological applications of solid state tonics // Mat.Sci.and Engineering. - 1990. - Vol. B6, №1-2. - P.9-28. UA 85158, 25.12.2008 A.F. Orliukas, A. Kezionis, E. Kazakevicius. Impendance spectroscopy of solid electrolytes in the radio frequency range. Solid State Ionics 176 (2005) 2037-2043 Панько В.В., Студеняк И.П., Дьордяй В.С. и др. Влияние условий получения на свойства кристаллов Cu6PS5Hal UA 23103, 10.05.2007 UA 38013, 25.12.2008 C2 2 (19) 1 3 10 Гц - 3 ГГц та інтервалі температур 300-400 К за методикою та на установці, які описані в [3]. При температурі T=300 К та частоті 1 кГц (Фіг. 1, крива 1) величина електропровідності складає  = -2 -1 -1 3,410 Ом м , енергія активації - Ea=0,291 еВ; тоді як на частоті 10 МГц (Фіг. 1, крива 2) величина -2 -1 -1 електропровідності складає =7,210 Ом м , енергія активації - Ea=0,296 еВ. Частотні дослідження вказали на існування двох дисперсійних областей (Фіг. 2). Обидва процеси є термічно активовані, а дисперсійні області зміщуються у область високих частот із збільшенням температури. Таким чином, суперіонна кераміка на основі мікрокристалічного йодид-пентатіофосфату міді Cu6PS5I має достатньо високу електропровідність, порівняну з електропровідністю кращих мідевмісних твердих електролітів. Перевага над прототипом полягає у тому, що при такій же технологічності, простоті та дешевизні одержання, суперіонна кераміка на основі мікрокристалічного йодидпентатіофосфату міді Cu6PS5I має вище значення іонної електропровідності. Приклад Для одержання 10 г речовини Cu6PS5I брали 4,5428 г Сu, 2,2920 г S, 0,4428 г P та 3,7228 г СuІ і завантажували у кварцеву ампулу довжиною 160 мм та діаметром 20 мм. Ампулу відкачували до -2 залишкового тиску 10 Па і далі проводили синтез у такий спосіб: проводили нагрівання з швидкістю 100 К/год. до температури 450-500 К і витримували при ній протягом 24 годин; з швидкістю 100 К/год. температуру доводили до максимальної 750-800 К і витримували при ній протягом 5-6 діб; проводили охолодження до кімнатної температури з швидкістю 100 К/год. Мікрокристалічні порошки з середнім діаметром частинок 50 мкм отримувалися шляхом розтирання у агатовій ступці. Таблетки діаметром 8 мм та товщиною 0,2-2 мм пресувалися під тиском 300 МПа і знову розміщалися у вакуумованій кварцевій ампулі. Потім ампулу нагрівали з швидкістю 100 К/год. до температури 1020 К і витримували при ній протягом 24 годин. Після цього ампулу охолоджували до кімнатної температу 94851 4 ри, а на торцеві поверхні таблеток наносили електричні контакти. Таким чином отримана суперіонна кераміка на основі полікристалічного йодидпентатіофосфату міді Cu6PS5I з нанесеними електричними контактами являє собою електролітичну комірку типу Cu|Cu6PS5I|C, де С - графітовий порошок, яка є основним елементом твердоелектролітичного джерела енергії. Застосування суперіонної кераміки на основі мікрокристалічного йодид-пентатіофосфату міді Cu6PS5I у пристроях для виробництва електричної енергії дозволяє покращити характеристики твердоелектролітичного джерела енергії, оскільки забезпечується їх висока технологічність, хімічна стійкість та відносна дешевизна. Використання мікрокристалічного йодидпентатіофосфату міді Cu6PS5I у ролі матеріалу суперіонної кераміки для твердоелектролітичного джерела енергії дає можливість застосовувати його в різних промислових виробництвах, які потребують нових та ефективних джерел енергії. Планується використання суперіонної кераміки на основі мікрокристалічного йодид-пентатіофосфату міді Cu6PS5I в лабораторіях УжНУ при виконанні фундаментальних досліджень нових твердоелектролітичних матеріалів. Джерела інформації: 1. Julien С. Technological applications of solid state ionics // Mat.Sci.and Engineering. - 1990. - Vol. B6, №1-2. - P.9-28. 2. Застосування полікристалічного йодидпентатіофосфату міді Cu6PS5I як матеріалу композита для твердоелектролітичного джерела енергії: Патент України №85158, МПК (2006) НОШ 6/18, Н01М 6/00 / Студеняк І.П., Бучук Р.Ю., Коперльос Б.М., Панько В.В., Пріц І.П. - №а200804533; Заявлено 09.04.2008; Опубл. 25.12.2008, Бюл. №24. - 2 с- прототип. 3. Orliukas A.F., Kezionis A., Kazakevicius E. Impedance spectroscopy of solid electrolytes in the radio frequency range // Solid State Ionics. - 2005. Vol. 176. -P. 2037-2043. 5 Комп’ютерна верстка М. Мацело 94851 6 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601