Застосування аморфної плівки на основі йодид-пентатіогерманату міді cu7ges5i як матеріалу для твердоелектролітичного джерела енергії

Реферат: Винахід належить до галузі приладобудування і стосується матеріалів для пристроїв виробництва електричної енергії. Як матеріал для твердоелектролітичного джерела енергії застосовують аморфну плівку на основі йодид-пентатіогерманату міді (Cu7GeS5I). Перевага у тому, що аморфна плівка компактна та мініатюрна. UA 111018 C2 (12) UA 111018 C2 UA 111018 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до таких областей приладобудування як космічна техніка, інтегральна мікроелектроніка, біомедична електроніка, зокрема до пристроїв для виробництва електричної енергії і може знайти застосування в різних промислових виробництвах, які потребують нових та ефективних джерел енергії. Сучасні твердоелектролітичні батареї характеризуються питомою густиною енергії порядку 200-300 Вт×год./кг, яка майже у 8 разів більша, ніж у свинцевих батарей. На сьогоднішній день їх виробляють такі відомі фірми як Wilson Greatbatch Ltd, Catalyst Research Corp., Union-Carbide і т. д. [1]. Відоме використання у ролі твердоелектролітичного джерела енергії таких матеріалів як монокристал йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I [2]. Недоліком даного матеріалу, попри його технологічність, хімічну стійкість та високе значення електричної провідності, є великі розміри, що унеможливлює його використання в сучасних інтегральних схемах та процесорах [3]. Менших розмірів, компактності та мініатюрності можна добитися з використанням тонкоплівкових технологій напилення. Задача винаходу полягає у виборі такого матеріалу для твердоелектролітичного джерела енергії, який при таких же як у прототипі технологічності, хімічній стійкості та високих значеннях електричної провідності, мав би менші розміри, був компактним та мініатюрним. Поставлена задача вирішується таким чином, що використовують відому хімічну сполуку йодид-пентатіогерманат міді Cu7GeS5I - вперше у ролі матеріалу аморфної плівки, що має високу електричну провідність, для твердоелектролітичного джерела енергії. Вимірювання електропровідності  проводилося на частоті 1 МГц при температурі Т=295 K за допомогою стандартної методики та моста змінного струму Е7-12. Величина електропровідності аморфної -3 -1 -1 плівки на основі йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5І виявилася рівною =0,7×10 Ом ×см . Таким чином, аморфна плівка на основі йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I має достатньо високу електропровідність, порівнянну з електропровідністю кращих мідевмісних твердих електролітів. Перевага над прототипом полягає у тому, що при наявності необхідних для твердоелектролітичного джерела енергії високої електричної провідності, технологічності та хімічної стійкості, вони характеризуються меншими розмірами, компактністю та мініатюрністю, що є визначальним при проектуванні сучасних інтегральних схем та процесорів. Приклад Для одержання 10 г речовини Cu7GeS5I брали 4,7385 г Сu, 1,9925 г S, 0,9021 г Ge та 2,3669 г СuІ і загружали у кварцову ампулу довжиною 160 мм та діаметром 20 мм. Ампулу відкачували -2 до залишкового тиску 10 Па і далі проводили синтез у такий спосіб: протягом 12 годин спочатку нагрівали до 700 K, далі температуру піднімали до 1023 K і витримували протягом 24 годин. Для нанесення тонких плівок Cu7GeS5I на скляну підкладинку використовувався спосіб нереактивного радіочастотного магнетронного напилення. Напилення здійснювалося з використанням 2 дюймової мішені, отриманої пресуванням полікристалічного порошку Cu7GeS5I, яка розміщувалася на відстані 90 мм від скляної підкладинки. При підібраній потужності в 90 Вт забезпечувалася швидкість нанесення плівки 3 нм/хв. Час напилення склав 180 хв, що дало можливість напилити плівку товщиною 500 нм. Напилення проводилося при кімнатній температурі в атмосфері Аr, повний тиск у камері напилення утримувався постійним і -1 рівним 4×10 Па. Таким чином отримана аморфна плівка на основі йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I з нанесеними електричними контактами являє собою електролітичну комірку, яка є основним елементом твердоелектролітичного джерела енергії. Застосування аморфних плівок на основі йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I у пристроях для виробництва електричної енергії дозволяє покращити характеристики твердоелектролітичного джерела енергії, оскільки забезпечується їх висока технологічність, хімічна стійкість, компактність та мініатюрність. Використання йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I у ролі матеріалу аморфної плівки для твердоелектролітичного джерела енергії дає можливість застосовувати його в різних промислових виробництвах, які потребують нових та ефективних джерел енергії. Планується використання аморфних плівок на основі йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I 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 йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I як матеріалу для твердоелектролітичного джерела енергії: Патент України № 31019, МПК (2006) Н01М 6/00, Н01М 6/18 / Студеняк І.П., Кохан О.П., Панько В.В., Біланчук В.В., Мінець Ю.В. - № u200711683; Заявлено 22.10.2007; Опубл. 25.03.2008, Бюл. № 6. - 3 с - прототип. 1 UA 111018 C2 3. Despotuli A.L., Andreeva A.V., Rambabu В. Nanoionics of advanced superionic conductors // Ionics. - 2006. - Vol. 11. - P. 306-314. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Застосування йодид-пентатіогерманату міді Cu7GeS5I як матеріалу для аморфної плівки, що має високу електричну провідність, для твердоелектролітичного джерела енергії. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2