Застосування аморфної плівки на основі йодид-пентаселенофосфату міді cu6pse5i як матеріалу для твердоелектролітичного джерела енергії

Реферат: Винахід належить до галузі приладобудування. Як матеріал для твердоелектролітичного джерела енергії застосовують аморфну плівку на основі йодид-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I. Перевагами застосування аморфної плівки є компактність та мініатюрність при високій електричній провідності, технологічності та хімічній стійкості. UA 111020 C2 (12) UA 111020 C2 UA 111020 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до таких галузей 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 як твердоелектролітичного джерела енергії таких матеріалів як монокристал йодид-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I [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 найближчого аналога 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-пентаселенофосфат міді Cu6PSe5I - вперше як 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 плівки на основі йодид-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I виявилася рівною =3,9×10 Ом 1 -1 ×см . Таким чином, аморфна плівка на основі йодид-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I має достатньо високу електропровідність, порівняну 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 Cu6PSe5I брали 3,4020 г Сu, 4,2271 г Se, 0,3316 г Р та 2,0392 г СuІ і загружали у кварцеву ампулу довжиною 160 мм та діаметром 20 мм. Ампулу відкачували -2 до залишкового тиску 10 Па і далі проводили синтез у такий спосіб: протягом 7 годин нагрівали до 700 K і витримували протягом 12 годин, потім температуру піднімали до 950 K і витримували протягом 48 годин. Для нанесення тонких плівок Cu6PSe5I на скляну підкладинку використовувався спосіб нереактивного радіочастотного магнетронного напилення. Напилення здійснювалося з використанням 2 дюймової мішені, отриманої пресуванням полікристалічного порошку Cu6PSe5I, 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-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I з нанесеними електричними контактами представляє собою електролітичну комірку, яка є основним елементом твердоелектролітичного джерела енергії. Застосування аморфних плівок на основі йодид-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I у пристроях для виробництва електричної енергії дозволяє покращити характеристики твердоелектролітичного джерела енергії, оскільки забезпечується їх висока технологічність, хімічна стійкість, компактність та мініатюрність. Використання йодид-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I 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-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I 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. Матеріал для твердоелектролітичного джерела енергії на основі йодидпентаселенофосфату міді Cu6PSe5I: Патент України № 64545, МПК (2011/01) Н01М 6/00, Н01М 1 UA 111020 C2 6/18 (2006.01) / Студеняк І.П., Панько В.В., Коперльос Б.М. - № u201104745; Заявлено 18.04.2011; Опубл. 10.11.2011, Бюл. № 21. - 2 с. - найближчий аналог. 3. Despotuli A.L., Andreeva A.V., Rambabu В. Nanoionics of advanced superionic conductors // Ionics. - 2006. - Vol. 11. - P. 306-314. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Застосування йодид-пентаселенофосфату міді Cu6PSe5I як матеріалу для аморфної плівки, що має високу електричну провідність, для твердоелектролітичного джерела енергії. 10 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