Фізико-хімічні властивості катодних систем на основі нестехіометричних заміщених літій-залізних шпінелей.

Сьогодні однією із основних задач в технології літієвих джерел струму є пошук нових дешевих, екологічно безпечних катодних матеріалів. Як варіант визначення даної проблеми пов’язаний із застосуванням природних і штучних мінералів, зокрема нами був застосований для цього діоксид титану. За такими характеристиками як надійність, саморозряд, собівартість, вплив на навколишнє середовище, запас сировини (особливо в Україні) елементи зазначеної системи практично не мають конкурентноспроможних пристроїв.

В даній роботі досліджувався вплив заміщення титаном літій-залізних шпінелей нестехіометричного складу Li0.5Fe2.5-xTixO4 на катодні властивості матеріалу. Змінюючи х від 0 до 1 можна змінювати у досить широких межах їх діелектричні і провідні характеристики, а отже отримувати речовини різної технологічної спрямованості.

Досліджувані матеріали отримувалися методом керамічної технології.

Остаточне спікання зразків проводилося на повітрі при температурі 1000 оС на протязі 8 годин, і швидко охолоджувалися, тобто зразки гартувалися.

Рентгеноструктурний аналіз показав, що система не однофазна.

Провідні властивості вивчалися методом імпедансної спектроскопії. Для інтерпретації отриманих результатів, виходячи із висновків рентгеноструктурного аналізу, використовувався метод Війта.

Даний метод полягає у наступному:

Імпеданс досліджуваних зразків наближали певною моделлю. що побудована із послідовних ланок (див. прозірку) які можуть безпосередньо моделювати просторово-послідовні процеси провідності. Фізичний зміст моделі відображає неоднорідну іонну та електронну провідність матеріалу.

Рис 1. Залежність повного опору зразка від складу літій-титанової шпінелі

Для опису розподілу параметрів в структурах полікристалічний зразок умовно розбили на n рівнозначних шарів.

Експериментально встановлено, що найбільш ефективним є розбиття на 8 шарів, при спробі збільшити чи зменшити їх кількість точність визначення електричних параметрів зменшується при цьому, повний опір зразка залишається незмінним. На рис.1 представлена залежність повного опору твердого полікристалічного зразка від ступеня заміщення титаном у Li0.5Fe2.5-xTixO4 де х змінюється від 0 до 1.

На рис.2 наведені розрядні криві комірок побудованих на катодах із даних матеріалів. Із аналізу даних розрядних кривих видно що кращими розрядними характеристиками володіють зразки із меншим вмістом діоксиду титану.

Використана література

, З.Д. Ковалюк, С.В. Гаврилюк, М.М. Шастал (Україна ). – 7 с.; Опубл. 16.10.2000, Бюл. №5-11.

Amandi GуmezKuhn A., Garcнa-Alvarado A., ECSSC’99, VII th European Conference on Solid State Chemistry. Madrid, Spain 15-18 Sept. (1999).

GoverTolchard J.R., Tukamoto H., Muray., Irvine J.T.S. // J. Electrochem. Soc. – 1999. – N. . – P. .