способ получения электропроводного керамического материала

Формула изобретения

Способ получения электропроводного керамического материала ванадата лития, включающий смешивание карбоната лития и пентоксида ванадия в мольном соотношении, равном 0,4 (в соответствии с формулой состава Li_0,8 V₂O₅), синтез, охлаждение, измельчение, формование и спекание, отличающийся тем, что синтез проводят в атмосфере воздуха при температуре 550 580^oС в течение 4 6 ч, а спекание при 610 630^oС в течение 1,5 2,5 мин путем введения образцов материала в нагретую до указанной температуры печь с последующим извлечением их из печи на воздух (закалка).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения электропроводного керамического материала ванадата лития и может быть использовано в радиотехнике при получении проводников с высокой температурной стабильностью электропроводности, а также в электрохимии при изготовлении твердых электролитов, в т. ч. активного вещества положительного электрода в химических источниках тока (ХИТ) [1, 2]

Известен способ получения поликристаллического керамического ванадата лития -Li_xV₂O₅, где х 0,25 0,70, включающий смешивание порошков пентоксида ванадия (V₂O₅) и карбоната лития (Li₂CO₃) в требуемом соотношении, измельчение, формование в таблетки при 200 МПа, синтез при 560^oС в течение 11 ч в потоке высушенного воздуха до получения соединения состава LiVO₃, далее получение соединения V₂O₃ путем восстановления в водороде пентоксида ванадия при 900^oС, далее смешивание полученных т. о. соединений с пентоксидом ванадия в соотношении, соответствующем формуле хLiVO₃ + (1-3/4x)V₂O₅ + 1/4xV₂O₃ _ Li_xV₂O₅, в шаровой мельнице в ацетоне, сушку смеси под инфракрасной лампой, формование в таблетки диаметром 13 мм и толщиной 3 мм под давлением 200 МПа, синтез на платиновой подложке при 560^oС в течение 18 ч в атмосфере очищенного и высушенного азота, измельчение, повторное формование в таблетки диаметром 10 мм и толщиной 3 мм под давлением 300 МПа и обжиг при 560^oС в течение 11 ч в атмосфере очищенного азота [3] Для лучших образцов изменение логарифма электропроводности (lg_t) в температурном интервале t 120 300^oС на постоянном токе имеет значение порядка 0,2. К недостаткам способа можно отнести сложность технологического процесса и недостаточную температурную стабильность электропроводности получаемых образцов материала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения электропроводного керамического материала ванадата лития -Li_xV₂O₅ (x > 0,5), включающий смешивание V₂O₅ и Li₂CO₃ в требуемом соотношении, синтез при 750^oС в течение 2 ч в атмосфере аргона, медленное охлаждение до комнатной температуры, измельчение, формование и спекание при 500^oС в атмосфере водорода непродолжительное время [4] Относительное изменение логарифма электропроводности образцов с x > 0,5 Dlg_t 1,0 в интервале температур t 25 - 150^oС, т. е. величина электропроводности образцов материала в указанной температурной области изменяется на порядок и более.

Цель изобретения получение материала с высокой температурной стабильностью электропроводности при упрощении технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения электропроводного керамического материала ванадата лития, включающем смешивание карбоната лития и пентоксида ванадия в молярном соотношении Li₂CO₃ V₂O₅ 0,4 в соответствии с формулой состава Li_0,8V₂O₅, синтез, охлаждение, измельчение, формование и спекание (обжиг), синтез проводят в атмосфере воздуха при температуре 550 580^oС в течение 4 6 ч, а спекание (обжиг) при температуре 620 10^oС в течение 1,5 2,5 мин путем введения образцов материала в нагретую до указанной температуры печь с последующим извлечением их из печи на воздух (закалка).

Пример 1. Исходные реактивы Li₂CO₃ и V₂O₅ смешивают в молярном соотношении карбоната лития к пентоксиду ванадия, равном 0,4, в соответствии с формулой заданного состава Li_0,8V₂O₅, измельчают и синтезируют смесь при температуре 550^oС в течение 4 ч на воздухе, далее смесь охлаждают до комнатной температуры, перетирают в ступке, формуют в таблетки диаметром 5 и 10 мм и толщиной 1,0 1,5 мм под давлением 40 60 атм и обжигают при температуре 620^oС ( 10^oС) в течение 2 мин путем введения отформованных образцов (в виде таблеток) в нагретую до указанной температуры печь; по истечении 2 мин образцы извлекают из печи на воздух. После охлаждения на образцы наносят напылением алюминиевые электроды и проводят электрические измерения на частоте 1 МГц (с помощью измерителя L, C, R цифрового Е 7-12). Для лучших образцов состава величина электропроводности в интервале температур 20 300^oС практически постоянна и имеет значение 610^-2 Ом^-1cм^-1, а относительное изменение логарифма электропроводности lg_t равно нулю. Однако некоторые образцы состава имеют незначительную зависимость электропроводности от температуры, поэтому lg_t от образца к образцу находится в пределах от 0 до 0,2 (см.таблицу 1).

При выходе за указанные в формуле пределы материал либо не спекается, либо плавится, либо его характеристики отличны от требуемых.