Способ получения ванадата лития

 

Использование: в радиотехнике и электрохимии при изготовлении материала с высокой температурной стабильностью электропроводности. Сущность изобретения: способ включает получение при комнатной температуре шихты материала заданного состава Li_0,2V₂O₅ путем выделения ее из органической композиции, сушку при 100^oC и формование. Способ отличается тем, что для повышения величины электропроводности и ее температурной стабильности в качестве органической композиции используют смесь метилцеллозольватов лития и ванадия, после сушки шихту обжигают при 300^oС в течение 1-2 ч, а после формования образцы материала спекают путем введения их в нагретую до 610 ±10^oС печь и выдержки в течение 1-3 мин, после чего образцы быстро охлаждают, вынимая их из печи на воздух. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения электропроводного поликристаллического материала ванадата лития и может быть использовано в радиоэлектронной технике при создании материалов с высокой температурной стабильностью электропроводности, а также в электрохимии при изготовлении сенсорных материалов, в частности, активного вещества положительного электрода в химических источниках тока.

Известные способы получения оксидных электронно-ионных проводников литий-ванадиевых бронз состава Li_xV₂O₅ (0<x≅1) предполагают высокотемпературный твердофазный синтез с использованием порошкообразных реактивов карбоната лития и пентоксида ванадия, измельчение синтезированного продукта, формование и спекание (1,2). Получаемый вышеуказанным способом материал не обладает достаточно высокой температурной стабильностью электропроводности. Изменение логарифма электропроводности в интервале рабочих температур ( 20-300^oС), как правило, превышает значение 0,5.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и назначению является способ получения материала ванадата лития (состава Li_0,2V₂O₅), включающий химическое внедрение лития в пентоксид ванадия при комнатной температуре путем введения органического соединения лития, а именно, n-бутил-лития (бутил-лития нормального строения), растворенного в n-гексане из капельницы в суспензию пентоксида ванадия в высушенном и очищенном n-гексане в требуемом соотношении, далее смесь высушивают 3 дня с периодическим перемешиванием, отфильтровывают, отмывают полученную смесь в высушенном и очищенном n-гексане (ж), чтобы удалить непрореагировавший n-бутил-литий, высушивают при 100^oС в течение 3 ч. Все операции выполняют внутри бокса, наполненного аргоном. Для электрических измерений используют отформованные без обжига образцы (2). Полученный материал в температурном интервале 25-150M^oС имеет изменение логарифма электропроводности Δlgσ ~ 0,66;, величина электропроводности при 25^oС σ₂₅= 2·10^-3 ом^-1см^-1, а при 150^oС σ₁₅₀= 9·10^-3 ом^-1см^-1. Цель изобретения повышение величины электропроводности и ее температурной стабильности в рабочем интервале температур.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения материала ванадата лития, включающем получение шихты материала заданного состава Li_0,2V₂O₅ путем выделения ее из органической композиции, сушку при 100^oС в течение 3 ч и формование, в качестве органической композиции используют смесь метилцеллозольватов лития и ванадия, после сушки шихту обжигают при 300^oС в течение 1-2 ч, а после формования образцы материала спекают, помещая их в нагретую до 610±10^oС печь и выдерживают в течение 1-3 мин, после чего охлаждают образцы, вынимая их из печи на воздух.

П р и м е р 1. Сначала по известной методике получают метилцеллозольват ванадия: абсолютированный метилцеллозольв кипятят с твердым пентоксидом ванадия в колбе с обратным холодильником в течение 8 ч, отгоняют образовавшийся при реакции азеотроп воды со спиртом; прозрачный желто-коричневый раствор метилцеллозольвата ванадия в метилцеллозольве отбирают пипеткой, присоединенной к шприцу и далее отгоняют растворитель (метилцеллозольв) на роторном испарителе, постепенно повышая температуру до 120^oС (вакуум 0,1 мм рт.ст. ). Проводят органический микроанализ полученного соединения (метилцеллозольвата ванадия). Для синтеза порошка ванадата лития состава Li_0,2V₂O₅ золь-гель методом в исходный метилцеллозольват ванадия, содержащий небольшое количество метилцеллозольва (достаточное для растворения в нем лития) помещают металлический литий (свежесрезанный) в количестве, обеспечивающем заданный состав материала; литий при этом быстро растворяется. Полученный таким образом раствор оставляют на сутки для гидролиза на воздухе, после чего высушивают при 100-120^oС в течение 3 ч и полученную шихту обжигают при 300^oС в течение 1 ч. Из шихты формуют таблетки диаметром 5 и 10 мм и толщиной 1,0-1,5 мм и спекают образцы материала (в виде таблеток) в печи, помещая их в нагретую до 610^oС печь и выдерживая при этой температуре в течение 2 мин, далее образцы быстро охлаждают, вынимая их на воздух. После охлаждения на образцы напыляют алюминиевые электроды и измеряют температурную зависимость электропроводности на частоте 1 МГц. Величина электропроводности образцов, полученных указанным способом слабо зависит от температуры в интервале 20-300^oС. В таблице приведены примеры осуществления способа и свойства материала ( величина электропроводности при комнатной температуре и изменение логарифма электропроводности в температурном интервале 20-300^oС) полученного предложенным способом.

При выходе за указанные в формуле изобретения пределы, материал с необходимыми свойствами не получается.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. K. Kiwabara, R. Sugiyama and M.Iton, J.Ceramic association of Japan, 1985, 93, N 1, 11 16.

N.C.Chaklanabish, H.S.Maiti, J.of Materials Science, 1986, 21, N 8, 2850 2854 (прототип).

Формула изобретения

Способ получения ванадата лития, включающий выделение шихты состава Li_0,2V₂O₅ из органической композиции при комнатной температуре, сушку при 100^oC и формование, отличающийся тем, что в качестве органической композиции используют смесь метилцеллозольватов лития и ванадия, после сушки шихту обжигают при 300^oС в течение 1 2 ч, а после формования образцы материала спекают путем введения в нагретую до 600 - 620^oС печь и выдерживают в течение 1 3 мин с последующим охлаждением образцов на воздухе.

РИСУНКИ

Рисунок 1