Исследование твердых электролитов на основе двойных нитридов лития и элементов III-IV групп

• Автор: Волкова, Ольга Вячеславовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 99 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Литийпроводящие твердые электролиты, литературный обзор

1Л Классификация твердых тел

1.2 Твердые электролиты

1.3 Механизм переноса ионов в твердых электролитах.

1.4 Классификация твердых электролитов

1.5 Термодинамическая оценка устойчивости твердых электролитов к

литию при высоких температурах.

1.6 Двойные нитриды на основе лития.

Двойные нитриды лития с элементами II группы

Двойные нитриды лития с элементами III группы.
Двойные нитриды лития с элементами IV группы
Двойные нитриды лития с элементами V группы.
Двойные нитриды лития с элементами VI группы
Двойные нитриды лития с элементами VII группы.
Двойные нитриды лития с элементами VIII группы
2 Методики экспериментов
2.1 Методика синтеза
2.2 Методика измерения электропроводности.
2.3 Методика рентгеноструктурного анализа.
2.4 Методика измерения ЯМР
2.5 Методика измерения приращения энтальпии.
3 Экспериментальная часть.
3.1 Синтез
Синтез ЫзСаЫ2 ЫзАИ
Синтез 1л5Т1Ыз, 1лзМз.
Синтез 1лгМ2
Синтез 1л2НГМ2
Синтез твердых растворов 1лМеКзх1л МеТ
3.2 Структурные исследования
3.3 Электропроводность
3.4 ЯМР.
3.5 Экспериментальные значения энтальпии
4 Механизм ионного переноса в двойных нитридах.6
Признательность.
ЛИТЕРАТУРА


Поэтому синтез, исследование физико химических свойств новых твердых электролитов и установление зависимостей, позволяющих регулировать эти свойства, имеет значительный научный интерес. С другой стороны, интерес к твердым электролитам вызван растущими потребностями применения этих соединений в ряде областей новой техники. Особое значение твердые электролиты имеют для создания устройств электрохимической энергетики нового поколения, особенно в высокотемпературном варианте. Уже созданы опытные образцы топливных элементов, первичных химических источников тока ХИТ, аккумуляторов, термохимических и терморегенеративных источников тока с использованием ТЭЛ. Некоторые из них весьма перспективны для малой, средней и даже большой энергетики ввиду более высокого КПД по сравнению с преобразователями энергии, работающими по циклу Карно, и высокой экологичности. Наиболее перспективными ТЭЛ для различных видов ХИТ являются твердые проводники с литий катионной проводимостью. Литий, как известно, обладает уникальными свойствами для ХИТ низким электрохимическим эквивалентом, высоким значением потенциала в паре практически с любым окислителем, низким парциальным давлением паров вплоть до К, поэтому характеристики ХИТ с литиевым анодом удельная энергия и удельная мощность, как правило, превышают подобные показатели в любом другом вариан те источников тока. Несмотря на все разнообразие уже синтезированных ГЭЛ, основной объем исследований в литий катионных проводниках выполнен на оксидных системах. Отчасти эго связано с относительной простотой их получения, дешевизной и удобством при изготовлении изделий. Спектр требований к ТЭЛ для ХИТ очень широк это высокая электропроводность, устойчивость по отношению к литию, окислителю и расплавленным солям, хорошие керамические и технологические свойства возможность создания изделий сепараторов сложной формы, возможность сочленения сепараторов с другими элементами конструкции т. Совместить все эти качества в одном твердом электролите является чрезвычайно сложной задачей, поэтому необходимо вести тщательное и планомерное исследование новых ТЭЛ, в том числе и несодсржащих кислород. Это необходимо и для понимания процессов ионного транспорта в ТЭЛ. Нитридные твердые электролиты с проводимостью по литию привлекают внимание тем, что они практически все обладают схожей структурой сверхструктура антифлюорита. На этих объектах наиболее удобно проследить взаимосвязь между ионным транспортом и вышеперечисленными факторами. К тому же нитридные электролиты обладают уникальными термодинамическими свойствами они не восстанавливаются в контакте с литием даже при высоких температурах. Целью настоящей работы являлось изучение электрических свойств двойных нитридов лития и элементов III IV групп периодической системы и установление механизма ионного переноса в них. Электрические свойства двойных нитридов с элементами, находящимися в верхней части таблицы Менделеева А1 и изучены, однако каких либо конкретных достоверных представлений о механизме ионного переноса в них пока нет. Сведения об электрических свойствах двойных соединений с другими элементами этих групп практически отсутствуют. Поэтому представляло интерес проследить зависимость ионной электропроводности от размеров центрального катиона в изоструктурных соединениях одной подгруппы 1лзА1Ы2 ЫзОаЫг 22 и2ШМ2. Привлекая литературные данные и используя вновь полученные результаты, представляло интерес, также, сравнить электрические свойства твердых электролитов с центральными катионами, находящимися в разных группах и в разных подгруппах в пределах одной группы таблицы Менделеева, а также соединений, находящихся в одной подгруппе, но не являющихся изостру ктурны м и. Весьма полезную информацию также можно получить из исследовании электрических свойств допированных двойных нитридов. Здесь представляет интерес допирование как катионной замена центрального катиона на катион с большим или меньшим ионным радиусом, так и анионной подрешетки замена азота на кислород. В результате такого комплексного исследования можно сделать обоснованные выводы о механизме ионного транспорта в исследуемых двойных нитридах.