Токопроводящий материал Советский патент 1981 года по МПК H01M4/86 

Изобретение относится к токопров дящему материалу, который может быть использован , например/ для изготовления электродов топливных эле ментов . Известен токопроводящий материал 1на основе перовскита состава La,S VO, , содержащий в качестве легирующего элемента стронций, где О Х- X 0,40, и способ его получения. При X :0,20 материал обладает элект ропровод нос т ью полуПров одник ово го типа (f 10-1СГ Ом-см при 29(Як) , в области 0,20 Х 0,40 характер электропроводности материала металп ический l . Недостатком данного материгша La Sfjj з1 является его низкая электропроводность при содержании стронция X 0,25. Материал может быть получен термообработкой в атмосфере аргона и водорода смеси оксалатов j стронция и лантана с пятиокисью ванадия сначала при600°С, а затем при , затем готовят образщл и спе кают их при IVOO-aiOO c U , а также сжиганиэм соответствующих окисей на воздухе при 1100°С в течение 24 ч 2 . , Цель изобретения - повышение электропроводности перовскита. Поставленная цель достигается тем. что материал в качестве легирукнцего элемента содержитщелочной , металл. Симметрия кристаллической решетки предлагаемого перовскита изменяется от орторомбической до ромбоэндрической. Увеличение проводимости обеспечивается за счет того, что для компенсации заряда в катионной подрешетке -a.J MX VOgM-Li , Na, К, R, Cs , в два раза большее количество катионов Зс1мещается на V , чем у известного материала. Этим и обеспечивается высокая электропроводность . Предлагаемый материал получают путем термообработки в вакууме, в инертной атмосфере, или в водороде смеси оксида лантана , оксида ванадия и/или и карбоната щелочного металла МдСОл, где М-L1, Йа, К, Rb, СS.-Исходную шихту тщательно перемешиваиот иподвергают термообработке сначала при 600-620 С в течение 1-2 ч, а затем при 1000-1100°С в течение 12-18 ч. Продукт пе ретирают, из него прессуют образцы.

пригодные для измерения удельного электросопротивления, которые подвер гают спеканию при IIOO-IISO C в течение 4-6 ч.

Удельное электросопротивление из меряют по компенсационной схеме. Состав материала определяется методами рентгенофаэового и- химического анализов.

П р и м ер 1. 6,4343 г , 1,6444 г V-iOg, 1,9965 г и 0,3033 г K,jCO тщательно .перетирают, проводят термообработку в вакууме 10 мм рт.ст. сначала при в течение 1 ч, а затем при 1000°С в течение 18 ч. Получают 9,90 г материала состава KO,,QO vOj .

Полученный материал перетирают, из него готовят образцы в виде параллелепипеда размером 3x5x25 мм и подвергают спеканию в вакууме при 1100 в течение 4 ч. Затем измеряют удельное электросопротивление, р при равно 1 10 Ом-см и при 1150 К - 2-10 .

По данным химического и рентгенофазового анализа материал имеет состав, близкий к стехнометрическому, и структуру перовскита.

Пример 2. 5,981 г , 4,174 г и 0,634 г тщательно перетирают, проводят термообработку в токе водорода в.течение 2 ч при 620°G, а затем в течение 12 ч при 100°С. Получают 9,85 гматериала состава . Затем готовят образцы, как описано в примере 1, и измеряют удельное электросопротивление, р при 290 к равно 2-10 Ом-см и при 1000°С 110 Ом-см.

По данным химического рентгенофазового анализа материал имеет состав

близкий к стехиометрическому и струкT iypi перовскита.

Пример 3. 6,526 г La-jOa , 1,6680 г , 2,024 г и 0,164 LiIix CO обра:батывают,как описано в примере 1. Получают 9,9 г материала состава Lirt VOj с величиГ1ой удельного электросопротивления Р при 290°К, равной Ом см. i - данным химического и рентгенофа3.. ого анал.изов материал имеет состав, близкий к стехиометрическому и структуру перовскита. П р и м е р 4. 6,071 г La,0j,

1,746 г VaOj, 2,118 г 0,в}54 г .N32.003 обрабатывают по примеру 1. Получают 9,92 г материала состава Мэод VOj с величиной удельного электросопротивления j при 290к, равной .см. .

В таблице приведены составы предлагаемого токоп оводящего материала и его электрические характеристики, а также для сравнения значения извесного материала La Sr УОз .

Как следует из данных таблицы, материал состава La , где М - Li, Na, К, Rb , Cs, гдео х 0,25 обладает высокой электропроводностью, которая превосходит в 2-10 раз электропроводность известного материала СгхУОз,где О si 0,25 при одинаковом содержании легирующего элемента.

Технология получения предлагаемог материала значительно упрощается по сравнению с технологией известного: температура синтеза снижается до 1000-1100°С, что исключает использование дорогостоящего оборудования 1 существенно уменьшает энергетические затраты.

Формула изобретения ТОКОПЕ}ОВОДЯЩИЙ материей, например для электрода топливного элемен та ни основе перовскита состава

УОз , где О Х 0,25 М легирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повы 5 шения электропроводности, он содер 5 жит 8 качестве лепфуицегй элемвй-та цепочной металл. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 8135426 l.Webb J. В. ; H-Sayer J, Ph.s С Sbllt State Pbt-s. 9, 4151, 1976. 2. Патент Айгяии 1363110, кл. Н 1 В, 1974.