RU2720349C1 - Method of producing solid electrolyte - Google Patents

Method of producing solid electrolyte Download PDF

Info

Publication number
RU2720349C1
RU2720349C1 RU2019136073A RU2019136073A RU2720349C1 RU 2720349 C1 RU2720349 C1 RU 2720349C1 RU 2019136073 A RU2019136073 A RU 2019136073A RU 2019136073 A RU2019136073 A RU 2019136073A RU 2720349 C1 RU2720349 C1 RU 2720349C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silver
cesium
iodide
solid electrolyte
annealing
Prior art date
Application number
RU2019136073A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Викторовна Бушкова
Ольга Григорьевна Резницких
Татьяна Владимировна Ярославцева
Николай Александрович Попов
Андрей Михайлович Непомилуев
Дмитрий Викторович Новиков
Юрий Анатольевич Добровольский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук
Priority to RU2019136073A priority Critical patent/RU2720349C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2720349C1 publication Critical patent/RU2720349C1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/18Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to methods of producing solid electrolyte with high ionic conductivity at ambient temperatures and can be used in production of electrochemical current sources, sensors, ion sources and other devices. Method of producing solid electrolyte based on tetra-silver-cesium pentahalides involves annealing a mixture of bromides and cesium and silver iodides with intermediate homogenisation, wherein the silver compound used is AgBrIcomplex silver bromide-iodide, where 0.25≤y≤0.375, with weight ratio of cesium iodide : complex silver bromide-iodide equal to 24.03÷24.29 : 75.71÷75.97, wherein the ratio of total amount of cesium and silver ions is equal to 1:4, and annealing is carried out with compaction of mixture at temperature 160–170 °C in vacuum at residual pressure of 10÷10atm with not less than threefold intermediate homogenisation.EFFECT: technical result is simplification of technology of producing solid electrolyte, providing the possibility of scaling and using only standard laboratory equipment.1 cl, 2 ex

Description

Способ получения твёрдого электролита The method of obtaining solid electrolyte

Изобретение относится к способам получения твердого электролита с высокой ионной проводимостью при температурах окружающей среды и может быть использовано при изготовлении электрохимических источников тока, сенсоров, ионных источников и других устройств.The invention relates to methods for producing a solid electrolyte with high ionic conductivity at ambient temperatures and can be used in the manufacture of electrochemical current sources, sensors, ion sources and other devices.

Известен механохимический способ синтеза пентагалогенидов тетра-серебра-цезия CsAg4Br3-xI2+x(0,25≤x≤1), заключающийся в смешении стехиометрических количеств CsI, AgIи AgBr в агатовой ступке в течение 5 мин, перемещении реакционной смеси в агатовый контейнер с агатовыми мелющими телами, вакуумировании контейнера с последующим заполнением аргоном и следующей за этим механохимической обработке в планетарной мельнице в течение 3 ч при скорости вращения 450 oб./мин. Полученный продукт состоял из почти однофазного твёрдого раствора CsAg4Br3-xI2+x со следовыми количествами исходного реагента AgI и промежуточного продукта CsAgBr2 (W. Zuo, V. Pelenovich, A. Tolstogouzov, X. Zeng, Z. Wang, X. Song, S.I. Gusev, C. Tian, D. Fu. Mechano-chemical synthesis of crystalline superionic conductor CsAg4Br3-xI2+x (x=0.32) and its application for Ag+ ion-beam generation. J. AlloysandCompounds, 2019, V. 790, p. 109-116).Known mechanochemical method for the synthesis of tetra-silver-cesium pentahalides CsAg 4 Br 3-x I 2 + x (0.25≤x≤1), which consists in mixing stoichiometric amounts of CsI, AgI and AgBr in an agate mortar for 5 minutes, moving the reaction mixture into an agate container with agate grinding media, evacuating the container followed by filling with argon and the subsequent mechanochemical treatment in a planetary mill for 3 hours at a rotation speed of 450 rpm. The resulting product consisted of an almost single-phase solid solution of CsAg 4 Br 3-x I 2 + x with trace amounts of the starting AgI reagent and intermediate CsAgBr 2 (W. Zuo, V. Pelenovich, A. Tolstogouzov, X. Zeng, Z. Wang, X. Song, SI Gusev, C. Tian, D. Fu. Mechano-chemical synthesis of crystalline superionic conductor CsAg 4 Br 3-x I 2 + x (x = 0.32) and its application for Ag + ion-beam generation. J AlloysandCompounds, 2019, V. 790, p. 109-116).

К недостаткам известного способа относится невозможность получения однофазного продукта без примесей исходных веществ и промежуточных фаз. Кроме того, для его осуществления требуется дорогостоящее оборудование – планетарная мельница, контейнеры и мелющие тела из агата или другого инертного керамического материала, причём, конструкция контейнеров должна содержать защитное зажимное устройство и обеспечивать газонепроницаемость с сохранением внутри контейнера атмосферы инертного газа в ходе синтеза.The disadvantages of this method include the inability to obtain a single-phase product without impurities of the starting materials and intermediate phases. In addition, its implementation requires expensive equipment - a planetary mill, containers and grinding bodies made of agate or other inert ceramic material, moreover, the design of the containers must contain a protective clamping device and ensure gas impermeability while maintaining an inert gas atmosphere inside the container during synthesis.

Известен способ получения пентагалогенидов тетра-серебра-цезия общей формулы CsAg4Br3-xI2+x, где 0,25≤x≤1, путем направленной кристаллизации из расплава, включающий смешение бромидов и иодидов цезия и серебра с соотношением суммарных количеств солей цезия и серебра 1:4, сплавление в кварцевой ампуле при 320 оС в инертной атмосфере (Ar), перемешивание, кристаллизацию при комнатной температуре, гомогенизацию путём перетирания в ступке, прессование и отжиг при температуре ниже температуры плавления (которая составляет 165-175 оС в зависимости от состава)( Патент RU 1 697 573 С, МПК H01M 6/18, 1995г.) (прототип).A known method of producing tetra-silver-cesium pentahalides of the general formula CsAg 4 Br 3-x I 2 + x , where 0.25≤x≤1, by directional crystallization from a melt, comprising mixing bromides and iodides of cesium and silver with a ratio of total amounts of salts cesium and silver 1: 4, fusion in a quartz ampoule at 320 о С in an inert atmosphere (Ar), stirring, crystallization at room temperature, homogenization by grinding in a mortar, pressing and annealing at a temperature below the melting temperature (which is 165-175 о C depending on the state Ava) (Patent RU 1 697 573 C, IPC H01M 6/18, 1995) (prototype).

К недостаткам известного способа получения следует отнести, во-первых, его длительность, так как вследствие инконгруэнтного характера плавления твёрдых растворов α-CsAg4Br3-xI2+x при охлаждении расплава происходит неконтролируемое фазообразование с кристаллизацией не только α-CsAg4Br3-xI2+x, но и других продуктов перитектической реакциив трёхкомпонентной системе, причём, состав примесей в различных точках объёма плава неизбежно будет отличаться из-за неравномерного охлаждения. Вследствие этого, последующий отжиг измельченного плава ведут во избежание образования жидкой фазы при температурах заметно ниже температуры его плавления, учитывая неизбежное появление одной или двух эвтектик при температурах 125±5 оС и 155±5 оС, что увеличивает длительность термообработки. Во-вторых, недостатком является трудоемкость, поскольку операция гомогенизации частично закристаллизованного, а частично застеклованного плава требует значительных усилий. Как следствие недостатком способа является невозможность его масштабирования для получения значительных количеств твердого электролита.The disadvantages of the known production method include, firstly, its duration, since due to the incongruent nature of the melting of α-CsAg 4 Br 3-x I 2 + x solid solutions, uncontrolled phase formation with crystallization of not only α-CsAg 4 Br occurs upon cooling of the melt 3-x I 2 + x , but also of other peritectic reaction products in a three-component system, moreover, the composition of impurities at different points in the volume of the melt will inevitably differ due to uneven cooling. Consequently, subsequent annealing crushed smelt lead to avoid the formation of liquid phase at temperatures considerably below its melting temperature, given the inevitable appearance of one or two eutectics at temperatures of 125 ± 5 ° and 155 ± 5 ° C, which increases the duration of the heat treatment. Secondly, the disadvantage is the complexity, since the operation of homogenization of partially crystallized and partially vitrified melt requires considerable effort. As a consequence, the disadvantage of this method is the impossibility of scaling it to obtain significant quantities of solid electrolyte.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать более технологичный и пригодный для масштабирования способ получения твёрдого электролита на основе пентагалогенидов тетра-серебра-цезия .Thus, the authors were faced with the task of developing a more technologically advanced and scalable method for producing a solid electrolyte based on tetra-silver-cesium pentahalides.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе получения твердого электролита на основе пентагалогенидов тетра-серебра-цезия, включающем отжиг смеси бромидов и иодидов цезия и серебра с промежуточной гомогенизацией, в котором в качестве соединения серебра используют сложный бромид-иодид серебра состава AgBr1-yIy, где 0,25≤у≤0,375, при массовом соотношении иодид цезия : сложный бромид-иодид серебра, равном 24.03÷24.29 : 75.71÷75.97, при этом соотношение суммарного количества ионов цезия и серебра равно 1:4,, а отжиг ведут с уплотнением смеси при температуре 160-170оС в вакууме при остаточном давлении 10-2 ÷10-3 атм с не менее, чем трёхкратной промежуточной гомогенизацией. The problem is solved in the proposed method for producing a solid electrolyte based on tetra-silver-cesium pentahalides, including annealing a mixture of cesium and silver bromides and iodides with intermediate homogenization, in which silver bromide iodide of the composition AgBr 1-y I y is used as a silver compound , where 0.25≤y≤0.375, with the mass ratio of cesium iodide: complex bromide-silver iodide equal to 24.03 ÷ 24.29: 75.71 ÷ 75.97, while the ratio of the total number of cesium and silver ions is 1: 4, and annealing is carried out with compaction of the mixture at a pace Aturi 160-170 ° C under vacuum at a residual pressure of 10 -2 ÷ 10 -3 atm with at least triply intermediate homogenisation.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способе получения твердого электролита на основе пентагалогенидов тетра-серебра-цезия с использованием в качестве исходного соединения серебра сложного бромида-иодида серебра состава AgBr1-yIy, где 0,25≤у≤0,375, в условиях проведения процесса предлагаемых авторами. Currently, from the patent and scientific and technical literature, there is no known method for producing a solid electrolyte based on tetra-silver-cesium pentahalides using silver bromide-iodide compound AgBr 1-y I y as the starting silver compound, where 0.25≤y ≤0.375, in terms of the process proposed by the authors.

Исследования, проведенные авторами, позволили установить, что температура отжига твердофазной реакционной смеси может быть максимально приближена к температуре плавления твёрдого электролита при атмосферном давлении (165±5 оС) без риска образования жидкой фазы благодаря смещению фазового перехода при вакуумировании в сторону более высоких температур в случае использования в качестве исходных веществ иодида цезия CsI и твёрдого раствора на основе бромида-иодида серебра состава AgBr1-yIy.Studies conducted by the authors revealed that the annealing temperature solid phase reaction mixture can be as close as possible to the temperature of the solid electrolyte melting at atmospheric pressure (165 ± 5 ° C) without the risk of formation of liquid phases owing to the phase transition displacement at vacuumizing toward higher temperatures in the case of using CsI iodide CsI and a solid solution based on silver bromide-iodide composition AgBr 1-y I y as starting materials.

При этом все операции по получению твёрдого электролита могут быть выполнены с использованием стандартного лабораторного оборудования, которое при масштабировании может быть легко заменено на более производительное.At the same time, all operations to obtain solid electrolyte can be performed using standard laboratory equipment, which, when scaled, can easily be replaced by a more productive one.

Предлагаемый авторами способ предполагает существенное снижение температуры термообработки первичной реакционной смеси (от 320 до 165±5оС), исключение (в случае использования инертной атмосферы) осложняющих синтез операций по созданию инертной атмосферы и барботированию инертного газа через расплав для его перемешивания, исключение малопроизводительной и трудоёмкой операции первичного измельчения плава, при этом предлагаемый способ обеспечивает достижение высокой ионной (до 0,2 Ом-1·см-1) и низкой электронной (~10-9 Ом-1·см-1) проводимости при комнатной температуре и сохранение высоких транспортных характеристик электролита при охлаждении до минус 50 оС. Proposed authors method involves a significant decrease in the temperature of the heat treatment of the primary reaction mixture (from 320 to 165 ± 5 ° C), deletion (in the case of use of inert atmosphere) complicating the synthesis operations by producing an inert atmosphere and bubbling an inert gas through the melt for its stirring, exclusion of unproductive and the time-consuming operation of primary grinding of melt, while the proposed method ensures the achievement of high ionic (up to 0.2 Ohm -1 · cm -1 ) and low electron (~ 10 -9 Ohm -1 · cm -1 ) st at room temperature and maintaining high transport characteristics of the electrolyte upon cooling to minus 50 about C.

Поставленная задача может быть решена только при соблюдении условий проведения процесса, предлагаемых авторами. Так, при массовом соотношении иодид цезия : сложный бромид-иодид серебра за пределами приведенного интервала значений 24.03÷24.29 : 75.71÷75.97 наблюдается появление побочных продуктов вследствие нарушения стехиометрии. Снижение температуры отжига ниже 160оС ведет к увеличению времени отжига и числа промежуточных гомогенизаций. Повышение температуры отжига выше 170оС ведет к инконгруэнтному плавлению с разложением и образованием плотного твердого монолита.The task can be solved only if the conditions of the process proposed by the authors are observed. So, with the mass ratio of cesium iodide: complex silver bromide-iodide, the appearance of by-products due to violation of stoichiometry is observed beyond the reduced range of values 24.03 ÷ 24.29: 75.71 ÷ 75.97. Reducing the annealing temperature below 160 ° C leads to an increase in annealing time and number of intermediate homogenisation. Raising the annealing temperature above 170 ° C leads to incongruent melting with decomposition and formation of a dense solid monolith.

Предлагаемый способ получения твёрдого электролита может быть осуществлён следующим образом.The proposed method for producing solid electrolyte can be carried out as follows.

Готовят реакционную смесь из CsI и AgBr1-yIy, где 0,25≤у≤0,375, при массовом соотношении иодид цезия : сложный бромид-иодид серебра, равном 24.03÷24.29 : 75.71÷75.97, при этом соотношение суммарного количества ионов цезия и серебра равно 1:4. Гомогенизируют в агатовой ступке, переносят в кварцевый стакан, уплотняют, помещают в вакуумируемый сушильный шкаф или реактор, вакуумируют до остаточного давления 10-2 ÷10-3 атм и далее подвергают отжигу в интервале температур 160-170оС с не менее, чем трёхкратной промежуточной гомогенизацией, в течение ⁓ 160-190 часов. Получают пентагалогенид тетра-серебра-цезия состава CsAg4Br3-xI2+x, где 0,25≤x≤0,5. Состав конечного продукта контролируют методами рентгеноструктурного и термического анализа. Ионную проводимость конечного продукта измеряют в симметричной двухзондовой двухэлектродной ячейке с обратимыми или блокирующими электродами методом электрохимического импеданса. Электронную составляющую проводимости определяют поляризационным методом Хэбба-Вагнера в несимметричной двухзондовой двухэлектродной ячейке с блокирующим (углерод) и обратимым (серебро) электродами по методике, описанной в известном источнике (N. Valverde. Thermodynamic stabilization of the solid electrolyte RbAg4I5. J. Electrochem. Soc.: Solid State Science and Technology, 1980, V.127, No. 11, p. 2425-2429).Prepare a reaction mixture of CsI and AgBr 1-y I y , where 0.25≤y≤0.375, with a mass ratio of cesium iodide: complex silver bromide-iodide equal to 24.03 ÷ 24.29: 75.71 ÷ 75.97, while the ratio of the total number of cesium ions and silver is 1: 4. Homogenized in an agate mortar and transferred to a quartz glass seal was placed in the evacuated oven or reactor is evacuated to a residual pressure of 10 -2 ÷ 10 -3 atm, and then subjected to annealing in the temperature range 160-170 ° C with not less than threefold intermediate homogenization, for ⁓ 160-190 hours. Get tetra-silver-cesium pentahalide composition CsAg 4 Br 3-x I 2 + x , where 0.25≤x≤0.5. The composition of the final product is controlled by x-ray diffraction and thermal analysis methods. The ionic conductivity of the final product is measured in a symmetric two-probe two-electrode cell with reversible or blocking electrodes by the method of electrochemical impedance. The electronic component of conductivity is determined by the Habb-Wagner polarization method in an asymmetric two-probe two-electrode cell with blocking (carbon) and reversible (silver) electrodes according to the method described in the well-known source (N. Valverde. Thermodynamic stabilization of the solid electrolyte RbAg 4 I 5. J. Electrochem. Soc.: Solid State Science and Technology, 1980, V.127, No. 11, p. 2425-2429).

Сущность предлагаемого изобретения проиллюстрирована следующими примерами конкретного выполнения.The essence of the invention is illustrated by the following examples of specific performance.

Пример 1. Готовят реакционную смесь из 2,7670 г CsI и 8,7500 г твёрдого раствора AgBr0.625I0.375, что соответствует массовому соотношению иодид цезия : сложный бромид-иодид серебра, равном 24.03:75.97, при этом соотношение суммарного количества ионов цезия и серебра равно 1:4. Гомогенизируют в агатовой ступке в течение 30 мин, переносят в кварцевый стакан ёмкостью 250 мл, уплотняют, помещают в герметичный реактор из нержавеющей стали объёмом 400 см3, вакуумируют до остаточного давления 10-2 атм и далее подвергают обжигу при 170оС с промежуточными гомогенизациями после 24 часов, 48 часов, 48 часов и финальной гомогенизацией после 48 ч при суммарном времени отжига 168 часов. После каждой стадии отжига реактор охлаждают до комнатной температуры, контролируют остаточное давление с помощью вакуумметра (чтобы убедиться в его неизменности), открывают вентиль для установления атмосферного давления и вынимают стакан с реакционной смесью. Далее выполняют промежуточную гомогенизацию материала в агатовой ступке в течение 30 мин, снова загружают ее в кварцевый стакан, уплотняют, помещают в реактор, вакуумируют реактор, помещают в сушильный шкаф и продолжают отжиг. Полученный продукт гомогенизируют в агатовой ступке, помещают в банку из темного стекла и отбирают пробу для контроля фазового состава. Все операции проводят в тёмной комнате при красном освещении. Продукт хранят в условиях изоляции от света.Example 1. Prepare a reaction mixture of 2.7670 g of CsI and 8.7500 g of a solid solution of AgBr 0.625 I 0.375 , which corresponds to the mass ratio of cesium iodide: complex bromide-silver iodide equal to 24.03: 75.97, while the ratio of the total number of cesium ions and silver is 1: 4. Homogenized in an agate mortar for 30 min, transferred to a quartz glass capacity of 250 ml, compacted, placed in a sealed stainless steel reactor volume 400 cm 3, is evacuated to a residual pressure of 10 -2 atm, and then subjected to calcination at 170 ° C with intermediate homogenization after 24 hours, 48 hours, 48 hours and final homogenization after 48 hours with a total annealing time of 168 hours. After each stage of annealing, the reactor is cooled to room temperature, the residual pressure is monitored with a vacuum gauge (to make sure it is unchanged), the valve is opened to establish atmospheric pressure, and the beaker with the reaction mixture is removed. Next, intermediate homogenization of the material in an agate mortar is carried out for 30 minutes, it is again loaded into a quartz glass, compacted, placed in a reactor, the reactor is evacuated, placed in an oven and annealing is continued. The resulting product is homogenized in an agate mortar, placed in a dark glass jar and a sample is taken to control the phase composition. All operations are carried out in a dark room with red lighting. The product is stored in isolation from light.

Получают хорошо откристаллизованный однофазный порошок заданного состава CsAg4Br2.5I2.5 с параметром кубической ячейки a = 10,957 Å (что соответствует данным ICDDPDF-2 [46-50]) и температурой начала плавления 179 оС (другие эффекты на термограмме отсутствуют). Выход 97-98 %. Ионная проводимость при 25оС составляет 0,28 Ом-1·см-1; электронная составляющая проводимости 8×10-9 Ом-1·см-1.Prepared well otkristallizovanny single-phase powder of a given composition CsAg 4 Br 2.5 I 2.5 cubic cell parameter a = 10,957 Å (which corresponds to data ICDDPDF-2 [46-50]) and a melting onset temperature of 179 ° C (other effects on the thermogram lacking). Yield 97-98%. Ionic conductivity at 25 about C is 0.28 Ohm -1 · cm -1 ; the electronic component of conductivity is 8 × 10 -9 Ohm -1 · cm -1 .

Пример 2. Готовят реакционную смесь из 2,5981г CsI и 8,0974 г твёрдого раствора AgBr0,688I0,312, что соответствует массовому соотношению иодид цезия : сложный бромид-иодид серебра, равном 24.29 : 75.71, при этом соотношение суммарного количества ионов цезия и серебра равно 1:4. Гомогенизируют в агатовой ступке в течение 30 мин, переносят в кварцевый стакан ёмкостью 250 мл, уплотняют, помещают в герметичный реактор из нержавеющей стали объёмом 400 см3, вакуумируют до остаточного давления 10-3 атм и далее подвергают обжигу при 160 с промежуточными гомогенизациями после 48 часов, 48 часов, 48 часов и финальной гомогенизацией после 48 ч при суммарном времени отжига 192 часа. После каждой стадии отжига реактор охлаждают до комнатной температуры, контролируют остаточное давление с помощью вакуумметра (чтобы убедиться в его неизменности), открывают вентиль для установления атмосферного давления и вынимают стакан с реакционной смесью. Далее выполняют промежуточную гомогенизацию материала в агатовой ступке в течение 30 мин, снова загружают ее в кварцевый стакан, уплотняют, помещают в реактор, вакуумируют реактор, помещают в сушильный шкаф и продолжают отжиг. Полученный продукт гомогенизируют в агатовой ступке, помещают в банку из темного стекла и отбирают пробу для контроля фазового состава. Все операции проводят в тёмной комнате при красном освещении. Продукт хранят в условиях изоляции от света.Example 2. Prepare a reaction mixture of 2.5981 g CsI and 8.0974 g of a solid solution of AgBr 0.688 I 0.312 , which corresponds to the mass ratio of cesium iodide: complex bromide-silver iodide equal to 24.29: 75.71, while the ratio of the total number of cesium and silver ions equal to 1: 4. Homogenize in an agate mortar for 30 minutes, transfer to a quartz glass with a capacity of 250 ml, compact, place in a sealed stainless steel reactor with a volume of 400 cm 3 , vacuum to a residual pressure of 10 -3 atm, and then calcine at 160 with intermediate homogenization after 48 hours, 48 hours, 48 hours and final homogenization after 48 hours with a total annealing time of 192 hours. After each stage of annealing, the reactor is cooled to room temperature, the residual pressure is monitored with a vacuum gauge (to make sure it remains unchanged), the valve is opened to establish atmospheric pressure, and the beaker with the reaction mixture is removed. Next, intermediate homogenization of the material in an agate mortar is carried out for 30 minutes, it is again loaded into a quartz glass, compacted, placed in a reactor, the reactor is evacuated, placed in an oven and annealing is continued. The resulting product is homogenized in an agate mortar, placed in a dark glass jar and a sample is taken to control the phase composition. All operations are carried out in a dark room with red lighting. The product is stored in isolation from light.

Получают хорошо откристаллизованный однофазный порошок заданного состава CsAg4Br2.75I2.25 с параметром кубической ячейки a = 10.924 Å (что соответствует данным ICDDPDF-2 [46-50]) и температурой начала плавления 179оС с примесью следовых количеств CsAgBr2. Выход 97-98 %. Ионная проводимость при 25оС составляет 0,25 Ом-1·см-1; электронная составляющая проводимости 8×10-9 Ом-1·см-1.Prepared well otkristallizovanny single-phase powder of a given composition CsAg 4 Br 2.75 I 2.25 with a cubic cell parameter a = 10.924 Å (which corresponds to data ICDDPDF-2 [46-50]) and a melting onset temperature of 179 ° C with an admixture of trace amounts CsAgBr 2. Yield 97-98%. Ionic conductivity at 25 about C is 0.25 Ohm -1 · cm -1 ; the electronic component of conductivity is 8 × 10 -9 Ohm -1 · cm -1 .

Таким образом, авторами предлагается способ получения твёрдого электролита с высокой проводимостью по катионам серебра при температурах окружающей среды, исключающий стадии плавления шихты, перемешивания расплава, его кристаллизации и дезагрегации застывшего плава, за счет снижения температуры отжига, что обеспечивает упрощение технологии получения, обеспечивая возможность масштабирования и использования только стандартного лабораторного оборудования. Thus, the authors propose a method for producing a solid electrolyte with high conductivity on silver cations at ambient temperatures, eliminating the stages of charge melting, melt mixing, crystallization and disaggregation of solidified melt, due to a decrease in the annealing temperature, which simplifies the production technology, providing the possibility of scaling and use only standard laboratory equipment.

Claims (1)

Способ получения твердого электролита на основе пентагалогенидов тетра-серебра-цезия, включающий отжиг смеси бромидов и иодидов цезия и серебра с промежуточной гомогенизацией, отличающийся тем, что в качестве соединения серебра используют сложный бромид-иодид серебра состава AgBr1-yIy, где 0,25≤у≤0,375, при массовом соотношении иодид цезия: сложный бромид-иодид серебра, равном 24.03
Figure 00000001
24.29 : 75.71
Figure 00000001
75.97, при этом соотношение суммарного количества ионов цезия и серебра равно 1:4, а отжиг ведут с уплотнением смеси при температуре 160-170оС в вакууме при остаточном давлении 10-2
Figure 00000001
10-3 атм с не менее чем трёхкратной промежуточной гомогенизацией.
A method for producing a solid electrolyte based on tetra-silver-cesium pentahalides, comprising annealing a mixture of cesium and silver bromides and iodides with intermediate homogenization, characterized in that a silver bromide-iodide of the composition AgBr 1-y I y is used as a silver compound, where 0 , 25≤y≤0.375, in the mass ratio of cesium iodide: complex silver bromide-iodide, equal to 24.03
Figure 00000001
24.29: 75.71
Figure 00000001
75.97, while the ratio of the total amounts of cesium and silver ions is 1: 4, and annealing are sealingly mixture at a temperature of 160-170 C in a vacuum at a residual pressure of 10 -2
Figure 00000001
10 -3 atm with at least three times intermediate homogenization.
RU2019136073A 2019-11-11 2019-11-11 Method of producing solid electrolyte RU2720349C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136073A RU2720349C1 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Method of producing solid electrolyte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019136073A RU2720349C1 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Method of producing solid electrolyte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2720349C1 true RU2720349C1 (en) 2020-04-29

Family

ID=70553103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019136073A RU2720349C1 (en) 2019-11-11 2019-11-11 Method of producing solid electrolyte

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2720349C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3519404A (en) * 1969-04-17 1970-07-07 North American Rockwell Solid ionic conductors
RU1697573C (en) * 1989-06-29 1995-10-27 Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН Solid electrolyte
US20110117440A1 (en) * 2008-05-13 2011-05-19 Tohoku University Solid electrolyte, method for producing the same, and secondary battery comprising solid electrolyte
RU2665046C2 (en) * 2013-09-02 2018-08-28 Мицубиси Газ Кемикал Компани, Инк. Solid-state battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3519404A (en) * 1969-04-17 1970-07-07 North American Rockwell Solid ionic conductors
RU1697573C (en) * 1989-06-29 1995-10-27 Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН Solid electrolyte
US20110117440A1 (en) * 2008-05-13 2011-05-19 Tohoku University Solid electrolyte, method for producing the same, and secondary battery comprising solid electrolyte
RU2665046C2 (en) * 2013-09-02 2018-08-28 Мицубиси Газ Кемикал Компани, Инк. Solid-state battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3410529B1 (en) Solid electrolyte material and all solid lithium ion secondary battery
Anantharamulu et al. A wide-ranging review on Nasicon type materials
US9246188B2 (en) Anti-perovskite solid electrolyte compositions
Matsuda et al. Sintering behavior and electrochemical properties of garnet-like lithium conductor Li6. 25M0. 25La3Zr2O12 (M: Al3+ and Ga3+)
CN116240633A (en) Compound orthorhombic selenium gallium barium and orthorhombic selenium gallium barium nonlinear optical crystal, preparation method and application thereof
Hariharan et al. Investigations on silver iodide silver oxysalt glass ceramics
Lu et al. Lithium phosphosulfide electrolytes for solid-state batteries: Part I
Montag et al. Synthesis and characterization of LiZnP and LiZnAs semiconductor material
Imamaliyeva et al. Phase Equilibria in the Tl 2 Te-Tl 5 Te 3-Tl 9 TmTe 6 Section of the Tl-Tm-Te System
Zheng et al. Differentiating grain and grain boundary ionic conductivities of Li-ion antiperovskite electrolytes
RU2720349C1 (en) Method of producing solid electrolyte
JP2021150289A (en) Method for producing sulfide solid electrolyte material
Sorokin et al. Electrical Properties of PbSnF4Materials Prepared by Different Methods
Vijayakumar et al. Investigations on synthesis, growth, electrical and defect studies of lithium selenoindate single crystals
CN112647131B (en) Gadolinium lithium zirconate compound and preparation method and application of single crystal thereof
JPH09328395A (en) Cesium lithium borate crystal
US9708728B1 (en) Growth of metal oxide single crystals from alkaline-earth metal fluxes
CN108950687B (en) Borax crystals, method for producing same and use thereof
Williamson et al. Lower valence fluorides of vanadium. 1. Synthesis and characterization of sodium trifluorovanadate, potassium trifluorovanadate, and rubidium trifluorovanadate
CN114438592A (en) Monoclinic system crystal form substance and preparation method thereof
Buzanov et al. Hydride Intercalation of Lithium into Ni3GaTe2
Kireev et al. Growth, structure, and electrophysical properties of single crystals of A2TiGeO5 (A= Li and Na)
CN114645326B (en) Preparation method of InTeI single crystal
CN115216845B (en) Co-based ternary insulator single crystal with centimeter-level size and preparation method thereof
Ding et al. Research on the phase decomposition of LuxY1− xAlO3: Ce crystals at high temperatures