UA138590U - СПОСІБ ОТРИМАННЯ СКЛА Li<sub>2</sub>O-7GеO<sub>2 </sub>ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ СКЛОКЕРАМІКИ - Google Patents
СПОСІБ ОТРИМАННЯ СКЛА Li<sub>2</sub>O-7GеO<sub>2 </sub>ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ СКЛОКЕРАМІКИ Download PDFInfo
- Publication number
- UA138590U UA138590U UAU201903603U UAU201903603U UA138590U UA 138590 U UA138590 U UA 138590U UA U201903603 U UAU201903603 U UA U201903603U UA U201903603 U UAU201903603 U UA U201903603U UA 138590 U UA138590 U UA 138590U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- glass
- sub
- hours
- obtaining
- tablets
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229940119177 germanium dioxide Drugs 0.000 claims abstract description 6
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- RAXVEDGQPWORGC-UHFFFAOYSA-N [Li+].[O-][Ge](=O)[GeH2][GeH2][GeH2][GeH2][GeH2][GeH3] Chemical compound [Li+].[O-][Ge](=O)[GeH2][GeH2][GeH2][GeH2][GeH2][GeH3] RAXVEDGQPWORGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 235000003819 Madia Nutrition 0.000 description 1
- 240000004516 Madia sativa Species 0.000 description 1
- 241000036208 Mysis Species 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- ZUMLMOFWDHAQKZ-UHFFFAOYSA-N [Ge]([GeH2][GeH2][GeH3])(=O)[O-].[Li+] Chemical compound [Ge]([GeH2][GeH2][GeH3])(=O)[O-].[Li+] ZUMLMOFWDHAQKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 1
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 1
- 238000005816 glass manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- -1 lithium heptagermanate compound Chemical class 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Спосіб отримання скла Li2O-7GeO2 для виготовлення склокераміки, що включає синтез та плавлення стехіометричної суміші карбонату літію і діоксиду германію, отримання скла загартуванням розплаву, витриманого 2-3 години при 1555 K, до 295 K, згідно з корисною моделлю суміш компонентів попередньо подрібнюють і перемішують в присутності зв'язувального агента, наприклад, етилового спирту, пресують під тиском 0,5-0,8 МПа в таблетки, обпалюють при 915-1010 K 2 години, повторно подрібнюють, пресують в таблетки і синтезують 1-2 години при 915-1010 K.
Description
Корисна модель належить до технології отримання твердих електролітів для літієвих акумуляторів і більш конкретно, до процесів отримання скла з літієвою провідністю для подальшого виготовлення склокераміки.
Тверді електроліти, як речовини з іонною провідністю, можуть використовуватися в електрохімічних пристроях накопичення енергії, таких як літієві акумулятори. Твердий електроліт забезпечує переміщення іонів без необхідності в рідкій або м'якій мембрані, що розділяє електроди. Наприклад, в літій-іонному акумуляторі іони літію переміщаються від негативного електрода до позитивного під час розряду (і назад при зарядці) через твердий електроліт. Разом з тим твердий електроліт забезпечує герметичний бар'єр між анодом і катодом, щоб запобігти спільному використанню анодом і катодом загального розчину електроліту. Найбільш придатними для цього є склокерамічні матеріали з іонною провідністю. Їх виготовляють шляхом девітрифікації стекол під час термічної обробки (1-3).
Сполука гептагерманату літію (І ігсзе7О15) належить до діелектриків з літієвою провідністю.
Можливість удосконалення характеристик і способів отримання різних форм гептагерманату літію (кераміка, монокристал, скло, склокераміка) робить цей матеріал перспективним для використання в електрохімічних пристроях (4-7).
Як аналог корисної моделі взята робота |8)Ї. Розплав хімічного складу І ігО-7бе6О»2 з добавкою Сіг2Оз готували плавленням суміші реактивів в платинових тиглях протягом 1 години при температурі 1273-1623 К. Скло було отримано різким загартовуванням зі швидкістю 105К/5 краплі розплаву між холодними металевими поверхнями. Для утворення в матриці вихідного скла нанокристалів І іг(е7О015 скляну пластину піддавали ізотермічному відпалу в муфельній печі при температурах від 753 до 813 К.
Відомо, що загартовування скла для будь-яких цілей - процедура, що супроводжується виникненням залишкових механічних напруг, викликаних, зокрема, неоднорідністю складу (91.
Цей вид напруг усувають додатковою гомогенізацією шихти для приготування скла або перемішуванням розплаву |10). Оскільки цих операцій в аналогу не робилося, однорідність скла була незадовільною.
Як найближчий аналог обрано спосіб отримання скла Гі2г20-7беОг2 для виготовлення склокераміки, описаний в статті (11). Суміш реактивів карбонату літію та діоксиду германію у
Зо стехіометричному співвідношенні синтезують в платиновому тиглі 18 годин при температурі 970
К, потім плавлять і розплав витримують З години при температурі 1550 К. Формують скляну пластину шляхом загартування розплаву до 295 К між металевими пластинами.
В даному способі суміш компонентів попередньо синтезують, проте недостатня гомогенізація шихти під час проведення синтезу при виробництві скла призводить до появи небажаних сторонніх фаз у шихті, а отже, неоднорідності розплаву, і внаслідок цього, появи залишкових механічних напруг у виготовленому склі, що може привести до розтріскування скла при подальшій обробці.
В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб отримання скла І і2г20О-7560О»2 для виготовлення склокераміки, який дозволяє підвищити однорідність складу скла.
Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі, що включає синтез, плавлення стехіометричної суміші карбонату літію та діоксиду германію і отримання скла загартуванням розплаву, витриманого 2-3 години при 1555 К, до 295 К, суміш компонентів попередньо подрібнюють і перемішують у присутності зв'язувального агента, наприклад, етилового спирту, пресують під тиском 0,5-0,8 МПа у таблетки, обпалюють при 915-1010 К 2 години, повторно подрібнюють, пресують у таблетки і синтезують 1-2 години при 915-1010 К.
Розглянемо технологічний процес детальніше. Подрібнення і перемішування (може бути виконано в агатових ступках або в кульовому млині у присутності зв'язувального агента, наприклад, етилового спирту), а також пресування вихідної стехіометричної суміші компонентів карбонату літію і діоксиду германію направлено на максимально повне протікання хімічної реакції утворення гептагерманату літію в твердій фазі:
ЦПгбОз-7бео2-І і2бе7О15800»,
Пресування одностороннє. Величина тиску 0,5-0,08 МПа відповідає максимальному ущільненню шихти за рахунок витіснення повітря і підібрана експериментально. Застосування більшого тиску призводить до руйнування заготовок (таблеток) під час випресовки з прес- форми.
Температура обпалювання знизу обмежена температурою реакції утворення гептагерманату літію, визначеною за допомогою диференціального термічного аналізу (ДТА), яка становить 915 К 71, зверху - температурою термічного розкладання карбонату літію (1010 К)
П21.
Оскільки реакція йде з утворенням газу СО», в процесі первинного обпалювання спечені таблетки шихти стають пористими, що призводить до відсутності щільного контакту між частинками речовини. Цим викликана необхідність повторного подрібнення, перемішування, пресування і синтезу шихти. Тривалість обпалювання (2 години) і синтезу (1-2 години) визначено з даних рентгенофазового аналізу, а саме: у шихті, синтезованої за способом прототипу, присутня додаткова фаза тетрагерманату літію І іг2036е4Оо (Фіг. 1, крива 1), також рефлекси цієї фази помітні при проведенні реакцій (витримці при температурі синтезу) протягом півгодини. Після запропонованої в даному способі гомогенізації шихти, вона є повністю однорідною, однофазною і відповідає за складом гептагерманату літію, що підтверджується дифрактограмою (Фіг. 1, крива 2). Синтезувати більше 2-х годин недоцільно.
Спечену шихту поміщають у платиновий тигель, нагрівають до температури 1555 К, витримують 2-3 години. Формують скляну пластину шляхом загартовування розплаву до 295 К між масивними металевими пластинами.
Приклад виконання способу. Суміш реактивів карбонату літію і діоксиду германію марки "особливо чисті" в стехіометричному співвідношенні зважували і перетирали в агатових ступках 2 години в присутності етилового спирту в якості зв'язувального агента. Шихту пресували в таблетки під тиском 0,7 МПа і обпалювали в платиновому тиглі 2 години при температурі 975 К.
Після охолодження шихту повторно подрібнювали, пресували в таблетки і синтезували 1 годину при 975 К, а потім плавили в платиновому тиглі і витримували розплав 2 години при температурі 1555 К. Формування скла було виконано шляхом загартовування розплаву до 295
К між металевими пластинами.
Запропонований спосіб отримання скла 1і20-70еО2 для виготовлення склокераміки дозволяє підвищити однорідність складу скла.
Джерела інформації: 1. Раїепі ОБА М 10173921 ІС: СОЗС 3/21; СОЗС 3/064; СОЗС 3/253; НО1ТМ 10/0562; СОЗС 3/066; СОЗзС 3/062; СОЗВ 32/02; СОЗС 3/068; СОЗС 4/18; СОЗС 3/12; СО0ЗС 3/16; СОС 3/17; СОС 33/19; СОоЗС 10/00; НОїТМ 8/1016; НОїТМ 10/0525. І пйішт опПпорпозрнаїє діаззев, сотезропаїпд діазв-сегатісв апа Ійніит іоп-сопдисіїпуд МАР діаз5 сегатісв/ Айкеп Вгисе Сагаїпег (05), Гоппгоїй
Мадіа Тегезіа (05). боситенпі Ідепійег: 20150064576, Рибрі. Оаїе: Маг 5, 2015.
Ко) 2. Кпацій, Р. Іпогдапіс зоїїй Гі їоп сопдисіогв: Ап омегуіємж/ Р. Кпашй// Боїїай еїаїе Іопісв. - 2009. - М. 180 (14-16) - Р. 911-916.
З. Аті, К. І йпішт торійу іп Шапішт Бразей Мавісоп І зхТігхАїщРО»4)з апа іТігха(РОа)з таїега!в юПоуей ру ММЕ апа ітредапсе 5ресігозсору/ К. Атбі, У. Во|о, у. Зап2// доштаї ої те
Ешигореап Сег. Босієїу. - 2007. - М. 27 (13-15). - Р. 4215-4218. 4. Волнянський, М.Д. Фізичні явища у монокристалах ряду германатів: Дис. д-ра фіз.- мат.наук: 01.04.07. - Дн-вськ: ДДУ, 1993. - 411 с. 5. Перен, В.Е. Іопіс сопдисіїмну ої Гі«Себх, І і2гбеоз апа І ігсхе?Оі5/ В.Е. І іереп, В.А. Ниадіпв//
Маї. Нез. Виї. - 1976. - М. 11. - Р. 533-538. б. Волнянский, М.Д. Анизотропия злектропроводности кристаллов гептагерманата лития/
М.Д. Волнянский, М.П. Трубицьн, Яхья А.Х. Обайдат.// Физ. тверд. тела. - 2008. - Т. 50, вьп. 3. -
С. 408-410. 7. Нестеров А.А. Метастабильнье состояния стеклокерамики 1 і20-11.5(СбеО:2) с повьішенной злектропроводностью/ А.А. Нестеров, М.П. Трубицьн, Д.М. Волнянский// Физика твердого тела. -2015. - Т. 57, Мо 4. - С. 668-673. 8. Василевская Т.Н. Люминесценция примесньїх ионов Сі" в нанокристаллах и кластерах
М2гСбіє7О15 в литиево-германатньіїх стеклах/ Т.Н. Василевская, А.А. Каплянский, А.Б. Кулинин,
С.П. Феофилов.// ФТТ. - 2003. - М. 45. М5. - Р. 914-921. 9. Гулоян, Ю.А. Физико-химическиє основьї технологии стекла/ Ю.А. Гулоян - Владимир:
Транзит-ИКС, 2008. - 736 с. 10. Патент РФ Мо 2583470 МПК: СОоЗС 10/02 Способ получения стеклокерамики с наноразмерньїми кристаллами твердьїх растворов титанатов-цирконатов зрбия и/или иттербия/
Жилин А.А. (ВІ), Дьімшиц О.С. (ВІ), Алексеева И.П. (ВШ). Заявка: 2015125941/03, опубл. 10.05.2016. 11. МоІпуап:ькКії, М. ЮОемійгійсайоп ої Ше ГіОго-х(беО») діазв/ М. МоіІпуапевкКії, О. Мевіегом, М.
Тиибіїзуп// Реітовіесігісв. - 2014. - М. 466. - Р. 126-130. 12. Кулифеев, В.К. Литий/ В.К. Кулифеев, В.В. Миклушевский, И.И. Ватутин - М.: МИСИС, 2006. - 240 с. (516)
Claims (1)
- ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання скла Гі20-7беО» для виготовлення склокераміки, що включає синтез та плавлення стехіометричної суміші карбонату літію і діоксиду германію, отримання скла загартуванням розплаву, витриманого 2-3 години при 1555 К, до 295 К, який відрізняється тим, що суміш компонентів попередньо подрібнюють і перемішують в присутності зв'язувального агента, наприклад етилового спирту, пресують під тиском 0,5-0,8 МПа в таблетки, обпалюють при 915-1010 К 2 години, повторно подрібнюють, пресують в таблетки і синтезують 1-2 години при 915-1010 К.р н кю щ-к ще пор с а «Ал О ! я 15 ; ши і | | гЇ Не «І.Її.С о С : і з З МН ; ! Ши і Й ! 117» й ні і в І Па ше Кто ві | ПЕНІ, ЦІ ШИМИ и щи ШЕ Я з З ХХ З 5 х з Е КД 3. ХВ З Ка а Я щі, ГУ | пи МИТЬ Я СП в . щ І | я з ще Ес ШЕ ї ге : Кк Е Й у з Я.Х ; й З А о щей Як: М 7 2 40 БО гер)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201903603U UA138590U (uk) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | СПОСІБ ОТРИМАННЯ СКЛА Li<sub>2</sub>O-7GеO<sub>2 </sub>ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ СКЛОКЕРАМІКИ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201903603U UA138590U (uk) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | СПОСІБ ОТРИМАННЯ СКЛА Li<sub>2</sub>O-7GеO<sub>2 </sub>ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ СКЛОКЕРАМІКИ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA138590U true UA138590U (uk) | 2019-12-10 |
Family
ID=71114476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201903603U UA138590U (uk) | 2019-04-09 | 2019-04-09 | СПОСІБ ОТРИМАННЯ СКЛА Li<sub>2</sub>O-7GеO<sub>2 </sub>ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ СКЛОКЕРАМІКИ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA138590U (uk) |
-
2019
- 2019-04-09 UA UAU201903603U patent/UA138590U/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Busche et al. | In situ monitoring of fast Li-ion conductor Li7P3S11 crystallization inside a hot-press setup | |
| Shin et al. | Sintering behavior of garnet-type Li7La3Zr2O12-Li3BO3 composite solid electrolytes for all-solid-state lithium batteries | |
| JP5536996B2 (ja) | リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスの製造方法 | |
| US8883355B2 (en) | Battery including lithium ion conductive solid electrolyte and method for producing the same | |
| TWI826661B (zh) | 結晶化玻璃 | |
| CN111916820A (zh) | 二次电池固态电解质材料及其制备方法与应用 | |
| EP3754774A1 (en) | Sulfide-type compound particles, solid electrolyte, and lithium secondary battery | |
| He et al. | Effects of Li2O replacing Na2O on glass forming, structure and properties of Na2O–MgO–Al2O3–SiO2 glass and glass-ceramics | |
| JP5473537B2 (ja) | リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスおよびその製造方法 | |
| Reddy et al. | Sintering and devitrification of glass-powder compacts in the akermanite–gehlenite system | |
| Brendt et al. | The influence of ZnO and V2O5 on the crystallization behavior of BaO-CaO-SiO2 glass-ceramic sealants | |
| Pershina | Structural, thermal and electrical properties of Li2O–Al2O3–GeO2–P2O5 glasses | |
| Sigaev et al. | Lanthanum borogermanate glass-based active dielectrics | |
| WO2013180658A1 (en) | Glass ceramic electrolyte system | |
| Smiljanić et al. | Crystallization and sinterability of glass-ceramics in the system La2O3–SrO–B2O3 | |
| UA138590U (uk) | СПОСІБ ОТРИМАННЯ СКЛА Li<sub>2</sub>O-7GеO<sub>2 </sub>ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ СКЛОКЕРАМІКИ | |
| KR20220057611A (ko) | 황화물계 무기 고체 전해질 재료의 제조방법 | |
| JPH1131413A (ja) | 固体電解質およびその製造方法 | |
| Abid et al. | Glass-forming region and electrical properties of Li2O-PbO-P2O5 glasses | |
| JP2015046359A (ja) | リチウムイオン伝導性ガラスセラミックスの製造方法、リチウムイオン伝導性ガラスセラミックス、固体電解質およびリチウムイオン二次電池 | |
| Campos et al. | Ultrafast crystallization and sintering of Li1. 3Al0. 3Ti1. 7 (PO4) 3 glass through flash sinter‐crystallization | |
| KR102367567B1 (ko) | 게르마늄 도핑량이 증가된 황화물계 고체전해질 및 이의 제조방법 | |
| CN114773061B (zh) | 一种偏硼酸金属盐激光溅射靶材制备方法 | |
| KR102388035B1 (ko) | 규소 도핑량이 증가된 황화물계 고체전해질 및 이의 제조방법 | |
| CN113614038B (zh) | 硫化物系无机固体电解质材料的制造方法 |