Разработка твердых электролитов на основе ионных кристаллов со структурой флюорита

Путем быстрого охлаждения (закалки) кристаллов фторида кальция, нагретых в атмосфере аргона, впервые осуществлена стабилизация при комнатной температуре высокотемпературной динамической разупорядоченности анионной подрешетки кристаллов со структурой флюорита. Обнаружено поглощение в вакуумной ультрафиолетовой области и люминесценция в видимой области спектра, свидетельствующие об образовании анионных нанокластеров при возникновении в кристаллах суперионной проводимости (рис. 10). Показано, что при образовании кластеров важную роль играет электронно-колебательное взаимодействие, обуславливающее радикальную перестройку электронной структуры в области кластера.
Показано, что аддитивное окрашивание кристаллов, при котором в кристалл вводятся анионные вакансии, запускает процесс разупорядочения анионной подрешетки при более низких температурах, нежели в неокрашенном кристалле, и значительно интенсифицирует этот процесс. Установлено, что это влияние обусловлено разрушением центров окраски и превращением коллоидных центров в регулярную структуру при нагревании кристаллов.
Аналогичные эффекты должны наблюдаться во всех кристаллах со структурой флюорита. Таки образом, использование процедур закалки и аддитивного окрашивания должно снизить температуру перехода этих кристаллов в состояние с суперионной проводимостью на сотни градусов. Проведенные исследования открывают возможность создания на их основе эффективных твердых электролитов.
 
Спектры поглощения закаленных чистого (а) и аддитивно окрашенного (б) кристаллов фторида кальция при комнатной температуре (1) и нагретых до температур: (а) – 800 С (2) и 1000 С (3), (б) – 600С (2), 800С (3) и 1000С (4). Видно значительное увеличение в аддитивно окрашенном кристалле кластерного поглощения – индикатора разупорядочения анионной подрешетки, обеспечивающего суперионную проводимость.
 
Области использования результатов:
Топливные элементы, электрические батареи, аккумуляторы, газовые сенсоры, кислородные насосы.

Информация © 2015-2017 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Департамент информационных технологий