Ép viên và thiêu kết
Trong luận văn này, chúng tôi thực hiện phép đo phổ Amperometry trên hệ AutoLap. PGS-30.
2.3. Thực nghiệm chế tạo mẫu
2.3.1. Chế tạo vật dẫn ion La(2/3)-xLi3xTiO3 xLi3xTiO3
Các mẫu gốm La0,56Li0,33TiO3 được chế tạo bằng phương pháp phản ứng pha rắn truyền thống. Quy trình chế tạo vật liệu được thực hiện theo các bước như mô tả trong hình 2.10. Cụ thể các bước được tiến hành như sau:
- Chuẩn bị mẫu nguyên vật liệu
Chất điện ly rắn La0,56Li0,33TiO3 được chế tạo từ các chất ban đầu là các oxit La2O3 (99,9%), TiO2 (99,9%) và muối Li2CO3 (99,9%) có độ sạch cao. Hỗn hợp vật liệu nguồn được pha trộn theo tỉ lệ nguyên tử kim loại La:Li:Ti là 0,56:0,33:1. Riêng với La2O3 được nung ở nhiệt độ 400 C trong 1 giờ trước khi
cân, việc làm này đảm bảo loại bỏ hoàn toàn nước do La2O3 là chất hấp thụ nước mạnh ở điều kiện thường, giúp cho việc cân La2O3 theo đúng thành phần danh định.
- Nghiền trộn lần 1
Hỗn hợp các bột được nghiền trộn trong dung môi (cồn tuyệt đối) bằng máy nghiền hành tinh với chế độ 400 vòng/phút trong 4 giờ. Công việc này có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo sự đồng nhất của vật liệu, làm cho các hạt bột mịn và trộn với nhau đồng đều, cho phép phản ứng pha rắn xảy ra đồng đều qua sự khuếch tán nguyên tử giữa các hạt.
- Nung sơ bộ
Sau khi được nghiền trộn hỗn hợp bột được làm khô bằng cách để cồn bay hơi tự nhiên sau đó được ủ nhiệt với tốc độ gia nhiệt là 10C/phút. Khi đạt nhiệt độ 800 C, nhiệt độ được giữ không đổi trong 4 giờ sau đó để nguội tự nhiên trong lò. Tại nhiệt độ này có sự phân hủy của Li2CO3 để giải phóng CO2 và tác dụng với La2O3 và TiO2 theo cơ chế phản ứng pha rắn tạo thành các pha hợp chất trung gian.
Hỗn hợp bột thu được tiếp tục được nghiền trộn lần 2 bằng máy nghiền hành tinh. Ở lần nghiền trộn này chúng tôi thực hiện trong 6 giờ và đặt chế độ 400 vòng/phút. Ý nghĩa của việc làm này là một mặt tạo độ đồng đều hơn nữa cho hỗn hợp một mặt cung cấp năng lượng cho phản ứng pha rắn tiếp tục xảy ra nhằm mục đích giảm nhiệt độ thiêu kết sau này.
- Thiêu kết
Sau khi nghiền trộn lần 2, hỗn hợp bột được ép dưới áp suất 400MPa thành các viên có dạng hình trụ dẹt với đường kính = 12 mm với chiều dày d ≈ 1 mm. Tiếp theo, các viên được thiêu kết ở các chế độ nhiệt khác nhau là 1150, 1200 và 1250 C trong thời gian 6 giờ với tốc độ gia nhiệt 10 C/phút và sau đó để nguội tự nhiên trong lò. Thiết bị được sử dụng thiêu kết là hệ lò Nabertherm với chế độ hoạt động tự động theo chương trình cài đặt trước.
- Chế tạo mẫu đo tính chất điện
Để xác định độ dẫn điện của vật liệu, mẫu đo có cấu tạo kiểu bánh kẹp với các điện cực là màng nhôm được chế tạo bằng kỹ thuật bốc bay chân không. Chiều dày ước lượng của điện cực Al là 365 nm. Để có tiếp xúc tốt giữa điện cực và vật liệu LLTO, trước khi lắng đọng điện cực, bề mặt các mẫu được mài phẳng và đánh bóng. Sau đó các viên được
làm sạch bằng rung siêu âm lần lượt trong cồn, axeton và nước nguyên chất. Cuối cùng, chúng được sấy khô trong lò ở 120 oC trong thời gian 1 giờ.
2.3.2. Chế tạo vật liệu điện cực catôt LiMn2O4
Vật liệu LiMn2O4 có thể chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau tuy nhiên trong khuôn khổ của luận văn, chúng tôi lựa chọn phương pháp phản ứng pha rắn. Đây là một trong những phương pháp đơn giản về công nghệ, có hiệu quả kinh tế cao và có thể sản xuất với số lượng lớn.
Vật liệu tích/thoát ion LiMn2O4 được chế tạo từ các vật liệu nguồn có độ sạch cao là ôxit MnO2 (99,9%) và muối Li2CO3 (99,99%).
Qui trình chế tạo vật liệu LiMn2O4 được thực hiện theo các bước mô tả trong sơ đồ hình 2.12: