[發明專利]一種LiFeAs超導體的電化學制備方法

無效

• 申請號: 200910242511.3
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN101740173A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 陳寧;屈少鵬;李陽;張睿;趙海雷
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00;H01B13/00
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明涉及超導體的制備方法，特別是一種LiFeAs超導體的電化學制備方法。

背景技術

超導體自發現以來，因為其具有零電阻、抗磁性的特性，一直倍受關注。

2008年2月18日，日本科學家報道了新的鐵基超導體(KamiharaY，Watanabe?T，Hirano?M，et?al.Iron-based?layered?superconductor?La[O_1-xF_x]FeAs(x＝0.05-0.12)with?Tc＝26?K.J?Am?Chem?Soc，2008，130：3296-3299)，他們通過給基體摻入F，使得其在26K實現了超導；同年3月25日陳仙輝等人在國際上首次獲得了臨界溫度達到43開爾文(-230.15℃)的鐵基化合物超導體，突破了“麥克米蘭極限”，證實了FeAs基超導體為非傳統超導體(X.H.Chen，T.Wu，G.Wu，R.H.Liu，H.Chen?&?D.F.Fang.Superconductivity?at?43?K?in?SmFeAsO_1-xF_x.Nature453，761-762.doi：10.1038/nature07045)，Nature評論這一發現有助于對FeAs基超導體的研究奠定基礎。

FeAs基超導體系即銅氧基高溫超導體后第二類高溫超導體，目前，對于鐵基系列超導體的制備都是采用高溫固態反應的方法，還沒有見到利用電化學在室溫條件下制備超導體的報道。

LiFeAs作為鐵基超導體中111型結構的代表，它不穩定，易吸潮，易與氧氣、氮氣反應，目前，關于其制備的方法為高溫固態反應法。文獻(X.C.Wang，Q.Q.Liu，Y.X.Lv，W.B.Gao，L.X.Yang，R.C.Yu，F.Y.Li，C.Q.Jin，Solid?State?Communications?148，538(2008))中報道的方法是高溫高壓固態反應法：將Li和FeAs按摩爾比1∶1混合，包裹在鉑中，在1-1.8GPa高壓下加熱到800℃，在此溫度下保溫60min后，對生成物進行淬火處理，最后再減去所加壓力，整個過程需在Ar氣保護下進行。此外還有人(Joshua?H.Tapp，Zhongjia?Tang，Bing?Lv，Kalyan?Sasmal，Bernd?Lorenz，Paul?C.W.Chu，and?Arnold?M.Guloy.LiFeAs：An?Intrinsic?FeAs-based?Superconductor?with?Tc＝18K)用Li、Fe、As直接在真空石英管中加熱到740℃保溫24小時后，緩慢冷卻到室溫來制備LiFeAs超導體。

上述方法的特點是要在高溫下進行，有的還要加入高壓的條件，整個制備LiFeAs超導體的周期較長，即整體的實驗條件要求較高。

發明內容

本發明的目的在于克服制備工藝條件高，制備周期長等方面的不足，提供一種利用電化學的方法在室溫下將Li離子嵌入到FeAs層中制備LiFeAs超導體的電化學制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：一種LiFeAs超導體的電化學制備方法，其具體制備步驟如下：

步驟1.正極電極的制備：選取電極的成分配料和質量百分比為：FeAs粉末66％～74％，乙炔黑14％～18％，粘結劑12％～16％；將0.1～1mL的N-甲基吡咯烷酮與所述電極的成分配料一起放入研缽中均勻混合研磨成膠狀，涂在干凈的金屬箔上制成電極片；將電極片置于干燥箱中，在50～75℃預干燥，待N-甲基吡咯烷酮完全揮發后，在壓機上輕壓電極片，再在110～150℃干燥箱中真空干燥2～3小時直至電極片完全干燥，待溫度逐漸降至室溫后，取出電極片打孔制備電極形狀后放入120℃抽真空的干燥箱中干燥24小時，后放入充滿保護氣體的手套箱內。

步驟2.電池的裝配：將鋰片電極放置在電池外殼的底部，放入一層隔膜分開兩極，將隔離圈放入壓住隔膜后，加入由LiPF₆-EC、DEC、EMC按體積比1～2∶1∶1～2混合制得的電解液，電解液濃度控制在0.5～2mol/L；將制備的正極電極用電解液粘在不銹鋼圓柱具有平面的一頭并放置于殼內，擰緊上蓋。

步驟3.LiFeAs超導體的制備：將上述制備好的電池移出手套箱，通過恒電流充電一次后，就可在電池的正極得到LiFeAs超導體。

本發明所述步驟1中所使用的FeAs粉末的質量百分比為99.5％。