СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ Li/SO2 АККУМУЛЯТОРА

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ Li/SO2 АККУМУЛЯТОРА


RU (11) 2222075 (13) C1

(51) 7 H01M10/40, H01M6/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2002111322/09 
(22) Дата подачи заявки: 2002.04.25 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.04.25 
(45) Опубликовано: 2004.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2161845 C1, 10.01.2001. EP 130073 A2, 13.11.1984. DE 3917822 A1, 20.02.1990. US 4482616 A, 13.11.1984. 
(72) Автор(ы): Плешаков М.С.; Белоненко С.А.; Ялюшев Н.И.; Кундрюцков Д.Н.; Пичугина М.А. 
(73) Патентообладатель(и): ООО Инженерная фирма "Орион ХИТ" 
Адрес для переписки: 346410, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Маяковского, 32, Инженерная фирма "Орион ХИТ", М.С. Плешакову 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ Li/SO2 АККУМУЛЯТОРА 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении Li/SO2 аккумулятора. Техническим результатом изобретения является повышение взрывобезопасности, увеличение ресурса аккумулятора и повышение удельных характеристик путем уменьшения роста дендритов лития за счет операции очистки при изготовлении электролита. Согласно изобретению в известном способе изготовления раствора электролита LiA1C14nSO2 перед введением молекулярного брома электролит выдерживают в контакте с литиевой фольгой в течение 7-90 суток при комнатной температуре, причем площадь литиевой фольги (см2) относится к объему электролита (см3) в соотношении от 1:1 до 1:10. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении Li/SO2 аккумулятора.

Литиевые аккумуляторы имеют существенный недостаток, в них происходят короткие замыкания при заряде, приводящие к выходу аккумуляторов из строя и сопровождающиеся перегревом и взрывами. Чаще всего причиной возникновения коротких замыканий являются дендриты, растущие на литиевом электроде во время заряда. (Багоцкий B.C., Скундин А.М. Химические источники тока. - М.: Энергоиздат, 1981, с. 240-241).

Известно, что качество гальванопокрытий зависит от чистоты электролита и способа его изготовления. В электролите ХИТ с литиевым анодом недопустимо содержание влагосодержащих примесей и соединений тяжелых металлов в связи с тем, что их наличие в электролите интенсифицирует рост дендритов лития, тем самым снижает безопасность эксплуатации аккумуляторов. Предварительное введение литиевой фольги в электролит позволяет снизить содержание посторонних примесей в электролите (И.А. Кедринский. Химические источники тока с литиевым электродом, 1983).

Известен способ изготовления раствора электролита для герметичных аккумуляторов системы Li/SO2, заключающийся в насыщении газообразным SO2 смеси сухих солей АlСl2 и LiCl при температуре от 0 до 5oС и избыточном давлении от 1,5 до 5 атм до образования раствора LiAlCl43SO2 и введении молекулярного брома в количестве 0,2 до 0,5 мас.%, с последующей выдержкой от 72 до 86 часов (RU патент 2161845, кл. Н 01 М, 10.08.1999).

Недостатком этого способа является то, что введение молекулярного брома не исключает возможности коротких замыканий, приводящих к взрыву, т.к. не подавляет полностью процесс дендритов на литиевом электроде.

Перед авторами стояла задача повышения взрывобезопасности, увеличения ресурса аккумулятора, и повышения удельных характеристик, путем уменьшения роста дендритов за счет операции очистки при изготовлении электролита.

Эта задача решена тем, что в известном способе изготовления раствора электролита, заключающемся в насыщении газообразным SO2 смеси сухих солей АlСl3 и LiCl при температуре от 0 до 5oС и избыточном давлении от 1,5 до 5 атм до образования раствора LiAlCl4nSO2 (n=3...9) и введении молекулярного брома в количестве 0,2 до 0,5 мас.%, с последующей выдержкой от 72 до 86 часов, перед введением молекулярного брома электролит выдерживают в контакте с литиевой фольгой в течение 7-90 суток при комнатной температуре, причем площадь литиевой фольги (см2) относится к объему электролита (см3) в соотношении от 1:1 до 1:10.

Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности литиевой фольги, погруженной в электролит, происходит реакция с примесями влаги и соединениями тяжелых металлов, в результате чего образуются нерастворимые соединения. Это позволяет получить электролит более высокого качества.

При выдержке литиевой фольги в электролите менее 7 суток положительного эффекта не наблюдается, рост дендритов не снижался, короткие замыкания и взрывы начинались с 15-20 циклов. Выдержка свыше 90 суток нецелесообразна, т.к. не ведет к повышению характеристик электролита и аккумуляторов в целом. Нижний предел соотношения площади литиевой фольги (см2) к объему электролита (см3) 1:10 обусловлен минимальным количеством лития, необходимом для получения электролита требуемого качества. Использование соотношения площади литиевой фольги к объему электролита более 1:1 нецелесообразно, так как ведет к некоторому снижению достигнутых удельных характеристик аккумуляторов и экономически невыгодно.

Пример. Для испытаний было собрано 11 серий лабораторных образцов аккумуляторов типоразмера R6 (по 3 штуки в каждой серии) с литиевым и сажевым электродами, двухслойным сепаратором и электролитом LiAlCl4nSO2.

Испытания проводили на автоматическом заряд-разрядном стенде.

Плотность тока заряда и разряда 1 мА/см2.

Результаты испытаний макетов аккумуляторов представлены в табл. 1 и табл. 2.

Проведенные испытания показали, что способ изготовления электролита, указанный в формуле изобретения, позволяет получить электролит с высокой степенью очистки и обеспечить более высокие удельные характеристики аккумуляторов. Использование данного электролита позволяет значительно увеличить ресурс аккумуляторов по сравнению с электролитом, изготовленным по описанию прототипа, за счет снижения вероятности возникновения внутренних коротких замыканий дендритами лития. Это ведет к возрастанию безопасности эксплуатации аккумуляторов.

Таким образом, приведенные примеры изготовления аккумуляторов в соответствие с признаками, изложенными в формуле изобретения, а также испытания этих аккумуляторов на зарядно-разрядном стенде подтверждают возможность практической реализации заявляемого изобретения с достижением указанного технического результата.

На основании вышеизложенного и результатов патентно-информационного поиска считаем, что разработанный нами "Способ изготовления раствора электролита для Li/SO2 аккумулятора" отвечает требованиям "новизна", "изобретательский уровень", "промышленная применимость", может быть признано изобретением и защищено патентом Российской Федерации. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ приготовления раствора электролита для Li/SO2 аккумулятора, заключающийся в насыщении газообразным SO2 смеси солей АlСl3 и LiCl до образования раствора LiAlCl4·nSO2(n=3-9), и последующем введении молекулярного брома в количестве 0,2-0,5 мас.% с выдержкой этого раствора при комнатной температуре в течение 72-86 ч, отличающийся тем, что перед введением молекулярного брома электролит выдерживают в реакторе с литиевой фольгой в течение 7-90 суток при комнатной температуре, причем площадь литиевой фольги (см2) относится к объему электролита (см3) в соотношении от 1:1 до 1:10.