СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/LiIAlCl4 nSO2/Cu, C

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/LiIAlCl4 nSO2/Cu, C


RU (11) 2259618 (13) C2

(51) 7 H01M10/40, H01M6/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003115385/09 
(22) Дата подачи заявки: 2003.05.23 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.05.23 
(43) Дата публикации заявки: 2004.12.10 
(45) Опубликовано: 2005.08.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 296340, 12.11.1971. SU 1788533 A1, 15.01.1993. US 5387479 А, 07,02.1995. ЕР 0130073 А2, 02.01.1985. 
(72) Автор(ы): Плешаков М.С. (RU); Белоненко С.А. (RU); Тышлангов К.А. (RU); Пичугина М.А. (RU); Кундрюцков Д.Н. (RU); Федотов Д.Б. (RU); Ялюшев Н.И. (RU); Калайда В.Г. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ООО Инженерная фирма "Орион ХИТ" (RU) 
Адрес для переписки: 346410, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Маяковского, 32, Инженерная фирма "Орион ХИТ", М.С. Плешакову 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/LiIAlCl4 nSO2/Cu, C

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве литиевых аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является повышение безопасности эксплуатации литиевых аккумуляторов при сохранении высоких удельных характеристик. Согласно изобретению в процессе сборки аккумулятора в межэлектродное пространство помещают пористую пластину из лития хлорида толщиной 0,2-0,5 мм, а формирование ведут следующим режимом: первый цикл - разряжают на 10-20% от Сном; заряжают на 20-50% Сном; второй цикл - разряд ведут до напряжения 2 В, заряжают на 100-110% от Сном. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве литиевых аккумуляторов.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления ХИТ с литиевым анодом, катодом из CuCl2 и электролитом, представляющим собой раствор LiAlCl4 в жидком SO 2, в который с целью обеспечения стабильности разрядного напряжения вводится 3-15 мас.% LiCl (Заявка №4844993 США, МКИ 4 Н 01 М 4/58).

Однако данный способ изготовления ХИТ обладает следующими недостатками:

- избыточный лития хлорид не растворяется в электролите (раствор LiAlCl4 в жидком SO2), поэтому возникают проблемы при заливке аккумулятора электролитом;

- происходит снижение безопасности эксплуатации ХИТ при циклировании.

Это связано с введением в электролит добавки лития хлорида - при заряде избыток лития восстанавливается на аноде, а на катоде происходит образование молекулярного хлора, который не расходуется на химические реакции с компонентами положительного электрода и, накапливаясь, повышает внутреннее давление в аккумуляторе, что приводит к разгерметизации элементов.

Перед авторами стояла задача повышения безопасности эксплуатации литиевых аккумуляторов при сохранении высоких удельных характеристик путем изготовления аккумулятора с повышенными емкостными характеристиками.

Необходимый технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления аккумулятора системы Li/LiAlCl4·nSO2/Cu,C с добавкой лития хлорида, заключающемся в сборке, заливке электролитом и герметизации, лития хлорид помещают в процессе сборки в межэлектродное пространство в виде пористой пластины толщиной 0,2-0,5 мм, после герметизации проводят два формировочных цикла, при этом в первом цикле разряжают на 10-20% от Сном, заряжают на 20-50% Сном , а во втором цикле разряд осуществляют до напряжения 2 В с последующем зарядом на 100-110% от Сном.

Сущность изобретения заключается в том, что введение в межэлектродное пространство аккумулятора пористой пластины из лития хлорида в совокупности с проведением формировочных циклов заявляемым режимом приводит к значительному увеличению емкости аккумулятора за счет образования второго активного катодного деполяризатора, т. происходит полное преобразование порошка меди, содержащегося в катодном материале, в меди хлорид (II). Безопасность эксплуатации такого аккумулятора возрастает в несколько раз по сравнению с аккумулятором, изготовленным в соответствии с описанием прототипа, за счет следующих факторов: 

- первоначальный разряд емкостью 10-20% от Сном позволяет восстановить меди хлорид (I), который образуется вследствие электрохимической реакции на границе сажа - медь после заливки ХИТ электролитом, до металлической меди. Это приводит к ускорению процесса формирования положительного электрода аккумулятора;

- при последующем заряде происходит разложение введенной дополнительно соли лития хлорида на литий, который электроосаждается на очищенную поверхность плотным осадком и является электрохимически более активным, и атомарный хлор, который реагирует с частицами меди, образуя меди хлорид (II);

- при введенной пористой пластине из лития хлорида, который расходуется в течение формировочных циклов, в аккумуляторе появляется свободное пространство для постепенного увеличения толщины электродов во время заряда. Мягкий режим формирования активной массы катода с постепенным увеличением зарядной емкости от цикла к циклу позволяет полностью преобразовать медь в меди хлорид (II), не приводя к деформациям внутри аккумулятора. 

Целесообразно применять пластину из лития хлорида толщиной не более 0,5 мм из-за снижения удельных характеристик. Нижний предел толщины пластины 0,2 мм обусловлен количеством лития хлорида, которое необходимо для эффективного формирования аккумулятора. 

При проведении первого формировочного разряда емкостью менее 10% от Сном не происходит полного восстановления хлорида меди (I) до металлической меди. Разряд аккумулятора емкостью более 20% от Сном нецелесообразен, так как происходит забивание пор продуктами разряда сажевого электрода, вследствие чего процесс дальнейшего формирования протекает неэффективно. 

Целесообразно первый заряд проводить емкостью 20-50% от Сном, так как при этом растворение пористой пластины из лития хлорида происходит наиболее равномерно, что, в свою очередь, ведет к образованию плотного осадка из металлического лития на литиевом электроде и способствует переходу металлической меди в меди хлорид по всему объему электрода. Первый заряд емкостью менее 20% от Сном проводить нецелесообразно, так как переход металлической меди в меди хлорид (II) происходит только на поверхности электрода, вследствие чего дальнейшее формирование происходит неэффективно. Учитывая тот факт, что при заряде происходит образование второго активного вещества, вследствие чего толщина электрода несколько увеличивается, проводить первый заряд емкостью более 50% от Сном нецелесообразно, так как это может привести к деформациям внутри электродного блока. Второй заряд емкостью менее 100% от Сном не позволяет полностью растворить пластину из лития хлорида, и при дальнейшем циклировании приводит к снижению характеристик аккумулятора. Так как при перезаряде аккумулятора происходит разложение электролита с выделением хлора, что ведет к снижению безопасности эксплуатации ХИТ, то заряжать более 110% от Сном нецелесообразно.

Эффективность предлагаемого технического решения подтверждается приведенным ниже примером.

Пример. Для испытаний было собрано 6 серий лабораторных образцов типоразмера R6 (по 3 шт. в каждой серии) ХИТ с литиевым и медно-сажевым электродами, двухслойным сепаратором и электролитом LiAlCl4·nSO2.

Серия №1 изготовлена в соответствии с описанием прототипа.

Серии №2-4 изготовлены в соответствии с описанием заявляемого технического решения.

Серия №5 изготовлена без введения пластины из лития хлорида, формировочные циклы проведены в соответствии с описанием формулы изобретения.

Серия №6 изготовлена с введением пластины из лития хлорида, но без проведения формировочных циклов.

Испытания проводили на автоматическом заряд-разрядном стенде. Плотность тока заряда и разряда 1 мА/см2.

Результаты испытаний макетов приведены в таблице 1.

Таблица 1 
№ Толщина

пластины

из LiCl, мм Отличительные признаки Qуд,



А·ч/м3 Количество циклов Заявляемый эффект Примечание 
1.1 - Изготовлено в соответствии с прототипом 250 15 нет КЗ во время 15 заряда 
1.2 - 220 18 нет Взрыв во время 18 заряда 
1.3 - 200 13 нет Взрыв во время 13 заряда 
2.1 0,20 Изготовлено в соответствии с заявляемым техническим решением 550 68 есть Циклирование прекращали при снижении емкости до 50% 
2.2 0,20 520 63 есть 
2.2 0,20 530 65 есть 
3.1 0,35 560 71 есть -- 

Оптимальный вариант 
3.2 0,35 570 78 есть 
3.3 0,35 568 73 есть 
4.1 0,50 540 63 есть Циклирование прекращали при снижении емкости до 50% 
4.2 0,50 545 65 есть 
4.3 0,50 537 70 есть 
5.1 - Изготовлены без введения пластины LiCl 310 15 нет Взрыв во время 15 заряда 
5.2 - 315 20 нет КЗ во время 20 заряда 
5.3 - 312 19 нет КЗ во время 19 заряда 
6.1 0,35 Без проведения формировочных циклов 275 8 нет КЗ во время 8 заряда 
6.2 0,35 270 12 нет КЗ во время 12 заряда 
6.3 0,35 272 9 нет Взрыв во время 9 заряда 


Для исследования влияния режима формирования были собраны макеты с пластиной из лития хлорида толщиной 0,35 мм. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2 
№ Режим формирования Qуд,

А·ч/м3 Количество циклов Заявляемый эффект Примечание 
разряд 1 заряд 2 заряд 
1.1 В соответствии с прототипом 180 10 нет КЗ во время 10 заряда 
1.2 В соответствии с прототипом 210 14 нет Взрыв во время 14 заряда 
1.3 В соответствии с прототипом 200 16 нет Взрыв во время 16 заряда 
2.1 0,10 0,2 1 510 68 есть Циклирование прекращали при снижении емкости до 50% 
2.2 0,10 0,2 1 520 63 есть 
2.2 0,10 0,2 1 530 65 есть 
3.1 0,15 0,35 1,05 560 71 есть -- 

Оптимальный вариант 
3.2 0,15 0,35 1,05 570 78 есть 
3.3 0,15 0,35 1,05 568 73 есть 
4.1 0,20 0,5 1,1 540 63 есть Циклирование прекращали при снижении емкости до 50% 
4.2 0,20 0,5 1,1 545 65 есть 
4.3 0,20 0,5 1,1 537 70 есть 


Из данных таблиц 1 и 2 следует, что положительный эффект увеличения удельных характеристик и повышения безопасности эксплуатации достигается только при соблюдении совокупности существенных признаков, описанных в изобретении: введения в межэлектродное пространство пластины из лития хлорида толщиной 0,2-0,5 мм и проведения формировочных циклов.

Таким образом, приведенные примеры изготовления аккумуляторов в соответствии 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 изложенного можно сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость». Проведенный анализ уровня техники дает основание утверждать, что заявляемая нами совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна, что отвечает одному из критериев - «новизна».

Изучение технических решений с целью выявления существенных признаков нашего изобретения, совпадающих с признаками прототипа, показало, что заявленное нами изобретение не следует явно для специалиста в данной области из известного уровня техники. Считаем, что предлагаемое решение соответствует критерию «изобретательный уровень».

На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое нами техническое решение может быть признано изобретением и защищено патентом Российской Федерации.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ изготовления аккумулятора системы Li/LiAlCl4 ·nSO2/Cu,C с добавкой лития хлорида, заключающийся в сборке, заливке электролитом, герметизации, отличающийся тем, что лития хлорид помещают в процессе сборки в межэлектродное пространство в виде пористой пластины толщиной 0,2-0,5 мм, после герметизации проводят два формировочных цикла, при этом в первом цикле разряжают на 10-20% от Сном, заряжают на 20-50% от Сном, а во втором цикле разряд осуществляют до напряжения 2В, с последующим зарядом на 100-110% от Сном .





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru