ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИМ АНОДОМ

ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИМ АНОДОМ


RU (11) 2122261 (13) C1

(51) 6 H01M10/40, H01M6/16 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 97103599/09 
(22) Дата подачи заявки: 1997.03.11 
(45) Опубликовано: 1998.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: J.Electrochem. Soc., 1986, N 12, с.2454-2458. J.Power Sources, 1989, 26, N 1-2, c.257-266. SU 1691914 A1, 15.11.91. 
(71) Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский институт физических проблем им.Ф.В.Лукина 
(72) Автор(ы): Белов О.И.; Кошелев А.В.; Ефимов О.Н.; Корсаков В.С.; Максимов С.И.; Плавич Л.А.; Трутнев Н.Ф.; Самсонов Н.С.; Мазуренко С.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Государственный Научно-Исследовательский Институт физических проблем им.Ф.В.Лукина 

(54) ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА С ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИМ АНОДОМ 

Изобретение относится к литиевым источником тока. Согласно изобретению химический источник включает литийсодержащий анод, сепаратор, катод с активным материалом Li1+xV3O8 и органический электролит. При этом активный материал катода дополнительно содержит фазу состава Li0,33V2O5 при содержании последней (30-70) об.%. Техническим результатом изобретения является повышение удельной емкости и увеличение срока эксплуатации. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники, в частности к химическим источникам тока с литийсодержащим анодом с высокой удельной энергией, которые применяются, например, в радиотехнике кинофототехнике, в источниках питания переносных средств связи.

Известен химический источник тока [1] с литийсодержащим анодом, имеющий сепаратор, органический электролит и катод. В зависимости от типа катодной системы удельная энергия этого типа источников тока находится в пределах 100 - 140 Втч/кг, что не соответствует современным требованиям. Кроме того, они имеют большой саморазряд в процессе хранения.

Наиболее близким к предлагаемому источнику является химический источник тока [2] с литийсодержащим анодом, имеющий сепаратор, органический электролит и катод с активным материалом Li1+xV3O8. Удельная емкость таких источников составляет 0,22 Ач/г на первом и 0,18 Ач/г на втором цикле при плотности тока разряда 1 мА/см2, а после пятидесятого цикла емкость такого источника составляет 50% начальной емкости. Кроме того, разрядные кривые источников тока с таким катодом носят "скачкообразный" характер, а именно: имеют несколько участков резкого падения напряжения, что является их существенным недостатком.

Цель изобретения - повышение удельной емкости, "сглаживание" разрядных характеристик, а также увеличение срока эксплуатации (циркулируемости) источника.

Согласно изобретению химический источник тока включает: литийсодержащий анод, сепаратор, катод с активным материалом Li1+xV3O8 и органический электролит, при этом активный материал катода дополнительно содержит фазу состава Li0,33V2O5 при содержании последней (30-70)%об.

Пример конкретного исполнения. Активную катодную массу L1+xV3O8Li0,33V2O5 получаем в процессе единого твердофазного синтеза по реакции: Li2CO3 + V2O5 -> Li1+xV3O8 Li0,33V2O5 в две стадии: при 650oC 8-10 час и при 400oC - 8-10 час с промежуточным измельчением массы в шаровой мельнице до эффективного размера 10+2 мкм.

Оптимальным является соотношение фаз Li1+xV3O8: Li0,33V2O5 = 0,7 : 0,3, что соответствует нижнему пределу содержания фазы Li0,33V2O5. Дальнейшее увеличение ее содержания способствует сохранению стабильности энергетических параметров, однако при этом начинает сказываться нежелательный процесс кристаллизации активной массы и при содержании Li0,33V2O5 более 70 об.% образуется термодинамически неустойчивая система.

Для сохранения аморфной структуры активной массы при изготовлении катода была применена технология многостадийной, кратковременной термообработки при 300oC. Готовую порошкообразную активную массу в дальнейшем смешивали с фторопластовой эмульсией (Ф4-Д), а затем вальцеванием формировали ленту катода на подложке из алюминиевой фольги с напылением на нее слоем карбида титана. Готовую ленту катода после промывки и сушки использовали для сборки источника тока по классической технологии изготовления рулонных аккумуляторов.

Проведенные испытания патентуемого источника тока типоразмера АА показали повышение удельной энергии до 400 Втч/кг (140 Втч/кг у прототипа), увеличение циклируемости до 500 (200 циклов у прототипа), сохранение (85%-ное) на сотом цикле исходной емкости (50%-ное на 50-м цикле у прототипа), отсутствие скачкообразного падения на разрядных кривых.

Следует отметить, что изготовление предлагаемых источников тока не требует создания специального технологического оборудования, а их производство может иметь существенный экономический эффект.

Источники информации

1. Разработка литиевых аккумуляторов в Японии. Takehara, Zenichiro. J.of Power Sources. 1989, 26, N 1-2, pp.257-266.

2. Аккумуляторы Li/Li1+xV3O8 Pasquali M., Pistoia G., Manev V., Mashev R,.J.Electrohem.Soc., 1986 г. N 12, pp.2454-2458. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Химический источник тока с литийсодержащим анодом, включающий сепаратор, органический электролит и катод с активным материалом Li1+x V3O8, отличающийся тем, что активный материал катода дополнительно содержит фазу состава Li0,33 V2O5 при содержании последней (30 - 70) об.%.