ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА

ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА 


RU (11) 2119699 (13) C1

(51) 6 H01M4/58, H01M6/16 

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

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

(21) Заявка: 96113541/09 
(22) Дата подачи заявки: 1996.07.01 
(45) Опубликовано: 1998.09.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Кедринский И.А. и др. Литиевые источники тока. - М.: Энергоатомиздат, 1992, с.148. Tsuyoshi, Nakajima 11 European Symposium of Fluorine Cemistry, sept., 1995, p.105. Кедринский И.А. и др. Химические источники тока с литиевым электродом. - Красноярск: Изд-во Красноярского университета, 1983, с.145. 
(71) Заявитель(и): Ангарский электролизный химический комбинат 
(72) Автор(ы): Козлов А.А.; Соркина В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Ангарский электролизный химический комбинат 

(54) ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к литиевым источникам тока. Источник тока содержит литиевый анод, катод на основе фторированного углерода с 2 - 5 мас.% фторида лития в качестве модифицирующей добавки. Заявленный источник тока обладает повышенными энергетическими характеристиками. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электрохимии и конкретно касается химических источников тока с литиевым электродом.

Известны химические источники тока (ХИТ), содержащие анод из лития, неводный электролит - раствор литиевой соли в органических растворителях и их смесях и катод на основе фторированного углерода (см. Литиевые источники тока, И. А. Кедринский, В.Е. Дмитренко, И.И. Грудянов. - М. Энергоатомиздат, 1992, с. 148).

Эти источники тока в зависимости от конструкции и типоразмера имеют значения удельной энергии 83 - 310 Втч/кг. Для типоразмера BR-2325, наиболее близкого к предлагаемому, значения удельной емкости и удельной энергии соответственно равны 150 мАч/г и 120 Втч/кг.

Известны также химические источники тока, изготовленные на основе фторированного флоурена формулы C60H44 (см. Tsuyoshi, Nakajima. 11 European Symposium of Fluorine Chemistry, sept. , 1995; p. 105), которые имеют удельную емкость и удельную энергию соответственно 560 мАч/г и 1400 Втч/кг при плотности тока - 0,1 мА/см2.

Известен химический источник тока (см. Химические источники тока с литиевым электродом, И. А. Кедринский, В. Е. Дмитренко, Ю.М. Поваров, И.И. Грудянов, Красноярск, изд-во Красноярского университета, 1983, с. 145), наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности и решаемой задаче, который содержит литиевый анод, неводный электролит - 1 М раствор перхлората лития в пропиленкарбонате, а в качестве катода - смесь полифторуглерода, ацетиленовой сажи, полиэтиленфторида и фторида кадмия в соотношении 10 : 0,7 : 1 : 1.

Известный ХИТ при разряде током 100 мА имеет удельную энергию 320 - 470 Втч/кг. Высокий коэффициент использования катодной массы (до 100%) достигается предварительной ее подготовкой, а именно перед фторированием углерод активируют обработкой при высокой температуре хлористым аммонием, аммиаком или парами воды или в катодную массу добавляют силикат натрия.

Описанные условия подготовки фторуглеродной катодной массы и высокий разрядный ток предполагают ее использование в элементах набивного или рулонного типа кратковременного пользования (не более 40 часов).

Предлагаемое изобретение касается пуговичных элементов типоразмера BR2325, которые при номинальном токе 0,1 мА разряжаются более, чем за 2000 часов и могут быть использованы в электронной аппаратуре для длительного пользования.

Предлагаемый химический источник тока содержит литиевый анод, неводный органический электролит, а в качестве катода - смесь фторуглерода, электропроводящего компонента - ацетиленовой сажи, связующего компонента - фторопластовой суспензии и модифицирующей добавки, взятых в определенных соотношениях.

Принципиальное отличие от известного изобретения состоит в отсутствии жесткого режима предварительной обработки углерода перед фторированием, который технологически усложняет процесс изготовления ЛИТ, а также в отсутствии химически неоднородных по отношению к катодной массе добавок - фторида кадмия и силиката натрия.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить энергетические характеристики фторуглеродных литиевых источников, т. е. их удельную емкость и удельную энергию, введением в катодный материал на стадии смешения сухих компонентов модифицирующей добавки - фторида лития.

Использование фторида лития в качестве модифицирующей добавки во фторуглеродную катодную массу не является случайным.

С помощью современных физических методов анализа установлено), что имеющий место во фторуглерод-литиевом источнике тока разрядный процесс протекает через образование промежуточного трехкомпонентного, состоящего из ионов лития, фтора и углерода, сольватированного интеркаляционного соединения.

Фторид лития, однородное по отношению к химическому составу ЛИТ соединение, вводится в катодную массу на стадии смешения компонентов. В процессе сушки и спекания катода фторид лития участвует в формировании его структуры, т.е. участвует в формировании трехкомпонентного интеркаляционного соединения до начала разряда.

Это приводит не только к снижению потенциального барьера реакции, но и повышению коэффициента полезного использования фторуглеродной катодной массы за счет распределенного по всему объему катода фторида лития, а следовательно улучшению энергетических характеристик ЛИТ в целом.

В процессе разряда в качестве продукта реакции образуется сольватированное переходное соединение, состоящее из атомов лития и фтора. При удалении растворителя, оставшегося в решетке, соединение легко разлагается на графит и фторид лития, который образуется за счет ионов лития или из электролита, или из литиевого анода или из модифицирующей добавки. Участие каждого из этих компонентов в токообразующем процессе ЛИТ можно оценить только с помощью научных исследований, например с помощью метода меченых атомов.

Для подтверждения положительного влияния фторида лития на энергетические характеристики фторуглеродных ЛИТ в лабораторных условиях изготовлены образцы катодной массы с различным содержанием фторида лития (2 - 8% масс.) на основе фторированных традиционным способом сибунита и сажи Т-900. Компоненты катодной массы взяты в следующем соотношении, мас.%:

Фторуглерод - 70 - 76

Связующий компонент - 7

Электропроводящая сажа - 15

Фторид лития - 2 - 8

С использованием неводного электролита - 1М раствора перхлората лития в смеси пропиленкарбоната и диметоксиэтана (1:1 по объему) изготовлены опытные партии ЛИТ типоразмера BR-2325, которые подвергали разряду током плотностью 0,5, 0,1 и 0,05 мА/см2. Результаты испытаний ЛИТ в сравнении с прототипом и аналогом представлены в таблице.

Из данной таблицы следует, что введение фторида лития в количестве 2 - 5% масс. во всех случаях увеличивает удельную емкость и удельную энергию ЛИТ более чем на 30 - 40% масс. (сравнить оп. 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 9 и 11). При концентрации модифицирующей добавки 8% масс. положительного энергетического эффекта у фторуглерода не наблюдается (сравнить оп. 9 и 12).

5%-ная добавка фторида лития к фторсибуниту делает изготовленные из него ЛИТ более работоспособными в области разряда токами 0,1 - 0,5 мА/см2 (сравнить оп. 3 и 4, 5 и 6).

Литиевые источники тока, изготовленные на основе фторированной сажи Т-900 с добавкой LiF, имеют максимальные значения энергетических параметров ЛИТ при разряде токами 0,05 мА/см2 (сравнить оп. 9, 10, 11) и могут быть использованы в качестве слаботочных источников питания в электронной аппаратуре. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Химический источник тока, содержащий литиевый анод, катод на основе фторированного углерода с модифицирующей добавкой и неводный органический электролит, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используется фторид лития в количестве 2 - 5 мас.%.




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