КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА


RU (11) 2144244 (13) C1

(51) 7 H01M4/02, H01M6/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(21) Заявка: 98115811/09 
(22) Дата подачи заявки: 1998.08.18 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.08.18 
(45) Опубликовано: 2000.01.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2095310 C1, 10.11.97. US 4808497 A, 28.02.89. RU 2099819 C1, 20.12.97. Кедринский И.А. и др. Литиевые источники тока.-М.; 1992, с.143. 
(71) Заявитель(и): Попов Андрей Вениаминович; Гительсон Александр Владимирович; Кузьмин Геннадий Яковлевич 
(72) Автор(ы): Попов А.В.; Гительсон А.В.; Кузьмин Г.Я. 
(73) Патентообладатель(и): Попов Андрей Вениаминович; Гительсон Александр Владимирович; Кузьмин Геннадий Яковлевич 
Адрес для переписки: 195112, Санкт-Петербург, а/я 27, Попову А.В. 

(54) КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА 

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности к катодным материалам. Согласно изобретению в качестве катодного материала взято соединение с общей формулой СОxНy, где х = 0,05 - 0,5, а у = 0 - х. Катодный материал синтезирован с использованием химического, электрохимического или термического окисления углеродного материала. Углеродный материал выбран из ряда: уголь, активированный уголь, графит, фуллерен, сажа или их смесь. Техническим результатом изобретения является повышение разрядной емкости и снижение токсичности катодного материала. 4 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к производству катодных материалов для химических источников тока.

Известен углеродсодержащий катодный материал - полимонофторуглерод с общей формулой (CF)n (И.А. Кедринский и др. Литиевые источники тока. М., 1992 г. , с. 143). Катодный материал имеет малую разрядную емкость и повышенную токсичность синтеза.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является катодный материал для ХИТ на основе соединения, содержащего углерод и кислород (фторуглерод + фтороксид графита с общей формулой CxCynH2OxCF) (заявка RU N 94037109, H 01 M 4/02 от 20.08.96). Недостатком этого катодного материала является малая разрядная емкость и повышенная токсичность синтеза, обусловленная наличием фтора.

Задачей изобретения является повышение разрядной емкости и снижение токсичности синтеза катодного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что для ХИТ на основе соединения, содержащего углерод и кислород, катодный материал имеет общую формулу (элементный состав) COxHy, где y = 0 - x, x = 0,05 - 0,5.

Повышенная разрядная емкость достигается за счет большего электрохимического эквивалента реакции разряда, например:

реакция - электрохимический эквивалент, на массу катодного материала

(CF)n + ne = nC + nF- - 29 г/96500 кулон

5CO0,4 + 4e = 5C + 20-2 - 20 г/96500 кулон

Снижение токсичности синтеза обусловлено отсутствием фтора в катодном материале.

Целесообразно, чтобы предложенный катодный материал синтезировался с использованием химического окисления углеродного материала.

Целесообразно, чтобы предложенный катодный материал синтезировался с использованием электрохимического окисления углеродного материала.

Целесообразно, чтобы предложенный катодный материал синтезировался с использованием термического окисления углеродного материала.

Целесообразно, чтобы для синтеза указанного катодного материала использовался углерод в форме, выбранной из ряда: уголь, активированный уголь, графит, фуллерен, сажа или их смесь.

Элементный состав предложенного катодного материала может быть установлен обычными методами анализа, например, масс-спектрометрически или газохроматографическим методом после пиролиза. (У.Уэндландт. Термические методы анализа. М., 1978 г., с. 353 - 362).

Для подтверждения реализуемости изобретения были изготовлены химические источники тока с катодным материалом согласно изобретению и измерению их характеристики.

Пример 1. Катодный материал с общей формулой CO0,29H0,08 был получен электрохимическим окислением активированной углеродной ткани с удельной поверхностью 1200 м2/г в 30% серной кислоте при анодном потенциале 1,8 B в течение 50 часов. После отмывки и осушки углеродную ткань использовали в качестве катодного материала литиевого ХИТ. Электролит на основе пропиленкарбоната, сепаратор из пористого полипропилена, корпус из нержавеющей стали с полипропиленовым уплотнением xh = 20 2,5 мм. При разряде током 10 мкА элемент показал емкость 160 мАчас.

Пример 2. Катодный материал согласно изобретению с общей формулой CO0,3H0,07 был получен из графитового стержня 9,5 мм и длиной 45 мм неполным химическим окислением хлоратом калия в смеси концентрированных серной и азотной кислот. После отмывки полученный катодный материал использовали в первичном элементе с водным электролитом. Отрицательный электрод - цинковый стакан с нанесенной пастой из Zn, ZnO с загустителем, электролит: 8 М КОН, насыщенный цинкатом. В габаритах элемента "АА" была получена разрядная емкость 2,5 Ачас.

Таким образом, указанный катодный материал обеспечивает высокую разрядную емкость за счет высокого электрохимического эквивалента и сниженную токсичность синтеза, обусловленную отсутствием фтора в катодном материале. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Катодный материал для химических источников тока на основе соединения, содержащего углерод и кислород, отличающийся тем, что в качестве указанного соединения взято соединение с общей формулой COxHy, где x = 0,05 - 0,5, y = 0 - x.

2. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что он синтезирован с использованием химического окисления углеродного материала.

3. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что он синтезирован с использованием электрохимического окисления углеродного материала.

4. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что он синтезирован с использованием термического окисления углеродного материала.

5. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что для синтеза указанного материала использован углерод в форме, выбранной из ряда: уголь, активированный уголь, графит, фуллерен, сажа или их смесь.