КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА Российский патент 2000 года по МПК H01M4/02 H01M6/00 

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 C_x•C_ynH₂OxCF) (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) CO_xH_y, 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
5CO_0,4 + 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 CO_0,29H_0,08 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 мА•час.

Пример 2. Катодный материал согласно изобретению с общей формулой CO_0,3H_0,07 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 Z_n, Z_nO с загустителем, электролит: 8 М КОН, насыщенный цинкатом. В габаритах элемента "АА" была получена разрядная емкость 2,5 А•час.

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

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности к катодным материалам. Согласно изобретению в качестве катодного материала взято соединение с общей формулой СО_xН_y, 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.

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 CO_xH_y, 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.