Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении Li/SO2 аккумулятора.
Известно изобретение (Электролитные добавки для улучшения регулирования напряжения аккумулятора системы литий - хлорид меди. Electrolyte additives to improve voltage regulation in the lithium-copper chloride rechargeable cell: Пат. 4902588 США, МКИ4 Н 01 М 6/14 /Chang O.-K., Hall J.С., Phillips J., Silvester F.; Altus Corp. - № 202265; заявл. 6.6.88; опубл. 20.2.90; НКИ 429/50) на добавку в электролит аккумулятора системы литий - хлорид меди с электролитом, представляющим собой раствор тетрахлоралюмината лития в диоксиде серы. Положительный электрод содержит сажу с высокой удельной поверхностью и хлорид двухвалентной меди. Добавку в количестве 3-5% (от массы электролита) выбирают из группы веществ: ClL2, Вr2, SO2Сl2 и SOCl2. Добавка позволяет предотвратить реакцию 2СuСl2=2CuCl+Cl2, которая ухудшает характеристики аккумулятора.
Однако исследования показали, что количество вводимых веществ, защищенное данным патентом, не приводит к стабилизации напряжения при разряде во время длительного циклирования.
В качестве прототипа взят патент на способ изготовления раствора электролита для герметичных аккумуляторов системы Li/SO2, заключающийся в насыщении газообразным SO2 смеси сухих солей АlСl3 и LiCl при температуре от 0 до 5° С и избыточном давлении от 1,5 до 5 атм до образования раствора LiAlCl4·3SO2 и введении молекулярного брома в количестве 0,2 до 0,5% маc. и дальнейшей выдержки этого раствора при комнатной температуре в течение 72-86 часов (RU патент № 2161845, кл. Н 01 М, 10.08.1999 г).
Однако использование данного электролита во вторичных ХИТ с литиевым анодом и катодом из смеси сажи, медного порошка и связующего не дает возможности получать стабильные характеристики при циклировании.
Перед авторами стояла задача повышения удельных характеристик и увеличения ресурса аккумулятора путем повышения и стабилизации емкости при циклировании.
Эта задача решена тем, что в известном способе изготовления раствора электролита, заключающемся в насыщении газообразным SO2 смеси сухих солей АlСl3 и LiCl до образования раствора LiAlCl4·nSO2 (n равно от 3 до 9) и последующем введении молекулярного брома в количестве 0,2 до 0,5% мас., в электролит дополнительно вводят 1-2 М раствор LiAlCl4 в SOCl2, предварительно насыщенный 5-25% маc. SО2, при этом концентрация раствора LiAlCl4 в SOCl2 в электролите составляет 10-30% маc.
Сущность изобретения заключается в том, что 1-2 М раствор LiAlCl4 в SOCl2 перед введением в электролит насыщается 5-25% маc. SO2. При этом образуются ассоциаты типа Li(SOCl2)(SO2)+, которые при циклировании не образуют нерастворимых соединений на поверхности положительного электрода в случае электрода, содержащего сажу с высокой удельной поверхностью, и способствуют переходу, например, порошка меди в двухвалентный хлорид меди, если электрод содержит порошки металлов. Это приводит к повышению емкости и увеличению ресурса аккумулятора. Введение менее 10% маc. 1-2 М раствора LiAlCl4 в SOCl2 в исходный электролит не дает значительного прироста по емкости, а в случае использования в аккумуляторах, содержащих положительный электрод с порошком металла, не позволяет эффективно перевести его в твердый катодный деполяризатор, что соответственно приводит к нестабильности электрических характеристик при циклировании. Целесообразно добавлять в электролит не более 30% маc. добавки, так как это повышает коррозионную активность электролита.
Сущность предлагаемого изобретения подтверждается примерами осуществления способа приготовления электролита.
Для приготовления электролита использовали смесь подготовленных соответствующим образом солей АlСl3 и LiCl, которую насыщали газообразным SO2 при температуре от 0 до 5° С и избыточном давлении от 1,5 до 5 атм. Насыщение проводили до образования раствора LiAlCl4·6SO2. После получения раствора электролита, в него ввели молекулярный бром в количестве от 0,2 до 0,5% мас. Отдельно готовили добавку в электролит. В SOCl2 растворили смесь солей АlСl3 и LiCl до образования 1-2 М раствора LiAlCl4 в SOCl2. После этого полученный раствор насытили 5-25% маc. SO2 и добавили в электролит, так чтобы концентрация раствора LiAlCl4 в SOCl2 в электролите составляла 10-30% маc.
Пример
Для испытаний было собрано 4 серии лабораторных образцов аккумуляторов типоразмера R6 (по 3 штуки в каждой серии) с литиевым и сажевым электродами, двухслойным сепаратором и электролитом LiAlCl4 ·6SO2.
Испытания проводили на автоматическом зарядно-разрядном стенде. Плотность тока при заряде и разряде 1 мА/см2.
Результаты испытаний макетов аккумуляторов в зависимости от количества добавки раствора LiAlCl4 в SOCl2 и степени насыщенности раствора SO2 представлены в таблице.
Проведенные испытания показали, что предлагаемый способ изготовления электролита позволяет обеспечить более высокие удельные характеристики аккумуляторов. Использование данного электролита позволяет значительно увеличить ресурс аккумуляторов.
Приведенные примеры изготовления электролитов в соответствии с признаками, изложенными в формуле изобретения, а также испытания аккумуляторов, залитых этими электролитами, подтверждают возможность практической реализации заявляемого изобретения с достижением указанного технического результата. На основании изложенного можно сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию “Промышленная применимость”.
Таким образом, проведенный анализ уровня техники дает нам право 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 “Изобретательский уровень”.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ Li/SO АККУМУЛЯТОРА | 2002 |
|
RU2222075C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/LiIAlCl nSO/Cu, C | 2003 |
|
RU2259618C2 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ Li/SO ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА | 1999 |
|
RU2161845C1 |
Улучшенные электрохимические элементы для применения в высокоэнергетичном источнике тока | 2018 |
|
RU2786089C2 |
КАТОД ТИОНИЛХЛОРИДНО-ЛИТИЕВОГО ЭЛЕМЕНТА | 2006 |
|
RU2291520C1 |
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР | 2014 |
|
RU2686477C2 |
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ БАТАРЕИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ | 2008 |
|
RU2496188C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/SO | 2003 |
|
RU2249885C2 |
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ И СОДЕРЖАЩИЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ЭЛЕМЕНТ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ | 2013 |
|
RU2629556C2 |
ЭЛЕМЕНТ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ | 2020 |
|
RU2772791C1 |
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении Li/SO2 аккумулятора. Техническим результатом изобретения является повышение емкости аккумулятора. Согласно изобретению в известный раствор электролита LiAlCl4·nSO2 (n равно от 3 до 9) с добавкой молекулярного брома в количестве 0,2-0,5% мас., дополнительно вводят 1-2 М раствор LiAlCl4 в SOCl2, предварительно насыщенный 5-25% мас. SO2, при этом концентрация раствора LiAlCl4 в SOCl2 в электролите составляет 10-30% мас. Применение предлагаемого способа приготовления электролита позволяет повысить емкость аккумулятора от 1,5 до 1,8 раза. 1 табл.
Способ приготовления раствора электролита для Li/SO2 аккумулятора, заключающийся в насыщении газообразным SO2 смеси солей АlСl3 и LiCl до образования раствора LiAlCl4·nSO2 (n равно от 3 до 9) и последующем введении молекулярного брома в количестве 0,2÷ 0,5 маc.%, отличающийся тем, что в электролит дополнительно вводят 1÷ 2 М раствор LiAlCl4 в SOCl2, предварительно насыщенный 5÷ 25 маc.% SO2, при этом концентрация раствора LiAlCl4 в SOCl2 в электролите составляет 10-30 маc.%.
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ Li/SO ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА | 1999 |
|
RU2161845C1 |
US 4902588 А, 20.02.1990 | |||
US 4482616 А, 13.11.1984 | |||
Способ настройки частотных характеристик поляризационных решеток | 1959 |
|
SU130073A1 |
Авторы
Даты
2005-03-10—Публикация
2003-04-17—Подача