ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК H01M6/36 

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для химических источников тока на основе солей лития и калия.

Известен электролит для химических источников тока, включающий хлорид калия и метаванадат лития. Он характеризуется сравнительно высокой температурой плавления 426°C (Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 118 с).

Известен электролит, включающий метаванадаты лития и калия, и фторид лития, с температурой плавления 405°C. Недостатком является высокая температура плавления (Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 118 с).

Известен электролит для химических источников тока, включающий бромид и метаванадат лития и бромид калия с температурой плавления 330°C (Золотухина Е.В., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li,K||Br, VO₃._. // Международная конференция по химической технологии XT'12. Т. 1.: тез. докл. - М., 2012. - С.82-83). Этот электролит взят за прототип.

Однако этот электролит имеет высокие значения температуры и удельной энтальпии плавления, что снижает диапазон использования его по температуре и дополнительно увеличивает энергозатраты на приведение в рабочее состояние.

Новизна заявляемых составов по сравнению с известными заключается в том, что предложенные электролиты содержат фторид и бромид лития и метаванадат калия.

Техническим результатом является снижение температуры плавления и удельной энтальпии плавления солевых составов.

Технический результат для 1 варианта достигается сплавлением метаванадата лития и солей лития, калия при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Фторид лития 2,18…2,52 Бромид лития 50,86…52,83 Метаванадат лития 3,60…4,81 Бромид калия 41,38…43,35

Технический результат для 2 варианта достигается сплавлением метаванадата лития и солей калия при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Метаванадат лития 42,59…44,40 Хлорид калия 2,15…2,79 Бромид калия 2,42…2,99 Метаванадат калия 50,30…52,73

Предложенные электролиты готовятся следующим образом. Исходные предварительно обезвоженные соли взвешивают, помещают в платиновом микротигле в печь нагрева шахтного типа и переплавляют.

Для 1 варианта электролита соотношения ингредиентов и температуры плавления составов заявляемых пределов следующие:

Пример 1

0,0080 г (2,52 мас.%) фторида лития+0,1637 г (51,67 мас.%) бромида лития+0,0110 г (3,67 мас.%) метаванадата лития+0,1337 г (42,14 мас.%) бромида калия.

Температура плавления равна 322°C.

Пример 2

0,0065 г (2,19 мас.%) фторида лития+0,1570 г (52,83 мас.%) бромида лития+0,1229 г (3,60 мас.%) метаванадата лития+0,0107 г (41,38 мас.%) бромида калия.

Температура плавления равна 324°C.

Пример 3

0,0061 г (2,18 мас.%) фторида лития+0,1432 г (50,86 мас.%) бромида лития+0,0102 г (3,61 мас.%») метаванадата лития+0,1221 г (43,35 мас.%) бромида калия.

Температура плавления составляет 323°C.

Пример 4

0,0063 г (2,2 мас.%о) фторида лития+0,1467 г (51,22 мас.%) бромида лития+0,0138 г (4,81 мас.%)) метаванадата лития+0,1196 г (41,77 мас.%) бромида калия. Температура плавления составляет 321°C.

Пример 5

0,0055 г (2,23 мас.%) фторида лития+0,1281 г (51,82 мас.%) бромида лития+0,0091 г (3,68 мас.%) метаванадата лития+0,1045 г (42,27 мас.%) бромида калия.

Температура плавления составляет 320°C.

Соотношения ингредиентов и температуры плавления составов для заявляемых пределов 2 варианта электролита следующие:

Пример 1

0,1332 г (44,40 мас.%) метаванадат лития+0,0064 г (2,15 мас.%) хлорид калия+0,0084 г (2,81 мас.%) бромид калия+0,1519 г (50,64 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления равна 318°C.

Пример 2

0,1299 г (43,29 мас.%) метаванадат лития+0,0076 г (2,63 мас.%) хлорид калия+0,0079 г (2,53 мас.%) бромид калия+0,1546 г (51,55 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления равна 320°C.

Пример 3

0,1297 г (43,24 мас.%) метаванадат лития+0,0069 г (2,29 мас.%) хлорид калия+0,0090 г (2,99 мас.%) бромид калия+0,1544 г (51,48 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления составляет 321°C.

Пример 4

0,1278 г (42,59 мас.%) метаванадат лития+0,0068 г (2,26 мас.%) хлорид калия+0,0073 г (2,42 мас.%) бромид калия+0,1582 г (52,73 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления составляет 319°C.

Пример 5

0,1323 г (44,12 мас.%) метаванадат лития+0,0084 г (2,79 мас.%) хлорид калия+0,0084 г (2,79 мас.%) бромид калия+0,1510 г (50,30 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления составляет 313°C.

За заявленными пределами составы не являются однофазным и имеют более высокую температуру плавления.

В таблице приведены сравнительные характеристики заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.

Составы Состав смеси, мас.% Температура плавления, °C 1* 2 3 4 Прототип, LiBr-LiVO₃-KBr 50,40 3,34 46,26 - 330 Предлагаемый, LiF-LiBr-LiVO₃-KBr 1 2,52 51,67 3,67 42,14 322 2 2,19 52,83 3,60 41,38 324 3 2,18 50,86 3,61 43,35 323 4 2,2 51,22 4,81 41,77 321 5 2,23 51,82 3,68 42,27 320

Предлагаемый, LiVO₃-KCl-KBr-KVO₃ 1 44,40 2,15 2,81 50,64 318 2 43,29 2,63 2,53 51,55 320 3 43,24 2,29 2,99 51,48 321 4 42,59 2,26 2,42 52,73 319 5 44,12 2,79 2,79 50,30 313

* указан порядковый номер соли в системе.

Заявляемые электролиты имеют существенное преимущество по сравнению с известными - на 10-17°C снижена температура плавления, что расширяет диапазон использования составов по температуре.

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемого электролита для химических источников тока, включающего метаванадат лития и соли лития, калия, при этом в качестве солей лития электролит содержит фторид и бромид, а в качестве соли калия его бромид при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 2,18…2,52, бромид лития 50,86…52,83, метаванадат лития 3,60…4,81, бромид калия 41,38…43,35. Также изобретение относится к расплавляемому электролиту для химического источника тока, включающего метаванадат лития и соли лития, калия, при этом в качестве солей калия электролит содержит хлорид, бромид и метаванадат при следующем соотношении компонентов, мас.%: метаванадат лития 42,59…44,40, хлорид калия 2,15…2,79, бромид калия 2,42…2,99, метаванадат калия 50,30…52,73. Технический результат заключается в снижении температуры плавления солевых составов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.

1. Расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий метаванадат лития и соли лития, калия, отличающийся тем, что в качестве солей лития содержит фторид и бромид, а в качестве соли калия - его бромид при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Фторид лития 2,18…2,52 Бромид лития 50,86…52,83 Метаванадат лития 3,60…4,81 Бромид калия 41,38…43,35

2. Расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий метаванадат лития и соли лития, калия, отличающийся тем, что в качестве солей калия содержит его хлорид, бромид и метаванадат при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Метаванадат лития 42,59…44,40 Хлорид калия 2,15…2,79 Бромид калия 2,42…2,99 Метаванадат калия 50,30…52,73