Электролит для химического источника тока Российский патент 2023 года по МПК H01M6/38 H01M6/14 

Изобретение относится к разработке электролитов для среднетемпературных химических источников тока на основе хроматов лития, натрия и рубидия.

Известен электролит – смесь минимума кристаллизации твердых растворов (min 615) на основе системы Na₂CrO₄-Rb₂CrO₄ и включающая 70 мол.% (56,84 мас.%) хромата натрия и 30 мол.% (43,16 мас.%) хромата рубидия. Состав имеет сравнительно высокую температуру плавления, равную 615°С (Посыпайко В.И., Алексеева Е.А. и др. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. II. Двойные системы с общим анионом. – М.: «Металлургия», 1977, 304 с.).

Известен электролит, представляющий собой эвтектическую смесь (е 411) на основе системы Li₂CrO₄-Rb₂CrO₄, включающий 79 мол.% (63 мас.%) хромата лития и 21 мол.% (37 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления смеси равна 411°С (Бурчаков А.В., Дворянова Е.М. Анализ ряда двухкомпонентных систем Li₂CrO₄ –M₂CrO₄ (M=Na, K, Rb, Cs) и экспериментальное исследование системы Li₂CrO₄–Rb₂CrO₄ Тез. докл. XXXVII Самарск. обл. студ. научной конф. Самара: Министерство спорта, туризма и молодежной политики Самарск. обл., 2011 (12-22 апреля). С. 189). Недостатком данного состава является высокая температура плавления.

Наиболее близким по технической сущности является электролит, включающий 68,5 мол.% (63,55 мас.%) хромата лития, 31,5 мол.% (36,45мас.%) хромата натрия (эвтектическая смесь е 383 двойной системы Li₂CrO₄ – Na₂CrO₄). Однако он тоже имеет высокую температуру плавления – 383°С (Топшиноева З. Н., Бухалова Г. А. Журн. неорган. хим. Т. 20, №4. 1975. С. 1095 – 1098).

Техническим результатом настоящего технического решения является снижение температуры плавления и расширения диапазона использования в расплавленном состоянии электролита с низкой температурой плавления.

Технический результат достигается тем, что электролит для химического источника тока содержит все три вещества, что и в аналогах и прототипе: хроматы лития, натрия и рубидия (мас.%):

хромат лития – 54,19 …56,87;

хромат натрия – 29,89 … 31,75;

хромат рубидия – 13,24 … 14,06.

Новизна заявляемого состава по сравнению с прототипом заключается в том, что смесь, содержащая хроматы лития, и натрия, дополнительно содержит хромат рубидия.

Электролит получен изучением трёхкомпонентной системы с общим анионом Li₂CrO₄-Na₂CrO₄,-Rb₂CrO₄ методом дифференциального термического анализа.

Примеры конкретного исполнения

1. Предварительно обезвоженные соли расплавляли в печи шахтного типа в соотношении: 0,1706 г (56,87 мас.%) хромата лития + 0,0897 г (29,89 мас.%) хромата натрия + 0,0397 г (13,24 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 340°С.

2. 0,1690 г (56,33 мас.%) хромата лития + 0,0908 г (30,26 мас.%) хромата натрия + 0,0402 г (13,40 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 338 °С.

3. 0,1626 г (54,19 мас.%) хромата лития + 0,0953 г (31,75 мас.%) хромата натрия + 0,0422 г (14,06 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 340 °С.

4. 0,1723 г (57,42 мас.%) хромата лития + 0,0885 г (29,51 мас.%) хромата натрия + 0,0392 г (13,07 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 342 °С.

5. 0,1546 г (51,55 мас.%) хромата лития + 0,1007 г (33,58 мас.%) хромата натрия + 0,0446 г (14,87 мас.%) хромата рубидия. Температура плавления электролита – 342 °С.

За заявляемыми пределами (примеры 4, 5) возрастает температура плавления и нарушается однофазность электролита.

Сравнительные данные известного и заявляемого электролитов приведены в таблице.

Данные электролитов по прототипу и заявляемому составу

Состав электролита Содержание компонентов, мас. % Температура плавления, °С Li₂CrO₄ Na₂CrO₄ Rb₂CrO₄ Прототип 63,55 36,45 – 383 Заявляемый 1. 56,87 29,89 13,24 340 2. 56,33 30,26 13,40 338 3. 54,19 31,75 14,06 340

Как видно из таблицы, заявляемый электролит имеет существенные преимущества по сравнению с известным: 1. На 40-45°С снижена температура плавления, что значительно уменьшает энергозатраты на плавление смеси и приведение электролита в рабочее состояние.

2. Расширение диапазона использования электролита в расплавленном состоянии.

Изобретение относится к разработке электролитов для химических источников тока на основе хроматов лития, натрия и рубидия. Снижение температуры плавления электролита является техническим результатом, который достигается тем, что электролит дополнительно содержит хромат рубидия, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: хромат лития – 54,19 … 56,87, хромат натрия – 29,89 … 31,75, хромат рубидия – 13,24 … 14,06. Температура плавления электролита, после приведения его в рабочее состояние, находится в диапазоне 338-340°С.

Электролит для химического источника тока, включающий хроматы лития и натрия, отличающийся тем, что дополнительно содержит хромат рубидия при следующем соотношении компонентов (мас.%):

хромат лития – 54,19 …56,87;

хромат натрия – 29,89 … 31,75;

хромат рубидия – 13,24 … 14,06.