Электролит для химического источника тока Российский патент 2024 года по МПК H01M6/36 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке составов, применяющихся в качестве расплавляемых электролитов для химических источников тока.

Уровень техники

Известны составы электролитов для химических источников тока. Первый включает хлорид лития (29,5 мас.%), хлорид калия (25,8 мас.%) и хромат лития (44,7 мас.%). Бухалова Г.А., Топшинова З.Н. Системы Li, K|| Cl, CrO_4, Li,K||,Br,CrO₄ // Журн. неорган. химии. 1973. Т. 18. № 5. С. 1375-1378. Температура плавления смеси 320 °С.

Второй включает бромид лития (35,5 мас.%) и бромид калия (59,7 мас.%), хромат лития (3 мас.%), фторид лития (2 мас.%) Демина М.А., Гаркушин И.К., Ненашева А.В. и др. Фазовые равновесия в стабильном тетраэдре LiF–LiBr–Li₂CrO₄–KBr четырехкомпонентной взаимной системы Li,K||F,Br,CrO4 // Журн. неорган. химии. 2016. Т. 61. № 5. С. 670-676. DOI: 10.7868/S0044457X16050056. Температура плавления смеси 315 °С.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав, включающий хлорид лития (23,7 мас.%), хлорид калия (45,5 мас.%) и хромат лития (29,8 мас.%), фторид лития (1 мас.%) (Демина М. А., Егорова Е.М., Гаркушин И.К. и др. Фазовые равновесия в стабильном тетраэдре LiF–LiCl–Li₂CrO₄–KCl четырехкомпонентной взаимной системы Li, K||F, Cl, CrO₄ // Журн. неорг. химии. 2022. Т. 67. №10. С. 1446–1452. DOI: 10.31857/S0044457X22100154.). Температура плавления смеси 305°С.

Однако, все приведенные смеси являются эвтектическими со строго фиксированными значениями температур плавления и концентраций компонентов.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом настоящего технического решения является снижение температуры плавления и расширение диапазона использования электролита с низкой температурой плавления при общем снижении смеси солей лития.

Технический результат достигается тем, что смесь, содержащая фторид лития, хлорид лития, хромат лития, хлорид калия дополнительно содержит бромиды лития и калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития 0,66…0,67

Хлорид лития 23,87… 24,71

Бромид лития 1,79…2,43

Хромат лития 24,76…25,12

Хлорид калия 36,45…37,56

Бромид калия 10,15… 11,83

Электролит получен изучением системы, включающей указанные компоненты методом дифференциального термического анализа.

Осуществления изобретения

Примеры конкретного исполнения.

Пример 1

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» (LiBr), «хч» (KBr), «хч» (LiCl), «хч» (KCl), «чда» (Li₂СrO₄) и «чда» (LiF) в следующем соотношении компонентов: 0,0054 г (1,79 мас.%) бромида лития + 0,0305 г (10,15 мас.%) бромида калия + 0,0754 г (25,12 мас.%) хромата лития + 0,0020 г (0,67 мас.%) фторида лития+0,0741 г (24,71 мас.%) хлорида лития + 0,1127 г (37,56 мас.%) хлорида калия.

Температура плавления смеси 300 °С.

Пример 2

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в следующем соотношении компонентов: 0,0049 г (1,65 мас.%) бромида лития + 0,0260 г (8,68 мас.%) бромида калия + 0,0570 г (18,99 мас.%) хромата лития + 0,0015 г (1,51 мас.%) фторида лития+0,0272 г (9,08 мас.%) хлорида лития + 0,1834 г (61,12 мас.%) хлорида калия.

Температура плавления смеси 298 °С.

Пример 3

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в следующем соотношении компонентов: 0,0073 г (2,43 мас.%) бромида лития + 0,0355 г (11,83 мас.%) бромида калия + 0,0743 г (24,76 мас.%) хромата лития + 0,0020 г (0,66 мас.%) фторида лития+0,0716 г (23,87 мас.%) хлорида лития + 0,1093 г (36,45 мас.%) хлорида калия.

Температура плавления смеси 300°С.

Пример 4

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в следующем соотношении компонентов: 0,0041 г (1,35 мас.%) бромида лития + 0,0278 г (9,27 мас.%) бромида калия + 0,0757 г (25,23 мас.%) хромата лития + 0,0020 г (0,68 мас.%) фторида лития+0,0224 г (7,45 мас.%) хлорида лития + 0,0749 г (38,49 мас.%) хлорида калия. Температура плавления смеси 303°С.

Пример 5

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в следующем соотношении компонентов: 0,0060 г (1,99 мас.%) бромида лития + 0,0315 г (10,49 мас.%) бромида калия + 0,0565 г (18,82 мас.%) хромата лития + 0,0015 г (0,50 мас.%) фторида лития+0,0264 г (8,80 мас.%) хлорида лития + 0,1782 г (59,40 мас.%) хлорида калия. Температура плавления смеси 310°С.

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

Составы Состав смеси, мас.% Температура плавления, °С LiF LiCl LiBr KCl KBr Li₂CrO₄ Прототип 1,0 23,7 45,5 29,8 305 Предлагаемый 1 0,67 24,71 1,79 37,56 8,47 10,15 300 2 0,51 9,08 1,61 61,32 8,47 19,01 298 3 0,66 23,87 2,43 36,45 11,83 24,76 300

Как видно из данных таблицы, предлагаемый состав обеспечивает работу химического источника тока в диапазоне температур выше 298-300°С с широким диапазоном концентраций исходных компонентов и на 2,42-24,29 мас.% меньше содержание солей лития.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке составов, применяющихся в качестве расплавляемых электролитов для химических источников тока. Электролит содержит фторид лития, хлорид лития, хромат лития, хлорид калия, при этом для расширения диапазона концентраций с низкой температурой плавления введены бромиды лития и калия при следующем отношении компонентов, мас.%: фторид лития 0,66…0,67, хлорид лития 23,87… 24,71, бромид лития 1,79…2,43, хромат лития 24,76…25,12, хлорид калия 36,45…37,56, бромид калия 10,15… 11,83. Техническим результатом является снижение температуры плавления и расширение диапазона использования электролита с низкой температурой плавления при общем снижении смеси солей лития. 1 табл., 5 пр.

Электролит для химического источника тока, включающий фторид лития, хлорид лития, хромат лития, хлорид калия, отличающийся тем, что для расширения диапазона концентраций с низкой температурой плавления дополнительно введены бромиды лития и калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фторид лития 0,66…0,67 Хлорид лития 23,87… 24,71 Бромид лития 1,79…2,43 Хромат лития 24,76…25,12 Хлорид калия 36,45…37,56 Бромид калия 10,15… 11,83