Катодная активная масса химического источника тока и способ ее получения Советский патент 1984 года по МПК H01M4/36 

05 СП

со со to

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть иснользовано в химических источниках с литиевым анодом и неводным электролитом.

Известна катодная активная масса химического источника тока на основе окиси меди 1.

Однако известная катодная активная масса обладает недостаточной емкостью и низкой коррозионной стойкостью.

Наиболее близкой но технической сущности и достигаемому результату является катодная активная масса химического источника тока На основе соединенной меди 2

Известная масса обладает низкой электронной проводимостью.

Цель изобретения - повышение члектронной проводимости катодной активной массы химического источника тока.

Поставленная цель достигается тем, что в активной массе химического источника тока на основе соединений меди, в качестве соединения меди взято окисно-гидроокисное соединение меди общей формулы

,(ОН}г, где л- 1,0-1,5; у 0,100,50; К 0,30-0,70.

Согласно способу получения катод 10Й активной массы химического источника тока проводят электролиз раствора следуюпито состава, г/л:

Сульфат меди50-250

Фтористоводородная

кислота 40%-ная1 - И)

при плотности тока 0,5--10

Предлагаемая катодная масса - нестсхиометрическое соединение, применение которого более целесообразно вследствие высокой активности, обусловленной энергетической неоднородностью поверхности. Параметры X, Y, могут целенаправленно изменяться параметрами электроосаждения.

Процесс электрохимического поотучения катодной массы может быть выражен следующей общей схемой:

е

Cu+-f Ol-r-i CuxOy(OH)2 (группа ОН находится в изобилии в нрикатодном слое даже в очень кислых средах)

СихОу{ОН)г .

При условиях, указанных выще, превалируют первые две стадии, в результате чего на катоде происходит накопление продукта указанного состава. Время электролиза определяет лишь количество образующегося продукта, но не его качество и состав. Качественный состав продукта - катодной массы - обеспечивается концентрацией сульфата меди, фтор-иона, плотностью тока.

Осадок, представляющий собой нестехиометрическое соединение меди, являющийся катодной массой, осаждается на катоде, и не будучи прочно связанным с ним, осыпается на дно электролизера, откуда может

быть легко удален каким-либо механическим способом. Электролит может ра;ботать сколь угодно долго, так как не требует корректировки ни по ионам , ни по F вследствие того, что концентрация Си поддерживается постоянной за счет растворения медных анодов, плавиковая кислота практически Не вырабатывается. Таким образом, контроль за процессом электролиза сводится к замене медных анодов и удалению из электролизера катодной массы.

Пример. 1. Проводят электролиз раствора, содержащего сульфат меди в количестве 50 г/л и 40/о-ную фтористоводородную кислоту в количестве 1 г/л при плотности тока 5 0,5 А/дм 2.

Полученная катодная активная масса имеет состав

(ОН)г, где х 1,0; у 0,10; z 0,70.

Параметры химического источника тока 0 с литиевым анодом. Неводным электролитом у-бутиролактоном и нолученной катодной активной массой следующие: 1)34 2,6 В; Upa5 1,8-1,9 В; 1ц 50/ А.

Пример 2. Проводят электролиз раствора, содержащего сульфат меди в количестве 150 г/л и 40%-ную фтористоводоро.а.ную кислоту при плотности тока 5,0 А/дм

Полученная катодная активная масса имеет состав СикОу(ОН)г, где ,38; у 0,29; z 0,52.

0 Параметры химического источника тока с литиевым анодом, неводным электролитом у- бутиролактоном и полученной катодной активной массой следующие: Унач 2 8 ВUpad 1,9-2,0 В; 1к .

Пример 3. Проводят электролиз раство5 ра, содержащего сульфат меди веколичестве 200 г/л и 40%-ную фтористоводородную кислоту в количестве 8 г/л при плотности тока 10,0 А/дм 2.

Полученная катодная активная масса имеет состав CuxOy(OH)j, где ,2; у 0,35; z 0,4.

Параметры химического источника тока с литиевым анодом, неводным электролитом Г-бутиролактоном и полученной катодной активной массой следующие: инач 2,75 В; 5 Upad- 1,8--1,85 В; 1 50f А.

Пример 4. Проводят электролиз раствора, содержащего сульфат меди в количестве 250 г/л, 40%-ную фтористоводородную кислоту в количестве 10 г/л при плотности тока 7,5 А/дм 2.

0 Полученная катодная активная масса имеет состав CuyOy(OH)z, где х 1,50; у

0,50; z 0,30.

Параметры источника тока с литиевым

анодом, неводным электролитом У-бутиролактоном и полученной катодной активной

массой следующие: 2,7 В; Uv,ad 1,7-

1,8 В; 1 50/ А. иий при изготовлении положительного электрода за счет отказа от введения электропроводящих добавок типа сажи, графита и др. и последующей термообработки, что обусловлено достаточно высокой электропроводностью катодного материала. Способ не требует специального оборудования, дорогостоящих реактивов. Улучщение характеристик источника тока особенно важно при использовании их в электронной технике, где требуются более высокие рабочие напряжения и малые токи порядка 10 А. Катодная активная масса обладает высокой электронной проводимостью, что позволяет уменьщить омические потери на границе электрод-электролит и поляризацию положительного электрода. Электрические характеристики снимают на макете с рабочей поверхностью электродов, равной 2 см. В качестве отрицательного электрода применяют металлический литий, в качестве неводного электролита Х-бутиролактон. Параметры химического источника тока следующие: начальное напряжение 2,6- 2,8 В, рабочее напряжение 1,9-2,0 В, удельная энергия 450 кВт-ч/м, удельная мощность 45 кВт/м. Преимуществом предлагаемого способа является более высокое рабочее напряжение химического источника тока с положительным электродом, изготовленным из предлагаемой катодной активной массы, 1,9-2,0 В по сравнению с 1,1 -1,4 By прототипа, кроме того, сокращение количества опера

1. Катодная активная масса химического источника тока на основе соединений меди, отличающаяся тем, что, с целью повышения электронной проводимости, в качестве соединения меди взято окисно-гидроокисное соединение меди общей формулы CuxOy(OH)z, где ,0-1,50; 0,10- 0,50;2 0,30-0,70. 2. Способ получения катодной активной массы химического источника тока, отличающийся тем, что проводят электролиз раствора следующего состава, г/л: Сульфат меди50-250 Фтористоводородная кислота, 40°/о-ная1 -10 при плотности тока 0,5-10 А/дм.