Первичный элемент Советский патент 1975 года по МПК H01M13/06 H01M17/02 

(54) ПЕРВИЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

1

Известен первичный элемент, содержащий анод из легкого металла, например лития, безводный электропит в органическом растворителе и чет 1ллический катод.

В катод обычно вводится добавка связующего на основе синтетических смол, снижающая плотность энергии и стойкость при хранении.

Цель изобретения - улучщение электрических характеристик и срока хранения первичного элемента.

Для этого предлагается катод выполнять из металла, способного образовывать с осажденным на нем материалом анода интерметаллическое соединение, например из мышьяка.

Поскольку в отличие от обычных элементов не только отрицательный электрод, но и положительный выполнен из металла и, следовательно, является совершенно нерастворимым, исключается присущий обычным элементам самозаряд, который вызывается растворимыми катодными компонентами. Примененные в предложенном элементе металлы являются химически совершенно инертными в не содержащих протонов органических растворах и даже щелочные металлы, в частности литий, являются стабильными в среде апротонных органических растворителей или в солевых растворах. Поэтому самозаряд предложенного элемента в результате реакций с раствором электролита совершенно исключен .

В предлагаемом элементе в реакциях разрядки и зарядки не участвуют анионы. Электрическая энергия вырабатывается при разрядке тем, что, например, согласно уравнению

Ll+yM БаэЕядка,.,

литий с отдачей энергии включается в решетку маталла М. Этот процесс происходит в растворе так, что при разрядке элемента у анода из лития образуются Li -ионы, которые осаждаются на катоде из металла. При разрядке с расходом электрической энергии из состоящего изЬ1х My электрода удаляются Li -ионы, которые как Li осаждаются на противоэлектроде. Этот процесс происходит согласно уравнению

Li,M .ВазЕЯДка

Таким образом, в предложенном элементе следует применять лишь ка

/SMS - t Ч v«.« «. ) талитические количества соли легкого металла, например соли лития, так как израсходованные при.зарядке и разрядке электрода, ионы легкого металла снова обрсэуются противоэлектродом. Поскольку, благодаря небольшой потребности в соли легкого металла, следует использовать соответственно мало растворителя, в предложенном элементе можно получить плотность энергии, близ кую к теоретической, тем более, что электрохимически легируемые метал лические катоды необязательно нуждаются в добавках связующего или электроннопроводящего инертного материала. Высокие напряжения элемент при незначительном весе электродов достигаются, прежде всего, при применении как металлов, так и полуметаллов. Предпочтительны мышьяк И сурьма. В качестве электролита следует применять не содержащие протонов фазы с подвижными Ы -ионами Это требование можно удовлетворить и при использовании содержащих солевых расплавов или твердых элект ролитов. Предлагаемый элемент можно применять в самых-различных условиях. Он отличается превосходной стойкостью при хранении в заряженном состоянии. Поскольку предлагаемый элемент можно использовать при на489367личии лишь каталических количеств электролита, достигаемые плотности энергии близки к теоретическим. Само собой разумеющимся является расположение инертного сепаратора. В случае необходимости анод снабжается металлическим опорным и отводящим прибором. Для этой цели годятся, прежде всего, такие металлы, которые с легким металлом, например с литием, в органическом растворе не образуют электрохимических сплавов. Таким образом, применяются, например, никель или медь. Кроме того, выгодно применять литий в избытке. Формула изобретения Первичный элемент, содержащий анод из легкого металла, например лития, безводный электролит в органическом растворителе и металлический катод, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрических характеристик и срока хранения, катод выполнен из металла, способного образовывать с осажденным на нем материалом анода интерметаллическое соединение, напр«мер из мышьяка.