Накопитель сигналов Советский патент 1981 года по МПК H01G9/22 

(54 НАКОПИТЕЛЬ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электрохимическим приборам, а именно к накопителям электрической энергии, кот рые могут быть использованы в различных областях радиоэлектроники и, измерительной техники в качестве интегра торов, резервных источников питания или запоминаюпщх элементов. Известны твердоэлектролитные накопители, действие которых основано на способности некоторых электронноионных материалов изменять свой сог став по одному из элементов, который переносится через слой твердого элек ролита на противоположный электрод. При этом возникает разность потенциалов между электродами, пропорционал ная пропущенному количеству электричества О, I t. Известно техническое решение, включающее серебряный электрод, элек ролит Ag Rbl5- и второй электрод, выполненный из халькогенида серебра, например, (. В процессе работы такого элемента при зарядном цикле серебро переносится с металлического электрода в теллурид серебра с образованием соединения нестехиометрического состава . При разрядном цикле серебро обратимо возвращается на металлический электропГи Наиболее близким по техническому решению и достигаемому оезультату является накопитель, включающий серебряный электрод, твердый электролит с проволимостью по ионам серебра и другой электрод, выполнный из соединения, имеющего состав (Ag,jS)) ( ,)()0,Такое устройство имеет емкость до 80 Ф/см Г211. Суп ественными,.недостатками прототипа является относительно малая удельная емкость, низкое рабочее напряжение, а также использование в этом приборе дефицитных и дорогостоящих материалов (серебро и его соединения). Целью изобретения является создание такого твердоэлектролитного нако3пителя сигналов, которыц .обладает олее высокой удельной накопительной емкостью, имеет более высокое рабочее напряжение и не содержит дорогостоящих и дефицитных материалов. Цель достигается тем, что в электрохимической ячейке твердый электролит имеет состав ,, l5--j(3,25 у 3} ; один электрод вьшолнен из смеси порошков твердого электролита, углерода и меди, а второй электрод вьшолнен из твердого электролита, углеро, да и смеси соединений и Сих, где X С1, б,л или их смеси. Массь исходных материалов взяты в соотношении: в первом электроде - твердый электролит : медь : углерод от 1:2: :0,01 до 2:0, во втором электроде - твердый электролит : солимеди : : углерод от 1:9:2 до 9: 1 :.0,01, причем соотношением масс и Сих взято от 1:2 до 1:0,01. За счет изменения состава смеси первого и второго элект родов в указанных пределах можно подобрать требуемый вид зарядно-разрядной кривой и оптимальный состав по удельной накопительной емкости. При рабочем напряжении до 0,55 В достигается удельная емкость до 640 Кп/см, Работа накопителясигналов осущест вляется по следующему механизму. В зарядном ползщикле электрод, содержащий металлическую медь, является катодом, а электрод, содержащий + Сих, является анодом. Ионы меди при приложении- внешней разносами rto тенциалов частично переходят из анода в электролит, а частично окисляются до двухзарядного состояния с образова нием CuS+CuXf. Перенос тока в электролите осуществляется за счет движения ИОНОВ Си к катоду, где они могут выделяться на частичках графита или меди в виде атомов. При разрядном полуцикле медный электрод является анодом, а электрод, содержащий смесь сульфидов и галогенидов - катодом и процессы идут в обратном направлении. Накопитель сигналов может быть исполь зован как в дискретном, так и в непре рывном режиме работы. После изготовления накопителя его приводят в рабочее состояние, замыкая электроды накоротко и выде1Тживая в таком состоянии несколько часов. После размыкания электродов разность потенциалов на клеммах равна нулю и накопитель готов к работе. После зарядного лолу5цикла разность потенциалов принимает конечное значение (не выше 0,5 В. В разрядном полуцикле ток пропускается до тех пор, пока разность потенциалов не упадет до нуля. В непрерывном режиме работы количество пропущенного при заряде электричества может быть определено по величине разности потенциалов электродов после размыкания цепи. Пример 1. В цилиндрическую форму из оргстекла последовательно запрессованы первый электрод, состоящий из смеси порошков твердого электролита следующего Ьостава, г: Cu RbCljL 0,08, Cu,S 0,1, CuBr 0,0, графита 0,02, слой твердого электролита Cu RbCl-jlij 0,08, второй электрод состава, г: 0,03, металлической меди 0,05, графита 0,01. Кнаружным поверхностям обоих электродов прижаты графитойые токоотводы. Площадь ячейки 0,2 см . Общая масса активных Материалов - 0,38 г. Объем ячейки 0,075 см. Ток заряда 1 . Время заряда из 4,510 с, количество электричества при заряде Q3, 45 Кл. Ток разряда |р , время разряда Ср 4,47-10 с, количество электричества Q, р 44,7 Кл. Удельная накопительная емкость Цуд 590 Кл/см. Рабочее напряжение в интервале О...0,55 В, КПД 9 9,3%. Пример 2. Накопитель изготовлен аналогично примеру 1. Состав пер:його электрода, г: ,09, 0,14, Cul 0,014, CuC)- 0,014; состав электролита Cu RbC 1 25 175 состав второго электрода, г: Си КЬОлпс, 0,03, меди 0,01 и графита 0,01. Объем ячейки 0,075 см , масса 0,39 г. Режим заряда: 1-э 410 А, з ,,26-10- с, аз 50,4 Кл. Режим разряда: :3р , fp 4.,86lO c, G(p 48,6 Кл. Рабочее напряжение в интервале О.,.0,5 Б. Удельная накопительная емкость и.уд 640 Кл/см , КПД 96,4%. Пример 3. Накопитель изготовлен аналогично примеру 1. Состав первого электрода, г: ,5, 0,06, Си 0,0006, графита ч 0,0006, состав электролита 0,08 г, состав второго электрода, г: Cu4RbCl2(2,-50,03, меди 0,0003, графита 0,015. Объем ячейки 0,15 см , масса 0,73 г. Режим заряда: 1 10 А, 2 410 с, (1 0 Кл. Режим разряда: О р , f 5 3,8-10 с,ар Удельная накопительная емкость С1уд 280 Кл/см, КПД 95%. П р и м а р 4. Накопитель изготовлен прессованием аналогично примеру . Состав первого электрода, г: СидРЬС1з1а. 0,02, 0,06, CuBr 0,12, графит 0,04, твердый электролит Си ,RbCl il 2 - 0,08, второй электрод, г: .СидЯЬС 1,1 1 0,03, меди 0,06, графита 0,0003. Объем ячейки О ,07 см масса 0,33 г. Режим заряда:.Dj 1 ЗЮ с, О-г 30 Кл. Режим разряда: tip 0, А, f р 5,710 с, (Яр 28,5 Кл, КПД - 95%, ад 450 Кл/ /см . Интервал напряжения О...0,55 В. Предлагаемый твердоэлектролитный накопитель сигналов обладает рядом достоинств. Удельная накопительная емкость его в 30-40 раз выше по сравнению с указанным прототипом. Соответственно в 2,5 раза шире диапазон рабочих напряжений. Кроме того, в Предложенном накопителе не использовано серебро. Все применяемые мате- 25 риалы (медь и-ее соединения, графит) производятся промьшшенностью химреактивов и недороги. Перечисленные преимущества позволяют широко использовать предлагаемый накопитель сигналов в запоминающих устройствах с длительной памятью, резервных источниках энергии, счетчиках машинного времени, реле и т.п. устройствах. Накопитель несложен в изготовлении

лей составлена из сульфидов и галогенидов меди, взятых в соотношении от 1:2 до 1:0,01 по массе, а в качестве твердого электролита взято соединение 30 ено в короткие сроки. Формула изобретения Накопитель сигналов, содержащий два электрода и твердый электролитj отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности накопления электрической энергии, один из электродов выполнен из смеси твердого электролита с углеродом и металлической медью, соотношение масс которых взято в пределах от 1:2:0,01 до 2:0,01:1, второй электрод выполнен из твердого электролита, углерода, и смеси солей меди, соотношени1е масс которьк взято в пределах от 1:2:9 до 9:0,01:1, причем смесь сосостава Д У взято в пределах от 3,0 до 3,25, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Такахаши Т., Ямамото О, J. of the Electrochem. See., № 7, т. 118, 1971, с. 1051. 2. Авторское свидетельство СССР № 684628, КЛ. И 01 9- 9/22, 05.09.79 (прототип).