Літієвий елемент

1 Лгпєвий елемент, що містить лгпєвий анод та халькогеніднии катод, утворений з активного матеріалу та в'яжучої речовини, з розміщеним між ними сепаратором, з електролггом із електропровідної літієвої солі в органічному розчиннику, який відрізняється тим, що якхалькогенід використовується мідно-вісмутовий селенід CuBiSe2 2 Лгпєвий елемент по п 1, який відрізняється тим, що мідно-вісмутовий селенід CuBiSe2 одержують прямим сплавленням стехіометричної КІЛЬКОСТІ компонент Винахід відноситься до ХІМІЧНИХ джерел струму, зокрема до джерел струму з лгпєвим анодом та неводним розчином електролггу Він може бути використаний для автономного живлення різноманггних електронних схем та пристроїв Будучи найбільш енергоємними серед ХІМІЧНИХ джерел струму, ЛІТІЄВІ елементи не мають альтернативи в багатьох областях техніки, обсяг їх промислового виробництва неперервно зростає і вони є потенційними лідерами свггового ринку Варто ВІДМІТИТИ, що лгпєвий електрод володіє настільки великими потенційними можливостями (зокрема енергоємністю 3.86А год/г), що жодна з відомих на сьогодні катодноактивних речовин в повній мірі йому не відповідає Що стосується класу 1,5-вольтових первинних джерел струму з лгпєвим анодом, що ними можна безпосередньо замінити традиційні електрохімічні елементи, то він включає відносно невелику КІЛЬКІСТЬ систем в порівнянні з тривольтовим Найбільш відомими 1,5-В анодно-катодними парами є Li-FeS2 та Li-CuO [1], а кращими питомими енергетичними характеристиками володіє лгпй-оксидномідна система Основними недоліками цих лгпєвих елементів є низькі потужнісні параметри та висока ціна активного катодного матеріалу реалізації великих гостьових навантажень в селеніді вісмуту, собівартість отримання якого майже ВДВІЧІ нижча, ніж оксидно-мідного електродного матеріалу, дозволила підвищити питомі потужність і ємність лгпєвих елементів, одночасно зменшивши їх ціну Але, незважаючи на такі переваги, ці первинні ЛІТІЄВІ елементи все ж мають ряд недоліків, а саме - невисокий рівень розрядної ємності, - суттєве потовщення елементів при розряді Задачею даного винаходу є - підвищення розрядної ємності лгпєвих елементів, - пониження величини потовщення елементів, - розширення відомої групи активних катодних речовин для лгпєвих елементів Поставлена задача досягається тим, що як активний матеріал позитивного електрода лгпєвих елементів використовується мідно-вісмутовий селенід з ХІМІЧНОЮ формулою CuBiSe2 Нами встановлено, що пропоновані ЛІТІЄВІ елементи типорозміру "2325" у порівнянні з виготовленим за тією ж технологією прототипом (Li/Bi2Se3 джерелом струму) характеризуються (табл 1) - на 5 •• 12% вищим значенням розрядної = ємності, - на 50 100% меншим потовщенням елементів, Цих негативних характеристик позбавлена електрохімічна система Li-Bi2Se3 [2], що є найбільш близькою до запропонованого рішення Можливість Електрохімічна система Li-Bi 2 Se 3 LI-CUBI Se2 Розрядний струм, мкА 100 100 Кінцева напруга, розряду, В 1,0 1,0 Розрядна ємність, мА год 330-350 355-370 Таблиця 1 Потовщення елементів, мм 0,55-0,76 0,36-050 О со Ю 45130 Для виготовлення катодів використано синтезований зі стехіометричної КІЛЬКОСТІ компонент мідно-вісмутовий селенід CuBiSe2 Синтез сполуки проводився в запаяній вакуумованій до залишко5 вого тиску - 1 0 ммрт ст кварцовій ампулі при температурі (800 ± 10)°С на протязі 6 8 годин Після цього отриманий зливок механічно подрібнювався в кульковому млині "Санд" Після просіювання отриманого порошку відділялася фракція з дисперсністю часток не більше 40мкм, яка й використовувалася для формування катоду Катодна суміш мала склад активний матеріал CuBiSe2 - (86 ± 0,3)мас%, щавлева кислота СООН-СООН - (10 ± 0,2)мас %, фторопластовий порошок ФЗБ - (4 ± 0,1)мас% Для отримання гомогенності суміш за допомогою електричного міксера перемішувалася протягом 3 5 хвилин Дископодібні електроди масою (1,40 ± 0,001)г формувалися при кімнатній температурі в спеціальній прес-формі під тиском (103 ± 50)кГ/см2 Для елементів вибраного типорозміру ("2325") спресовані катоди мали товщину (1,12 ± 0,03)мм, та діаметр (19,5 ± 0,05)мм Після ЦЬОГО електроди поміщалися в контейнер з пірексового скла і після вакуумування до (2 4) 10 2 ммртст включали нагрів трубчатої пічки з контейнером до температури (220 ± 5)°С Час витримки при цій температурі становив приблизно 2 години Термічно оброблені катоди після випаровування щавлевої кислоти мали пористу структуру Потім ЦІ катоди просмоктувалися розчином електроліту при пониженому тиску і зберігалися в боксі з осушеною атмосферою Для отримання анода із смуги металічного ЛІТІю товщиною (0,80 ± 0,2)мм за допомогою спеціальної висічки вирізалися диски діаметром (18 ± 0,1)мм Сепаратором служив волокнистий нетканий поліпропілен товщиною ~ 0,1мм Конструктивні елементи джерела струму (ізоляційна поліпропіленова прокладка у формі кільця, кришка, корпус) після обезжирення в ацетоні 2 - 3 рази промивалися дистильованою водою Висушування деталей корпусу проводилося в сушильній шафі протягом ~ 1 години при температурі (150 ± 5)°С - для корпусу і кришки та (80 ± 5)°С - для прокладки Процес формування ЛІТІЄВИХ елементів Li/CuBiSe2 проводився наступним чином ЛІТІЄВИЙ анод впресовували в кришку з попередньо привареною нікелевою сггкою, а катод, просмоктаний електролітом (1М розчин тетрафторборату л т ю L1BF4 в у-бутиролактоні), поміщався в корпус, що містив ізоляційне поліпропіленове кільце, і додавалося 0,30,35мл електроліту Потім катод накривався сепаратором, змоченим електролітом, і зверху ставилася кришка із впресованим ЛІТІЄВИМ анодом Герметизація лтєвих елементів проводилася за допомогою вальцювання Всі роботи, де використовувався ЛІТІЙ, проводилися в боксі із осушеною повітряною атмосферою Техніко-економічна ефективність запропонованого рішення полягає у досягненні вищих значень розрядної ємності у порівнянні з іншими ЛІТІЄВИМИ джерелами струму 1,5-вольтового класу, а також у значному пониженні набухання елементів під час розряду Важливою перевагою є також простота та дешевизна технології катодного матеріалу, який отримується шляхом простого сплавлення вихідних компонент Література 1 Modern Battery Technology / Editor Chve D S Tuch , Ellis Horwood Limited, 1991, New York, 580 p 2 Авторское свидетельство СССР №1570587, 1988г Химический источник тока / Ковалюк З Д , Григорчак И И , Козьмик И Д , Криган Э Г , Бахматюк Б П ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Киів-119, вул сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90