Твердий літійпровідний електроліт

Твердый литийпроводящий электролит для химического источника тока с литиевым анодом и твердотельным катодом, состоящий из полимерной матрицы, пластификатора и перхлората лития в качестве ионогенной добавки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве полимерной матрицы используется сополимер винилбутилового эфира, бутилметакрилата и метакриловой кислоты, общей формулы: СИ. СН -( он сополимер винилбутилового эфира, бутилметакрилата и метакриловой кислоты перхлорат лития дибутилсебацинат сл 60,48-65,22 13,05-19,35 20,17-21,73 прочность. Удельная проводимость такого электролита составляет 3 10 См/см. Омические потери в таком электролите достига1 2 ют 0,3 мВ.мкА" см" . Известен твердый литийпроводящий электролит (ТВЭЛ) на основе смеси поливинилметилового эфира с полиэтиленоксидом (2). В качестве ионогенных добавок в них О 5446 используют перхлораты и тиоцианаты лития. Такие электролиты характеризуются низким удельным сопротивлением (не более 106 Омсм) и механической прочностью. Этой проводимости недостаточно для обеспечения устойчивой нагрузки ХИТ даже при низких плотностях разрядных токов. В основу изобретения поставлена задача создания твердого литийпроводящего электролита, в котором за счет использования в качестве полимерной матрицы трой5 ного сополимера винилбутилового эфира, бутилметакрилата и метакриловой кислоты (ВБМ) формулы: Y 3 СИ \"3 \ I COOC4Hg I COOH n VCH2.~ -)r? с - )„,-(-сн?-с - )p - х где п = 0,43, m « 0,42, Р = 0,15 (содержание 15 анодом и твердотельным катодом, состоящем из полимерной матрицы, пластификамономера в сополимере, мольн.доли), X тора и перхлората лития в качестве =432-478, ММ = 50-55 тыс., обеспечивается ионогенной добавки согласно изобретению повышение удельной проводимости и снив качестве полимерной матрицы использужение сопротивления ПЭ. Поставленная задача решается тем, что 20 ется сополимер винилбутилового эфира, бутилметакрилата и метакриловой кислоты в твердом литийпроводящем электролите общей формулы: для химического источника тока с литиевым СН — ) --£— п (- Н , г - С С ос, где п = 0,43, m = 0,42, Р = 0,15 (содержание мономера в сополимере, мольн.доли), X = =432-478, ММ = 50-55 тыс., при следующем соотношении компонентов (масс.%): Сополимер винилбутилового эфира, бутилметакрилата и метакриловой кислоты 65,22-60,48 Перхлорат лития 13,05-19,35 Дибутилсебацинат 21,73-20,17 Сополимер ВБМ, использующийся в качестве матрицы, являясь хорошим пленкообразователем и имея аморфные характеристики, формирует комплексы с солью лития, что приводит к повышению удельной проводимости. Граничные значения содержания сополимера в ПЭ обусловлены достижением определенной вязкости раствора, необходимой для нанесения полимерной композиции на подложку для образования пленки ПЭ определенной толщины (40-50 мкм). Перхлорат лития, являясь ионогенной компонентой, обеспечивает за счет движе+ ния ионов Li проводимость в ПЭ. При содержании LICIO4 в композиции ниже 13,05 масс.% удельная проводимость ПЭ резко снижается. Введение LiCICM выше 19.35 масс.% приводит к кристаллизации соли в пленке ПЭ, что приводит к ухудшению физико-механических свойств пленки. Дибутилсебацинат (ДБС) вводится в ПЭ для пластификации полимерной матрицы. СИ )ГТ7'(-СИг~С .Hg 30 35 40 45 50 55 ) COOH Граничные значения содержания ДБС в композиции для получения ПЭ (21,73-20,17 масс.%) обусловлены необходимостью придания пленкам ПЭ большей эластичности за счет снижения кристалличности сополимера. Содержание ДБС ниже 20,17 масс.% не оказывает воздействия на свойства пленки, введение ДБС выше 21,73 масс.% ведет к "выпотеванию" пластификатора на поверхности пленки после ее сушки. Более высокая проводимость предлагаемого электролита обусловлена тем, что сополимер ВБМ, используемый в качестве матрицы, как все тройные сополимеры имеют нерегулярную молекулярную структуру с аморфными характеристиками. Ионная проводимость осуществляется через аморфные области полимера. Сополимер ВБМ не гигроскопичен и обладает хорошими пленкообразующими свойствами, его Тст. = =54°С и Тт. = 78°С. Винилбутиловый эфир в сополимере может формировать комплексы с солями лития, такими как LiCIO4, например, путем простого добавления. Примеры конкретного выполнения. П р и м е р 1. 0,3 г (66,96 масс.%) сополимера винилбутилового эфира с бутилметакрилатом и метакриловой кислотой (ВБМ) растворяют в 3 мл этанола, затем туда же помещаютО,048 г(10,72 масс.%) перхлората лития и 0.1 г (22,32 масс. %) дибутилсебацината. С помощью магнитной мешалки раствор перемешивают в течение 12 часов. 5416 Пленку полимерного электролита получают проводимость снижается незначительно, методом полива раствора на инертную пододнако происходит кристаллизация соли в ложку с последующим удалением этанола в пленке ПЭ, что приводит к ухудшению ее вакууме при температуре 40°С в течение 10 физико-механических свойств. Дибутилсечасов. Проводимость полученного твердого 5 бацинат вводится в ПЭ для пласгификаиии литийпроводящего электролита, опредеполимерной матрицы, придания ей больленная по стандартным методикам, составшей эластичности. ляет 9.5 10"7 См/см при 25°С. Таким образом, из приведенных данП р и м е р ы 2-5. Приготовление раствора полимерного электролита, нанесение 10 ных следует, что предлагаемый электролит его на подложку, сушка пленок ПЭ и опреобладает более высокими значениями деление проводимости проводят аналогичудельной проводимости по сравнению с но примеру 1. Количества компонентов в ПЭ прототипом, что позволяет реализовать на и значения удельной проводимости полего основе ХИТ с достаточно высокими ученных литийпроводящих электролитов 15 плотностями разрядных токов. приведены в таблице. В литературе, посвященной вопросам исОптимальное количество перхлората следования твердых полимерных электролилития в полимерном электролите составлятов, не известно техническое решение с ет 13,05-19,35 масс.%. При содержании подобными признаками, что позволяет счиLiCICM ниже 13,05 массовых % удельная 20 тать предполагаемое изобретение отвечаюпроводимость ПЭ резко снижается. При увещим критериям "существенное отличие" и личении количества соли выше 19,35 масс.% "новизна". Состав полимерного электролита а См/см п/п Полимерная матрица Шифр вг в масс.% 66,95 65.22 63,16 60.48 54.54 0.043 0.060 0,075 0.096 0,150 10.72 13.05 15,79 19.35 27.28 Техред М.Моргентал вг о Замовлення 608 в масс.% Дибутилсебацинат о о о" о Упорядник Л.Паскаль о о о о о ВБМ со со со со со 1 2 3 4 5 вг Перхлорат лития Коректор в масс.% 22.32 21.73 21.05 20.17 18,18 Н.Мілюкова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат 9.5'Ю"7 2.5 10"5 9,7'Ю' 6 3.5 10"6 1,410"6 "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101