Твердий літійпровідний електроліт

УКРАЇНА (,9> УД,,,, C1 5447^ (5i)5 H OJ_M J3/I8* HJO| M.6Z.16. ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ТВЕРДИЙ ЛІТІЙПРОВІДНИИ ЕЛЕКТРОЛІТ 1 (20)94250601, 19.05.93 (21)4946880/07 (22)20.06 91. SU (46)28.12.94. Бюл. №7-1 (56) 1. Meunier G., Dormoy R., Levasseur A. //Mater. Sci and Eng. В. - 1989, V 3, N 1-2, ? p.19-23. 2. Патент США № 4303748. кл. Н 01 М 6/16, 1981 (прототип). (71) Київський державний університет ім. Т.Г. Шевченка, інститут загальної та неорганічної хімії АН України (72) Паскаль Людмила Павлівна, Машкін Олег Анатолійович, Кузьмін Роман Миколайович, Сиромятніков Володимир Георгійович (73) Київський університет ім. Т.Г. Шевченка (UA) (57) Твердый литийпроводящий электролит на основе полиоксиэтилена и перхлората лития, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что электролит дополнительно содержит соединение класса краунэфиров следующей формулы: СНг,- СИ. •о (Б12К4) си,- си: при следующем соотношении компонентов (в мас.%): полиоксиэтилен 66,67-76,93 перхлорат лития 13,33-15,38 краун-эфир(Б12К4) 7,69-20,0 С > Изобретение относится к полимерным электролитам и их использованию в химических источниках тока, а именно в ХИТ с литиевым анодом и твердотельным катодом. Известен твердый литийпроводящий электролит (ТВЭЛ) на основе тройного оксидного стекла состава B2O3-U2O-U2SO4. Этот электролит имеет такие недостатки, как низкие проводимость и механическая прочность. Удельная проводимость такого электролита составляет 3 10 См/см, а омические потери в таком электролите достигают 0,3 мВ.мкА'1 см"2(1). Более близким к заявляемому объекту является ТВЭЛ на основе полиоксиэтилена (ПОЭ) и солей лития (2). Однако, такие электролиты обладают достаточной для обеспечения устойчивой работы ХИТ удельной проводимостью только при температуре выше 70°С В основу изобретения поставлена задача создания твердого литийпроводящего полимерного электролита, в котором введением соединения из класса краун-эфироз ел о-сн 7 - си ,-о ГОї формулы k>>4 TOJ y^.J о гнг-снго в полимерный электролит на основе полиоксиэтилена и перхлората лития обеспечивается повышение ионной проводимости при комнатной температуре, что ведет к улучшению эксплуатационных характеристик элементов (ХИТ) с полимерными электролитами Поставленная задача решается тем, что в твердый литийпроводящий полимерный О 5447 ной проводимости ПЭ за счет кристаллизаэлектролит на основе полиоксиэтилена и ции его в пленке. перхлората лития согласно изобретеПримеры осуществления. ния вводится дополнительно соединеП р и м е р 1. Полимерный электролит ние из класса краун-эФиров формулы 5 состоит из твердого раствора перхлората о сн г -сн 2 -о лития в полиоксиэтилене с М.м. - 800 тыс. 0,6 г ПОЭ (83,33 масс. %) растворяют в 20 мл сухого ацетонитрила, затем туда же помепри следующем соотношении компонентов щают 0,12 г (16,67 масс.%) перхлората ли(в масс.%): Полиоксиэтилен 66,67-76,93 10 тия. Раствор перемешивают в течение 10-12 часов. Полученный раствор выливают Перхлорат лития 13,33-15,38 на инертную подложку. Растворитель выпаКраун-эфир (Б12К4) 7.69-20,00 ривают при 40°С в вакууме. Проводимость Граничные значения содержания политакого полимерного электролита, опредеоксиэтилена в ПЭ, выполняющего роль матрицы, обусловлены достижением 15 ленная по стандартной методике при t° =20°С составляет 2,6 10'8 См/см. определенной вязкости раствора, необходимой для нанесения полимерной композиции на подложку для образования пленки П р и м е р ы 2-6. Полимерный электроПЭ определенной толщины (50-60 мкм). лит состоит из твердого раствора перхлораПерхлорат лития является ионогенной 20 та лития в ПОЭ с М.м. = 800 тыс. и компонентой, за счет движения ионов Li + краун-эфира Б12К4.0,6 г ПОЭ (80.65 масс.%) обеспечивается ионная проводимость ПЭ. растворяют в 20 мл сухого ацетонитрила, Оптимальное количество LiCIO^j в композизатем туда же помещают 0,12 г (16,13 ции составляет 13,33-15.38 масс %. При сомасс.%) перхлората лития и 0,024 г (3,22 держании UCIO4 ниже 13,33 масс.% ионная 25 масс.%) краун-эфира. Растворение компопроводимость ПЭ снижается При содержанентов, полив раствора на инертную поднии соли выше 15,38 масс.% происходит ее ложку, сушка и определение удельной кристаллизация в пленке ПЭ. проводимости полученного ПЭ проводят аналогично примеру 1. Количества компоКраун-эфир вводится в ПЭ для связыва- 30 нентов в полимерном электролите и значения литиевой соли в комплексы с целью пония удельной проводимости полученных вышения ее ионизации, Оптимальное литийпроводящих электролитов приведены содержание краун-эфира в ПЭ составляет в таблице. 7,69-20,00 масс.%. При его введении ниже Таким образом, из таблицы следует, что 7,69 масс.% удельная проводимость ПЭ не- 35 предлагаемый твердый полимерный электролит значительно повышает проводимость исобладает более высокими значениями удельной ходного образца, т.е. не содержащего проводимости при комнатной температуре по добавки краун-эфира. При увеличении сосравнению с прототипом, что позволяет реалидержания краун-эфира (Б12К4) выше 20,00 зовать на его основе ХИТ с достаточно высокими масс.% происходит резкое снижение ион- 40 плотностями разрядных токов. п/п Полимерная матрица ПОЭ ( 800 тыс ) Перхлорат лития вг 1 2 3 4 5 6 о См/см Состав полимерного электролита в масс.% вг в масс.% 0,6 0.6 0,6 0,6 0,6 0,6 83.33 80,65 76,93 71,42 66.67 62,50 0.12 0.12 0,12 0 12 0.12 0,12 16,67 16,13 15,38 14,29 13,33 12,50 Краун-эфир ( Б12К4) вг 0,024 0,060 0,120 0,180 0,240 в масс.% 3,22 7,69 14,29 20,00 25.00 2.6 10'8 З.ОЮ 7 7,6 10'6 9,810"6 1,0 10"5 1.5 10 7 5447 Упорядник Л Паскаль Замовлення 608 Техред М.Моргентал Коректор О.Густі Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101