Літієве джерело струму
Номер патенту: 84494
Опубліковано: 25.10.2013
Автори: Нагірна Надія Іванівна, Мандзюк Володимир Ігорович, Лісовський Роман Петрович, Рачій Богдан Іванович
Формула / Реферат
Літієве джерело струму, що містить літієвий анод і катод із нанодисперсного матеріалу в електроліті із електропровідної солі в органічному розчиннику (1М розчин LiBF4 в g-бутиролактоні), яке відрізняється тим, що як катодний матеріал використовують суміш активного матеріалу (ПВМ) та зв'язуючого компонента (тефлону) у співвідношенні 96 мас. %: 4 мас. % відповідно.
Текст
Реферат: Літієве джерело струму містить літієвий анод і катод із нанодисперсного матеріалу в електроліті із електропровідної солі в органічному розчиннику (1М розчин LiBF4 в -бутиролактоні). Як катодний матеріал використовують суміш активного матеріалу (ПВМ) та зв'язуючого компонента (тефлону) у співвідношенні 96 мас. %: 4 мас. % відповідно. UA 84494 U (54) ЛІТІЄВЕ ДЖЕРЕЛО СТРУМУ UA 84494 U UA 84494 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до хімічних джерел струму з літієвим анодом та неводним розчином електроліту і може використовуватися для автономного живлення систем електротехніки та електротехнічних пристроїв, тому є визначальним кроком в напрямку розвитку перспективних технологій в галузі електрохімічних елементів. Сьогодні однією із основних задач технології літієвих електрохімічних джерел струму є пошук нових, економічно дешевих та екологічно безпечних катодних матеріалів, які мають стабільною структурою і високими електрохімічними характеристиками. Як варіант вирішення такої проблеми є використання як електродного матеріалу ПВМ, для отримання якого застосовують рослинну та тваринну сировина (деревину, цукор, кістки, кокос), мінеральну сировину (торф, вугілля, пек, смолу, кокс), синтетичні смоли і полімери. До основних переваг рослинної сировини, на противагу мінеральній сировині, смолам і полімерам, можна віднести наступні: 1) її чистота, тобто відсутність шкідливих домішок, які негативно впливають на робочі характеристики електродного матеріалу; 2) екологічна прийнятність; 3) низька собівартість продукції; 4) простота в переробці і підготовці до процесу піролізу; 5) можливість попередньої обробки (механоактивації та допування); 6) рослинна сировина є природно відновлюваним матеріалом. Найближчими аналогами до запропонованої корисної моделі є гальванічні елементи, що містять літієвий анод і катод із нанодисперсного матеріалу в електроліті із електропровідної солі в органічному розчиннику (1М розчин LiBF4 в -бутиролактоні), причому катодний матеріал створений на основі карбоаеросилогелю та карбосилікагелю, які піддаються електрохімічному інтеркалюванню іонами літію [Пат. № 80761 (Україна), Н01М 4/36/. Миронюк І.Ф., Остафійчук Б.К., Мандзюк В.І., Будзуляк І.М., Григорчак І.І., Челядин В.Л. Джерело електричного струму. Заявлено 12.12.2005; Опубл. 25.10.2007, Бюл. № 17. Прикарпатський національний університет ім. В. Стефаника]. Їх питома ємність становить 1000 і 1150 мАгод./г, а питома енергія 2150 і 2400 Втгод./кг відповідно. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення питомих енергоємнісних характеристик шляхом застосування перспективних технологій у галузі хімічних джерел струму та використання дешевих катодно-активних речовин із розвиненою питомою поверхнею. Поставлена задача вирішується шляхом використання як активного матеріалу катода електрохімічного джерела електричної енергії суміші активного матеріалу (ПВМ) та зв'язуючого компонента (тефлону) у співвідношенні 96 мас. %: 4 мас. % відповідно. Анодом в такому джерелі служить металевий літій, електролітом - одномолярний (1М) розчин тетрафторборату літію (LiBF4) в -бутиролактоні, які забезпечують одночасно хімічну і електрохімічну стійкості анод-катодної пари в процесі всієї роботи елементу. Літієве джерело струму, створене на основі вищеописаних ключових засад, характеризується: а) використанням матеріалу, що має меншу молярну масу і дає можливість отримати більшу питому розрядну ємність за один і той же час (для ПМВ М=12 г/моль, для карбоаеросилогелю М=50,4 г/моль, для карбосилікагелю М=45,6 г/моль); -1 -1 б) високим значенням електропровідності електродного матеріалу (ς=6,91 Ом м ), що дозволяє уникнути використання струмопровідної добавки і збільшити масу активної компоненти в катодній суміші; в) застосуванням як катодного матеріалу ПВМ, отриманого гідротермальною карбонізацією (для джерела струму на основі ПВМ, отриманого карбонізацією в атмосфері повітря, питома ємність становить 560 мАгод./г, а питома енергія 584 Втгод./кг); г) високим значенням питомої ємності (1138 мАгод./г) та нижчим за рахунок меншої робочої напруги значенням питомої енергії (690 Втгод./кг). Крім цього, доведена можливість ефективного використання в джерелах струму низькорозмірних твердих фаз, що стимулюватиме подальший розвиток даних технологій. Приклад конкретного використання Отримання ПВМ здійснювалось шляхом гідротермальної карбонізації вихідної сировини відходів харчової промисловості (кісточок абрикосу). З метою видалення летких компонентів (СО, СО2, СН4) із матеріалу та утворення первинної пористості вихідна сировина у подрібненому механічним способом вигляді піддавалася термообробці без доступу повітря в автоклаві, заповненому дистильованою водою. Застосування водяної пари на стадії карбонізації значно збільшує частку виходу летких компонентів вихідної сировини та розрядні характеристики літієвого джерела струму на його основі, на відміну від матеріалу, отриманого 1 UA 84494 U 5 5 10 15 20 25 30 карбонізацією в атмосфері повітря. Карбонізація матеріалу проводилася в межах тиску (68)10 Па в температурному інтервалі 600-1100 °C з кроком 50 °C. Серед 11 зразків, які використовувалися як катоди літієвого джерела живлення, найбільші питомі розрядні параметри мав ПВМ, отриманий при температурі карбонізації 750 °C. Даний матеріал характеризується розвиненою поверхнею (значення питома поверхня становить 2 2 S=343 м /г, поверхня мікропор - Smicro=292 м /г) та пористою структурою (загальний об'єм пор 3 3 Vtotal=0,166 см /г, об'єм мікропор Vmicro=0,123 см /г, середній діаметр пор d=1,937 нм). ПВМ містить незначну кількість домішок, зокрема Fe
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюMandziuk Volodymyr Ihorovych, Rachii Bohdan Ivanovych
Автори російськоюМандзюк Владимир Игоревич, Рачий Богдан Иванович
МПК / Мітки
МПК: H01M 4/36
Мітки: джерело, літієве, струму
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-84494-litiehve-dzherelo-strumu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Літієве джерело струму</a>
Попередній патент: Спосіб підвищення електропровідності катодного матеріалу на основі lіmn2о4
Наступний патент: Спосіб отримання легованих термоелектричних структур на основі n-pbte:bi
Випадковий патент: Спосіб ремонту газотурбінного двигуна