Химический источник тока

Химический источник тока

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение ЭДС, энергоемкости, плотности снимаемого тока, а также сохранности. Органический электролит химического источника тока с активным анодом содержит добавку, стабилизирующую работу литиевого анода. Стабилизатор выбран из класса орто-хинонов, например ортохлоранил, в количестве 0,12 - 1,855 или орто-фенантренхинон в количестве 0,1 - 0,9%. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к электротехнике и касается химических источников тока (ХИТ) с литиевым анодом, органическим электролитом и твердотельным катодом. Цель изобретения повышение энергоемкости плотности тока ЭДС, сохранности. Поставленная цель достигается введением в раствор органического электролита стабилизатора, предотвращающего протекание процесса коррозии литиевого анода и образование на его поверхности продуктов деструкции электролита. В качестве стабилизатора в предлагаемом ХИТ используются органические соединения, выбранные из класса орто-хинонов, орта-хлоранил (I) и ортофенантренхинон (II) Орто-хиноны, обладающие высоким сродством к электрону, могут взаимодействовать с литиевым анодом с образованием на его поверхности плотной нерастворимой пленки анион-радикальной соли (схема 1). Такая пленка благодаря хелатирующему фрагменту (клешня), способного образовывать комплексы с ионами лития, обладает высокой ионной проводимостью и достаточно хорошо защищает поверхность литиевого анода от коррозии и не препятствует нормальной работе элемента. Введение в электролит орто-хинонов (I) или (II) значительно улучшает основные характеристики как свежеизготовленных литиевых ХИТ, так и таковые в процессе их хранения и эксплуатации при комнатной температуре и в условиях повышенных температур. Активным материалом катода ХИТ служит МnО₂ или (-СF_x-)_n, содержащий токопроводящую добавку и связующее, непрессованный на никелевый токоотвод, приваренный к катодному корпусу. Катодное и анодное пространство разделены сепаратором из нетканного полипропилена, а токоотводы разделены уплотняющей прокладкой из полипропилена. В качестве электролита использован 1 М раствор LiClO₄ в смеси пропиленкарбонат-диметоксиэтан (1 1). Исследования проводят на базе четырех серий литиевых ХИТ по 1500 элементов в каждой. Первая серия источников контрольная, вторая содержит электролит с добавкой орто-хлоранила, третья серия электролит с добавкой орто-фенантренхинона, а четвертая электролит с добавкой пара-бензохинона, взятого в оптимальном количестве 1,0% Орто-хлоранил вводят в электролит в количестве 0,2 1,0 и 1,8% При этом установлено, что ЭДС исследуемых источников не зависит от концентрации орто-хлоранила и составляет 3,4 В, в то время как ток короткого замыкания I_кз 350 мА при 1,0% орто-хлоранила, а при других концентрациях (0,2 и 1,8%) наблюдаются несколько меньшие величины 340 345 мА В виду сравнительно малой растворимости орто-фенантренхинона используют следующие концентрации: 0,1, 0,5 0,9% Также, как и в случае ортохлоранила, величина ЭДС не зависит от концентрации и составляет 3,3 В, а величина I_кз,0 (320 мА при 0,5% ортофенантрехинона) уменьшается на 5 10 мА при переходе к меньшим (0,1%) или большим (0,9%) концентрациям орто-фенантренхинона. Результаты проведенных исследований представлены в таблице, из которой следует, что введение в электролит орто-хлоранила или орто-фенантренхинона приводит к возрастанию ЭДС до 3,4 и 3,3 В, I_кз до З50 и 320 мА, а величины энергоемкости до номинального значения 12, мА.ч для свежеизготовленных ХИТ. Полученный эффект является стабильным, указанные высокие характеристики сохраняются длительное время, тогда как в контрольной партии они падают. Как видно из таблицы, выдержка элементов в течение 3 месяцев при нормальных условиях не приводит к заметному изменению основных характеристик ХИТ, стабилизированных орто-хлоранилом или орто-фенантренхиноном, в то время как эти характеристики для серийных ХИТ заметно снижаются. Введение в электролит пара-бензохинона не приводит к какому-либо улучшению характеристик элементов по сравнению с серийными (см. таблицу). Были проведены также испытания по влиянию воздействия повышенной температуры на основные характеристики ХИТ без и в присутствии стабилизаторов. При этом было установлено, что элементы, содержащие в качестве стабилизаторов орто-хлоранил или орто-фенантренхинон, после выдержки в течение более 15 суток при 60^oС сохраняют ЭДС на уровне З,4 и 3,3 В и величину энергоемкости, соответствующую номинальному значению 120 мАч, в то время как контрольные образцы при тех же условиях вышли из строя, а стабилизированные пара-бензохиноном снижают энергоемкость до 60 мАч. Помимо энергоемкости, как следует из данных, представленных в таблице, величины I_кз и напряжения на нагрузку 370 Ом источников, содержащих орто-хлоранил или орто-фенантренхинон, существенно превышают эти характеристики для источников с пара-бензохиноном.

Формула изобретения

1. Химический источник тока с органическим электролитом, содержащим катод, анод из активного металла и органический электролит с добавкой хинонов, отличающийся тем, что, с целью повышения ЭДС, энергоемкости, плотности тока и сохранности, в качестве хинона взят ортохинон. 2. Источник тока по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хинона взят ортохлоранил в количестве 0,2-1,8% 3. Источник тока по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хинона взят ортофенантрен-хинон в количестве 0,1-0,9%

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000