Катодная активная масса химического источника тока и способ ее получения

 

1. Катодная активная масса химического источника тока на основе соединений меди, отличающаяся тем, что, с целью повышения электронной проводимости, в качестве соединения меди взято окисно-гидроокисное соединение меди общей формулы CuxOy(OH)z, где ,0-1,50; 0,10- 0,50;2 0,30-0,70. 2. Способ получения катодной активной массы химического источника тока, отличающийся тем, что проводят электролиз раствора следующего состава, г/л: Сульфат меди50-250 Фтористоводородная кислота, 40°/о-ная1 -10 при плотности тока 0,5-10 А/дм.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК у Н 01 M 4/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3509164/24-07 (22) 04.10.82 (46) 07.01.84. Бюл. № 1 (72) А. В. Городыский, Н. Д. Иванова, E. И. Болдырев, С. В. Иванов и Д. А. Ткаленко (71) Институт общей и неорганической химии АН УССР (53) 621.3.035.22 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании № 1246669, кл. Н 1 В, 1971.

2. Заявка Франции № 2473793, кл. Н 01 М4/36,,1981. (54) КАТОДНАЯ АКТИВНАЯ МАССА

ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА И

СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

„„SU„„1065932 А (57) 1. Катодная активная масса химического источника тока на основе соединений меди, отличающаяся тем, что, с целью повышения электронной проводимости, в качестве соединения меди взято окисно-гидроокисное соединение меди общей формулы

Сп„О„(ОН), где х = 1,0 — 1,50; у = О, 10—

0,50;Z =0,30 — 0,70.

2. Способ получения катодной активной массы химического источника тока, отличающийся тем, что проводят электролиз раствора следующего состава, г/л:

Сульфат меди 50 — 250

Фтористоводородная кислота, 40%-ная 1 — 10 при плотности тока 0,5 — 10 А/дм .!

065932

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в химических источниках с литиевым анодом и неводным электролитом.

Известна катодная активная масса химического источника тока на основе окиси меди (1j..

Однако известная катодная активная масса обладает недостаточной емкостью и низкой коррозионной стойкостью.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является катодная активная масса химического источника тока на основе соединенной меди (2)

Известная масса обладает низкой электронной проводимостью.

Цель изобретения — повышение электронной проводимости катодной 3vTHuu0H массы химического источника тока.

Поставленная цель достигается тем, что в активной массе химического ис почника тока на основе соединений меди, в качестве соединения меди взято окисно-гидроокисное соединение меди общей формулы

Ñu„Îy (ОН), где х = 1,0 — 1,5; у = 0,10--0,50; К =0,30 — 0,70.

Согласно способу получения катодпой активной массbl химического источника тока проводят электролиз раствора следукпцсго состава, г/л:

Сульфат меди 50 — 250

Фтористоводородная кислота 40%-пая 1 — 10 при плотности тока 0,5- -10 Л/дм - .

Прсдлагаемая катодная масса — нсстсхиометрическое соединение, применение которого более целесообразно в< ледствпе высокой активности, обусловленной энергетической неоднородностью поверхности. Параметры х, у, 7 могут целенаправленно изменяться параметрами электроосаждения:

Процесс электрохимического получения катодной массы может быть выражен следующей общей схемой:

Cu F т+ с — + С u+ - - F

Сц +ОН вЂ” Cu„Oy(OH)z (группа OH находится в изобилии в прикатодном слое даже в очень кислых средах)

СцхОу (ОН)г +е — эСц+ Н О.

При условиях, указанных выше, превалируют первые две стадии, в результате чего на катоде происходит накопление продукта указанного состава. Время электролиза определяет лишь количество образующегося продукта, но не его качество и состав.

Качественный состав продукта — — катодной массы — обеспечивается концентрацией сульфата меди, фтор-иона, плотностью тока.

Осадок, представляющий собой нестехиометрическое соединение меди, являющийся катодной массой, осаждается на катоде, и не будучи прочно связанным с ним, осыпается на дно электролизера, откуда может

l0 !

50 быть легко удален каким-либо механическим способом. Электролит может работать сколь угодно долго, так как не требует корректировки ни по ионам Сц, ни по F вследствие того, что концентрация Сц поддерживается постоянной за счет растворения медных анодов, плавиковая кислота практически не вырабатывается. Таким образом, контроль за процессом электролиза сводится к замене медных анодов и удалению из электролизера катодной массы.

Пример. 1. Проводят электролиз раствора, содержащего сульфат меди в количестве

50 г/л и 40%-ную фтористоводородную кис.поту в количестве 1 г/л при плотности тока

0,5 А/дм .

Полученная катодная активная масса имеет состав

Cu O„(OH),, где х=!,0; у=0,10;

z = 0,70.

Параметры химического источника тока с литиевым анодом, неводным электролитом

g-бутиролактоном и полученной катодной активной массой следующие: U äö —— 2,6 В;

Цщу = 1 8--1 9 В Iê =50у А

/7ример 2. Проводят электролиз раствора, содержащего сульфат меди в количестве

150 г/л и 40%-ную фтористоводородную кислоту при плотности тока 5,0 А/дм .

Полученная катодная активная масса имеет состав Cu„Oy(OH)z, где х = 1,38; у=

=0,29; z=0,52.

Параметры химического источника тока с литиевым анодом, неводным электролитом

1- бутиролактоном и полученной катодной активной массой следующие: U q = 2,8 В;

Ulao == 1,9 — 2,0 В; Ill —— 50Р А.

Пример 3. Проводят электролиз раствора, содержащего сульфат меди в количестве

200 г/л и 40%-ную фтористоводородную кислоту в количестве 8 г/л при плотности тока

10,0 А/дм .

Полученная катодная активная масса имеет состав CuqOy(OH), где х== 1,2; y=

=0,35; z=0,4.

Параметры химического источника тока с литиевым анодом, неводным электролитом

f-áóòèðîëàêòoHîì и полученной катодной активной массой следующие: Ulled< = 2,75 В;

Г)уй = 1 8 1 85 В 1к=50pА

Пример 4. Проводят электролиз раствора, содержащего сульфат меди в количестве

250 г/л, 40%-ную фтористоводородную кислоту в количестве 10 г/л при плотности тока 7,5 А/дм .

Полученная катодная активная масса имеет состав Cu„Oy(OH)z, где х ==1,50; у=

=0,50; z=0,30, Параметры источника тока с литиевым анодом, неводным электролитом Т-бутиролактоном и полученной катодной активной массой следующие: Ц,ач — — 2,7 В; U >6 = 1,7—

18 В !к=50pА.

1065932

Составитель В. Кондратенков

Редактор М. Янович Техред И. Верес

Заказ 0714 53 Т 68 краж Т Подписное орректор . Демчик

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытнй

1 13035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Фнлнал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ций нри изготовлении положительного электрода за счет отказа от введения электропроводящих добавок типа сажи, графита и др. и последующей термообработки, что обусловлено достаточно высокой электропроводностью катодного материала.

Способ не требует специального оборудования, дорогостоящих реактивов.

Улучшение характеристик источника тока особенно важно при использовании их в электронной технике, где требуются более высокие рабочие напряжения и малые токи порядка 10 А.

Катодная активная масса обладает высокой электронной проводимостью, что позволяет уменьшить омические потери на границе электрод-электролит и поляризацию положительного электрода.

Электрические характеристики снимают на макете с рабочей поверхностью электродов, равной 2 см . В качестве отрицательного электрода применяют металлический литий, в качестве неводного электролита

3- 6утир ола кто н.

Параметры химического источника тока следующие: начальное напряжение 2,6—

2,8 В, рабочее напряжение 1,9 — 2,0 В, удельная энергия 450 кВт-ч/мз, удельная мощ-!

О ность 45 кВт/м .

Преимуществом предлагаемого способа является более высокое рабочее напряжение химического источника тока с положительным электродом, изготовленным из предлагаемой катодной активной массы, 1,9 — 2,0 В по сравнению с 1 1 — 1 4 В у прототипа, кроме того, сокращение количества опера