Способ изготовления химического источника тока

 

Изобретение относится к-электротехнике и касается способа изготовления химического источника тока. Цель изобретения - повышение степени перезаряжаемости. Предложенный способ заключается в том, что в катодное отделение, отделенное от анодного твердым электролитом, помещают электролит из галогеналюмината щелочного металла анода, галогенид щелочного металла анода, активное катодное вещество на основе переходного металла и алюминий, Нагревают до расплавления электролита и щелочного металла анода и заряжают. В результате алюминий взаимодействует с галоидом щелочного металла с образованием электролита и дополнительного щелочного металла, а гало генид щелочного металла взаимодействует по реакции заряда с активным веществйм катода с образованием щелочного металла. Щелочной металл из катодного отделения через распределитель проходит в анодное отделение . Избыточный щелочной металл обеспечивает стойкость к перезаряду, поскольку в анодной камере остается щелочной металл. 8 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 M 10/39

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Й (21) 4202797/07 (22) 05.06,87 (31) 8613800 (32) 06.06.86 (33) GB (46) 30.09.91. Бюл. М 36 (71) Лилливит Сосьете Аноним (LU) (72) Йохан Кетцер (ZA) и Роджер Джон Вед- лейк (6В) (53) 621.355.9(088.8) (56) Патент США t4 4592969, кл. 429-50, 1986, В

Патент США 1Ф 4546055, кл. 429-103, 1985. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и касается способа изготовления химического источника тока. Цель иэобретения— повышение степени перезаряжаемости.

Предложенный способ заключается в том, Изобретение относится к электротехнике и касается способа изготовления химического источника тока.

Цель изобретения — повышение степени перезарядки.

Способ осуществля ют следующим обра-. зом.

В катодное отделение, отделенное от анодного твердым проводником ионов щелочного металла анода или молекулярным ситом с сорбированным щелочным металлом анода, помещают электролит из галогеналюмината щелочного металла анода, галогенид щелочного металла анода, активное катодное вещество на основе переходного металла Т, выбранного иэ группы, содержащей Fe, NI, Со, Cr, Мп их смеси, и

„„. Ж„„1681740 АЗ что в катодное отделение, отделенное от анодного твердым электролитом, помещают электролит из галогеналюмината щелочного металла анода, галогенид щелочного металла анода, активное катодное вещество на основе переходного металла и алюминий.

Нагревают до расплавления электролита и щелочного металла анода и заряжают, В результате алюминий взаимодействует с галоидом щелочного металла с образованием электролита и дополнительного щелочного металла, а гало1енид щелочного металла взаимодействует по реакции заряда с активным веществом катода с образованием щелочного металла. Щелочной металл из катодного отделения через распределитель проходит в анодное отделение. Избыточный щелочной металл обеспечивает стойкость к перезаряду, поскольку в анодной камере остается щелочной металл. 8 з.п. ф-лы. алюминий, Причем соотношение между электролитом и галоидом щелочного металла такое, что после зарядки молярное соотношение между галогенидом алюминия и щелочным металлом 1:1, что обеспечивает минимальную растворимость в электролите катодного вещества. Нагревают до температуры расплавления электролита и щелочного металла анода и заряжают.

При этом катодное вещество галоидируется и образуется щелочной металл по реакции

2 MHal+Т2 М+Т На!г, где M — щелочной металл;

HaI — галоид.

Щелочной металл через разделитель проходит в анодную камеру. П рисутствую30

50 ч н 1 R хлгпдном О1делении алгоминий «злимодействаует с галогенидом щелочно о металла анода

4 М На! + Al 3 Iv I + MAIHai4

Таким образом, образуются дополнительный щелочной металл и электролит.

Избыточный щелочной металл также проходит через разделитель. Он обеспечивает стойкость к перезаряду, поскольку в анодной камере остается щелочной металл.

В результате реализации предложенного способа изготовлен в заряженном состоянии химический источник тока, в котором при рабочей температуре в анод-. ном отделении находится расплавленный щелочной металл, а в катодном— электронопроводящая матрица, пропитанная расплавленным электролитом из галогеналюмината щелочного металла с диспергированным в ней катодным веществом на основе переходного металла, выбранного из группы, содержащей Fe, Nl, Со, Cr, Мп и их смеси, Катодно<з и анодное отделения разделены твердым проводником ионов щелочного металла анода, например, Р-глиноземом или молекулярным ситом с сорбированным щелочным металлом анода, например цеолитом.

Алюминий, вводимый в катодное отделение, может быть взят в металлической форме, в частности в порошковой, Катодное активное вещество представляет собой переходный металл, при этом алюминий может быть введен в виде сплава с переходным металлом катодного вещества, в частности, переходный металл может быть покрыт сплавом с алюминием, Часть алюминия может быть замещена цинком, Щелочной металл может быть загружен в катодное отделение в металлической форме. В результате его реакции с расплавленным электролитом образуется гапоид щелочного металла и алюминий. Щелочной металл может быть помещен в катодное отделение путем пропитки пористого носителя.

Приготовление матрицы может включать спекание частиц, например порошков или волокон переходного металла, в восстановительной атмосфере, Или, наоборот, приготовление матрицы может включать формование смеси частиц с органическим связующим, прессование из смеси единого блока и крекирование связующего посредством нагрева смеси под вакуумом при температуре свыше 4000С, которая является достаточной для пирализа связующего. Например, карбид переходного металла можно смешивать с небольшим количествам углеродобразующегп органического связу ющвгоо, например фенолформальдегидной смолой, Из полученной смеси прессуют электрод, а смолу крекируют в вакууме при температуре свыше 600 С, которую выбирают для пиролиза связующего в проводящий углерод.

Включение NaCI u AI в матрицу можно осуществлять одновременно с формованием матрицы, при этом NaCI u AI в тонкоизмельченной форме диспергируют в порошковом материале, из которого формуют матрицу, до образования матрицы, NaCI и Al можно включать в матрицу посредством расплавления электролита и суспендирования порошкового NaCI u Al в тонкоизмельченной форме в расплавленном электролите до пропитки электролитом матрицы, а затем осуществлять пропитку матрицы электролитом вместе с взвешенными NaCI и Al, Обработка матрицы может осуществляться посредством вакуумной пропитки ее электролитом в расплавленном состоянии.

Более предпочтительным является приготовление смеси путем смешения порошков NaCI, Al и переходного металла или их соединений.

Активное катодное вещество можно загружать в катодную камеру как промежуточное соединение переходного металла по меньшей мере с одним неметаллом из группы, состоящей из С, Sl, В. N u Al.

Активное катодное вещество и галоид щелочного металла можно смешивать в порошковой форме для образования смеси, которую спекают для получения матрицы, проницаемой для электролита, и пропитывают расплавленным электролитом до ее загрузки в катодную камеру, Если алюминий присутствует в сыпучей форме, то он может составлять часть смеси, которая спекается.

Когда переходный металл присутствует в.форме промежуточного соединения, то этим соединением может быть карбид, например карбид железа, хрома или марганца, Щелочным металлом может быть натрий, а галоидом — хлор.

Алюминий, который вводят в катодное отделение сначала, должен быть расположен так, чтобы образующийся А1С!з, не портил разделитель. Например, алюминий в форме тонких листов располагают на расстоянии от разделителя и электрически соединяют с токосборником катода, Поскольку ячейка подвергается повторным циклам заряд — разряда, то избыточное содержание хлористого натрия, которое присутствует в катодном отделении в начаСоставитель К. Вейсбейн

Редактор А. Маковская Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Т,Малец

Заказ 3318 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ле, буде все да обеспечивать достаточное количество натрия в анодном отделении для поддержания всей поверхности разделителя, покрытой натрием, даже когда ячейка перезаряжена.

Избыточный щелочной металл обеспечивает стойкость к перезаряду, поскольку в анодной камере остается щелочной металл, Формула изобретения

1. Способ изготовления химического источника тока, содержащего в заряженном состоянии при рабочей температуре в анодном отделении расплавленный щелочной металл, а в катодном — электронопроводящую матрицу, пропитанную расплавленным электролитом из галогеналюмината щелочного металла с диспергированным в ней активным катодным веществом на основе переходного металла, выбранного из группы, содержащей Fe, NI. Со, Сг, Мп и их смеси, причем катодное и анодное отделения разделены твердым проводником ионов щелочного металла анода или молекулярным ситом с сорбированным щелочным металлом анода, заключающийся в том, что в катодное отделение, отделенное от анодного твердым проводником ионов щелочного металла анода или молекулярным ситом с сорбированным щелочным металлом анода, помещают электролит из галогеналюмината, щелочного металла, анода, галогенид щелочного металла анода, активное катодное вещество на основе переходного металла, выбранного из группы, содержащей Fe, Nl, Со, Cr, Mn и их смеси, нагревают до температуры расплавления электролита и щелочного металла анода и заряжают, в результате чего щелочной металл анода. образовавшийся при взаимодействии галогенида щелочного металла с активным веществом катода, проходит через разделитель в анодное отделение, причем соотношение между электролитом и галоидом щелочного металла берут такое, что после зарядки молярное соотноп чч . между галоидом щелочного металла и алогенидом алюминия 1;1, а растворимость катодного вещества в электролите мини5 мальная, отличающийся тем,что,с целью повышения степени перезарядки, в катодное отделение помещают алюминий, который взаимодействует с галоидом щелочного металла с образованием дополни10 тельного электролита и дополнительного щелочного металла, который проходит через разделитель в анодное отделение.

2. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с я там, что алюминий взят в металлической

15 форме, 3. Способ по и. 2, отличающийся тем, что активное катодное вещество взято в виде переходного металла.

4, Способпоп.2, отличающийся

20 тем, что алюминий взят в порошковой фор ме, 5, Способпоп.4, отличающийся тем, что переходный металл взят в виде сплава с алюминием.

25 6. Способпоп.4, отличающийся тем, что переходный металл покрыт сплавом с алюминием.

7. Способ по пп, 1 — 6, отл и ч а ю щ и йс я тем, что активное катодное вещество и

30 галоид щелочного металла смешивают в порошковой форме для образования смеси, спекают для обоазования проницаемой для электролита матрицы, которую пропитывают расплавленным электролитом до эагруз35 ки в катодное отделение, 8, Способ по пп. 1 — 7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что щелочной металл загружают в катодное отделение в металлической форме и подвергают реакции с расплавленным

40 электролитом для образования галоида щелочного металла и алюминия.

9. Способ по п.8, отл и ч а ю щи и с я тем, что щелочной металл помещают в катодное отделение путем пропитки пористо45 го носителя.