Способ приготовления раствора электролита для li/so2 химического источника тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении Li/SO₂ химического источника тока (ХИТ). Техническим результатом изобретения является повышение емкости ХИТ. Согласно изобретению в известный раствор электролита LiALCl₄ · 3 SO₂ молекулярный бром вводят в количестве 0,2 - 0,5 мас.%, а насыщение газообразным SO₂ проводят при температуре от 0 до минус 5^oC и избыточном давлении от 1,5 до 5 атм. Полученный раствор выдерживают при комнатной температуре 72 - 86 ч. Применение предлагаемого способа приготовления раствора электролита позволяет повысить разрядную емкость ХИТ от 1,5 до 1,8 раза. 4 табл.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении Li/SO₂ химического источника тока (ХИТ).

Известен способ приготовления раствора электролита для герметичных химических источников тока системы Li/SO₂, заключающийся в насыщении газообразным SO₂ смеси солей AlCl₃ и LiCl до образования раствора LiAlCl₄·3SO₂ и последующем введении молекулярного брома в количестве 10 мас.% (Li/SO₂ rechargeable cells containing added bromine. Mammone Robert, Binder Michael, Keister Pamela, Kallianidis Milton. "J. Power Sources", 1987, 21, N 2, p. 143-149).

К недостаткам данного способа следует отнести снижение емкости ХИТ при введении 10 мас.% и более молекулярного брома. Кроме того, время приготовления исходного раствора электролита LiAlCl₄·3SO₂ довольно продолжительно.

Перед авторами стояла задача разработки способа приготовления раствора электролита, позволяющая добиться повышения емкости ХИТ. Эта задача решена тем, что в способе приготовления раствора электролита для Li/SO₂ химического источника тока, заключающемся в насыщении газообразным SO₂ смеси солей AlCl₃ и LiCl до образования раствора LiAlCl₄·3SO₂ и последующем введении молекулярного брома, насыщение газообразным SO₂ проводят при температуре от 0 до минус 5^oC и избыточном давлении от 1,5 до 5 атм, а молекулярный бром вводят в полученный раствор в количестве от 0,2 до 0,5 мас.% и далее выдерживают этот раствор при комнатной температуре в течение от 72 до 86 часов.

При введении брома в количестве менее 0,2 мас.% положительный эффект не наблюдается. Более того, малые добавки брома способствуют повышению кристаллизации раствора, что ограничивает область применения ХИТ. При превышении верхнего предела содержания брома происходит снижение емкости и срока сохраняемости заряда ХИТ, вызванного коррозией литиевого электрода в таких электролитах.

При температуре пропускания SO₂ выше 0^oC скорость получения раствора LiAlCl₄·3SO₂ снижается. При этом происходит разогрев раствора электролита, в результате чего повышается давление в реакционном сосуде и уменьшается количество SO₂, поступающее в реакционный сосуд. Это приводит к нарушению стехиометрического состава раствора электролита.

При понижении температуры ниже минус 5^oC происходит кристаллизация раствора и поглощение SO₂ солями прекращается, что также недопустимо. Временной интервал выдержки электролита с добавкой молекулярного брома определяется образованием устойчивого комплекса, содержащего бром. При давлении менее 1,5 атм возрастает длительность взаимодействия SO₂ с солями, кроме того, затрудняется его ввод в реакционную зону. При превышении верхнего предела происходит сжижение SO₂, что приводит к образованию нестабильного раствора, склонного к кристаллизации. Времени менее 72 часов недостаточно для полного растворения брома и образования комплекса, т.к. при этом снижаются эксплуатационные характеристики и сохраняемость заряда ХИТ. Выдержка более 86 часов нецелесообразна, т.к. не ведет к повышению характеристик электролита и ХИТ в целом. Оптимальность выбранных параметров подтверждается результатами испытаний, представленными в табл. 1 - 4.

В качестве контрольного был изготовлен электролит по описанию способа прототипа. Было испытано по 5 опытных и контрольных макетов. Испытания проводили в гальваностатическом режиме при НКУ, ток разряда составил 2 mA, заряда - 1 mA.

Полученные результаты дают основание заявлять, что разработанный способ приготовления электролита позволяет улучшить эксплуатационные характеристики ХИТ, в том числе разрядную емкость от 1,5 до 1,8 раза.

На основании вышеизложенного и результатов патентно-информационного поиска считаем, что разработанный в НИИПЭ "Способ приготовления раствора электролита для Li/SO₂ химического источника тока" отвечает требованиям "Новизна", "Изобретательский уровень", "Промышленная применимость" и может быть защищен патентом Российской Федерации.

Формула изобретения

Способ приготовления раствора электролита для Li/S0₂ химического источника тока, заключающийся в насыщении газообразным SO₂ солей AlCl₃ и LiCl до образования раствора LiAlCl₄ · 3SO₂ и последующем введении молекулярного брома, отличающийся тем, что насыщение газообразным SO₂ проводят при температуре от О до минус 5°С и избыточном давлении от 1,5 до 5 атм, а молекулярный бром вводят в полученный раствор в количестве 0,2 - 0,5 мас.% и далее выдерживают этот раствор при комнатной температуре в течение 72 - 86 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3