Твердый электролит для химического источника тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к твердым электролитам на основе ортогерманата лития. Техническим результатом изобретения является уменьшение значения удельного электросопротивления. Согласно изобретению электролит содержит ортогерманат лития, литиевую соль кислородсодержащей кислоты и ортоцирконат лития при следующем соотношении компонентов, мол.%: ортогерманат лития 60-85, соль лития LixMO4 10-35 и ортоцирконат лития 1,5-5,0. В качестве литиевой соли кислородсодержащей кислоты можно использовать соль, содержащую пяти- или шестивалентный элемент: Li3PO4, Li3VO4, Li2SO4, Li2SeO4, Li2CrO4, Li2MoO4, Li2WO4. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к области электротехники и может применяться в химических источниках тока в качестве твердого электролита с проводимостью по катионам лития.

Известен твердый электролит для химического источника тока, содержащий соль лития и имеющий состав LiI·x[Al2(SO4)3·nH2O] (патент Великобритании №1527330, кл. H1В, 1978). Однако удельное электросопротивление такого электролита довольно высоко (104Ом·см при 300°С и 103Ом·см при 400°С), что существенно ограничивает возможные области его применения.

Наиболее близким по достигаемому результату является твердый электролит для химического источника тока (Е.И.Бурмакин. Твердые электролиты с проводимостью по катионам щелочных металлов. М.: Наука. 1992 (глава 2)), содержащий ортогерманат лития Li4GeO4 и литиевую соль кислородсодержащей кислоты LixMO4, где х=2 или 3; М - Р5, V5, S6, Se6, Cr6, Mo6, W6. Такие твердые электролиты, содержащие 65-90 мол. % ортогерманата лития и 10-35 мол. % одной из указанных солей лития, имеют удельное электросопротивление 10-15 Ом·см при 300°С, 3-6 Ом·см при 400°С, 1,7-3,5 Ом·см при 500°С.

Однако известные электролиты имеют высокое удельное электросопротивление, что препятствует повышению характеристик химических источников тока.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка твердого электролита на основе ортогерманата лития с более низкими значениями удельного электросопротивления.

Поставленная задача решается за счет того, что твердый электролит для химического источника тока, содержащий ортогерманат лития и литиевую соль кислородсодержащей кислоты, дополнительно содержит ортоцирконат лития при следующем соотношении компонентов, мол.%:

Ортогерманат лития60-85
Соль LixМО410-35
Ортоцирконат лития1,5-5,0

В качестве литиевой соли кислородсодержащей кислоты можно использовать соль, содержащую пяти- или шестивалентный элемент: Li3PO4, Li3VO4, Li2SO4, Li2SeO4, Li2CrO4, Li2MoO4, Li2WO4.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом позволяет сделать заключение, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что электролит дополнительно содержит ортоцирконат лития в количестве 1,5-5,0 мол.%.

Изобретение может быть проиллюстрировано примерами.

Пример 1. В алундовом тигле при 1000-1050°С в течение 10 ч были синтезированы твердые электролиты составов 0,90 Li4GeO4·0,10 Li2SO4 (1) и 0,85 Li4GeO4·0,05 Li4ZrO4·0,10 Li2SO4 (2).

Измерения удельного электросопротивления изготовленных из обожженной смеси керамических образцов дали следующие значения:

СоставУдельное электросопротивление, Ом·см при t°C
300400500600
112,53,501,701,00
210,93,051,250,90

Пример 2. В алундовом тигле при 1050-1100°С в течение 15 ч были синтезированы твердые электролиты составов 0,75 Li4GeO4·0,25 Li3VO4 (3) и 0,71 Li4GeO4·0,04 Li4ZrO4·0,25 Li3VO4 (4).

Измерения удельного электросопротивления изготовленных из обожженной смеси керамических образцов дали следующие значения:

СоставУдельное электросопротивление, Ом·см при t°C
300400500600
39,302,951,601,00
45,602,051,250,70

При выходе за указанные пределы концентрации Li4ZrO4 удельное электросопротивление возрастает и эффект от введения добавки становится небольшим. Так, в системе 0,75 Li4GeO4·0,25 Li3VO4 - Li4ZrO4 (пример 2) при концентрации Li4ZrO4 1 мол.% удельное электросопротивление составляет 7,80 Ом·см при 300°С, 0,91 Ом·см при 600°С. При содержании Li4ZrO4 6,5 мол.% - 7,90 Ом·см (300°С); 0,89 Ом·см (600°С), т.е. в обоих случаях эффект является незначительным.

Как видно из приведенных данных, предлагаемые электролиты имеют существенно более низкие значения удельного сопротивления по сравнению с прототипом.

Таким образом, введение в твердый электролит ортоцирконата лития в количестве 1,5-5,0 позволяет позволяет получить электролит с более низкими значениями удельного электросопротивления.

Предлагаемые электролиты могут использоваться в качестве твердого электролита в химических источниках тока с анодом из лития или сплавов лития в широком температурном интервале.

1. Твердый электролит для химического источника тока, содержащий ортогерманат лития и литиевую соль кислородсодержащей кислоты, отличающийся тем, что электролит дополнительно содержит ортоцирконат лития при следующем соотношении компонентов, мол.%:

ортогерманат лития60-85
соль лития LixMO410-35
ортоцирконат лития1,5-5,0

2. Твердый электролит по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли лития содержит Li3PO4, Li3VO4, Li2SO4, Li2SeO4, Li2CrO4, Li2MoO4, Li2WO4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к первичным и вторичным твердотельных химических источников тока. .

Изобретение относится к области электротехники, а именно ко вторичным электрохимическим источникам тока (аккумуляторам). .
Изобретение относится к области электротехники, а именно к изготовлению вторичных твердотельных источников тока (аккумуляторов). .
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в различных электротехнических устройствах с твердым электролитом с цезий-катионной проводимостью на основе ортофосфата цезия.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к проводящему полимеру, который является пригодным для использования, где требуется коррозионная стойкость, включая стойкость к такой коррозии, когда полимер подвергается действию кислотного потока при температурах в пределах от - 40 до 140 градусов Фаренгейта (-40-60°С), и который может формоваться в образцы, обладающие сложной формой и малой толщиной, которые демонстрируют соответствующую проводимость, достаточную прочность и гибкость, и соответствующие поверхностные характеристики.
Изобретение относится к электрохимии, в частности к способам получения плотных структур из твердых ионных проводников, обладающих фторионной проводимостью. .

Изобретение относится к области твердотельных ионных проводников, а именно к полимерным электролитам. .

Изобретение относится к электрохимии, а именно к твердым электролитам для различных электрохимических устройств. .

Изобретение относится к области твердотельных полимерных ионных проводников, а именно к ион-проводящим полимерным электролитам, которые могут быть использованы в электрохимических устройствах, в частности в электродно-активных мембранах.

Изобретение относится к химическим источникам тока а, именно к материалу для литийпроводящего твердого электролита, используемого в твердотельных литиевых источниках тока.
Изобретение относится к электрохимии, а именно к гель-электролитам для различных электрохимических устройств, включая литий-полимерные аккумуляторы, первичные литиевые источники тока, суперконденсаторы, электрохромные приборы
Изобретение относится к области неорганических твердых электролитов, а именно к композиционным твердым электролитам, обладающих высокой проводимостью по ионам лития в области температур 150-220°С, которые могут быть использованы в среднетемпературных литиевых перезаряжаемых батареях, электрохимических устройствах и сенсорах

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полимерному электролиту с высокой ионной проводимостью, содержащему сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксид углерода, к способу его получения и электрохимическому элементу из него

Изобретение относится к области электротехники, в частности к полимерному электролиту и электрохимическому устройству, использующему полимерный электролит

Изобретение относится к области электротехники, в частности к созданию твердотельных электрохимических первичных источников тока Согласно изобретению твердотельный наноструктурированный первичный источник тока включает анод, выполненный из меди (или другого переходного металла) с различной формой и размерами, и катод, выполненный из наноструктурированного графитового покрытия на аноде, покрытый токопроводящей пленкой

Изобретение относится к области электротехники, а именно к химическим источникам тока
Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердым электролитам с проводимостью по катионам рубидия, и может быть использовано в различных электротехнических устройствах, работающих в области высоких температур, использующих в качестве рабочего вещества рубидий или рубидийсодержащие материалы

Изобретение относится к электротехнике, в частности к химическим источникам тока (ХИТ), преобразующим химическую энергию в электрическую
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве пленочного электролита в литиевых источниках тока многоразового действия с пленочным катодом и LiAl пленочным анодом
Изобретение относится к области электротехники, в частности к твердотельным электрохимическим источникам тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к твердым электролитам на основе ортогерманата лития

Наверх