Способ получения порошкообразного твердого электролита с высокой проводимостью по иону лития


 


Владельцы патента RU 2583762:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) (RU)

Изобретение относится к способам получения керамических твердых электролитов с высокой проводимостью по иону лития и может быть использовано в электротехнической промышленности, преимущественно при изготовлении твердотельных литий-ионных аккумуляторов. Осуществляют смешивание водных растворов азотнокислого лития, азотнокислого алюминия, фосфорнокислого аммония и оксалатного комплекса германия с образованием коллективного раствора, в котором литий, алюминий, германий и фосфор находятся в стехиометрическом соотношении, соответствующем составу L1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Оксалатный комплекс германия получают путем растворения оксида германия в 12-15% водном растворе щавелевой кислоты до обеспечения содержания 20-40 г/л GeO2. Коллективный раствор нагревают при температуре 250-400°C с удалением жидкой фазы. После чего осуществляют термическую обработку прекурсора при температуре 650-700°C в течение 1-3 часов. Способ позволяет более технологичным путем синтезировать монофазный порошкообразный твердый электролит состава Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 с высокой (до 4,6·10-4 См/см) ионной проводимостью. Способ использует водорастворимые компоненты прекурсора, имеет пониженные энергоемкость и длительность и является более экологичным. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение относится к способам получения керамических твердых электролитов с высокой проводимостью по иону лития и может быть использовано в электротехнической промышленности, в частности при изготовлении твердотельных литий-ионных аккумуляторов для питания портативной электроники и в качестве газонепроницаемых мембран для литий-воздушных батарей.

Сложные фосфаты со структурой NASICON состава Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 благодаря высокой проводимости по иону лития и стабильности на воздухе являются перспективными материалами для использования в твердотельных литий-ионных аккумуляторах. В настоящее время твердые электролиты состава Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 получают различными способами: твердофазным синтезом, золь-гель и стеклокерамическим методами. Широкое распространение получил способ высокотемпературного твердофазного спекания многокомпонентной шихты из исходных реагентов в виде солей и оксидов лития, германия, алюминия и фосфатного соединения. При синтезе Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 методом высокотемпературного (950°C и выше) твердофазного спекания возникает проблема получения монофазного продукта с воспроизводимыми характеристиками при пониженной температуре и продолжительности синтеза. В синтезированном таким образом твердом электролите присутствуют непроводящие примесные фазы исходных веществ (GeO2, Li2O) или промежуточных продуктов взаимодействия (GeP2O7, LiPO3, AlPO4), что снижает величину ионной проводимости электролита. Жидкофазный синтез твердого электролита Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 позволяет частично преодолеть указанные недостатки твердофазного спекания. Однако известные золь-гель и гидротермальный методы, тем не менее, являются недостаточно технологичными, требуют использования дорогостоящих реактивов и сложного оборудования.

Известен способ получения порошкообразного твердого электролита Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 (см. Delaizir G., Viallet V., Aboulaich А. и др. The stone age revisited: building a monolithic inorganic lithium-ion battery // Adv. Funct. Mater. 2012. Vol. 22. P. 2140-2147), включающий растворение в воде уксуснокислого лития CH3COOLi·2H2O и фосфорнокислого аммония NH4H2PO4, растворение в тетрагидрофуране алкоксидов германия Ge(OC2H5)4 и алюминия Al(OC4H9)3 и смешивание растворов путем добавления по каплям водных растворов к алкоксидному раствору с получением коллективного раствора. Для удаления избытка жидкой фазы осуществляют нагревание коллективного раствора при 80°C и перемешивании с последующей высокотемпературной обработкой при 850°C в течение 2 часов. В результате получают кристаллическую фазу Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Значение ионной проводимости синтезированного твердого электролита Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 в пересчете на 100% плотность составило 2,8·10-4 См/см.

К недостаткам данного способа следует отнести использование в качестве исходных реагентов водонерастворимых алкоксидов германия и алюминия, что усложняет реализацию способа. Способ относительно длительный и энергоемкий, а использование токсичного тетрагидрофурана является экологически вредным. Алкоксиды алюминия и германия являются дефицитными и дорогостоящими. Все это снижает технологичность способа.

Известен также принятый в качестве прототипа способ получения порошкообразного твердого электролита Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 (см. Kichambare P.D., Howell Т. and Rodrigues S. Sol-Gel-Derived Lithium Superionic Conductor Electrolyte for Solid-State Lithium-Oxygen Batteries // Energy Technology. 2014. Vol. 2, Issue 4, P. 391-396), включающий растворение в дистиллированной воде азотнокислого лития LiNO3, азотнокислого алюминия Al(NO3)3 и фосфорнокислого аммония NH4H2PO4. Для получения германийсодержащего раствора растворяют в этаноле хлористый германий GeCb2. Полученные растворы заливают в стеклянную емкость с образованием коллективного раствора. Затем к коллективному раствору добавляют в молярном отношении 1:1 этиленгликоль и лимонную кислоту. Образовавшийся гомогенный раствор выдерживают при 120-180°C в течение 6-26 часов для испарения воды и образования сухого порошка прекурсора. Полученный порошок подвергают термическому разложению при 500°C для удаления летучих соединений и далее прокаливают на воздухе при 800°C в течение 5 часов со скоростью нагрева 1 град/мин. Прокаленный порошок охлаждают и дважды измельчают в течение 1 часа для получения мелкодисперсного порошка с использованием высокоэнергетической шаровой мельницы. Для кристаллизации мелкодисперсный порошок спекали в тигле при 900°C в течение 6 часов. Рентгенофазовым анализом подтверждено образование кристаллического Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 в качестве основной фазы наряду с некоторым количеством AlPO4 в качестве примесной фазы. Образцы твердого электролита имели при комнатной температуре ионную проводимость в интервале (0,8-1,0)·10-4 См/см.

К недостаткам известного способа следует отнести использование в качестве соединения германия - водонерастворимого хлорида GeCl2 в виде его раствора в этаноле, что осложняет реализацию способа. Температурная выдержка коллективного раствора для удаления растворителя и формирования прекурсора (6-26 часов) является длительной. Использование органических растворителей не является экологически безопасным. Многостадийная термическая обработка и использование специального измельчительного оборудования ведет к повышенной энергоемкости способа. Все это снижает технологичность способа. Существенным недостатком способа является наличие в твердом электролите примесных непроводящих фаз AlPO4 и Li2O, что снижает его ионную проводимость.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности способа за счет использования водорастворимого соединения германия, снижения энергоемкости и длительности способа при обеспечении монофазности порошкообразного твердого электролита и его высокой ионной проводимости. Изобретение направлено также на повышение экологичности способа.

Технический результат достигается тем, что в способе получения твердого электролита Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3, включающем смешивание водных растворов азотнокислого лития, азотнокислого алюминия, фосфорнокислого аммония и раствора, содержащего соединение германия, с образованием коллективного раствора, нагревание коллективного раствора с удалением жидкой фазы и термическую обработку прекурсора, согласно изобретению в качестве раствора, содержащего соединение германия, используют оксалатный комплекс германия, нагревание коллективного раствора ведут при температуре 250-400°C, а термическую обработку прекурсора осуществляют при температуре 650-700°C в течение 1-3 часов.

Достижению технического результата способствует также то, что оксалатный комплекс германия получают путем растворения оксида германия в 12-15% водном растворе щавелевой кислоты до обеспечения содержания 20-40 г/л GeO2.

Достижению технического результата способствует также и то, что в коллективном растворе литий, алюминий, германий и фосфор находятся в стехиометрическом соотношении, соответствующем составу Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.

Использование оксалатного комплекса германия в качестве раствора, содержащего соединение германия, обусловлено следующими соображениями. Оксалатный комплекс германия является водорастворимым, обладает стабильностью, экологичностью и обеспечивает получение гомогенного коллективного раствора, обладающего высокой устойчивостью при нагревании и упаривании, что способствует формированию монофазного целевого продукта.

Нагревание коллективного раствора при температуре 250-400°C обеспечивает дегидратацию раствора, разложение оксалатного комплекса германия и получение в процессе нагрева аморфного прекурсора. Нагревание коллективного раствора при температуре ниже 250°C не обеспечивает разложения оксалатного комплекса, а нагревание раствора выше 400°C нецелесообразно по причине завершения разложения оксалатного комплекса германия.

Термическая обработка прекурсора при температуре 650-700°C в течение 1-3 часов позволяет осуществить образование монофазного кристаллического порошка твердого электролита с высокой ионной проводимостью. Термическая обработка при температуре менее 650°C и времени менее 1 часа не обеспечивает полноту перехода аморфного прекурсора в кристаллическое состояние и получение монофазного порошка. Прокалка при температуре более 700°C и времени более 3 часов нецелесообразна по причине избыточной агломерации порошка, повышения длительности и энергоемкости способа.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в использовании водорастворимого соединения германия, снижении энергоемкости и длительности способа при обеспечении монофазности порошкообразного твердого электролита и его высокой ионной проводимости, а также высокой экологичности способа. Все это повышает технологичность способа.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.

Оксалатный комплекс германия целесообразно получать путем растворения оксида германия в 12-15% водном растворе щавелевой кислоты, что дает возможность обеспечить повышенное (20-40 г/л) содержание GeO2. Это позволяет получить водорастворимый устойчивый комплекс германия в виде H2[Ge(C2O4)3], пригодный для формирования гомогенного коллективного раствора.

Присутствие лития, алюминия, германия и фосфора в коллективном растворе в заданном стехиометрическом соотношении позволяет получить порошок твердого электролита состава Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 со структурой NASICON, в котором отсутствуют непроводящие примесные фазы.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме, повысить его технологичность и экологичность.

Сущность и преимущества предлагаемого изобретения могут быть пояснены следующими примерами конкретного выполнения изобретения.

Пример 1. Готовят водные растворы солей исходных компонентов. Для этого 1,18 г азотнокислого лития LiNO3·3H2O марки «чда» растворяют в 2,5 мл воды, 1,20 г азотнокислого алюминия Al(NO3)3·9H2O марки «чда» растворяют в 2,5 мл воды и 2,20 г фосфорнокислого аммония NH4H2PO4 марки «чда» растворяют в 8 мл воды. Оксид германия GeO2 (ОСТ 48-21-72) гексагональной модификации в количестве 1 г вводят в 25 мл 15% щавелевой кислоты H2C2O4·2H2O и нагревают до температуры 50°C в течение 2 часов при перемешивании магнитной мешалкой. После полного растворения GeO2 образуется устойчивый оксалатный комплекс германия в виде Н2[Ge(C2O4)3], который содержит 40 г/л GeO2. К полученному комплексу германия приливают последовательно водные растворы азотнокислого лития, азотнокислого алюминия и фосфорнокислого аммония с образованием коллективного раствора, в котором литий, алюминий, германий и фосфор находятся в стехиометрическом соотношении, соответствующем формуле Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Полученный таким образом раствор с pH 2, содержащий 70 г/л твердой фазы в пересчете на конечный продукт, нагревают при 250°C до образования в результате удаления жидкой фазы и летучих компонентов рентгеноаморфного прекурсора белого цвета. Далее прекурсор помещают в платиновый тигель и подвергают термообработке в муфельной печи при 700°C в течение 1 часа со скоростью нагрева 10 град/мин с образованием 2,53 г порошка Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Выход твердого электролита составил 95,1%. Рентгенофазовый анализ подтвердил, что электролит является монофазным, не содержит исходных непрореагировавших продуктов и примесных фаз. По данным атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой электролит содержит, мас. %: Li2O 5,5, Al2O3 5,9, GeO2 37,2, P2O5 51,1, что соответствует химической формуле Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Для измерения ионной проводимости синтезированного твердого электролита из полученного монофазного порошка Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 была спрессована цилиндрическая таблетка диаметром 12 мм, толщиной 2 мм, которая после спекания при 900°C имела плотность 87%. Ионная проводимость твердого электролита при температуре 25°C, измеренная методом спектроскопии электрохимического импеданса в интервале частот от 100 Гц до 2·106 Гц, составляет 4,6·10-4 См/см.

Пример 2. Готовят водные растворы солей исходных компонентов. Для этого 1,18 г азотнокислого лития LiNO3·3H2O марки «чда» растворяют в 2,5 мл воды, 1,20 г азотнокислого алюминия Al(NO3)3·9H2O марки «чда» растворяют в 2,5 мл воды и 2,20 г фосфорнокислого аммония NH4H2PO4 марки «чда» растворяют в 8 мл воды. Оксид германия GeO2 (ОСТ 48-21-72) гексагональной модификации в количестве 1 г вводят в 50 мл 12% щавелевой кислоты H2C2O4·2H2O и нагревают до температуры 60°C в течение 1 часа при перемешивании магнитной мешалкой. После полного растворения GeO2 образуется устойчивый оксалатный комплекс германия в виде H2[Ge(C2O4)3], который содержит 20 г/л GeO2. К полученному комплексу германия приливают последовательно водные растворы азотнокислого лития, азотнокислого алюминия и фосфорнокислого аммония с образованием коллективного раствора, в котором литий, алюминий, германий и фосфор находятся в стехиометрическом соотношении, соответствующем формуле Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Полученный таким образом раствор с pH 1,5, содержащий 42 г/л твердой фазы в пересчете на конечный продукт Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3, нагревают при 400°C до образования в результате удаления жидкой фазы и летучих компонентов рентгеноаморфного прекурсора белого цвета. Далее прекурсор помещают в платиновый тигель и подвергают термообработке в муфельной печи при 650°C в течение 2 часов со скоростью нагрева 10 град/мин с образованием 2,57 г порошка Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Выход твердого электролита составил 96,6%. Рентгенофазовый анализ подтвердил, что электролит является монофазным, не содержит исходных непрореагировавших продуктов и примесных фаз. По данным атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой электролит содержит, мас. %: Li2O 5,4, Al2O3 6,0, GeO2 37,1, P2O5 51,0, что соответствует химической формуле Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Для измерения ионной проводимости синтезированного твердого электролита из полученного монофазного порошка Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 была спрессована цилиндрическая таблетка диаметром 12 мм, толщиной 3 мм, которая после спекания при 900°C имела плотность 85%. Ионная проводимость твердого электролита при температуре 25°C, измеренная методом спектроскопии электрохимического импеданса в интервале частот от 100 Гц до 2·106 Гц, составляет 3,9·10-4 См/см.

Пример 3. Готовят водные растворы солей исходных компонентов. Для этого 2,36 г азотнокислого лития LiNO3·3H2O марки «чда» растворяют в 5 мл воды, 2,40 г азотнокислого алюминия Al(NO3)3·9H2O марки «чда» растворяют в 5 мл воды и 4,39 г фосфорнокислого аммония NH4H2PO4 марки «чда» растворяют в 16 мл воды. Оксид германия GeO2 (ОСТ 48-21-72) гексагональной модификации в количестве 2 г вводят в 50 мл 15% щавелевой кислоты H2C2O4·2H2O и нагревают до температуры 60°C в течение 2 часов при перемешивании магнитной мешалкой. После полного растворения GeO2 образуется устойчивый оксалатный комплекс германия в виде H2[Ge(C2O4)3], который содержит 40 г/л GeO2. К полученному комплексу германия приливают последовательно водные растворы азотнокислого лития, азотнокислого алюминия и фосфорнокислого аммония с образованием коллективного раствора, в котором литий, алюминий, германий и фосфор находятся в стехиометрическом соотношении, соответствующем формуле Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Полученный таким образом раствор с pH 2,5, содержащий 70 г/л твердой фазы в пересчете на конечный продукт Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3, нагревают при 350°C до образования в результате удаления жидкой фазы и летучих компонентов рентгеноаморфного прекурсора белого цвета. Далее прекурсор помещают в платиновый тигель и подвергают термообработке в муфельной печи при 650°C в течение 3 часов со скоростью нагрева 10 град/мин с образованием 5,1 г порошка Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Выход твердого электролита составил 95,9%. Рентгенофазовый анализ подтвердил, что электролит является монофазным, не содержит исходных непрореагировавших продуктов и примесных фаз. По данным атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой электролит содержит, мас. %: Li2O 5,4, Al2O3 5,9, GeO2 37,3, P2O5 51,1, что соответствует химической формуле Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3. Для измерения ионной проводимости синтезированного твердого электролита из полученного монофазного порошка Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 была спрессована цилиндрическая таблетка диаметром 12 мм, толщиной 2 мм, которая после спекания при 900°C имела плотность 86%. Ионная проводимость твердого электролита при температуре 25°C, измеренная методом спектроскопии электрохимического импеданса в интервале частот от 100 Гц до 2·106 Гц, составляет 4,1·10-4 См/см.

Из вышеприведенных Примеров осуществления изобретения следует, что заявляемый способ позволяет более технологичным путем по сравнению с прототипом синтезировать монофазный порошкообразный твердый электролит состава Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 с высокой (до 4,6·10-4 См/см) ионной проводимостью. Способ согласно изобретению использует водорастворимые компоненты прекурсора, имеет пониженные энергоемкость и длительность и является более экологичным. Способ относительно прост и может быть реализован с использованием стандартного оборудования.

1. Способ получения порошкообразного твердого электролита Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3, включающий смешивание водных растворов азотнокислого лития, азотнокислого алюминия, фосфорнокислого аммония и раствора, содержащего соединение германия, с образованием коллективного раствора, нагревание коллективного раствора с удалением жидкой фазы и термическую обработку прекурсора, отличающийся тем, что в качестве раствора, содержащего соединение германия, используют оксалатный комплекс германия, нагревание коллективного раствора ведут при температуре 250-400°C, а термическую обработку прекурсора осуществляют при температуре 650-700°C в течение 1-3 часов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оксалатный комплекс германия получают путем растворения оксида германия в 12-15% водном растворе щавелевой кислоты до обеспечения содержания 20-40 г/л GeO2.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в коллективном растворе литий, алюминий, германий и фосфор находятся в стехиометрическом соотношении, соответствующем составу Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу получения поверхностно-модифицированного литированного оксида кобальта (LiCoO2), используемого в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов.

Настоящее изобретение относится к литий-ионной вторичной батарее, имеющей электродный элемент, в котором положительный электрод и отрицательный электрод размещены таким образом, чтобы быть напротив друг друга, раствор электролита и наружный корпус контейнера для содержания электродного элемента и раствора электролита, в которой: отрицательный электрод формируют с использованием второго активного материала отрицательного электрода, который получают легированием литием первого активного материала отрицательного электрода, который содержит металл (а), способный образовывать сплав с литием, оксид (b) металла, способный абсорбировать и десорбировать ионы лития, и углеродсодержащий материал (с), способный абсорбировать и десорбировать ионы лития; и раствор электролита содержит соединение на основе фторированного простого эфира, представленное предварительно заданной формулой, в которой содержатся алкильная группа или фторзамещенная алкильная группа.

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано при производстве литий-ионных аккумуляторов, обладающих улучшенными техническими параметрами.

Изобретение относится к области производства литий-ионных источников тока, в частности к способу с получения стержневидных кристаллов оксида ванадия, способу получения из них электрода, а также к электроду, содержащему в своем составе стержневидные кристаллы оксида длиной 1-1000 мкм и толщиной 0,01-1 мкм с формулой LixV2O5·nH2O, где x=0,01-5, n=0-5.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к созданию аккумулятора с эффективной системой теплообмена. Литиевый аккумулятор, содержащий положительные и отрицательные электроды с минимальной толщиной 0,5 мм, разделенные сепараторами, в котором каждый электрод расположен в проеме рамы, причем рамы образуют стопку между периферийными крышками, с электроизоляцией между указанными рамами электродов противоположной полярности и дополнительными токосъемниками между электродами одинаковой полярности, выполнен таким образом, что каждая рама (3, выполнена с проемами, в которых установлены электроды, и содержит по меньшей мере один канал (32) для прохода теплообменной среды, причем каналы (32) отдельных рам (3) соединены друг с другом, а в качестве теплообменной среды использован жидкий аккумуляторный электролит.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу изготовления заключенного в пленочную оболочку аккумулятора. Заключенный в пленочную оболочку аккумулятор (1) имеет аккумуляторный элемент (10), оснащенный множеством электродных пластин, наслоенных через сепараторы, и внешнюю пленку (40) для герметичной изоляции аккумуляторного элемента (10).

Изобретение относится к области изготовления химических источников тока, а именно к аккумуляторной батарее, включающей слоистый элемент, и к способу сборки слоистого элемента.

Изобретение относится к способу получения солей формулы Ма+[B(Rf)(CN)x(F)y]a - (I), которые могут найти применение в качестве ионных жидкостей. Способ включает реакцию соли щелочного металла формулы Ме+[B(Rf)F3]- (II) с триалкилсилилцианидом с получением соли формулы Ме+[B(Rf)(CN)x(F)y]- (III) и последующую реакцию солевого обмена солей формулы III с солью формулы MA (IV).

Изобретение относится к активному материалу отрицательного электрода для литий-ионной вторичной батареи, содержащему сплав, содержащий Si в диапазоне от 31% по массе или более до 50% по массе или менее, Sn в диапазоне от 16% по массе или более до 41% по массе или менее, Al в диапазоне от 24% по массе или более до 43% по массе или менее и неизбежные примеси в качестве остатка.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к аккумуляторной батарее с неводным электролитом, которая содержит положительный электрод с активным материалом положительного электрода, способного на введение и отделение анионов, отрицательный электрод с активным материалом отрицательного электрода, способного на накопление и высвобождение металлического лития, или ионов лития, или их обоих; и неводный электролит, образованный растворением соли лития в неводном растворителе, при этом аккумуляторная батарея с неводным электролитом содержит твердую соль лития при 25°C и разрядном напряжении 4,0 В.

Изобретение относится к силовым установкам гибридного автомобиля. Технический результат - повышение эксплуатационных параметров аккумуляторной батареи. Предложены силовая установка гибридного электромобиля, гибридный электромобиль с такой силовой установкой и способ обогрева аккумуляторной батареи гибридного электромобиля. Силовая установка содержит: аккумуляторную батарею, обогреватель аккумуляторов, соединенный с аккумуляторной батареей, устройство управления аккумуляторами, выполняющее функцию перевода обогревателя аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи с первой мощностью или со второй мощностью, когда гибридный электромобиль функционирует в режиме электромобиля или в режиме гибридного электромобиля, если температура аккумуляторной батареи ниже, чем первый порог обогрева, и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше, чем пороговая величина заряда при стоянке; электрическую распределительную коробку, мотор (ДВС), двигатель, контроллер двигателя, соединенный соответственно с двигателем и электрической распределительной коробкой, и разграничительный индуктор. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к способу получения высокоемких анодных материалов на основе соединений включения лития в графитную спель и способу изготовления из них отрицательных электродов для литий-ионных аккумуляторов. Графитные материалы получают при осаждении избыточного углерода, присутствующего в пересыщенных растворах углерода в железе/стали, не модифицированных или модифицированных затравками металлов/металлоидов по отдельности или в сочетании. В предложенном способе форма углерода, используемая для растворения, представляет собой углеродсодержащий полимерный предшественник углерода, такой как биоматериалы и пластиковые отходы, не являющиеся биоразлагаемыми, карбонизацию которых можно осуществлять in situ, либо перед добавлением к расплаву. Графитные продукты демонстрируют обратимые емкости в диапазоне от 300 до 600 мА·ч·г-1, с плоскими профилями напряжений для электрохимического включения/извлечения лития при потенциалах меньше 200 мВ. Повышение емкости литий-ионных аккумуляторов является техническим результатом изобретения. 10 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 пр.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для производства улучшенного катодного активного материала литий-ионных аккумуляторных батарей. В катодном активном материале производится частичная или полная замена электрохимически неактивной проводящей углеродной добавки на электрохимически активную одновременно проводящую добавку полимера. Предложенный композитный катодный материал состоит из механической смеси феррофосфата лития с углеродным покрытием (C-LiFePO4) (88-99,5 вес.%), углеродной сажи (не более 4 вес.%), проводящего полимера поли-3,4-этилендиокситиофена, допированного полистиролсульфоновой кислотой (от 0,5 до 4 вес.%) и водного связующего (карбоксиметилцеллюлоза) не более 4 вес.%. Указанный качественный и количественный состав композитного катодного материала позволяет на 10-15% повысить удельную емкость катодного материала литий-ионной аккумуляторной батареи в расчете на массу катодного материала, что является техническим результатом изобретения. 1 табл., 5 пр., 9 ил.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Система контроля работы электромобиля содержит: обогревательный контур (11), нагрузочный конденсатор (С12), распределительное устройство (20) и модуль управления переключателями (200). Распределительное устройство (20) соединено с обогревательным контуром (11) и нагрузочным конденсатором (С12) соответственно. Модуль управления переключателями (200) соединен распределительным устройством (20) для контроля за его отключением, когда обогревательный контур (11) соединен с бортовым аккумулятором (5) для образования замкнутой цепи обогрева бортового аккумулятора (5). Причем, когда обогревательный контур (11) отсоединен от бортового аккумулятора (5), модуль управления переключателями (200) включает распределительное устройство (20), и бортовой аккумулятор (5) заряжает нагрузочный конденсатор (С12). Технический результат заключается в нормализации работы обогревательного контура аккумуляторной батареи и нагрузочного конденсатора во время движения электромобиля. 24 з.п. ф-лы, 25 ил.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Предложены силовая установка электромобиля, электромобиль с такой силовой установкой и способ обогрева аккумуляторной батареи электромобиля. Силовая установка электромобиля содержит аккумуляторную батарею (101), обогреватель аккумуляторов (102), соединенный с аккумулятором (101), устройство управления аккумуляторами (103), электрическую распределительную коробку (104), двигатель (105), контроллер (106) двигателя и разграничительный индуктор (L2). Устройство управления аккумуляторами (103) выполнено с возможностью управлять обогревателем аккумуляторов, когда температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение для обогрева, а остаточный заряд аккумулятора больше, чем пороговая величина заряда при движении. Устройство управления аккумуляторами выполнено с возможностью отслеживать текущую скорость изменения силы тяги электромобиля в реальном времени и прекращать обогрев аккумулятора, когда текущая скорость изменения силы тяги достигает заданного порога. Технический результат заключается в увеличении срока службы аккумуляторной батареи электромобиля. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Литий-алюминиевые аноды применяются в литиевых источниках тока (ЛИТ), которые используются в качестве источников питания длительного хранения и поддержки памяти; в сложном технологическом оборудовании, работающем по заданной программе; в системах учета и анализа расхода жидкостей и газов; в медицинской технике как наиболее надежные и компактные. Перспективным направлением в производстве химических источников тока и, в частности, ЛИТ является создание анодов пленочной конструкции. Предлагается литий-алюминиевый анод, включающий основу, содержащую порошок литий-алюминиевого сплава, отличающийся тем, что в качестве основы применяют полимерную пленку из вторичного ацетата целлюлозы (ВАЦ), наполненную порошком алюминия и порошком сплава LiAl, образованным при интеркалировании лития в наполненную порошком алюминия полимерную пленку. Полимерная основа ЛИТ обеспечивает пластичность материала, позволяет варьировать толщину электрода, обеспечивает равномерное распределение лития в слое и позволяет варьировать электрохимические характеристики. Повышение циклируемости литий-алюминиевого анода является техническим результатом изобретения. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к технологии получения материала на основе смешанного оксида лития и марганца со структурой шпинели для использования его во вторичных батареях. Предложен способ получения литированного двойного оксида лития и марганца состава Li1+xMn2O4, где 0,20<x<1,25, заключающийся в том, что механически готовят однородную смесь из гидрида лития LiH и манганита лития LiMn2O4 с мольным соотношением LiH : LiMn2O4, равным 0,2÷1,25, готовую смесь отжигают в атмосфере аргона при температуре 250÷300°С в течение 1÷2 часов, затем изменяют атмосферу аргона на атмосферу воздуха и дополнительно отжигают при тех же температурах в течение 0,2÷1 часа. Изобретение позволяет получать материал с заданным и однородным составом, характеризующийся повышенным содержанием лития, что обеспечивает повышенную емкость батареи, а также хорошей совместимостью с портативными системами. 1 ил., 3 пр.

Изобретение относится к литий-воздушному аккумулятору, состоящему из металлического литиевого анода, находящегося в герметичной камере, заполненной неводным литий-проводящим электролитом, катода, находящегося в катодной камере, имеющей доступ к кислороду и заполненной неводным литий-проводящим электролитом. Аккумулятор характеризуется тем, что токосъемник катода покрыт восстановленным оксидом графита с соотношением углерода к кислороду от 5 до 10, при этом разделительная перегородка выполнена из твердого литий-проводящего электролита, катод и анод прижимаются к мембране с помощью поршня (перфорированного в случае катода) и пружины. Также изобретение относится к способу получения аккумулятора. Использование настоящего изобретения позволяет достичь высокой удельной емкости аккумулятора 6000 мАч/г катодного материала при плотности тока 0,01 мА/см2, что позволяет увеличить время работы аккумулятора без подзарядки. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к литиевым источникам тока, а именно к разработке литий-фторуглеродных элементов (ЛФЭ), обладающих улучшенными разрядными характеристиками при низких температурах. Низкотемпературный ЛФЭ содержит фторуглеродный катод, анод из металлического лития, сепаратор и электролит, содержащий соль, растворенную в смеси растворителей, при этом электролит включает соль LiPF6 в смеси этиленкарбонат/диметилкарбонат/метилэтилкарбонат (1:1:3). Электролит дополнительно может содержать добавку краун-эфира в количестве 0,5-50 об. %. В качестве добавки электролит может содержать «15-краун-5». Улучшение разрядных характеристик литиевой батареи в условиях пониженных температур является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
Наверх