Химический источник тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К AA TEHTV

Союз Советскин

Социалистииескин

Республик (11); 52454 k (61) Дополнительный к патенту(22) Заявлено27.12.72 (21) 1869370/07 (51) M. Кл.

Н 01 M 4/36

Н 01 М 10/40

Н 01 М 6/16 (23) Приоритет - (32) 27. 12,71

Гасударственный номнтет

Соввтв Инннстров СССР по делам нзооретеннй н аткрытнй (31) 212582 (33) США (53) УДК 621,352.49. . 035.22 2. 7 (088,8) (43) Опубликовано05.08.76.Бюллетень № 29 (45) Дата опубликования описания 24.1 .76

Иностранцы

Джордж Эрл Бпомгрен и Марвин Ли Кроненберг, (США) / °... (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Юньон Карбид Корпорейшн" (США) (71) Заявитель (54) ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА т

Изобретение относится к эпектротехнической промышленности и может испопьзо-. ваться в химических источниках тока с не водным электролитом.

Известен химический источник тока, содержащий анод нз щелочного металла, катод на основе двуокиси серы и не водный солевой электролит (11. В таком источнике двуокись серы выполняет двойную функцию: активного материала катода и раство- 1О ритепя эпектропнтной соли. Двуокись серы, будучи газом при обычных температурах, должна содержаться в источнике тока в виде жидкости под давлением ипи быть раст воренной в жидком растворителе. Еспи дву- у5 окись серы используется в отдельности, возникают проблемы, связанные с хранением и транспортировкой ее. Если двуокись серы вводится в растворенном виде, это приводит к необходимости использования допоп» рц нитепьного растворитепя.

Наиболее близким по технической сущности и результатам к предлагаемому являг ется химический псточник тока, содержащий расходуемый анод, например из лития, И

2 катодный депопяризатор - электролит в видЕ

1 раствора простой и/ипи двойной ионизиру:. ющейся соли, например четыреххпористого, апюмосоединения лития, и катодный коппек . тор например, из пористого углеродистого

; материала (2). В таком йСточнике тока ис пользуется дополнительный растворитепькарбонат пропипена, что усложняет конст

; рукцию.

B предлагаемом изобретении с цепью упрощения конструкции в качестве растворите»

; пя и катодного депопяризатора берут жид

1, кий окснгапогенид элемента, y vi групп, например хпористый тионип.

Оксигапогеииды представляют собой при

,йормапьиых температурах жидкости, обладают не хорошими диффузионными и; електрохи;

:мическимн свойствами. Термин оксигапоге. нид в дополнение к простым оксигапогенидам включает в себя такие соединения как

, смешанные гапогениды и оксигалогениды в ,комбинации из двух и более апементов из .группы v unu VI Периодической системы.

В таблице перечислен ряд оксигапоген»

524541

Свойства используемых оксигалогенидов

Точка плавления, ОС

Диэлектрическаяя посгоянная

Точка кипения, ОС

Соединение

13,9

108

1,3

- 79,5

59,0

- 104t !

50,0

- 54,1 — 96,5

3,4 (21 С) 127

130 (90мм) 9,05

75,7

138

9,06

9115

69,5

2,6

116,7

55,0 (25 С) 178

10,0 ванадил можно кипятить с нагрием в течение 12 час при окружающем давлении и не наблюдать никакой реакции. Трехбромистый ванадил обычно разлагается при комнатной температуре, однако сохраняет стабильное состояние в герметично закрытом сосуде.

Хлорокись селена, обладающая высокой,диэлектрическойпостоянной, не вступает в реакцию с натрием даже при кипении хлорокиси селена. Следовательно для оптимальных характеристик ойределениый:ексигалогенид можно выб зать в соотнои1ении с другими компонентами источника тока, кбнструкционными особенностями и рабочими условиями.

К оксигалогениду с целью изменения ди-. электрической постоянной, вязкости или расч воряющих свойств жидкости для улучшения проводимости можно добавить совместный растворитель. Для этой цели может быть использовано любое количество органичес- . ких жидкостей. Предпочтительными являются карбонат пропилена, нитробензол и диме .тил-.сульфокись. Кроме того, если надо сделать электролитный раствор более вязким, или превратить его в гель, то можно добавить гелеобразующий .гент, например колло идную двуокись кремния.

Диэлектрическая постоянная - это мера

° относительного действия растворителя или Зь сила, с которой две противоположно заряжен- ные частицы притягиваются друг к другу.

Поэтому в электролитном растворе высокая диэлектрическая постоянная снижает силу между противоположно заряженными ионами,,р

Благодаря этому обеспечивается большее разделение между ионами, что увеличивает

2 эквивалентную проводимость раствора.

Каждый из приведенных оксигалогенидов, например хлористый пиросульфурил,: фтор .,щ окись селена и др., являющиеся жидкостями при нормальных температурах окружающей среды, может быть использован в зависи. мости (в большей или меньшей степени) от определенной комбинации компонентов хими-- ф веского источника тока. В выборе опреде- . ленного оксигалогенида для определенного, источника тока следует руководствоваться данными таблицы, а также стабильностью . определенного оксигалогенида в присутст- 55 вин других компонентов источника тока и ° рабочими температурами, в которых этот источник будет работать. Например, хлориое тнй фосфорил| не реагирует с шелочными ме-. таллами даже цри 100оС. Треххлористый ф дов, которые могут использоваться в качзст ве электрс.лтных растворителей и катодных деполяризаторов в химических источниках тока, Измерения точек плавлении и киуэзжия

Хлористый фосфорил (РОС() Треххлористый ванадил (УОСЕ ) Трэхбромистый ванадил (УОВГ ) Хлористый тионил ($0ГЛ ) Бромистый тионил (80Bt ) Хлористый сульфурил (SO C,E. ) XaopmvrbN р (CrO CP ) Хлорокись селена (SeOC(2) 4 даются при атмосферном давлении, если это не обозначено особо. Диэлектричес а пор тоянная измеряется при 20оС, в других уоловиях отмечается особо.

524541

Ш ИИПИ Заказ.4975/420 Тираж 963 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4

Филиал, ППП «Патент, г.

Материалами анода являются широко ис.пользуемые металлы: шело;ные, щелочнозе мельные и сплавы щелочных и щелочноземе льных металлов друг с другоМ или с дру г:", гими металлами. Термин сплав служит для

Ь обозначений смесей, твердых растворов, например литий-магний и,промежуточных сое-; динений, например моноалюминид лития.

Предпочтительным анодным материалом являются шелочные металлы, в частности литий, натрий и калий.

В качестве катодного коллектора может использоваться любое совместимое твердое вещество, поскольку, единственная функция коллектора - обеспечение наружного электр 15 рического контакта с активным катодным материалом. Между катодом и коллектором желательно иметь как можно большую поверхность контакта. B связи с этим лучше использовать пористый коллектор, так как 20 он обеспечивает большую площадь поверхностного раздела с жидким катодным материалом. Коллектор может быть металлическим любой формы, например в виде металлической фольги, сетки или спрессованного по- 25 рошка. Лучше, если коллектор из спрессован- . ного порошка по крайней мере, частично из-, 6 готовлен из углеродистого и т.п. материала с большой поверхностной плошадью.

Электролит представляет собой вещество, 0 растворенное в жидком растворителе, включающем в себя оксигалогенид из элементов группы V или группы vl Периодической сис, темы.

Растворяемое вещество может быть проатой или двойной солью, которая может обра« зовывать ионопроводяший раствор при раст, ворении ее в растворителе. Преппочительными растворяемыми веществами являются 40 комплексы неорганических нли органических кислот по Льюису и неогранические соли, способные ионизироваться. Требование к эф. фективному использованию этих солей заключается в том, что соль, простая или слож-4 ная, должна быть совместима с используемым растворителем и образовывать раствор, обладающий ионной проводимостью. В соответствии с Льюисом или электронным представлением о строении кислот и оснований многие вещества, не содержащие активного водорода, могут дейотвовать как кислоты или акцепторы электронных дублетов. Комплеконая или двойная соль> образованная между кислотами по Льюису и способная ионизиро6

«ац, ваться солью, дает химический структурный. элемент, который более стабилен по сравнению с каждым взятым в отдельности компЬ» йентом.

К типичным кислотам по Льюису, пригод- ным для использования в изобретении, отно сятся фтористый алюминий, хчористый алюмй.-, ний, пятихлористая сурьма, четыреххлористый, цирконий, фтористый бор, хлористый бор и бромистый бор.

К ионизирующимся солям, используемым в комбинации с кислотами по Льюису, отно сятся фтористый литий, хлористый литий, бромистый литий, сернистый литий фторнотый натрий, хлористый натрий, бромистый натрий фтористый калий, хлористый калий и бромистый калий.

Двойные соли, образованные кислотами по Льюису и неорганической иониэирующейся солью, могут быть использованы либо как таковые, либо (для образования этой соли и получения ионов на месте) к растворителю по отдельности могут быть добавлены отдель ные компоненты. Одной из таких двойных солей является, например, соль, образованная сочетанием хлористого алюминия и хлористо! го лития и дающая в результате четыреххло, ристое алюмосоединение лития.

Предложенный источник тока имеет хоро шие электрические характеристики и позволяет исключить нз состава дополнительный растворитель.

Формула изобретен ия

Химический источник тока, содержащий расходуемый анод, например из лития, ка-, тодный деполяризатор — электролит в виде раствора простой и/или двойной ионизирующейся соли, например четыреххлористого алю-! мосоединения лития, и катодный коллектор, например, из пористого углеродистого материати, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в качестве растворителя и катодного деполяризатора берут жидкий оксигалогенид элемента V и

Я групп, например хлористый тионил.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США М 3475226 по кл. 136162 о= 1969 г.

2. Реферативный журнал Электротехника и энергетика" 1969, М 12, реферат Ия 12А

283.