RU131899U1 - Аккумулятор - Google Patents
Аккумулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU131899U1 RU131899U1 RU2013115645/07U RU2013115645U RU131899U1 RU 131899 U1 RU131899 U1 RU 131899U1 RU 2013115645/07 U RU2013115645/07 U RU 2013115645/07U RU 2013115645 U RU2013115645 U RU 2013115645U RU 131899 U1 RU131899 U1 RU 131899U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- battery according
- metal
- battery
- electrolyte
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
1. Аккумулятор, содержащий корпус, анод, электролит, сепаратор и твердый катод, отличающийся тем, что анод выполнен в виде слоя наномодифицированного углеродного материала, легированного электроактивным металлом, нанесенного на металлическую подложку методом термовакуумного испарения совместно с электроактивным металлом.2. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что твердый катод выполнен из наноструктурированного оксидного материала, нанесенного на металлическую подложку.3. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что металлическая подложка анода выполнена из меди.4. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что в качестве электроактивного металла используется олово.5. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что содержит апротонный электролит.6. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что содержит полимерный электролит.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к химическим источникам тока (ХИТ), в частности к литиевым или литий-ионным аккумуляторам с апротонным или полимерным электролитами с высокой удельной энергией, которые могут быть использованы в различных областях техники, например кинофототехнике, бытовой аппаратуре, пластиковых картах и т.д.
Известен аккумулятор, в котором в качестве активного материала отрицательного электрода предлагается использовать углеродный материал на основе фуллеренов, таких как С60, С70, С74, С76, C78, C80, C84 и C80-100, в предпочтительном варианте С74. (Патент США №7129003, МПК С01В 31/02, Н01М 4/58, Н01М 4/583, Н01М 4/587, опубл. 31.10.2006 г.)
Известен аккумулятор, в котором в качестве анодного материала используются одностенные нанотрубки, способные принимать и отдавать литий. (Патент США №6422450, МПК С01В 31/02, Н01М 4/58, Н01М 4/583, опубл. 23.07.2002 г.)
Известен аккумулятор, в котором в качестве активного анодного материала применяется графитовый материал с поверхностным покрытием из аморфного углерода. (Патент США 7083878, МПК Н01М 10/36; Н01М 6/16, опубл. 01.08.2006 г.)
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемом результату является аккумулятор, который состоит из положительного электрода, отрицательного электрода, содержащего отрицательный электроактивный материал, способный заряжаться и разряжаться ионами лития, и литий-ионопроводящий неводный раствор электролита или полимерный электролит. (Патент США №7416814, МПК Н01М 4/58; Н01М 4/583, опубл. 26.08.2008 г.)
В известных аккумуляторах в качестве активного материала отрицательного электрода используются углеродные материалы с удельной характеристикой 372 мАч/г.
Недостатками известных аккумуляторов являются низкие - удельная емкость отрицательного электрода и ресурс, а также большая потеря емкости на первых циклах.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является увеличение удельных характеристик, ресурса (количества циклов заряд-разряда), повышение надежности и степени пожаровзрывобезопасности аккумулятора.
Поставленная техническая задача решается тем, что в аккумуляторе, содержащем корпус, анод, электролит, сепаратор и твердый катод, согласно предложенной полезной модели, анод выполнен в виде слоя наномодифицированного углеродного материала, легированного электроактивным металлом, нанесенного на металлическую подложку методом термовакуумного испарения совместно с электроактивным металлом.
Заявляемая полезная модель отличается следующими дополнительными существенными признаками:
- твердый катод выполнен из наноструктурированного оксидного материала, нанесенного на металлическую подложку.
- металлическая подложка анода выполнена из меди.
- в качестве электроактивного металла используется олово.
- аккумулятор содержит апротонный или полимерный электролит.
Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупностью существенных признаков, состоит в увеличение удельных характеристик, ресурса (количества циклов заряд-разряда), повышение надежности и степени пожаровзрывобезопасности.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где
на фиг.1 приведены разрядно-зарядные кривые электрохимической двухэлектродной ячейки с тонкопленочным фуллереновым электродом и литиевым противоэлектродом, где кривая 1 - разрядная кривая; кривая 2 - зарядная кривая.
на фиг.2 приведены разрядные характеристики тонкослойных пленок различной толщины, где кривая 1- для тонкослойной пленки толщиной толщина 1780 Å, кривая 2 - для тонкослойной пленки толщиной толщина 3800 Å.
Заявляемый аккумулятор содержит корпус, анод, электролит, сепаратор и твердый катод.
Анод выполнен композиционным в виде слоя наномодифицированного углеродного материала, легированного электроактивным металлом, нанесенного на металлическую подложку методом термовакуумного испарения совместно с электроактивным металлом. Вследствие термовакуумного испарения совместно с электроактивным металлом элекроактивный металл находится в углеродной матрице, что препятствует его разрушению в процессе циклирования. При этом используется элекроактивный металл, образующий сплавы со щелочным металлом, например, олово Удельная энергоемкость сплава Sn-Li значительно выше, чем у применяемых в настоящее время углеродных материалов. Таким образом, предложенное выполнение анода в аккумуляторе обеспечивает повышение количества циклов заряд-разряда, соответственно ресурса аккумулятора, а также надежности его работы.
Металлическая подложка анода выполнена из меди.
Твердый катод выполнен из наноструктурированного оксидного материала, нанесенного на металлическую подложку позволяет повысить надежность и степень пожаровзрывобезопасности предлагаемого аккумулятора.
Аккумулятор содержит апротонный или полимерный электролит.
Были проведены испытания и изучены свойства электродов на основе фуллеренов для аккумулятора с органическим электролитом.
Испытания проводилось в герметичной электрохимической ячейке, площадь электродов составляла 2×3=6 см2. В качестве апротонного (полимерного) электролита использовали 1 М раствор перхлорат лития (LiClO4) в пропиленкарбонате (ПК) с диметоксиэтан (ДМЭ) и добавкой фенантренхинона (Ф).
Определение параметров ячеек проводили на основе анализа зарядно-разрядных кривых.
На следующем этапе были проведены испытания образцов электродов (анодов), полученных методом термовакуумного соиспарения и напыления наномодифицированного углеродного материала (фуллеренов) совместно с электроактивным металлом. Результаты испытаний включены в таблицу 1, где приведены параметры образцов фуллеренсодержащих электродов для систем с органическим электролитом.
Таблица 1 | ||||
№ образца | Материал подложки | Интеркалируемый металл | Толщина пленки, | Время напыления, мин |
1 2 |
Ni фольга Сu фольга | титан | 1750 | 10 |
3 4 |
Ni фольга Сu фольга | олово | 1780 | 10 |
5 6 |
Сu фольга Ni фольга | олово | 3800 | 30 |
Электроды (аноды) испытывались в герметичной электрохимической двухэлектродной ячейке с указанным выше типом электролитом. Характерные кривые заряда-разряда электрохимической двухэлектродной ячейке с литиевым противоэлектродом приведены на фиг.1. Заряд электрохимической двухэлектродной ячейки осуществлялся при постоянном напряжении с ограничением по току I=1 мА, разряд при постоянном токе 1 мА.
При испытаниях достигается величина удельной емкости 2-4 мА·ч/см2. Полученные высокие характеристики соответствуют значению разрядной емкости электрода из металлического лития - 3,8 А·ч/г.,
Величина начальной разрядной емкости предлагаемого электрода (композитный пленочный анод нанофуллерен-олово), легированного оловом, зависит от его толщины.
На фиг.2 показано влияние толщины предлагаемого электрода (композитный пленочный анод нанофуллерен-олово) на величину разрядной емкости. Увеличение разрядной энергоемкости с ростом толщины пленки свидетельствует об эффективной объемной интеркаляции литием активной массы предлагаемого электрода.
Были проведены ресурсные испытания электрохимической ячейки предлагаемого электрода (композитный пленочный анод нанофуллерен-олово). В таблице 2 приведены параметры режимов испытаний.
Таблица 2 | |
Параметр | Значение |
заряд при постоянном напряжении | 3,8 В |
длительность заряда | 10 с |
разряд до напряжения | 3 В |
мощность разряда | 0,01 Вт/см2 |
длительность разряда | 5-10 с |
В таблице 3 приведены результаты испытаний.
Таблица 3 | |
удельная емкость анода | более 900 мА·ч/г |
количество циклов заряд-разряд уменьшения разрядной емкости на | 30000 |
40%) |
Таким образом, удельная емкость предлагаемого анода составила более 900 мА·ч/г вместо 372 мАч/г используемого в настоящее время в литий-ионных аккумуляторах, а количество циклов заряд-разряд возросло до 30000 (в настоящее время не более 1000 циклов). Применение твердого катода, выполненного из наноструктурированного оксидного материала, нанесенного на металлическую подложку позволяет повысить надежность и степень пожаровзрывобезопасности предлагаемого аккумулятора.
Claims (6)
1. Аккумулятор, содержащий корпус, анод, электролит, сепаратор и твердый катод, отличающийся тем, что анод выполнен в виде слоя наномодифицированного углеродного материала, легированного электроактивным металлом, нанесенного на металлическую подложку методом термовакуумного испарения совместно с электроактивным металлом.
2. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что твердый катод выполнен из наноструктурированного оксидного материала, нанесенного на металлическую подложку.
3. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что металлическая подложка анода выполнена из меди.
4. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что в качестве электроактивного металла используется олово.
5. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что содержит апротонный электролит.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013115645/07U RU131899U1 (ru) | 2013-04-08 | 2013-04-08 | Аккумулятор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013115645/07U RU131899U1 (ru) | 2013-04-08 | 2013-04-08 | Аккумулятор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU131899U1 true RU131899U1 (ru) | 2013-08-27 |
Family
ID=49164306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013115645/07U RU131899U1 (ru) | 2013-04-08 | 2013-04-08 | Аккумулятор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU131899U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722688C1 (ru) * | 2019-04-05 | 2020-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" | Гибкий тонкопленочный положительный электрод и способ его изготовления |
-
2013
- 2013-04-08 RU RU2013115645/07U patent/RU131899U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722688C1 (ru) * | 2019-04-05 | 2020-06-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" | Гибкий тонкопленочный положительный электрод и способ его изготовления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Braga et al. | Alternative strategy for a safe rechargeable battery | |
CN108427077A (zh) | 一种利用参比电极监测负极析锂的实验方法 | |
CN104362296B (zh) | 一种新型硫基材料电极及其制备方法与应用 | |
US11551878B2 (en) | Electricity storage device | |
JP2009170400A (ja) | 再充電可能な空気電池及び製造方法 | |
CN105720270A (zh) | 一种柔性锂离子电池负极材料β-ZnMoO4的制备方法 | |
Gyenge et al. | High specific surface area, reticulated current collectors for lead–acid batteries | |
Wang et al. | An asymmetric quasi-solid electrolyte for high-performance Li metal batteries | |
EP3921068A1 (en) | A metal ion battery having ionomer membrane separator and free-standing electrode | |
CN112242570A (zh) | 碳材料和离子型溴化物的混合物的应用以及水系锌-溴双离子电池 | |
CN102122725B (zh) | 一种锂-二硫化铁电池 | |
CN102163712B (zh) | 一种锂硫电池的硫正极材料的制备方法 | |
RU131899U1 (ru) | Аккумулятор | |
Luo et al. | Cl− Doping Strategy to Boost the Lithium Storage Performance of Lithium Titanium Phosphate | |
CN105977457A (zh) | 一种纳米TiO2/碳复合材料的制备与应用 | |
CN112436106B (zh) | 金属正极和基于金属正极的电池 | |
CN1862869A (zh) | 高安全高循环性能的2v锂离子二次电池 | |
JP2015032572A (ja) | 電池の劣化分析方法 | |
JP2018163754A (ja) | リチウム空気電池 | |
WO2022126139A3 (en) | Electrolytes for lithium-ion battery cells with volume-changing anode particles | |
CN209016215U (zh) | 充电电池 | |
RU2522947C2 (ru) | Суперконденсатор с неорганическим композиционным твердым электролитом (варианты) | |
Huang et al. | Preparation and electrochemical characterisation of polypyrrole-coated Li2SnO3 anode materials for lithium-ion batteries | |
CN117878432B (zh) | 一种电芯及其制备方法和应用 | |
RU168342U1 (ru) | Литий-ионный аккумулятор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150409 |