Claims (33)
1. Первичные (не перезаряжаемые) и вторичные (перезаряжаемые) батареи, содержащие, по меньшей мере, один анод, по меньшей мере, один катод, по меньшей мере, один электролит, расположенный между анодом и катодом, и токосъемники, отличающиеся тем, что по меньшей мере анод содержит магний в различных состояниях окисления Mgn+ (n+=0,1+,2+), факультативно соединенный с металлическим магнием, а электролит содержит в качестве ионных разновидностей хлориды магния в δ-форме, имеющие энергию кристаллической решетки менее 500 ккал/моль, в растворителях, способных давать электролиты, имеющие хорошую ионную проводимость и способные сольватировать указанные ионные разновидности.1. Primary (non-rechargeable) and secondary (rechargeable) batteries containing at least one anode, at least one cathode, at least one electrolyte located between the anode and cathode, and current collectors, characterized in that at least the anode contains magnesium in various oxidation states Mg n + (n + = 0.1 + , 2 + ), optionally connected with metallic magnesium, and the electrolyte contains, as ionic species, magnesium chloride in the δ form having a crystal lattice energy of less than 500 kcal / mol, in solvents, spos bnyh give electrolytes having good ionic conductivity and capable of solvating said ionic species.
2. Батареи по п.1, отличающиеся тем, что катод содержит магний.2. The battery according to claim 1, characterized in that the cathode contains magnesium.
3. Батареи по п.1, отличающиеся тем, что анод содержит металлический магний, заминированный или спеченный.3. The battery according to claim 1, characterized in that the anode contains magnesium metal, mined or sintered.
4. Батареи по п.1, отличающиеся тем, что анод содержит магний на подложке из высоко проводящего органического или неорганического материала, выбранного из группы, содержащей металлы, окислы, сплавы или ткани, полученные из них, углеродное волокно и ткани из углеродного волокна, графит или композиционные материалы на основе графита.4. The battery according to claim 1, characterized in that the anode contains magnesium on a substrate of highly conductive organic or inorganic material selected from the group consisting of metals, oxides, alloys or fabrics derived from them, carbon fiber and carbon fiber fabrics, graphite or graphite-based composite materials.
5. Батареи по п.1, отличающиеся тем, что анод содержит магний, интеркалированный или внедренный в высоко проводящие органические или неорганические материалы, которые интеркалируют или внедряют в их собственные матрицы, кристаллиты магния меньших размеров или монокристаллы магния, причем указанные органические или неорганические материалы выбраны из группы, содержащей окислы, сульфиды, фосфаты или фосфиды переходных металлов, щелочных металлов и щелочноземельных металлов, а также неметаллические химические соединения, или имеют основу из углеродов с высоко кристаллической или нерегулярной структурой или полимеры на основе углерода.5. The battery according to claim 1, characterized in that the anode contains magnesium intercalated or embedded in highly conductive organic or inorganic materials that are intercalated or embedded in their own matrices, smaller magnesium crystallites or single crystals of magnesium, said organic or inorganic materials selected from the group consisting of oxides, sulfides, phosphates or phosphides of transition metals, alkali metals and alkaline earth metals, as well as non-metallic chemical compounds, or are based carbon with a highly crystalline or irregular structure; or carbon based polymers.
6. Батареи по п.3 или 5, отличающиеся тем, что анод окислен окислителями, выбранными из группы, содержащей газообразный кислород, перекись водорода или органические перекиси.6. Batteries according to claim 3 or 5, characterized in that the anode is oxidized with oxidizing agents selected from the group consisting of gaseous oxygen, hydrogen peroxide or organic peroxides.
7. Батареи по любому из пп.3-6, отличающиеся тем, что анод стабилизирован посредством обработки алкоголятами, выбранными из группы, содержащей тетраалкоксититан, тетраалкоксисиланы, триалкоксиалюминий, тетраалкоксицирконий или диалкоксимагний.7. Batteries according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the anode is stabilized by treatment with alkoxides selected from the group consisting of tetraalkoxy titanium, tetraalkoxysilanes, trialkoxyaluminium, tetraalkoxyzirconium or dialkoximagnesium.
8. Батареи по п.1, отличающиеся тем, что электролит в качестве растворителя содержит любой жидкий или полимерный растворитель, имеющий полярные группы или гетерогенные атомы, выбранные из группы, содержащей кислород, азот, кремний и фосфор, которые гармонизируют и разлагают хлориды магния в δ-форме.8. The battery according to claim 1, characterized in that the electrolyte as a solvent contains any liquid or polymer solvent having polar groups or heterogeneous atoms selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, silicon and phosphorus, which harmonize and decompose magnesium chlorides into δ-form.
9. Батареи по п.8, отличающиеся тем, что электролит в качестве полимерного растворителя содержит полиалкиленгликоли и/или полиалкиленоксиды.9. The battery of claim 8, wherein the electrolyte contains polyalkylene glycols and / or polyalkylene oxides as a polymer solvent.
10. Батареи по п.8 или 9, отличающиеся тем, что электролит подкислен химическими соединениями на основе фосфора, полифосфатами, P2O5, или ортофосфорной кислотой.10. The batteries of claim 8 or 9, characterized in that the electrolyte is acidified with chemical compounds based on phosphorus, polyphosphates, P 2 O 5 , or phosphoric acid.
11. Батареи по п.8 или 9, отличающиеся тем, что электролит подщелачен химическими соединениями на основе азота, например, аминами и аммиаком, или основными производными серы или фосфора.11. Batteries according to claim 8 or 9, characterized in that the electrolyte is alkalinized with chemical compounds based on nitrogen, for example, amines and ammonia, or basic derivatives of sulfur or phosphorus.
12. Батареи по п.1 или 2, отличающиеся тем, что катод содержит магний на подложке из высоко проводящих органических или неорганических материалов, выбранных из группы, содержащей металлы, окислы, сплавы или ткани, полученные из них, углеродное волокно и ткани на основе углеродного волокна, графит или композиционные материалы на основе графита.12. The battery according to claim 1 or 2, characterized in that the cathode contains magnesium on a substrate of highly conductive organic or inorganic materials selected from the group consisting of metals, oxides, alloys or fabrics derived from them, carbon fiber and fabrics based carbon fiber, graphite, or graphite-based composite materials.
13. Батареи по п.1 или 2, отличающиеся тем, что катод содержит магний в органических или неорганических материалах, которые интеркалируют или внедряют магний, выбранных из группы, содержащей окислы, сульфиды, фосфаты или фосфиды переходных металлов, щелочных металлов и щелочноземельных металлов, а также неметаллические химические соединения, или имеющих основу из углеродов с высоко кристаллической или нерегулярной структурой или полимеры на основе углерода.13. The battery according to claim 1 or 2, characterized in that the cathode contains magnesium in organic or inorganic materials that intercalate or introduce magnesium selected from the group consisting of oxides, sulfides, phosphates or phosphides of transition metals, alkali metals and alkaline earth metals, as well as non-metallic chemical compounds, either having a carbon base with a highly crystalline or irregular structure or carbon based polymers.
14. Батареи по п.12 или 13, отличающиеся тем, что катод окислен окислителями, выбранными из группы, содержащей газообразный кислород, перекись водорода или органические перекиси.14. The battery according to item 12 or 13, characterized in that the cathode is oxidized with oxidizing agents selected from the group consisting of gaseous oxygen, hydrogen peroxide or organic peroxides.
15. Батареи по п.12 или 13, отличающиеся тем, что катод получен с электрохимическим активным веществом, частично окисленным окислителями, выбранными из группы, содержащей газообразный кислород, перекись водорода или органические перекиси.15. Batteries according to claim 12 or 13, characterized in that the cathode is obtained with an electrochemical active substance partially oxidized by oxidizing agents selected from the group consisting of gaseous oxygen, hydrogen peroxide or organic peroxides.
16. Способ получения батарей по п.1, отличающийся тем, что он предусматривает следующие стадии: получение анода, содержащего магний в различных состояниях окисления Mgn+ (n+=0,1+,2+), факультативно соединенный с металлическим магнием, причем указанный анод имеет основу из металлического магния или магния на подложке из высоко проводящих неорганических или органических материалов, или в неорганических или органических материалах для интеркалирования или внедрения магния; получение электролита, содержащего в качестве ионных разновидностей хлориды магния в δ-форме в растворителях, которые способны давать электролиты, имеющие хорошую ионную проводимость и способные сольватировать указанные разновидности; и факультативно получение катода, содержащего разновидности магния, имеющие подложку из высоко проводящих неорганических или органических материалов, или в неорганических или органических материалах для интеркалирования или внедрения магния.16. The method of producing batteries according to claim 1, characterized in that it comprises the following steps: obtaining an anode containing magnesium in various oxidation states Mg n + (n + = 0.1 + , 2 + ), optionally connected to metallic magnesium, said anode has a base of metallic magnesium or magnesium on a substrate of highly conductive inorganic or organic materials, or in inorganic or organic materials for intercalating or incorporating magnesium; obtaining an electrolyte containing, as ionic species, magnesium chloride in δ form in solvents that are capable of producing electrolytes having good ionic conductivity and capable of solvating said species; and optionally producing a cathode containing varieties of magnesium having a substrate of highly conductive inorganic or organic materials, or in inorganic or organic materials for intercalating or incorporating magnesium.
17. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что анод получают из заминированного или спеченного металлического магния.17. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the anode is obtained from mined or sintered metal magnesium.
18. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что анод, имеющий основу из магния на подложке, получают химическим или термическим осаждением из паровой фазы, или электролитическим осаждением или электрохимическим осаждением магния на неорганические или органические материалы, выбранные из группы, содержащей металлы, окислы, сплавы или ткани, полученные из них, углеродное волокно, ткани на основе углеродного волокна, графит или композиционные материалы на основе графита.18. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the anode having a magnesium base on a substrate is obtained by chemical or thermal vapor deposition, or by electrolytic deposition or electrochemical deposition of magnesium on inorganic or organic materials selected from the group consisting of metals, oxides, alloys or fabrics derived therefrom, carbon fiber, carbon fiber based fabrics, graphite or graphite-based composite materials.
19. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что анод на основе магния в материале интеркалирования или внедрения получают (1) гомогенизацией и гранулированием смеси материала интеркалирования или внедрения, измельчением до полного структурного раз упорядочения и доведением карбонатов или окислов магния до температуры 100-400°С в течение 1-3 часов, (2) с последующим нагревом до температур 800-1200°С в инертной атмосфере и (3) выдержкой при этой температуре в течение 1-5 дней в условиях вакуума.19. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the magnesium-based anode in the intercalation or intercalation material is obtained (1) by homogenizing and granulating the mixture of intercalation or intercalation material, grinding to complete structural disordering, and bringing the carbonates or magnesium oxides to a temperature 100-400 ° C for 1-3 hours, (2) followed by heating to temperatures of 800-1200 ° C in an inert atmosphere and (3) holding at this temperature for 1-5 days under vacuum.
20. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что анод на основе магния в материале интеркалирования или внедрения получают растворным литьем растворителя, например, бензола, толуола, N-N диметилацетамида, диметилформамида или тетрагидрофурана, содержащего гомогенную смесь полимеров, выбранных из группы, содержащей полиэтилен, поливинилхлорид, полиакриламид или полиакрилнитрил или подобные полимеры, и выбранного материала интеркалирования или внедрения, предварительно доведенного до полной гомогенизации с магнием.20. The method for producing batteries according to claim 16, characterized in that the magnesium-based anode in the intercalation or intercalation material is obtained by solution casting of a solvent, for example, benzene, toluene, NN dimethylacetamide, dimethylformamide or tetrahydrofuran containing a homogeneous mixture of polymers selected from the group containing polyethylene, polyvinyl chloride, polyacrylamide or polyacrylonitrile or similar polymers, and the selected material of intercalation or incorporation, previously brought to complete homogenization with magnesium.
21. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что анод на основе магния в материале интеркалирования или внедрения для интеркалирования или внедрения магния, получают посредством плазменного распыления или катодного распыления магния в выбранном материале интеркалирования или внедрения.21. The method for producing batteries of claim 16, wherein the magnesium-based anode in the intercalation or incorporation material for intercalating or incorporating the magnesium is obtained by plasma spraying or cathodic atomization of magnesium in the selected intercalation or incorporation material.
22. Способ получения батарей по любому из пп.16-21, отличающийся тем, что анод окисляют окислителями, выбранными из группы, содержащей газообразный кислород, перекись водорода или органические перекиси.22. The method of producing batteries according to any one of paragraphs.16-21, characterized in that the anode is oxidized with oxidizing agents selected from the group consisting of gaseous oxygen, hydrogen peroxide or organic peroxides.
23. Способ получения батарей по любому из пп.16-22, отличающийся тем, что анод стабилизируют посредством обработки алкоголятами, выбранными из группы, содержащей тетраалкоксититан, тетраалкоксисиланы, триалкоксиалюминий, тетраалкоксицирконий или диалкоксимагний.23. The method of producing batteries according to any one of claims 16 to 22, characterized in that the anode is stabilized by treatment with alkoxides selected from the group consisting of tetraalkoxy titanium, tetraalkoxysilanes, trialkoxyaluminium, tetraalkoxyzirconium or dialkoximagnesium.
24. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что электролит получают посредством прямого растворения δ-хлоридов магния в жидком растворителе или расплавленном полимере.24. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the electrolyte is obtained by direct dissolution of magnesium δ-chlorides in a liquid solvent or molten polymer.
25. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что электролит получают посредством растворного литья обычного растворителя полимера и δ-хлоридов магния.25. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the electrolyte is obtained by solution casting of a conventional polymer solvent and magnesium δ-chlorides.
26. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что электролит получают посредством растворения δ-хлоридов магния в одном или более мономерах и благодаря последующей полимеризацией.26. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the electrolyte is obtained by dissolving magnesium δ-chlorides in one or more monomers and due to subsequent polymerization.
27. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что катод, имеющий основу из магния на подложке, получают химическим или термическим осаждением из паровой фазы, или электролитическим осаждением или электрохимическим осаждением магния на неорганические или органические материалы, выбранные из группы, содержащей металлы, окислы, сплавы или ткани, полученные из них, углеродное волокно, ткани на основе углеродного волокна, графит или композиционные материалы на основе графита.27. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the cathode having a magnesium base on a substrate is obtained by chemical or thermal vapor deposition, or by electrolytic deposition or electrochemical deposition of magnesium on inorganic or organic materials selected from the group consisting of metals, oxides, alloys or fabrics derived therefrom, carbon fiber, carbon fiber based fabrics, graphite or graphite-based composite materials.
28. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что катод на основе магния в материале интеркалирования или внедрения, получают (1) гомогенизацией и гранулированием смеси материала интеркалирования или внедрения, измельчением до полного структурного раз упорядочения и доведением карбонатов или окислов магния до температуры 100-400°С в течение 1-3 ч, (2) с последующим нагревом до температур 800-1200°С в инертной атмосфере и (3) выдержкой при этой температуре в течение 1-5 дней в условиях вакуума.28. The method for producing batteries according to clause 16, characterized in that the magnesium-based cathode in the intercalation or incorporation material is obtained (1) by homogenizing and granulating the mixture of intercalation or incorporation material, grinding to complete structural ordering, and adjusting the carbonates or oxides of magnesium to temperatures of 100-400 ° C for 1-3 hours, (2) followed by heating to temperatures of 800-1200 ° C in an inert atmosphere and (3) holding at this temperature for 1-5 days under vacuum.
29. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что катод на основе магния в материале интеркалирования или внедрения, получают растворным литьем растворителя, например, бензола, толуола, N-N диметилацетамида, диметилформамида или тетрагидрофурана, содержащего гомогенную смесь полимеров, выбранных из группы, содержащей полиэтилен, поливинилхлорид, полиакриламид или полиакрилнитрил или подобные полимеры, и выбранного материала интеркалирования или внедрения, предварительно доведенного до полной гомогенизации с магнием.29. The method for producing batteries according to clause 16, characterized in that the magnesium-based cathode in the intercalation or intercalation material is obtained by solution casting of a solvent, for example benzene, toluene, NN dimethylacetamide, dimethylformamide or tetrahydrofuran containing a homogeneous mixture of polymers selected from the group containing polyethylene, polyvinyl chloride, polyacrylamide or polyacrylonitrile or similar polymers, and the selected material of intercalation or incorporation, previously brought to complete homogenization with magnesium.
30. Способ получения батарей по п.16, отличающийся тем, что катод на основе магния в материале интеркалирования или внедрения, получают посредством плазменного распыления или катодного распыления магния в выбранном материале интеркалирования или внедрения.30. The method of producing batteries according to clause 16, wherein the magnesium-based cathode in the intercalation or incorporation material is obtained by plasma spraying or cathodic magnesium atomization in the selected intercalation or incorporation material.
31. Способ получения батарей по любому из пп.27-30, отличающийся тем, что магний катода окисляют окислителями, выбранными из группы, содержащей газообразный кислород, перекись водорода или органические перекиси.31. The method of producing batteries according to any one of claims 27-30, wherein the cathode magnesium is oxidized with oxidizing agents selected from the group consisting of gaseous oxygen, hydrogen peroxide or organic peroxides.
32. Способ получения батарей по любому из пп.27-30, отличающийся тем, что катод получают с электрохимически активными веществами, предварительно частично окисленными окислителями, выбранными из группы, содержащей газообразный кислород, перекись водорода или органические перекиси.32. The method of producing batteries according to any one of paragraphs.27-30, characterized in that the cathode is obtained with electrochemically active substances preliminarily partially oxidized by oxidizing agents selected from the group consisting of gaseous oxygen, hydrogen peroxide or organic peroxides.
33. Способ получения магниевых батарей по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере, один анод, по меньшей мере, один катод, по меньшей мере, один электролит, токосъемники и факультативно диэлектрические прокладки устанавливают в контакте друг с другом, располагая электролит между анодом и катодом при температурах в диапазоне между комнатной температурой и температурой приблизительно 150°С.33. A method of producing magnesium batteries according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that at least one anode, at least one cathode, at least one electrolyte, current collectors and optional dielectric spacers are installed in contact with each other, having an electrolyte between the anode and cathode at temperatures in the range between room temperature and a temperature of about 150 ° C.