RU2249885C2 - СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/SO2 - Google Patents
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/SO2 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249885C2 RU2249885C2 RU2003111060/09A RU2003111060A RU2249885C2 RU 2249885 C2 RU2249885 C2 RU 2249885C2 RU 2003111060/09 A RU2003111060/09 A RU 2003111060/09A RU 2003111060 A RU2003111060 A RU 2003111060A RU 2249885 C2 RU2249885 C2 RU 2249885C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium chloride
- electrode
- copper powder
- plate
- battery
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0563—Liquid materials, e.g. for Li-SOCl2 cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- 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
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, а именно к изготовлению положительных электродов литиевых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является повышение разрядных характеристик аккумуляторов системы Li/SO2, увеличение ресурса и стабилизации емкости при циклировании путем повышения емкостных характеристик положительного электрода. Согласно изобретению в способе изготовления положительного электрода аккумулятора системы Li/SO2, заключающемся в накатке катодной массы, состоящей из смеси порошка меди, сажи и связующего, на коллектор тока, последующем спекании, после операции спекания электрод пропитывают насыщенным раствором лития хлорида в органическом растворителе не менее 10 мин, затем удаляют растворитель, калибруют по толщине, при этом массовое отношение лития хлорида к порошку меди составляет от 0,45 до 0,65. 1 табл.
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении положительных электродов литиевых химических источников тока.
Известен способ изготовления токоотводов для ХИТ с жидким окислителем (“Current collector manufacturing process for an electrochemical cell”, Патент США №4411828, приор. 05.10.81 г., №308258, МКИ Н 01 В 1/4, опубл. 25.10.83 г.), заключающийся в том, что углеродную основу смачивают раствором соли металла в присутствии связующего и растворителя, затем удаляют растворитель испарением до образования твердой композиции, после чего в восстановительной атмосфере переводят соль в элементарный металл. Рекомендуется в качестве материала токоотвода применять смесь углерода и меди в отношении по массе 4:1. В этом случае в качестве исходной соли применяют CuCl2Сu(NО3)2, растворителем служит вода, а восстановление ведут в атмосфере 5% H2+95% N2 в течение 8 часов при температуре 400° С или в течение 5 ч при 500° С. Можно также применять галогениды других металлов.
У данного способа есть несколько недостатков: во-первых, повышение удельных характеристик незначительно, так как пропитывание раствором соли металла (например, CuCl2) позволяет ввести лишь небольшое количество элементарной меди; во-вторых, данный способ очень трудоемок, введение дополнительной операции восстановления введенной соли до элементарного металла значительно увеличивает время изготовления токоотвода, при изготовлении используется взрывоопасное время изготовления токоотвода, при изготовлении используется взрывоопасная смесь газов, процесс протекает при высокой температуре. Это приводит к дополнительным материальным затратам.
Наиболее близким по технической сущности является патент США №4264687 (Элементы с жидким катодным деполяризатором. Dey A.N., Bowden W.L.; Fluid depolarized cell. Заявл. 24.09.79, №78120. МКИ Н 01 М 10/39). Изобретение касается катодов для ХИТ с литиевым анодом и жидким деполяризатором (SO2, SОСl2, РОСl3, SO2Cl2, NO2Cl, NOCl). Предлагается инертный катод, который выполняется из металлического порошка или смеси металлического порошка с сажей при содержании металлического порошка 1... 60%. При содержании металлического порошка более 60% емкость ХИТ уменьшается из-за недостаточной механической прочности катода и его осыпания. Осыпание можно исключить, вводя большее количество связующего, однако это также приводит к уменьшению емкости. В качестве металлического порошка рекомендуется использовать порошки никеля, кобальта, марганца, хрома и меди.
Однако использование катода, выполненного согласно описанию этого патента, во вторичных источниках тока с электролитом на основе лития тетрахлоралюмината в SO2 не дает возможности получить стабильные характеристики при циклировании. В результате образования при заряде хлорида металла, то есть вещества, которое является твердым катодным деполяризатором, происходит некоторое повышение удельных характеристик при разряде на первых циклах, но удельная емкость резко уменьшается по мере циклирования. При циклировании происходит изменение состава электролита и ухудшение его электрохимических свойств.
Перед авторами стояла задача повышения разрядных характеристик аккумуляторов системы Li/SO2, увеличения ресурса и стабилизации емкости при циклировании путем повышения емкостных характеристик положительного электрода.
Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе изготовления положительного электрода аккумулятора системы Li/SО2, заключающемся в накатке катодной массы, состоящей из смеси порошка меди, сажи и связующего, на коллектор тока и последующем спекании, после операции спекания дополнительно вводят пропитку электрода насыщенным раствором лития хлорида в органическом растворителе с последующим удалением растворителя и калибровку по толщине, при этом массовое отношение лития хлорида к порошку меди составляет от 0,45 до 0,65.
Сущность изобретения заключается в том, что лития хлорид вводится в зону протекания электрохимической реакции на положительном электроде. За счет этого компенсируется убыль лития хлорида из электролита, находящегося непосредственно в порах медно-сажевого электрода, при заряде. Вводимый лития хлорид расходуется на образование меди хлорида (второго активного катодного материала) по реакции Сu0+2LiCl→ СuСl2+2Li++2е- по всему объему электрода, чем обеспечивается повышение разрядных характеристик аккумуляторов системы Li/SO2, увеличение ресурса и стабилизация емкости при циклировании.
Целесообразно пропитку проводить насыщенным раствором лития хлорида в органическом растворителе, так как использование разбавленных растворов в органическом растворителе или водных растворов не позволяет ввести в электрод достаточное количество безводного лития хлорида. Нижний предел массового отношения лития хлорида и медного порошка в электроде - 0,45 - обусловлен тем, что введение менее этого количества не приводит к значительному улучшению характеристик аккумулятора и экономически нецелесообразно. Введение количества лития хлорида более верхнего предела массового отношения, равного 0,6, приводит к чрезмерному разбуханию положительного электрода и, как следствие, к снижению его механической прочности.
Эффективность данного изобретения подтверждается приведенными ниже примерами.
Пример. Для испытаний собрали 4 серии лабораторных образцов типоразмера R6 (по 3 штуки в каждой серии) ХИТ с литиевым анодом, двухслойным сепаратором и электролитом LiAlCl4· 6· SО2 и медно-сажевыми электродами, изготовленными в соответствии с предлагаемым способом.
Катодную смесь готовили путем смешения порошка меди марки ПМС-1, сажи марки П-267, связующего - фторопластовой эмульсии Ф-4Д и жидкого органического растворителя (96,5% этиловый спирт). Состав электрода:
60% Сu+30% С+10% Ф-4Д
Затем смесь сушили при температуре 95±5° С в течение 17 часов до полного испарения растворителя. Готовую смесь заливали органическим растворителем (петролейный эфир) и формировали электродные ленты путем прокатки на валках. После чего из электродной ленты и коллектора тока (сетка из нержавеющей стали δ =70 мкм) формировали электрод и прокатывали на валках. Полученный электрод сушили при температуре 100° С в течение 1 ч, затем спекали при температуре 300° С в течение 10 мин. После операции спекания электрод пропитывали насыщенным раствором лития хлорида, выдерживали в течение 10 мин, затем сушили в вакууме при температуре 170° С в течение 7 ч. В связи с небольшим разбуханием электрод после сушки калибровали путем прокатки через валки.
При введении хлористого лития в массовом отношении к меди более 0,65 электроды разбухают, активная масса отслаивается от коллектора тока, последующая операция калибровки не дает положительного результата. После сушки на срезе электрода визуально видно, что распределение хлористого лития по электроду неравномерно, что недопустимо.
Результаты испытаний макетов аккумуляторов представлены в таблице.
Испытания проводили на автоматическом заряд-разрядном стенде. Плотность тока заряда и разряда 1 мА/см2.
Проведенные испытания показали, что введение лития хлорида при изготовлении положительного электрода путем пропитки повышает удельные характеристики аккумулятора, обеспечивает их стабильность во времени и увеличивает количество циклов аккумулятора до выхода его из строя. Увеличение емкости происходит за счет равномерного распределения введенного лития хлорида по объему электрода, что способствует более полному преобразованию порошка меди в меди хлорид, то есть образованию второго активного катодного материала без ухудшения электрохимических свойств электролита. Также данная операция не приводит к значительному увеличению времени технологического процесса, а использование недорогих материалов в совокупности с получаемым эффектом значительно экономит материальные затраты на производство электрода и позволяет значительно увеличить количество циклов до выхода ХИТ из строя.
Приведенные примеры изготовления электродов в соответствии с признаками. изложенными в формуле изобретения, а также испытания аккумуляторов, содержащих эти электроды, подтверждают возможность практической реализации заявляемого изобретения с достижением указанного технического результата. На основании изложенного можно сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию “промышленная применимость”.
Таким образом, проведенный анализ уровня техники дает нам утверждать, что заявляемая нами совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна, что отвечает одному из критериев - “новизна”.
Изучение технических решений с целью выявления существенных признаков нашего изобретения, совпадающих с признаками прототипа, показало, что заявленное нами изобретение не следует явно для специалиста в данной области из известного уровня техники. Считаем, что предлагаемое решение соответствует критерию “изобретательный уровень”.
На основании вышеизложенного считаем, что предлагаемое нами техническое решение может быть признано изобретением и защищено патентом Российской Федерации.
Claims (1)
- Способ изготовления положительного электрода аккумулятора системы Li/SO2, заключающийся в накатке катодной массы, состоящей из смеси порошка меди и сажи и связующего, на коллектор тока, последующем спекании, отличающийся тем, что после операции спекания электрод пропитывают насыщенным раствором лития хлорида в органическом растворителе не менее 10 мин, затем удаляют растворитель, калибруют по толщине, при этом массовое отношение лития хлорида и порошка меди составляет от 0,45 до 0,65.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111060/09A RU2249885C2 (ru) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/SO2 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111060/09A RU2249885C2 (ru) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/SO2 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003111060A RU2003111060A (ru) | 2004-11-20 |
RU2249885C2 true RU2249885C2 (ru) | 2005-04-10 |
Family
ID=35612075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003111060/09A RU2249885C2 (ru) | 2003-04-17 | 2003-04-17 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/SO2 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249885C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519935C2 (ru) * | 2008-09-19 | 2014-06-20 | ХЕЗДА с.р.о. | Литиевый аккумулятор и способ его изготовления |
RU2686477C2 (ru) * | 2013-09-27 | 2019-04-29 | Алево Интернешнл С.А. | Электрический аккумулятор |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA83075C2 (ru) * | 2006-04-27 | 2008-06-10 | Елена Моисеевна Шембель | Электрод для первичных и вторичных литиевых источников тока и суперконденсаторов и способ его изготовления |
-
2003
- 2003-04-17 RU RU2003111060/09A patent/RU2249885C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2519935C2 (ru) * | 2008-09-19 | 2014-06-20 | ХЕЗДА с.р.о. | Литиевый аккумулятор и способ его изготовления |
RU2686477C2 (ru) * | 2013-09-27 | 2019-04-29 | Алево Интернешнл С.А. | Электрический аккумулятор |
RU2686477C9 (ru) * | 2013-09-27 | 2019-08-19 | Иннолит Ассетс АГ | Электрический аккумулятор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Conder et al. | Electrochemical impedance spectroscopy of a Li–S battery: Part 1. Influence of the electrode and electrolyte compositions on the impedance of symmetric cells | |
AU2011214615B2 (en) | Rechargeable electrochemical cell | |
US5514488A (en) | Electrochemical secondary cell | |
WO2011108716A1 (ja) | 電池用負極前駆体材料の製造方法、電池用負極前駆体材料、及び電池 | |
CN113745651B (zh) | 一种包覆型硫化物固态电解质及其制备方法和应用 | |
US20220384855A1 (en) | Dual electrolyte approach for high voltage batteries | |
WO2019097830A1 (ja) | 空気電池用正極及び空気電池 | |
Huang et al. | A pretreatment method to form high-quality LiF-enriched solid-electrolyte interfaces for Li anode protection in Li–O 2 batteries | |
RU2696596C1 (ru) | Анод и сульфидная твердотельная аккумуляторная батарея | |
US10693183B2 (en) | Ether-based electrolyte for Na-ion battery anode | |
RU2249885C2 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА АККУМУЛЯТОРА СИСТЕМЫ Li/SO2 | |
US10784505B2 (en) | Air stable lithium sulfide cathode compositions, methods for producing them, and solid-state lithium batteries incorporating the same | |
Lee et al. | Comparison of electrochemical performance for zinc anode via various electrolytes and conducting agents in Zn-air secondary batteries | |
Czerwiński et al. | RVC as new carbon material for batteries | |
CN116014225A (zh) | 钠离子电池 | |
Park et al. | Study of Zinc Compounds for Improving the Reversibility of the Zinc Anode in Zinc–Air Secondary Batteries | |
Zhang et al. | An aqueous rechargeable dual-ion hybrid battery based on Zn//LiTi 2 (PO 4) 3 electrodes | |
JP2023508467A (ja) | 金属系電池のエネルギー密度を高めるための二重電解質法 | |
EP3588639B1 (en) | Lead acid battery | |
Chang et al. | Effects of Curing and Other Variables on Deep‐Discharge Cycling of Pb‐Ca Positive Plates | |
Romero et al. | Improvement of positive plate grid corrosion resistance through two methods of boric acid addition to lead-acid battery electrolyte | |
JP2019117785A (ja) | 空気電池用正極及び空気電池 | |
JP2019057489A (ja) | 空気電池用正極及び空気電池 | |
KR102637459B1 (ko) | 알루미늄 산화물과 트리스(2,4,6-트리메틸페닐)포스핀을 포함하는 리튬 이차전지용 분리막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
RU2265919C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕМЕНТА СИСТЕМЫ Li/SOCl2 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070418 |