RU2607467C2 - Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока - Google Patents
Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607467C2 RU2607467C2 RU2015113021A RU2015113021A RU2607467C2 RU 2607467 C2 RU2607467 C2 RU 2607467C2 RU 2015113021 A RU2015113021 A RU 2015113021A RU 2015113021 A RU2015113021 A RU 2015113021A RU 2607467 C2 RU2607467 C2 RU 2607467C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- iron
- current source
- composite
- thermal
- 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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/30—Deferred-action cells
- H01M6/36—Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве тепловых литиевых источников тока. Упрощение технологии изготовления энергоемкого литий-железного композита, обладающего повышенной механической устойчивостью при воздействии высоких температур и механических нагрузок, а также увеличение продолжительности работы литиевого источника тока, является техническим результатом изобретения. Согласно изобретению загрузку железа с удельной поверхностью (0,7-2,0) м2/г осуществляют в расплав лития с температурой (350-400) °C, а перемешивание ведут до достижения вязкого состояния расплава с последующей его выдержкой при температуре (650-700) °C в течение 90 мин.
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в производстве тепловых источников тока.
Известен способ изготовления литий-железного анода путем погружения высокопористой электропроводной железной матрицы в расплав лития при температуре на (10-15) °C выше температуры его плавления с последующим охлаждением.
Недостатком подобного анода является сложность получения высокопористой железной матрицы, способной удержать в своем объеме необходимое для разряда электрохимического элемента количества лития, особенно при повышенных температурах или при одновременном воздействии механических нагрузок и высоких температур, свойственных для работы источника тока. Вытекание лития из пористой матрицы приводит не только к уменьшению емкости источника тока, но и к коротким замыканиям электрохимических элементов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ [US №4.221.849, кл. Н01М 6/36, 09.09.1980] изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока путем загрузки порошка железа с удельным весом (0,2-0,8) г/см3, удельной поверхностью (30-70) м2/г и размером частиц (1,3-2,1) мкм в тигель реактора с расплавом лития, нагретого до температуры (250-300) °C. Загрузку железа ведут при постоянном механическом перемешивании расплавленной смеси композита. Соотношение лития к железу составляет (15-30)масс. %.
Недостатком известного способа изготовления литий-железного композита является низкая стойкость получаемых из него анодов. Под воздействием высоких температур и значительных механических нагрузок, характерных для работы теплового источника тока, происходит вытекание лития из анода. Анод, установленный в источник тока, теряет свою форму, уменьшается электрическая емкость источника тока. Утечка лития из анода вызывает короткое замыкание, что приводит к преждевременному выходу источника тока из работы.
Этот недостаток во многом объясняется тем, что перемешивание лития и железного порошка производится при температурах, близких к температуре плавления лития, когда последний не имеет должной вязкости для надежного смачивания всех частиц железа, имеющего к тому же высокую удельную поверхность, составляющую (30-70) м2/г. Отсутствие полного смачивания частиц железа литием даже при интенсивном механическом перемешивании не сможет обеспечить надежное поверхностное натяжение лития, скрепляющее между собой частицы железа. Недостатком способа является использование в технологии получения литий-железного композита порошка железа с высокой удельной поверхностью. Получение такого порошка сопряжено с большими материальными затратами, а сам порошок обладает высокой пирофорностью, что значительно усложняет технологию получения композита, требуются особые меры по его защите от окисления кислородом воздуха.
Целью настоящего изобретения является упрощение технологии изготовления энергоемкого литий-железного композита, обладающего повышенной механической устойчивостью при воздействии высоких температур.
С этой целью предлагается способ изготовления литий-железного композита для теплового источника тока путем загрузки в тигель реактора с расплавом лития порошка железа в соотношении (15-25)масс. % лития и размером частиц железа от 0,5 до 2 мкм, отличающийся тем, что загрузку железа с удельной поверхностью (0,7-2,0) м2/г осуществляют в расплав лития с температурой (350-400) °C, а перемешивание ведут до достижения вязкого состояния расплава с последующей его выдержкой при температуре (650-700) °С в течение 90 мин.
Параметры применяемого железного порошка, вязкость расплавленного лития, которую он приобретает при температуре (350-400) °С, позволяет произвести надежное обволакивание литием частиц железа с удельной поверхностью (07-2,0) м2/г и за счет этого осуществить полную гомогенизацию композита литий-железо за минимально возможное время, определяемое достижением им вязкого состояния. Это время не превышает 30 мин. Последующая выдержка композита при температуре (650-700) °С в течение 90 мин определена необходимостью обеспечить надежное структуирование композита, определяющее механическую стойкость анода при воздействии высоких рабочих температур источника тока.
Изготовление композита проводится в тигле реактора, помещенного в инертную аргоновую атмосферу с содержанием влаги менее 0,1 ppm и кислорода менее 0,5 ppm. В тигель реактора загружается литий и включается нагрев. При достижении температуры расплава лития (350-400) °С включается механическое перемешивание расплава с одновременной загрузкой порошка железа. При приобретении расплавом вязкого состояния механическое перемешивание прекращается, температура композита поднимается до (650-700) °С, при которой выдерживается в течение 90 мин. После охлаждения до комнатной температуры из тигля извлекается слиток композита, который развальцовывается до требуемой толщины. Из полученной фольги вырубаются аноды необходимого размера.
Эффективность анодов из композита литий-железо, полученных по предложенному техническому решению изготовления, была проверена на опытных макетах источника тока.
Как и в прототипе, композит содержал 18% лития и 82% железа, источник тока состоял из 28 рабочих элементов электрохимической системы LiFe/KCl-LiCl/FeS2. Геометрические размеры элементов и нагрузка, на которую производился разряд источника тока, соответствовали параметрам прототипа.
Разряд макетных источников тока производился при воздействии ударных 700 g и центробежных усилий.
Сравнение результатов разряда показало, что, несмотря на воздействие механических нагрузок, полученное максимальное напряжение сопоставимо с напряжением прототипа. Однако, за счет отсутствия вытекания лития из анода продолжительность работы макетов до критического напряжения на (15-17) % превышала время работы электрохимического элемента по прототипу.
Claims (1)
- Способ изготовления литий-железного композита для теплового источника тока путем загрузки в тигель реактора с расплавом лития порошка железа в соотношении (15-25)масс. % лития и размером частиц железа от 0,5 до 2 мкм, отличающийся тем, что загрузку железа с удельной поверхностью (0,7-2,0) м2/г осуществляют в расплав лития с температурой (350-400)°C, а перемешивание ведут до достижения вязкого состояния расплава с последующей его выдержкой при температуре (650-700)°C в течение 90 мин.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015113021A RU2607467C2 (ru) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015113021A RU2607467C2 (ru) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015113021A RU2015113021A (ru) | 2016-10-27 |
RU2607467C2 true RU2607467C2 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=57216184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015113021A RU2607467C2 (ru) | 2015-04-09 | 2015-04-09 | Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2607467C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4221849A (en) * | 1979-04-27 | 1980-09-09 | Catalyst Research Corporation | Iron-lithium anode for thermal batteries and thermal batteries made therefrom |
US4675257A (en) * | 1982-11-29 | 1987-06-23 | Mine Safety Appliances Company | Iron-lithium anode for thermal battery |
JP2007012599A (ja) * | 2005-05-30 | 2007-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱電池 |
KR100818971B1 (ko) * | 2000-05-04 | 2008-04-04 | 라파엘 어드벤스드 디펜스 시스템즈 리미티드. | 철-리튬-알루미늄 음극 조성물 및 이를 포함하는 열-배터리 |
RU2450390C1 (ru) * | 2011-05-12 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Энергия" | Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока |
-
2015
- 2015-04-09 RU RU2015113021A patent/RU2607467C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4221849A (en) * | 1979-04-27 | 1980-09-09 | Catalyst Research Corporation | Iron-lithium anode for thermal batteries and thermal batteries made therefrom |
US4675257A (en) * | 1982-11-29 | 1987-06-23 | Mine Safety Appliances Company | Iron-lithium anode for thermal battery |
KR100818971B1 (ko) * | 2000-05-04 | 2008-04-04 | 라파엘 어드벤스드 디펜스 시스템즈 리미티드. | 철-리튬-알루미늄 음극 조성물 및 이를 포함하는 열-배터리 |
JP2007012599A (ja) * | 2005-05-30 | 2007-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱電池 |
RU2450390C1 (ru) * | 2011-05-12 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "Энергия" | Способ изготовления пиротехнического нагревателя для теплового химического источника тока |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KR 100818971 B1, 04.04/2008. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015113021A (ru) | 2016-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5492977B2 (ja) | 熱電池の電解質組成物、電極−電解質複合材料およびそれを含む電池 | |
KR101858760B1 (ko) | 황을 포함하는 다공성 구조체를 포함하는 전기화학 전지 | |
JP5758364B2 (ja) | 中間温度適用のための電解質材料、熱電池要素、および熱電池 | |
US10056616B2 (en) | Manufacturing method of electrode assembly, electrode assembly and battery | |
US7901811B2 (en) | Rechargeable electrochemical battery cell | |
KR101997261B1 (ko) | 유황 다공성 나노복합구조체와 다공성 나노도전재를 함유한 리튬 유황 이차전지용 양극 | |
KR101998061B1 (ko) | 내부 상 변화 물질을 갖는 배터리 | |
KR101739803B1 (ko) | 공융염이 코팅된 고체전해질을 포함하는 열전지 및 그의 제조방법 | |
JP2012523100A (ja) | 熱電池のカソード材料およびそれを含有する電池 | |
CN102593403A (zh) | 一种高热安全温度的锂离子电池用隔膜及其制备方法 | |
US20160268606A1 (en) | Lithium sulfide-iron-carbon complex | |
CN105047889A (zh) | 一种制备锂硫电池正极材料的方法 | |
JP2016119165A (ja) | アルカリ金属−硫黄電池用正極及びこれを備えた二次電池の製造方法 | |
Nie et al. | Integration of a low-tortuous electrode and an in-situ-polymerized electrolyte for all-solid-state lithium-metal batteries | |
KR101656406B1 (ko) | 전극, 전지 및 전극의 제조방법 | |
RU2607467C2 (ru) | Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока | |
KR102105658B1 (ko) | 콜로이드 무기질 바인더를 이용한 열전지용 박막 전극과 박막 전해질의 제조 방법, 이에 의해 제조된 열전지용 박막 전극과 박막 전해질, 및 이를 포함하는 열전지 | |
CN106299246B (zh) | 金属二次电池复合负极及其应用 | |
KR101089248B1 (ko) | 다공성 SiOC 박막을 이용한 전해질 분리판 및 그 제조방법 | |
JP7045289B2 (ja) | 全固体リチウムイオン電池用複合固体電解質粉末及び全固体リチウムイオン電池 | |
JP2008004302A (ja) | リチウム二次電池の製造方法 | |
Malik | The Secret Life of LiFePO4 Particles | |
KR20160028748A (ko) | 나트륨 이차전지 | |
TW201212349A (en) | Lithium-ion secondary battery anode material and its preparation method | |
KR101709168B1 (ko) | 열전지용 고출력 박막 양극 및 그 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210410 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220328 |