Химические источники тока с литиевым электродом - Кедринский И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, процесс электровосстановления тионилхлорида на пористых сажевых электродах характеризуется большими плотностями тока и высокой эффективностью катодов, которая намного превышает удельную емкость большинства твердофазных окислителей. Эти факторы определяют высокую удельную мощность элемента литий—тионилхло-рид и очень высокую удельную энергию. Характеристики этого элемента и проблемы, возникающие при его создании, будут рассмотрены в следующем разделе.
123
6.7, Катоды на основе органических окислителей
Как отмечалось в начале главы, применение в литиевых источниках тока апротонных органических растворителей позволяет значительно расширить круг окислителей, пригодных для использования в качестве катодных материалов. В частности, это открывает перспективы применения многих органических веществ. Еще на первой стадии исследования литиевых источников тока было предложено использование многих органических окислителей, таких, как трихлоризоциа-
Cl
О
нуровая и дихлоризоциануровая кислоты, м-динитробензол, производные целлюлозы и ряд других веществ (см. обзор в [4]. При использовании в качестве электролита 2М LiClO4 в метилформиате ЭДС пары литий—дихлоризоциануровая кислота составляет 4,0 В. Растворимость кислоты в этом электролите достигает 13% или.0,65 М. Это снижает элект-фопроводность электролита с 2,4 до 1,7•1O-1 См/м. Восстановление дихлоризоциануровой кислоты протекает необра-' тимо с потреблением четырех электронов на молекулу. Этот элемент при трехчасовом разряде позволяет получить удельную энергию до 400 Вт-ч/кг. По-видимому, он обладает неудовлетворительной сохранностью. Во всяком случае, за 10 лет не вышел за рамки лабораторного макета.
Ксенжек с соавторами исследовал более 40 хинонов и их производных и установил, что большинство из них восстанавливается с. удельной емкостью 0,2—0,5 А-ч/г [132]. Интересно отметить, что многие хиноны восстанавливаются по
О
¦Н
с
Cl-N O = C
N —
\/ N
I
Cl,
124
твердофазному механизму, что наблюдалось в работе [132] непосредственно под микроскопом.
Нагряду с фторуглеродом, способностью к электрохимическому восстановлению обладает политетрафторэтилен [133], который восстанавливается в апротонных растворителях небольшими плотностями тока. Органические полимеры в ряде случаев могут также служить активным материалом для катодов литиевых источников тока. Запатентованы первичные элементы с высокой удельной энергией с катодами из поли-нинилнитрита или поливинилнитрата [4]. В последние.годы начались исследования с целью использования высокомолекулярных веществ и полимерных пленок во вторичных литиевых источниках тока. Они будут рассмотрены в гл. 9.
Появилось сообщение о применении в источниках тока с неводными растворителями большой группы органических веществ: соединений трифенилметана, хинонимидных красителей; ароматических нитросоединений и. электроакцепторных комплексов [134]. Особенно высокие удельные емкости были получены с тринитрофлуореноном и тетранитрофлуореноном соответственно 1,03 и 0,81 А-ч/г. Удельная энергия литиевых элементов с этими веществами в расчете на активные массы составляет 2050 и 810 Вт-ч/кг.
В большинстве работ по исследованию органических окислителей в качестве катодных материалов источников тока не изучалась стабильность этих соединений во времени. Поэтому остаются сомнения в достаточной устойчивости органических окислителей по мере хранения источника тока. Следует отметить, что использованию органических веществ в источниках тока до настоящего времени уделялось очень мало внимания по сравнению с неорганическими твердофазными окислителями на основе солей и окислов металлов. В будущем, по мере удорожания металлов, применение органических деполяризаторов в источниках тока расширится.
7. ПЕРВИЧНЫЕ ЛИТИЕВЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА С ОРГАНИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ
В этой главе рассмотрены электрохимические характеристики, конструктивные и эксплуатационные- особенности источников тока с литиевым анодом, получившие, по мнению специалистов, наибольшее распространение:
125
с неорганическими электролитами — окислителями
Li/SOs, Li/SOCb; с органическими электролитами и твердыми окислителями LiZMnO2, Li/ (CFx) n, LiVAg2CrO4 Li/CuS.
7.1. Источник тока на основе системы Li/S02 (литий-диоксид серы)
Электрохимическая система литий—диоксид серы предложена и исследована фирмой «Р. R. Mallory and Со Inc». США [1]. На ее базе разработан и доведен до промышленного выпуска параметрический ряд источников тока цилиндрического типа в рамках стандартного ряда Международной электротехнической комиссии (МЭК), в стандарте АНСИ (Американский национальный институт стандартов) и в других габаритах (преимущественно элементы большой емкости).
Поскольку в дальнейшем изложении используются работы зарубежных авторов, проводивших эксперименты с элементами, обозначение которых дается по классификатору МЭК или АНСИ, в табл. 7.1 приведены обозначения типаж-Таблица 7.1
Обозначение типажного ряда элементов по стандартам СССР, МЭК? АНСИ
Типы элементов по стандартам Габариты
