Химические источники тока с литиевым электродом - Кедринский И.А.
Скачать (прямая ссылка):
2.0
10
PO V1
Рис. 7.9. Конструкция элемента «пуговичного» типа: 1 — крышка анода; 2 — коллектор; 3 — отрицательный электрод (Li); 4 — органический электролит и сепаратор; 5 — положительный электрод (MnO2); б — корпус катода; 7 — изолирующее уплотнение
Рис. 7.10. Разрядные характерне т и к и Li/ (CFx) п элементов цилиндрического типа при различных температурах на нагрузку 80 Ом
нее агрессивного электролита. "На рис. 7.9 приведен элемент «пуговичного» типа. Номинальное напряжение батареи литий-двуокись 'марганца с органическим электролитом составляет 3,0 В. Батарея работоспособна в широком диапазоне температур, имеет незначительный саморазряд и длительную сохранность. Разрядные кривые литий-диоксидмарганцевых элементов в сравнении с элементами традиционных электрохимических, систем представлены на рис 7.13 [17].
Литий-диоксидмарганцевые элементы широко освоены в Японии фермой Саньо. Их характеристики приведены в табл. 7.2.
Область применения • таких элементов калькуляторы, электронные часы, слуховые аппараты, транзисторы, кинокамеры, измерительные инструменты и электронное оборудование.
142
U-
> ^ ь_/
<N СО (N Ж
ITT 1
JjJ J
??? і
со ^
CvJ^CO со Л 2
— •м -г- со »-j cm
JJJ JJ J
pq
«Ло^ооо
гсм
5 о^оооо о о со со »-н cm cm со ч# JT со" ^ со
s
О)
s
cd о.
33 о S
°< — cu аз ss ;g
чхэолмд
си
cu
s о ^ й
К ее я « в
я
ч
cu
ч о s
о«
cd
о
о
е
о. cd ю (n o4 o- cm lo (МО о О oo cm
ol см ~ см со" cm со г^* см" со см со" со" о" io о
со ~ч cm cd
^о^сэ cd cdlo ю сп о о Ю lo со to о
^codod^^" noo^r)T со"^со"см
*- см см cm cm cm cm cm CM cm г-*~~*
о о о о о о о о о о О о о о о о ^ lo ю см см о со, о со о со ^ 2 2§
^ со со со со со со со со со со со со со со со
°, о colo cm о о oj cm ^ cm со cm со
oj со о о о ^ ^ • ^ cm cm cm см см
?н ОН & fx &
cu
и S 2
^ oi см cm cm
о о си I
«3 8*
о
o ¦ >» . ч g и st
я
cu
~ ? 3 >-
я >q е л в к CT) h
со Z
co-, cm
UUwU
я о
cu
Cl, й
t=[ к
я в>
я s
я S
>—Г CT)
я
я
cu
а
ч о
я
Он
я
о
с
143
7.4. Источники тока на основе системы Li/ (CFx) п (лития-полифторуглерод)
. ' Состав активного материала катода этой системы выражается формулой (CFx), где X = 0,25—1,0. Сначала в элементах применяли вещество, внешне схожее с графитом, для которого X = 0,25. Впоследствии стали использовать вещество с X = 0,4 до X =1,0, обеспечивающее теоретическую удельную энергию элементов в 1430—2190 Вт-ч/кг [27].
Достоинство литий-полифторуглеродных элементов — их высокая практическая удельная энергия (до 350 Вт -ч/кг и до 600 Вт - ч/дм3). К недостаткам относится малая удельная мощность и ограниченная работоспособность при низких температурах (до —20°С). Характеристики с понижением температуры ухудшаются. .«Пуговичный» элемент емкостью 120 мА-ч при малых скоростях разряда (90 мкА) имеет удельные характеристики 590 кВт-ч/м3 и 300 Вт-ч/кг, за 6 месяцев хранения при комнатной температуре потерь емкости не замечено. Продолжительное хранение при повышенных температурах приводит к усилению эффекта провала напряжения в начале разряда, особенно при низких температурах/
Отличием Li/(CFx) п-элементов,^ как и системы Li/MnO*, является наличие твердофазного окислителя — фторированного углерода. Основные свойства фторированного- углерода описаны в гл. 6. Условия синтеза полифторуглерода и вид углеродной матрицы настолько сильно влияют на его физико-химические свойства, что не удается воспроизвести результатов, полученных фирмой Мацусита Денки [28].
Катод из фторированного углерода изготавливают в виде пористой основЬі ,на которую наносят CFx, смешанный со связующим. Предлагается следующий способ изготовления катода [29]: на пористую основу из титана в виде губки наносят смесь, состоящую из ста частей CFx, десяти — ацетиленовой сажи и пятидесяти — 2%-ного водного раствора карбоксиме-тилцеллюлозы, затем проводят вакуумную протяжку и сушку. Из-за несмачиваемости фторуглерода в смесь добавляют метанол, а также смачивают им пористую основу. Пористость такого электрода составляет 90%. Электролит представляет собой 1 M раствор тетрафторбората лития в у-бутиролактоне, сепаратором служит нетканый полипропилен. Напряжение разомкнутой цепи элементов с катодом из фторуглерода (разработка фирмы The Secretary of the АЫу) колеблется в пределах 3,3—3,5 В при рабочей температуре от —20 до +1200C
Эффективными проводящими , добавками в катод служат искусственный графит, ацетиленовая сажа, металлический порошок или другие электропроводные материалы [31]. Повышению удельных характеристик способствует увеличение содержание фтора В (CFa) п ДО X =1,5. "
Добавка в катод CB4, пропитывание твердого фторуглерода питрометаном [32] повышают коэффициент использования активной массы катода.
Для снижения падения напряжения на клеммах элемента в начале разряда в катод из фторуглерода вводят иод: на 1 г CFx приходится 1,25•10-6M свободного иода. Элемент с катодом, обработанным йодистым калием, имеет высокие характеристики [33]. Добавка в активную катодную массу фторида кадмия гарантирует высокие разрядные характеристики элемента после года хранения при температуре 45° С.
