Химические источники тока с литиевым электродом - Кедринский И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Катодная смесь имеет состав: иолифторуглерод, ацетиленовая сажа, полиэтиленфторид и фторид кадмия в соотношении 10': 0, 7:1:1. Смесь напрессовывают на никелевую сетку, электролитом служит раствор перхлората лития .(1 моль/л).в пропиленкарбонате, ток разряда 100 мА.
В процессе изготовления катода перед фторированием углерод активируют обработкой при высокой температуре хлористым аммонием, аммиаком или парами воды или же в катодную массу добавляют силикаты натрия.
Проведение вышеописанной подготовки катодной массы приводит к тому, что коэффициент ее использования в ХИТ может достигнуть 100% при рабочем напряжении/2,6 В и удельной энергии 320—470 Вт-ч/кг, 506—620 кВт-ч/м3 [34].
В качестве электролитов применяются 1 M .растворы перхлората или фторбората лития в смесях: пропиленкарбоната с тетрагидрофураном (1;2); гамма-бутиролактона с. тетрагидрофураном; гамма-бутиролактона с тетрагидрофураном и кротонитрилом (2:2: 1); гамма-бутиролактона и пропиленкарбоната с тетрагидрофураном и хлорэтилформиатом; пропиленкарбоната с 1,2-диметоксиэтаном и др. [27].
На рис. 7.10 представлены разрядные характеристики LT(CFx) п элементов цилиндрического типа при различных температурах на нагрузку 8 Ом [18].
Макаренко и др. [35] сконструировали элемент, не разбухающий в процессе разряда. Подобран компонентный состав катодной массы, заключающий в себе фторированный графит, сажу и фторопластовое связующее в соотношений по массе 10:1:1, и разработана технология его изготовления.
145
На основе ленточных электродов разработана рулонная конструкция элемента ФЛ-2. Отрицательный и положительный электроды скручиваются в рулон и вместе с изолирующим чехлом из полипропилена помещаются в цельнотянутый корпус элемента, изготовленного из нержавеющей стали. Сверху на рулон укладывается прижимная прокладка из фторопласта или полипропилена, имеющая вид гребенки. В корпус вставляется крышка с двумя борнами, вваренными в нее через стеклянные изоляторы. Через отверстия в борнах протягиваются токоотводы от положительного и отрицательного электродов. Крышка герметически скрепляется с корпусом лазерной сваркой.
После этого через отверстия в борнах осуществляется вакуумная заливка элемента электролитом, представляющим собой 1 M раствор LiCKX в у-бутиролактоне. Окончательная герметизация достигается путем лазерной заварки борнов. Для предохранения от механических повреждений на места заварки борнов наваривают колпачки разного диаметра: меньшего диаметра на положительный электрод,,большего — на отрицательный.
Увеличение разрядного тока с 5 до 50 мА не приводит к существенному уменьшению разрядной емкости, что указывает на большую величину коэффициента полезного использования полифторграфита. При этом разрядное напряжение уменьшилось в среднем на 0,2 В. При токе разряда более 50 мА разрядные характеристики ухудшаются. Например, при токе 300 мА элемент ФЛ-2 отдает только 70% номинальной емкости.
Таблица 7.3
Сравнительные характеристики' элементов
Тип элемента
т
О !> .о §< < (У 5> qQ
Си О ч
280
220 260
450 340 400
.230 250 210
ФЛ-2 13,5 22 50 2,45 2,5
MJL 2 13.5 21 50 1,72 2,7
BR-V3A 7,75 13,5 30 2,50 1,2
В табл. 7.3 представлены характеристики нового и для сравнения ранее разработанного в СССР литиевого элемента
на основе системы Li/CuS (МЛ-2)', а также японского элемента BR —2/3 А на основе системы Ц/CF*.
Данные говорят о том, что по удельным характеристикам разработанный элемент ФЛ-2 превосходит аналогичный элемент фирмы «Мацусита Дэнки».
При создании элементов с катодом из фторуглерода решается вопрос о повышении срока сохранности элемента. Это достигается различными путями. Так, предлагается вводить в электролит [36] полиакрилтриметиламмоний перхлорат, тет-раметиламмоний перхлорат и т. п. в количестве 0,16—0,20 г на литр электролита. Длительность хранения элементов повышается также после хромирования или науглероживания то-коотводов, изготовленных из алюминия, титана, никеля [37].
Помимо апротонных растворителей органической природы, система «полифторуглерод-литий» допускает применение растворителей неорганического типа, например, РОСЬ, SOCb, POFCl2, SO2CI2 и их смеси. Эти растворители отличаются еще и тем, что при каталитическом воздействии полифторуглерода они сами восстанавливаются на катоде, повышая тем самым емкость элемента. Выход по току достигает 142%.
Таким образом, несмотря на выпуск серий микроэлементов; ХИТ на основе системы «литий-полифторуглерод» еще не завершили стадию промышленного освоения, и дальнейшая работа по их усовершенствованию обещает привести к созданию мощных экономичных элементов.
7.5. Элемент на системе LiAg2d04 (литий-хромат серебра)
Этот элемент разрабатывался в основном фирмами Mallory и SAFT. В настоящее время изготавливают два конструктив-пых типа миниатюрного элемента — «пуговичный» и цилиндрический для питания кардиостимуляторов и электронных часов.
Сверхминиатюрный, цилиндрический ,элемент разработан фирмой Mallory [38-—40]. По технологии его изготовления в корте из нержавеющей стали помещают металлическую rpvoKv из галлия, покрытую слоем лития с наружной стороны і! служащую также токоотводом.. Катод наносят на внутреннюю поверхность корпуса элемента таким образом, чтобы между катодом и анодом остался зазор для сепаратора. Катод прессуют из смеси Ag2CrOi с графитом или углем. Связующее в данном случае не требуется. Элемент герметизнру-
