Способ снижения провала напряжения в начальной стадии разряда источников тока системы li-cuo при низких температурах

 

Изобретение относится к литиевым химическим источникам тока (ХИТ). Техническим результатом изобретения является устранение провала напряжения в начальной стадии разряда ХИТ системы Li - CuO при низких температурах. Согласно изобретению способ реализуется путем обработки готового, но не спеченного оксидно-медного электрода в парах серы при (295±15)^oС в течение 1-10 мин, последующего удаления непрореагировавшей серы и окончательного спекания электрода в атмосфере воздуха при (295±15)^oС в течение 1-10 мин. 1 табл.

Изобретение относится к электротехническому производству и может быть использовано для изготовления химических источников тока (ХИТ) системы Li/CuO.

Известен способ снижения провала напряжения в начальной стадии разряда ХИТ системы Li/CuO при низких температурах (заявка N 62-222565, Япония, заявл. 24.03.86, N 61-64190, опубл. 30.09.87, МКИ H 01 М 4/06, H 01 М 4/58). Для этого в состав активной массы положительного электрода вводят Cu_xS (1.1≅x≅1.9). При x < 1,1 напряжение в начале разряда характеризуется резким подъемом (2,4 В), что недопустимо, если ХИТ используется в качестве источника питания различной радиоаппаратуры. Если x > 1,9 увеличивается,то провал напряжения, что опять приводит к разбалансу радиоаппаратуры. Содержание Cu_xS в смеси CuO-Cu_xS составляет 5-50%.

Недостаток данного способа заключаются в сложности изготовления сульфида меди с заданной стехиометрией. Кроме того, большое количество добавки (до 50%) уменьшает удельную емкость ХИТ.

Перед авторами стояла задача устранения провала напряжения в начальной стадии разряда Li/CuO ХИТ при низких температурах путем модификации катодной массы (КМ) сульфидом меди, не снижая удельную емкость ХИТ и исключив необходимость предварительного синтеза сульфида меди с заданной стехиометрией.

Эта задача решена модификацией готового, но не спеченного оксидно-медного электрода путем обработки в парах серы при (295±15)^oC в течение 1-10 мин, последующего удаления непрореагировавшей серы и окончательного спекания электрода в атмосфере воздуха при (295±15)^oC в течение 1-10 мин.

Сущность изобретения заключается в том, что Cu_xS образуется в КМ в ходе гетерогенной реакции между частицами CuO составляющего КМ и парами элементарной серы. При этом Cu_xS располагается на поверхности зерен CuO слоем, толщина и состав которого зависят от времени и температуры обработки электрода в парах серы и в атмосфере воздуха.

Для обработки парами серы (результаты экспериментов представлены в таблице) использовали обрезанный в размер, сухой, но не спеченный электрод. Последний представлял собой никелевый коллектор тока с нанесенной на него КМ на основе оксида меди, сажи и фторопластового связующего. Электрод помещали в прогретый до (295±15)^oC герметичный реактор из кварцевого стекла, на дне которого находится расплав элементарной серы. После обработки в парах серы электрод помещали в прогретую до (295±15)^oC печь и обрабатывали в атмосфере воздуха для удаления остатков не прореагировавшей серы и окончательного спекания.

В инженерной фирме "Орион ХИТ" изготовлены макеты ХИТ системы Li/CuO с катодами, модифицированными по вышеописанной методике. Их разрядная кривая при -10^oC характеризуется отсутствием провала напряжения и U_ср=1,2 В. При этом электрическая емкость в сравнении с контрольными ячейками (где катоды не прошли модификацию) не уменьшилась.

Эти результаты дают основание заявлять, что разработанная технология позволяет снизить провал напряжения в начальной стадии разряда ХИТ системы Li/CuO при низких температурах, не уменьшая разрядную емкость и вместе с тем избегая синтеза сульфида меди с заданной стехиометрией.

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного патентно-информационного поиска считаем, что разработанный в ИФ "Орион ХИТ" способ снижения провала напряжения в начальной стадии разряда Li/CuO ХИТ при низких температурах отвечает требованиям "Новизна", "Изобретательский уровень", "Промышленная применимость" и может быть защищен патентом Российской Федерации.

Формула изобретения

Способ снижения провала напряжения в начальной стадии разряда химического источника тока системы Li - CuO при низких температурах, заключающийся во введении в катодную массу сульфида меди, отличающийся тем, что готовый оксидно-медный электрод модифицируют сульфидом меди путем обработки в парах серы при (295 ± 15)^oC в течение 1 - 10 мин, а затем в атмосфере воздуха при (295 ± 15)^oC в течение 1 - 10 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1