Литиевый химический источник тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к литиевым химическим источникам тока (ЛХИТ) различного назначения. ЛХИТ содержит корпус из коррозионно-стойкого материала, литиевый анод, твердый катод, сепаратор, разделяющий анод и катод, и неводный электролит, при этом согласно изобретению катод выполнен из фторированного углерода или диоксида марганца и содержит добавку 1÷10% фторированного фуллерена на основе фуллерена С₆₀ или фуллереновой черни с содержанием активного фтора 55÷60 мас.%. Техническим результатом изобретения является повышение уровня разрядного напряжения на начальном этапе разряда. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к литиевым химическим источникам тока (ЛХИТ) различного назначения.

Известен ЛХИТ, содержащий корпус, литиевый анод, катод из фторированного углерода и неводный электролит (АС СССР №584369, кл. H01M 4/60, 1977). Недостатком указанного ЛХИТ является провал напряжения на начальном этапе разряда.

Из известных ЛХИТ наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЛХИТ, содержащий корпус, литиевый анод, твердый катод из фторированного углерода и диоксида марганца, сепаратор, разделяющий анод и катод, и неводный электролит (патент РФ №2187177, кл. H01M 6/14, 2002). Недостатком указанного ЛХИТ является провал напряжения на начальном этапе разряда.

Задачей изобретения является создание ЛХИТ с повышенным уровнем разрядного напряжения на начальном этапе разряда.

Указанный технический результат достигается тем, что ЛХИТ содержит корпус из коррозионностойкого материала, литиевый анод, твердый катод, сепаратор, разделяющий анод и катод, и неводный электролит, при этом катод выполнен из фторированного углерода или диоксида марганца и содержит добавку 1÷10% фторированного фуллерена на основе фуллерена С₆₀ или фуллереновой черни с содержанием активного фтора 55÷60 мас.%. Введение добавки фторированного фуллерена в количестве 1÷10% обеспечивает повышение разрядного напряжения на начальном этапе разряда за счет того, что фторфуллерен в составе катода имеет более высокое разрядное напряжение в широком диапазоне разрядных токов по сравнению с фторированным углеродом. Введение добавки фторированного фуллерена в катод в количестве менее 1% не оказывает заметного влияния на повышение разрядного напряжения на начальном этапе разряда. Введение добавки в количестве более 10% создает значительные технологические сложности по формированию плотного катода. Кроме того, растворение фторфуллерена в используемом электролите приводит со временем к частичному разрушению катода и невозможности реализации всей емкости ЛХИТ. Содержание активного фтора в количестве 55÷60 мас.% является оптимальным. При содержании менее 55% в материале катода будут ненасыщенные и непрофторированные фториды, что ухудшает характеристики катода. При содержании фтора более 60% наблюдается разрушение структуры катодного материала.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения.

Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется разрядными характеристиками двух вариантов ЛХИТ и примером осуществления изобретения.

На чертеже представлены разрядные характеристики двух вариантов ЛХИТ с разными катодами. Кривая 1 относится к ЛХИТ, катод которого содержит фторуглерод, кривая 2 относится к ЛХИТ, катод которого содержит добавку фторфуллерена в количестве 6%.

Пример осуществления изобретения

Изготовлены два образца ЛХИТ в габаритах источника тока ВР-3756 (для имплантируемых медицинских приборов). В первом образце для изготовления катода использовался фтористый углерод с содержанием 58-60 мас.% фтора. Состав катода при этом был: фтористый углерод - 95%, графит - 2%, фторопласт Ф4-Д - 3%. Во втором образце в катоде часть фтористого углерода была заменена на фторфуллерен С₆₀F₄₈ с содержанием 55-60 мас.% фтора. Состав катода при этом был: фтористый углерод - 89%, фторфуллерен - 6%, графит - 2%, фторопласт Ф4-Д - 3%. Указанные навески компонентов подвергались вначале сухому смешению, затем мокрому смешению в среде этилового спирта; после предварительной сушки из полученной катодной массы изготавливались катодные пластины необходимого размера, толщиной 1,8 мм и напрессовывались на титановый токосъем, предварительно покрытый коллоидным графитом. В качестве анода служил металлический литий толщиной 0,7 мм. Электролитом служил 1М раствор тетрафторбората лития в гамма-бутиролактоне. Собранные элементы подвергались непрерывному разряду на нагрузку 1 кОм (5 суток) и 120 кОм (2 суток). Как видно из разрядных характеристик (см. чертеж), ЛХИТ с добавкой 6% фторфуллерена (кривая 2) имеет более высокое разрядное напряжение на начальном участке разряда.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный ЛХИТ может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию «промышленная применимость».

Литиевый химический источник, содержащий корпус из коррозионно-стойкого материала, литиевый анод, твердый катод, сепаратор, разделяющий анод и катод, и неводный электролит, отличающийся тем, что катод выполнен из фторированного углерода или диоксида марганца и содержит добавку 1÷10% фторированного фуллерена на основе фуллерена С₆₀ или фуллереновой черни с содержанием активного фтора 55÷60 мас.%.