Электролит для химического источника тока (его варианты)

Авторы патента:

Золотухина Екатерина Вячеславовна (RU)

H01M6/36 - содержащие электролит и приводимые в действие физическими факторами, например термоэлементы (термоэлектрические приборы на твердом теле H01L 35/00,H01L 37/00)

Владельцы патента RU 2530893:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемого электролита для химических источников тока, включающего метаванадат лития и соли лития, калия, при этом в качестве солей лития электролит содержит фторид и бромид, а в качестве соли калия его бромид при следующем соотношении компонентов, мас.%: фторид лития 2,18…2,52, бромид лития 50,86…52,83, метаванадат лития 3,60…4,81, бромид калия 41,38…43,35. Также изобретение относится к расплавляемому электролиту для химического источника тока, включающего метаванадат лития и соли лития, калия, при этом в качестве солей калия электролит содержит хлорид, бромид и метаванадат при следующем соотношении компонентов, мас.%: метаванадат лития 42,59…44,40, хлорид калия 2,15…2,79, бромид калия 2,42…2,99, метаванадат калия 50,30…52,73. Технический результат заключается в снижении температуры плавления солевых составов. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.

Известен электролит для химических источников тока, включающий хлорид калия и метаванадат лития. Он характеризуется сравнительно высокой температурой плавления 426°C (Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 118 с).

Известен электролит, включающий метаванадаты лития и калия, и фторид лития, с температурой плавления 405°C. Недостатком является высокая температура плавления (Гаркушин И.К., Губанова Т.В., Петров А.С., Анипченко Б.В. Фазовые равновесия в системах с участием метаванадатов некоторых щелочных металлов. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 118 с).

Известен электролит для химических источников тока, включающий бромид и метаванадат лития и бромид калия с температурой плавления 330°C (Золотухина Е.В., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li,K||Br, VO₃._. // Международная конференция по химической технологии XT'12. Т. 1.: тез. докл. - М., 2012. - С.82-83). Этот электролит взят за прототип.

Однако этот электролит имеет высокие значения температуры и удельной энтальпии плавления, что снижает диапазон использования его по температуре и дополнительно увеличивает энергозатраты на приведение в рабочее состояние.

Новизна заявляемых составов по сравнению с известными заключается в том, что предложенные электролиты содержат фторид и бромид лития и метаванадат калия.

Техническим результатом является снижение температуры плавления и удельной энтальпии плавления солевых составов.

Технический результат для 1 варианта достигается сплавлением метаванадата лития и солей лития, калия при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Фторид лития	2,18…2,52
Бромид лития	50,86…52,83
Метаванадат лития	3,60…4,81
Бромид калия	41,38…43,35

Технический результат для 2 варианта достигается сплавлением метаванадата лития и солей калия при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Метаванадат лития	42,59…44,40
Хлорид калия	2,15…2,79
Бромид калия	2,42…2,99
Метаванадат калия	50,30…52,73

Предложенные электролиты готовятся следующим образом. Исходные предварительно обезвоженные соли взвешивают, помещают в платиновом микротигле в печь нагрева шахтного типа и переплавляют.

Для 1 варианта электролита соотношения ингредиентов и температуры плавления составов заявляемых пределов следующие:

Пример 1

0,0080 г (2,52 мас.%) фторида лития+0,1637 г (51,67 мас.%) бромида лития+0,0110 г (3,67 мас.%) метаванадата лития+0,1337 г (42,14 мас.%) бромида калия.

Температура плавления равна 322°C.

Пример 2

0,0065 г (2,19 мас.%) фторида лития+0,1570 г (52,83 мас.%) бромида лития+0,1229 г (3,60 мас.%) метаванадата лития+0,0107 г (41,38 мас.%) бромида калия.

Температура плавления равна 324°C.

Пример 3

0,0061 г (2,18 мас.%) фторида лития+0,1432 г (50,86 мас.%) бромида лития+0,0102 г (3,61 мас.%») метаванадата лития+0,1221 г (43,35 мас.%) бромида калия.

Температура плавления составляет 323°C.

Пример 4

0,0063 г (2,2 мас.%о) фторида лития+0,1467 г (51,22 мас.%) бромида лития+0,0138 г (4,81 мас.%)) метаванадата лития+0,1196 г (41,77 мас.%) бромида калия. Температура плавления составляет 321°C.

Пример 5

0,0055 г (2,23 мас.%) фторида лития+0,1281 г (51,82 мас.%) бромида лития+0,0091 г (3,68 мас.%) метаванадата лития+0,1045 г (42,27 мас.%) бромида калия.

Температура плавления составляет 320°C.

Соотношения ингредиентов и температуры плавления составов для заявляемых пределов 2 варианта электролита следующие:

Пример 1

0,1332 г (44,40 мас.%) метаванадат лития+0,0064 г (2,15 мас.%) хлорид калия+0,0084 г (2,81 мас.%) бромид калия+0,1519 г (50,64 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления равна 318°C.

Пример 2

0,1299 г (43,29 мас.%) метаванадат лития+0,0076 г (2,63 мас.%) хлорид калия+0,0079 г (2,53 мас.%) бромид калия+0,1546 г (51,55 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления равна 320°C.

Пример 3

0,1297 г (43,24 мас.%) метаванадат лития+0,0069 г (2,29 мас.%) хлорид калия+0,0090 г (2,99 мас.%) бромид калия+0,1544 г (51,48 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления составляет 321°C.

Пример 4

0,1278 г (42,59 мас.%) метаванадат лития+0,0068 г (2,26 мас.%) хлорид калия+0,0073 г (2,42 мас.%) бромид калия+0,1582 г (52,73 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления составляет 319°C.

Пример 5

0,1323 г (44,12 мас.%) метаванадат лития+0,0084 г (2,79 мас.%) хлорид калия+0,0084 г (2,79 мас.%) бромид калия+0,1510 г (50,30 мас.%) метаванадат калия.

Температура плавления составляет 313°C.

За заявленными пределами составы не являются однофазным и имеют более высокую температуру плавления.

В таблице приведены сравнительные характеристики заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.

Составы	Состав смеси, мас.%	Температура плавления, °C
1*	2	3	4
Прототип, LiBr-LiVO₃-KBr	50,40	3,34	46,26	-	330
Предлагаемый, LiF-LiBr-LiVO₃-KBr
1	2,52	51,67	3,67	42,14	322
2	2,19	52,83	3,60	41,38	324
3	2,18	50,86	3,61	43,35	323
4	2,2	51,22	4,81	41,77	321
5	2,23	51,82	3,68	42,27	320

Предлагаемый, LiVO₃-KCl-KBr-KVO₃
1	44,40	2,15	2,81	50,64	318
2	43,29	2,63	2,53	51,55	320
3	43,24	2,29	2,99	51,48	321
4	42,59	2,26	2,42	52,73	319
5	44,12	2,79	2,79	50,30	313

* указан порядковый номер соли в системе.

Заявляемые электролиты имеют существенное преимущество по сравнению с известными - на 10-17°C снижена температура плавления, что расширяет диапазон использования составов по температуре.

1. Расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий метаванадат лития и соли лития, калия, отличающийся тем, что в качестве солей лития содержит фторид и бромид, а в качестве соли калия - его бромид при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Фторид лития	2,18…2,52
Бромид лития	50,86…52,83
Метаванадат лития	3,60…4,81
Бромид калия	41,38…43,35

2. Расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий метаванадат лития и соли лития, калия, отличающийся тем, что в качестве солей калия содержит его хлорид, бромид и метаванадат при следующем соотношении компонентов (мас.%):

Метаванадат лития	42,59…44,40
Хлорид калия	2,15…2,79
Бромид калия	2,42…2,99
Метаванадат калия	50,30…52,73

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве тепловых химических источников тока. Техническим результатом изобретения является сокращение технологического цикла изготовления электролитных таблеток и повышения их механической прочности при сохранении низкого внутреннего омического сопротивления.

Способ изготовления композитных пластин // 2526857

Предложенное изобретение относится к пиротехнике, а более конкретно, к технологии изготовления композитных пластин с сотовым асбестовым каркасом, полученных шликерным литьем, для последующего их заполненных пиротехническим порошковым материалом, из которых составляются автономные электролитические источники питания.

Тепловой литиевый источник тока // 2521097

Изобретение относится к электротехнической промышленности, может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока. Согласно изобретению в тепловом литиевом источнике тока между запальным устройством капсюльного типа и пиротехнической полосой Z-образной формы установлен металлический диск диаметром, равным диаметру блока электрохимических элементов, и отверстием в центре диаметром, равным 0,25-0,50 ширины пиротехнической Z-образной полосы.

Теплоаккумулирующий состав // 2514193

Настоящее изобретение относится к теплоаккумулирующему составу, включающему фторид лития, бромид лития, бромид калия, при этом для расширения диапазона концентраций с низкой температурой плавления в состав теплоаккумулирующего состава был добавлен молибдат лития, при следующем отношении компонентов, мас.%: Бромид лития 52,75 Бромид калия 45,03 Молибдат лития 0,87 Фторид лития остальное Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение работы при температуре 318 °С в качестве теплоаккумулирующего состава.

Тепловой химический источник тока // 2508580

Предложенное изобретение относится к тепловым химическим источникам тока (ТХИТ), имеющим плотность энергии порядка 60 Вт·час/кг, которые могут быть использованы для питания электрической энергией автономных приборов и систем.

Тепловой химический источник тока // 2507642

Изобретение относится к области электротехники, может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока. Технический результат - повышение надежности работы и уменьшение времени выхода на режим.

Электролит для химических источников тока // 2506669

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке составов солей лития, которые могут быть использованы в качестве расплавляемых электролитов для химического источника тока.

Расплавляемый электролит для химического источника тока // 2506668

Расплавляемый электролит для химического источника тока // 2489777

Электролит для химического источника тока // 2489776

Тепловая батарея // 2553449

Заявленное изобретение относится к резервным источникам тока, а именно к тепловым химическим источникам тока (ТХИТ). Повышение надежности работы, исключение риска появления коротких замыканий между элементами активных масс электрохимических элементов (ЭХЭ), образующих блок устройства, является техническим результатом заявленного изобретения. Снаружи блока расположена составная теплоизоляция, выполненная из композиционного материала на основе силикатной композиции и слюды. Для выравнивания теплового режима в краевых ЭХЭ между внутренней поверхностью слоя электроизоляции и боковой поверхностью ЭХЭ установлены пластины, выполненные из материала, удельная теплоемкость которого не менее 0,11 кал/г·град, а между изоляцией и поверхностью поджигающих пиротехнических лент выполнены воздушные зазоры. 1 ил., 1 пр.

Способ изготовления литий-железного композита для теплового литиевого источника тока // 2607467

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве тепловых литиевых источников тока. Упрощение технологии изготовления энергоемкого литий-железного композита, обладающего повышенной механической устойчивостью при воздействии высоких температур и механических нагрузок, а также увеличение продолжительности работы литиевого источника тока, является техническим результатом изобретения. Согласно изобретению загрузку железа с удельной поверхностью (0,7-2,0) м2/г осуществляют в расплав лития с температурой (350-400) °C, а перемешивание ведут до достижения вязкого состояния расплава с последующей его выдержкой при температуре (650-700) °C в течение 90 мин.

Эликтролитная смесь для теплового химического источника тока // 2607471

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве тепловых химических источников тока. Повышение ионной проводимости электролитной смеси для теплового химического источника тока, а также уменьшение деформации электролитной таблетки и ее коррозионной активности, что позволяет увеличить продолжительность работы источника тока, является техническим результатом изобретения. Электролитная смесь содержит, масс %: эвтектику LiCl-KCl - 10-40, ортосиликат-ортофосфат лития - 60-90. 1 табл.

Тепловой химический источник тока // 2623101

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в производстве тепловых химических источников тока (ТХИТ). Предложенный ТХИТ состоит из помещенного в корпус блока, состоящего из электрохимических элементов и пиротехнических нагревателей, воспламеняемых от запального устройства с помощью инициирующих пиротехнических полос, при этом по торцам блока с внешних сторон токосъемных пластин установлены инерционные диски с диаметром, равным диаметру блока, и массой, значительно превосходящей массу пластин. Стабилизация электрических характеристик источника тока в условиях воздействия высоких значений ударных нагрузок, повышение надежности в работе устройства, а также снижение его габаритов, являются техническим результатом изобретения. 1 ил.

Расплавляемый электролит для химического источника тока // 2633360

Изобретение относится к расплавляемому электролиту для химического источника тока, включающему при следующем соотношении компонентов, мас. %: фторид лития 1,57…1,63, хромат лития 64,59…66,29, хлорид калия 16,38…18,52, хромат калия 15,32…15,70. Технический результат – снижение температуры плавления на 15-20°C и соответственно энергозатрат на активацию электролита, расширение температурного диапазона его использования. 1 табл., 3 пр.

Способ изготовления супертонкой тепловой изоляции для теплового источника тока // 2633386

Изобретение относится к электротехнике. Способ изготовления гибкой тепловой изоляции путем осаждения водной суспензии компонентов твердой фазы (хризотиловый асбест и порошок дихром триоксида (Сr2O3) заключается в приготовлении твердой фазы (Т), для этого хризотиловый асбест проходит гидромеханическое расчесывание, после чего упомянутые компоненты берут по массе: гидромеханически расчесанный хризотиловый асбест 75±1%, порошок дихром триоксида (Сr2O3) 25±1%, растворяют в воде (Ж) при отношении масс Τ:Ж как 1:1000 и осаждают на поверхность фильтровального материала из расчета 0,003 г/см2 сухого вещества. Изобретение позволяет получить гибкую теплоизоляцию для малогабаритных и миниатюрных тепловых химических источников тока.

Расплавляемый электролит для химического источника тока // 2645763

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке расплавляемых электролитов для химических источников тока на основе солей лития и рубидия. Расплавляемый электролит для химического источника тока включает хлорид лития и хлорид рубидия, в качестве дополнительного компонента взят хромат лития, при следующем соотношении компонентов, мас. %: хлорид лития 28,16-29,73, хлорид рубидия 56,98-59,00, хромат лития 12,84-14,65. Изобретение позволяет снизить энергозатраты на приведение электролита в рабочее состояние и расширяет температурный диапазон использования электролита. 1 табл.