Способ изготовления химического источника тока

(я)5 Н 01 М 10/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К Ш)р Джон Ве. 429-50,03, 1985. Патент США 1 Ф 4546055 (54) СПОСОБ ИЗГОТО СКОГО ИСТОЧНИКА ТО (57) Изобретение относ ке и касается способа и ского источника тока. повышение степени Предложенный способ ЕНИЯ ХИМ тся к электротехниготовления химичеЦель иэобретения - ерезаряжаемости заключается в том ля ют следующим обра-.(71) Лилливит Сосьете Аноним, кл, 4 Изобретение относится к электротехнике и касается способа изготовления химического источника тока.Цель изобретения - повышение степени перезарядки.Способ осуществзом,В катодное отделение,.отделенное от анодного твердым проводником ионов щелочного металла анода или молекулярным ситом с сорбированным щелочным металлом анода, помещают электролит из галогеналюмината щелочного металла анода, галогенид щелочного металла анода, активное катодное вещество на основе переходного металла Т, выбранного иэ группы, содержащей Ее, И 1, Со, Сг, Мп их смеси, и что в катодное отделение, отделенное от анодного твердым электролитом, помещают электролит из галогеналюмината щелочного металла анода, галогенид щелочного металла анода, активное катодное вещество на основе переходного металла и алюминий.Нагревают до расплавления электролита и щелочного металла анода и заряжают, В результате алюминий взаимодействует с галоидом щелочного металла с образованием электролита и дополнительного щелочного металла, а гало 1 енид щелочного металла взаимодействует по реакции заряда с активным веществом катода с образованием щелочного металла. Щелочной металл из катодного отделения через распределитель проходит в анодное отделение. Избыточный щелочной металл обеспечивает стойкость к перезаряду, поскольку в анодной камере остается щелочной металл, 8 з.п. ф-лы.с алюминий, Причем соотношение между электролитом и галоидом щелочного металла такое, что после зарядки молярное соотношение между галогенидом алюминия и щелочным металлом 1:1, что обеспечивает минимальную растворимость в электролите катодного вещества. Нагревают до температуры расплавления электролита и щелочного металла анода и заряжают.При этом катодное вещество галоидируется и образуется щелочной металл по реакции2 МНа+ Т 2 М+ Т На 2,где М - щелочной металл;На - галоид.Щелочной металл через разделитель проходит в анодную камеру. Присутствую щип н клгодном 01 делении алюминий заимпдействаует с галогенидом щелочноо ме.1 алла анода4 МНа 1+ А 1-"3 М+ МАНа 4Таким образом, образуются дополнительный щелочной металл и электролит,Избыточный щелочной металл такхепроходит через разделитель. Он обеспечивает стойкость к перезаряду, поскольку ванодной камере остается щелочной металл.В результате реализации предложенного способа изготовлен в заряженном состоянии химический источник тока, вкотором при рабочейтемпературе в анод-.ном отделении находится расплавленный щелочной металл, а в катодном -электронопроводящая матрица, пропитанная расплавленным электролитом из галогеналюмината щелочного металла сдиспергированным в ней катодным веществом на основе переходного металла, выбранного из группы, содержащей Ре, М 1, Со,Сг, Мп и их смеси, Катодное и анодное отделения разделены твердым проводникомионов щелочного металла анода, например,В-глиноземом или молекулярным ситом ссорбированным щелочным металлом анода,например цеолитом.Алюминий, вводимый в катодное отде.ление, может быть взят в металлическойформе, в частности в порошковой, Катодноеактивное вещество представляет собойпереходный металл, при этом алюминийможет быть введен в виде сплава с переходным металлом катодного вещества, в частности, переходный металл может бытьпокрыт сплавом с алюминием, Часть алюминия может быть замещена цинком,Щелочной металл может быть загруженв катодное отделение в металлической форме. В результате его реакции с расплавленным электролитом образуется галоидщелочного металла и алюминий, Щелочнойметалл может быть помещен в катодное отделение путем пропитки пористого носителя,Приготовление матрицы может включать спекание частиц, например порошковили волокон переходного металла, в восстановительной атмосфере, Или, наоборот,приготовление матрицы может включатьформование смеси частиц с органическимсвязующим, прессование из смеси единогоблока и крекирование связующего посредством нагрева смеси под вакуумом при температуре свыше 4000 С, которая являетсядостаточной для пиролиза связующего. Например, карбид переходного металла можно смешивать с небольшим количествсм30 угперодобразующегп органического связу ющвгоо, например фенолформальдегидной смолой, Из полученной смеси прессуютэлектрод, а смолу крекируют в вакууме при температуре свыше 600 С, которую выбирают для пиролиза связующего в проводящий углерод.Включение МаС и А 1 в матрицу можноосуществлять одновременно с формованием матрицы, при этом йаС 1 и А 1 в тонкоизмельченной форме диспергируют в порошковом материале, из которого формуют матрицу, до образования матрицы, йаС и Аможно включать в матрицу посредством расплавления электролита и суспендирования порошкового МаС и А 1 в тонкоизмельченной форме в расплавленном электролите до пропитки электролитом матрицы, а затем осуществлять пропитку матрицы электролитом вместе с взвешенными МаС и А 1, Обработка матрицы может осуществляться посредством вакуумной пропитки ее электролитом в расплавленном состоянии.Более предпочтительным является приготовление смеси путем смешения порошков йаС 1, А и переходного металла или их соединений.Активное катодное вещество можно загружать в катодную камеру как промежуточное соединение переходного металла по меньшей мере с одним неметаллом из груп 35 40 45 50 жен так, чтобы образующийся АСэ, не портил разделитель. Например, алюминий в форме тонких листов располагают на расстоянии от разделителя и электрически соединяют с токосборником катода,Поскольку ячейка подвергается повторным циклам заряд - разряда, то избыточное содержание хлористого натрия, которое присутствует в катодном отделении в начапы, состоящей из С, 51, В. М и А 1.Активное катодное вещество и галоид щелочного металла можно смешивать в порошковой форме для образования смеси, которую спекают для получения матрицы, проницаемой для электролита, и пропитывают расплавленным электролитом до ее загрузки в катодную камеру, Если алюминий присутствует в сыпучей форме, то он может составлять часть смеси, которая спекается,Когда переходный металл присутствует а.форме промежуточного соединения, то этим соединением может быть карбид, например карбид железа, хрома или марганца,Щелочным металлом может быть натрий, а галоидом - хлор,Алюминий, который вводят в катодное отделение сначала, должен быть располо11) 1l 10 Составитель К. ВейсбейнРедактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор Т,Малец Заказ 3318 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ле, буде вседа обеспечивать достаточное количество натрия в анодном отделении для поддержания всей поверхности разделителя, покрытой натрием, даже когда ячейка перезаряжена.Избыточный щелочной металл обеспечивает стойкость к перезаряду, поскольку в анодной камере остается щелочной металл,Формула изобретения 1. Способ изготовления химического источника тока, содержащего в заряженном состоянии при рабочей температуре в анодном отделении расплавленный щелочной металл, а в катодном - электронопроводящую матрицу, пропитанную расплавленным электролитом из галогеналюмината щелочного металла с диспергированным в ней активным катодным веществом на основе переходного металла, выбранного из группы, содержащей Ре, М. Со, Сг, Мп и их смеси, причем катодное и анодное отделения разделены твердым проводником ионов щелочного металла анода или молекулярным ситом с сорбированным щелочным металлом анода, заключающийся в том, что в катодное отделение, отделенное от анодного твердым проводником ионов щелочного металла анода или молекулярным ситом с сорбированным щелочным металлом анода, помещают электролит из галогеналюмината, щелочного металла, анода, галогенид щелочного металла анода, активное катодное вещество на основе переходного металла, выбранного из группы, содержащей Ре, М, Со, Сг, Мп и их смеси, нагревают до температуры расплавления электролита и щелочного металла анода и заряжают, в результате чего щелочной металл анода. образовавшийся при взаимодействии галогенида щелочного металла с активным веществом катода, проходит через разделитель в анодное отделение, причем соотношение между электролитом и галоидом щелочного металла берут такое,что после зарядки молярное соотнснцгче.между галоидом щелочного металла иалогенидом алюминия 1;1, а растворимостькатодного вещества в электролите мини 5 мальная, отличающийся тем,что,сцелью повышения степени перезарядки, вкатодное отделение помещают алюминий,который взаимодействует с галоидом щелочного металла с образованием дополни 10 тельного электролита и дополнительногощелочного металла, который проходит через разделитель в анодное отделение,2, Способ поп.1, отл ича ющи йс ятам, что алюминий взят в металлической15 форме,3. Способ по и. 2, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что активное катодное вещество взятов виде переходного металла.4, Способпоп.2, отличающийся20 тем, что алюминий взят в порошковой фор ме,5, Способпоп,4, отличающийсятем, что переходный металл взят в видесплава с алюминием.25 б, Способпоп.4, отличающийсятем, что переходный металл покрыт сплавомс алюминием.7. Способ по пп, 1 - 6, отл и ч а ю щ и йс я тем, что активное катодное вещество и30 галоид щелочного металла смешивают в порошковой форме для образования смеси,спекают для обоазования проницаемой дляэлектролита матрицы, которую пропитывают расплавленным электролитом до загруз 35 ки в катодное отделение,8, Способ по пп. 1 - 7, отл и ч а ю щи йс я тем, что щелочной металл загружают вкатодное отделение в металлической формеи подвергают реакции с расплавленным40 электролитом для образования галоида щелочного металла и алюминия.9. Способ поп.8, отл ич а ю щийсятем, что щелочной металл помещают в катодное отделение путем пропитки пористо 45 го носителя,