Накопитель сигналов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспубпин ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл,с присоединением заявкиН 019/22 тоОУДаРСтаакнцй КОМКтЕт СССР до делам кзобретенкй к, открыткй(71) Заявитель Институт новых химических проблем АН СССР(54) НАКОПИТЕЛЬ СЫНАЛОВ Изобретение относится к электрохимическим приборам, а именно к накопителям электрической энергии, которые могут быть использованы в различных областях радиоэлектроники и,измерительной техники в качестве интеграторов, резервных источников питанияили запоминающих элементов,Известны твердоэлектролитные накопители, действие которых основанона способности некоторых электронноионных материалов изменять свой со-,.став по одному из элементов, которыйпереносится через слой твердого электролита на противоположный электрод,При этом возникает разность потенци 15алов между электродами, пропорциональная пропущенному количеству электричества О, = 1 с.Известно техническое решение,20включающее серебряный электрод, электролит Ад 1 КЬ и второй электрод, выполненный из халькогенида серебра,например, 9 "Ад 2 Те. В процессе работы такого элемента при зарядном цикле серебро переносится с металлического электрода в теллурид серебра с образованием соединения нестехиометрического состава Ад е, При разрядном цикле серебро обратимо возвращается на металлический электродГ 13.Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является накопитель, включающий серебряный электрод, твердый электролит с проводимостью по ионам серебра и другой электрод, выполнный из соединения, имеющего состав (Ад 5)фАд.Те)(Адр 20 т)оо 5.Такое УстРойство имеет емкость до 80 Ф/см 1.23Существенными .недостатками прототипа является относительно малая удельная емкость. низкое рабочее напряжениет а также использование в этом приборе дефицитных и дорогостоящих материалов (серебро и его соединения),Целью изобретения является создание такого твердоэлектролитного нако 879665пйтеля сигналов, которьп 3,обладает бо-лее высокой удельной накопительнойемкостью, имеет более высокое рабочеенапряжение и не содержит дорогостоящих и дефицитных материалов,5Цель достигается тем, что в электрохимической ячейке твердый электролит имеет состав СцВЬС 11 (3,25 р УФЪ 3); один электрод выполнен из смесипорошков твердого электролита, углерода и меди, а второй электрод выполнен из твердого электролита, углеро.,да и смеси соединений Сц 5 и 0 цх,где х = С 1, Йд или их смеси. Массыисходных материалов взяты в соотношении: в первом электроде - твердыйэлектролит : медь : углерод от 1:2::0,01 до 2:0,01;1; во втором электроде - твердый электролит : соли медиуглерод от 1:9:2 до 9:1;0,01,причемсоотношением масс Сц 25 и Сцх взятоот 1:2 до 1:0,01, За счет изменениясостава смеси первого и второго электродов в указанных пределах можноподобрать требуемый вид зарядно-разрядной кривой и оптимальный составпо удельной накопительной емкости.При рабочем напряжении до 0,55 В достигается удельная емкость до640 Кл/см3Работа накопителя сигналов осуществляется по следующему механизму,В зарядном полуцикле электрод, содержащий металлическую медь, является катодом, а электрод, содержащий35Сц 5 + Сцх, является анодом, Ионы меди при приложении внешней разности потенциалов частично переходят из анодав электролит, а частично окисляютсядо двухзарядного состояния с образова 40нием Сц 5+Сцх 2. Перенос тока в электролите осуществляется за счет движения ионов Сц+ к катоду, где они могутвыделяться на частичках графита илимеди в виде атомов, При разрядном полуцикле медный электрод является ано 45дом, а электрод, содержащий смесьсульфидов и галогенидов - катодом ипроцессы идут в обратном направлении.Накопитель сигналов может быть использован как в дискретном, так и в непрерывном режиме работы. После изготовления накопителя его приводят в рабочее состояние, замыкая электроды накоротко и выдеРживая в таком состоянии несколько часов. После размыкания электродов разность потенциаловна клеммах равна нулю и накопительготов к работе, После зарядного лолуцикла разность потенциалов принимаетконечное значение (не выше 0,5 В) .В разрядном полуцикле ток пропускается до тех пор, пока разность потенциалов не упадет до нуля, В непрерывном режиме работы количество пропущенного при заряде электричества может быть определено по величине разности потенциалов электродов послеразмыкания цепи.П р и м е р 1. В цилиндрическуюформу из оргстекла последовательно за -прессованы первый электрод, состоящийиз смеси порошков твердого электролита следующего состава, г: СцВЬС 110,08, Сц 5 0,1, СцВг 0,01, графита0,02, слой твердого электролитаСц,ВЬС 1 Ъ 1 0,08, второй электрод со -става, г: Сц 4 ВЬС 10,03, металли-.ческой меди 0,05, графита 0,01, Кнаружным поверхностям обоих электродовприжаты графитовые токоотводы, Площадь ячейки 0,2 см , Общая масса активных материалов - 0,38 г. Объемячейки 0,075 см. Ток заряда 1 З =10 А. Время заряда С = 4,5 104 с,количество электричества при заряде0 3 - 45 Кл. Ток разряда 1 р = 10 А,3время разряда Ср = 4,47 10 с, коли 4чество электричества 0 р = 44,7 Кл.удельная накопительная емкость Я== 590 Кл/см. Рабочее напряжение винтервале 00,55 В, КПД 9 9,3 Е.П р и м е р 2. Накопитель изготовлен аналогично примеру 1. Состав первого электрода, г: Сц 4 ВЬС 5 Д 70,09,Сц 5 0,14, Сц 1 0,014, СцС 1 - 0,014;состав электролита Сц 4 ВЬС 1170, 08,состав второго электрода, г: Сц 4 ВЬС 1 ф0,03, меди 0,01 и графита 0,0. Объемячейки 0,075 см , масса 0,39 г. РеЭжим заряда: 13 = 4 10 А,1,26 104 с, Я = 50 4 Кл. Режим разряда: Зр = 10 ЗА, р = 4,86.ОЙ с,Яр = 48,6 Кл. Рабочее напряжение в ин -тервале 00,5 В. Удельная накопительная емкость Йуд = 640 Кл/см , КПДЬ96,47.П р и м е р 3. Накопитель изготовлен аналогично примеру . Состав первого электрода, г: Сц 4 ВЬС 1514 0,54,Си 5 0,06, Сц 0,0006, графита:.0,0006, .состав электролита Сц,1 ВЬСЯ 10,08 г, состав второго электрода, г:Сц 4 ВЬ 01 фл 0,03, меди 0,0003, графита 0 015. Объем ячейки 0,15 см , мас 3формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизезо . 1. Такахаши Т., Ямамото О. 1, оГйЬе 11 есгосЬев. Яос., У 7, т. 118,1971, с, 1051.2. Авторское свидетельство СССРУ 684628, кл. Н 019/22, 05.09.79(прототип . 5 8796- 38 Кл. Рабочее напряжение 00,5 В.Удельная накопительная емкость Яр280 Кл/см , КПД 957.,П р и м е р 4, Накопитель изготовлен прессованием аналогично примеру 1. Состав первого электрода, г:Сц 4 ВЬС 11 0,02, Сц 5 0,06, СцВг0,12, графит 0,04, твердый электролит Сц 4 КЬС 11- 0,08, второй электрод, г:,СцдйЬС 1 10,03, меди 0,06, . 1 Ографита 0,0003. Объем ячейки 0,07 сммасса 0,33 г, Режим заряда:,Э = 10 ЗА,4310 с, йь = 30 Кл. Режим раз 0 510- А р 5 104Йр = 28,5 Кл, КПД - 952, Яд = 450 Кл/ 15/см . Интервал напряжения 00,55 В.Предлагаемый твердоэлектролитныйнакопитель сигналов обладает рядомдостоинств. Удельная накопительнаяемкость его в 30-40 раз выше по срав онению с указанным прототипом. Соот 1ветственно в 2,5 раза шире диапазонрабочих напряжений. Кроме того, впредложенном накопителе не использовано серебро. Все применяемые материалы (медь и ее соединения, графит)производятся промышленностью химреактивов и недороги. Перечисленныепреимущества позволяют широко использовать предлагаемый накопительсигналов в запоминающих устройствахс длительной памятью, резервных источниках энергии, счетчиках машинного времени, реле и т.п. устройствах.Накопитель несложен в изготовлении и его производство может быть освоено в короткие сроки. Накопитель сигналов, содержащий два электрода и твердый электролит, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности накопления электрической энергии, один из электродов выполнен из смеси твердого электролита с углеродом и металлической медью, соотношение масс которых взято в пределах от 1:2:0,01 до 2:0,01:1, второй электрод выполнен из твердого электролита, углерода, и смеси солей меди, соотношение масс которых взято в пределах от 1:2:9 до 9:0,01:1, причем смесь солей составлена из сульфидов и галогенидов меди, взятых в соотношении от 1:2 до 1:0,01 по массе, а в качестве твердого электролита взято соединение состава Сц 4 ВЬС 11где у взято в пределах от 3,0 до 3,25.Составитель Н ФедотовРедактор Т. Кузнецова Техреп И,Асталош Корректор М. ПожоЗаказ 9731/23 Тираж 787 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, ЖРаупская наб. д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4