ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гальванические элементы с неводными растворами электролитов из "Новые химические источники тока" Анодом в таких элементах чаще всего служит литий, имеющий отрицательный потенциал, высокую емкость на единицу массы (табл. 1). [c.52] Вследствие этого снижается напряжение элемента и бесполезно теряются активные вещества. Кроме того, если не принять специальных мер по отводу тепла, происходит быстрый саморазогрев системы, приводящий к возгоранию или даже к взрыву. Поэтому литий обычно рекомендуется для элементов с безводными электролитами неводными растворами электролитов, расплавленными и твердыми электролитами. [c.52] Литиевый анод в элементах с безводными электролитами обычно непрессовывается на металлическую сетку, служащую токоотводом. Хотя подготовка литиевого электрода производится в инертной атмосфере (аргон), поверхность его всегда покрыта пленкой, образующейся при взаимодействии с органическими растворителями, электролитами, следами кислорода и влаги. При наличии этой пленки анодное растворение лития, как правило, не прекращается. [c.52] Кроме лития, для элеметов с неводными электролитами предложены натрий, кальций, бериллий, алюминий, магний и другие металлы [11]. Предложены также сплавы металлов. Сплав лития с магнием не чувствителен к воде при концентрации последней в пропиленкарбонате до 1 М [35]. Сплав может быть получен осаж-жением лития на магниевую основу из неводных растворов. Электроосажденный литий диффундирует в магний. [c.52] Применение неводных электролитов расширило круг окислителей для катодов. Кроме используемых ранее соединений марганца, меди и серебра, в новых элементах применяются трехокись молибдена, фториды и сульфиды никеля и меди, пятиокись ванадия, хромат серебра, галоиды, фтороуглерод, двуокись серы, оксихлориды серы и фосфора и пр. [c.52] Как и в случае элементов с водными растворами электролитов, катоды обычно готовятся в виде пористых тел из окислителя, добавки для повышения электрической проводимости (графита, сажи и пр.) и связующего. Технология изготовления оказывает большое влияние на разрядные характеристики катода. [c.53] К настоящему времени предложено большое число элементов с литиевыми анодами, различающихся катодными материалами, растворителями и электролитами. Обстоятельный обзор работ по 1971 г. приведен в [11]. Поэтому рассмотрим лишь наиболее разработанные ГЭ и электрохимические системы, предложенные в последние годы. [c.53] Элементы сокиспометаллическими катодами. При разработке элементов с неводными растворителями были исследованы катоды на основе окислов металлов, уже применяемых в ГЭ с водными растворами электролитов, например СиО, МпОг, А О, а также и новых твердофазных окислителей МоОз, УгОб и пр. [11, 13]. Наиболее разработаны элементы с катодами на основе окиси меди и трехокиси молибдена. [c.53] НИИ плотности тока удельная энергия падает, приближаясь к энергии окисно-марганцево-цинкового элемента со щелочным электролитом. [c.54] Напряжение элемента без тока в начальный период составляет около 3 В и снижается при хранении и работе до 2,85—2,7 В [35]. Как видно, напряжение без тока выше значения э.д.с., приведенной в табл. 7, это говорит о том, что в элементе образуются более сложные соединения [17]. [c.54] Так как трехокись молибдена плохо проводит ток, то при изготовлении катода ее смешивают с графитом (30%). Для улучшения проводимости смесь обычно напрессовывают на сетку, например, медную. Элемент может работать при относительно невысокой плотности тока (0,5—1,0)-10 А/см , так как при более высоких плотностях тока он сильно поляризуется (рис. 7). Рабочее напряжение при разряде малыми токами изменяется относительно мало и лежит около 2,5 В. [c.54] Элементы с катодами на основе сульфидов металлов. Высокую теоретическую удельную энергию имеет система Си5—Ы (табл. 7). Сульфид меди малорастворим в органических растворителях. К достоинству его также можно отнести достаточно высокую электронную проводимость. Поэтому ведутся разработки элементов на основе сульфидов меди. Этот элемент с электролитом Ь1С104 в 1,2-диметоксиэтане и тетрагидрофуране рекомендован для питания электронной аппаратуры [6]. [c.55] Французская фирма САФТ разработала медно-сульфидно-литиевый элемент с электролитом Ь1С104 в смеси трифторэтилена с 1,2-диметоксиэтаном. Рабочее напряжение 1,6—1,8 В, удельная энергия до 300 Вт-ч/кг и 470 кВт-ч/м . Сульфид меди готовится прессованием смеси порошков меди и серы и спеканием в две стадии. Благодаря высокой электронной проводимости сульфида меди электрод на его основе может быть изготовлен и без специальных электропроводных добавок. Имеются также сообщения о разработке элементов на основе сульфидов никеля [39]. Элемент при плотности тока 10 А/см2 обеспечивает удельную энергию 200 Вт-ч/кг. Степень использования сульфидов достигает 30—-50%. [c.55] Разработаны также элементы с окислителем СиРг, имеющие напряжение около 3 В и удельную энергию до 310 Вт-ч/кг [42]. [c.56] Во многих лабораториях ведут разработки элементов с катодом на основе хлорида меди СиСЬ. Последняя имеет положительное значение потенциала, достаточно высокую емкость и невысокую цену. М. Айзенберг [6] сообщил о разработке элемента с окислителем СиС1г, электролитом ЫАЮЦ в апротонном растворителе, имеющего рабочее напряжение 2,2 В и удельную емкость до 165 Вт-ч/кг. Хранение элемента в течение года при комнатной температуре практически не изменило его емкости. При 54°С емкость элемента после хранения в течение 90 сут снизилась на 12%. К недостаткам хлоридов и фторидов металлов следует отнести их заметную растворимость в органических растворителях. [c.56] Хроматно-литиевый элемент. Французская фирма САФТ разработала элемент с катодом на основе хромата серебра. Элемент характеризуется большой сохранностью даже при повышенных температурах. Например, характеристики элемента очень мало изменились после хранения при 100°С в течение месяца [92]. Напряжение разомкнутого элемента 3,4 В, рабочее напряжение 3,0—3,3 В. Удельная энергия 650 кВт-ч/м и 230 Вт-ч/кг. [c.56] Полифторуглерод впервые был получен фторированием графита при 420—460°С в 1934 г. Позднее было показано, что его можно изготавливать фторированием также сажи и активированного угля. Н. Ватанабе с сотрудниками в 1971 г. в университете г. Киото установили, что атомы фтора во фторуглероде располагаются между слоями графита и ковалентно связаны с атомами углерода. С увеличением содержания фтора увеличивается расстояние между слоями графита. Например, для (СРо,25)п оно равно 3,35-Ю мкм, а для (Ср1,1) —(6,5—7)-10 мкм [36]. По мере роста х увеличивается устойчивость фторуглерода и падает его электронная проводимость. При д 1,1 фторуглерод практически не электропроводен. Свойства полифтор-углерода в значительной степени зависят от технологии его изготовления и исходного углеродсодержащего материала. [c.57] Разрядные кривые элемента приведены на рис. 8. Из приведенных данных можно рассчитать удельные характеристики. Удельная энергия составляет 240—300 ВтХ Хч/кг и 450—590 кВт-ч/м . Плотность тока (1— 5)-10 А/см2, удельная мощность 5—30 кВт-ч/м и 3—16 Вт/кг. Удельные характеристики уменьшаются при снижении температуры, однако остаются вполне приемлемыми даже при отрицательных температурах. Например, при —20°С удельная энергия равна 150 Вт-ч/кг при нагрузке 8 Ом и 250 Вт-ч/кг при нагрузке 50 Ом. Характеристики элементов, работающих при низких температурах, улучшаются при добавлении тетрагидрофурана к бутиролактону (1 1). [c.58] Имеются сообщения о фторуглеродно-литиевых элементах с другими электролитами, например с раствором Ь1АзРб в метилацетате или в смеси тетрагидрофурана и пропиленкарбоната. [c.59] Вернуться к основной статье