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invention
Fédération de Russie Patent RU2295177
PROCÉDÉ DE FABRICATION DE RECYCLE SOLIDE ALIMENTATION
Nom de l'inventeur: Potanine Aleksandr Abramovich
Le nom du titulaire du brevet: Limited Liability Company "système de batterie à haute énergie" (OOO "= VEB")
Adresse pour la correspondance: 607189, région de Nijni - Novgorod, Sarov Str.. Silkin, 5, kv.40, Ltd. AA "= VEB" Potanine
Date de début du brevet: 21.04.2005
L'invention concerne le génie électrique, à savoir la production de semi-conducteurs sources de courant secondaires (batteries). Selon l'invention, un procédé de fabrication de la source de courant à l'état solide secondaire en revêtant les deux côtés de l'électrolyte solide anodique et cathodique des matériaux à cuisson ultérieure et l'influence thermo-électrique lors de la transmission du courant électrique à la polarisation sur les électrodes au-dessous de la tension d'électrolyte décomposition, à ce que les deux côtés de l'électrolyte appliquée électrodes anode et cathode un matériau correspondant à la composition de matériaux anodique et cathodique déchargé source de courant et de l'influence thermo-électrique est réalisée par un courant électrique alternatif. Le résultat technique de l'invention est de maintenir la composition chimique de l'anode et de la cathode pendant la cuisson et d'améliorer la qualité du frittage des matériaux d'anode, la cathode et l'électrolyte.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
L'invention concerne le génie électrique, à savoir un procédé de fabrication des semi-conducteurs sources de courant secondaires (batteries).
La présente invention concerne un procédé de fabrication des sources de courant à l'état solide avec une haute densité énergétique et la sécurité sur la base du conducteur solide d'ions fluorure superionic et comprend les étapes suivantes:
- Fournir un contact entre le collecteur de courant d'anode, électrolyte, cathode, collecteur de courant dans ladite séquence. Dans ce cas, les matériaux d'anode et de la cathode ont une solide réaction en phase réversibilité fluoruration / défluoration, et un matériau d'électrolyte solide a une conductivité ionique élevée de fluor dans la phase solide et une faible conductivité électronique, presque absente.
- Frittage source de courant constituée par le collecteur de courant d'anode, électrolyte, cathode, collecteur de courant dans ladite séquence. Frittage est réalisée par mise à feu et de l'effet thermo-électrique.
Dans la présente invention, la source de courant est à la fois une cellule galvanique séparée comprenant le collecteur de courant, anode, électrolyte, cathode, collecteur de courant dans l'ordre mentionné et une batterie, composée de plusieurs éléments galvaniques avec différentes options de commutation comme série et parallèle.
En raison de leur composition d'anode, d'électrolyte et de la cathode dans le procédé présenté pour la fabrication d'une source de courant secondaire à l'état solide avec une grande capacité d'énergie spécifique peut correspondre au dispositif de source de courant, dans lequel
- L'anode est faite de métal Li, K, Na, Sr, Ba, Ca, Mg, Al, Ce, La ou leurs alliages, ou des alliages de ces métaux avec Pb, Cu, Bi, Cd, Zn, Co, Ni, Cr , Sn, Sb, Fe, et dans un état chargé, respectivement, à partir de la source de courant de fluorures.
- Cathode à l'état chargé de la source de courant est composé de fluorure: MnF 2, MnF 3, TaF 5, NdF 5, VF 3, VF 5, CuF, CuF 2, AGF, 2, BiF 3, PbF 2, PbF 4, CdF 2 , ZnF 2, CoF 2, CoF 3, NiF 2, CrF 2, CrF 3, CrF 5, GaF 3, InF 2, InF 3, GEF 2, SnF2, SNF 4, SbF 3, MoF 5, WF 5, graphite fluoré ou des alliages ou des mélanges de ceux-ci et la source de courant déchargé de Mn, Ta, Nd, VF, Cu, Ag, Bi, Pb, Cd, Zn, Co, ni, Cr, Ga, In, Ge, Sn, Sb , Mo, W, du graphite, ou leurs alliages ou leurs mélanges.
- Électrolyte solide est constitué de fluorure de La, Ce ou des fluorures de composés à base d'eux, contenant un fluorure ou des fluorures de métaux alcalino-terreux ajoutée (CaF 2, SrF 2, BaF 2) et (ou) des fluorures de métaux alcalins (LiF, KF, NaF, ) et (ou) les chlorures de métaux alcalins (LiCl, KCl, NaCl). et peuvent être des fluorures composés à base de fluorure de métaux alcalino - terreux (CaF 2, SrF 2, BaF 2), qui contiennent en outre des fluorures de métaux des terres rares et (ou) des fluorures de métaux alcalins (LiF, KF, NaF) et (ou) les chlorures de métaux alcalins (LiCl , KCl, NaCl). et peut être de fluorure sur la base de PbF 2 contenant SrF 2, BaF ou 2, ou CaF 2, ou SnF2 avec additif KF. et peut être dû à la base de fluorure contenant BiF 3 SrF 2, BaF ou 2, ou CaF 2, ou SnF2 avec additif KF.
et dans le cadre de l'anode, l'électrolyte et la cathode contiennent ou des composants qui empêchent la destruction de la batterie à l'état solide au cours des cycles de charge-décharge.
Procédé de fabrication de sources de courant à l'état solide à base de conducteurs solides du fluor ionique / 1 /, dans lequel, pour fabriquer des piles galvaniques ion fluorure à l'état solide sous la forme de structures multicouches a été utilisé la méthode de compression de stratification des matériaux matériaux pulvérulents anode, la cathode et l'électrolyte.
L'inconvénient de ce procédé est que, en utilisant les conducteurs ioniques solides originaux à un niveau suffisamment élevé de conductivité, produite par les sources de courant de résistance augmente de 100 fois et plus par rapport à la résistance du matériau solide conducteur ionique. Ceci est dû au fait que la structure des poudres compactées conducteurs ioniques solides, en particulier un matériau d'électrolyte, ont une très haute impédance, au niveau des interfaces entre les particules dans ces couches polycristallines. Il est un fait largement connu pour les structures polycristallines dérivées de conducteurs ioniques poudres produites en appuyant sur / 2 /. Dans ce cas, une grande résistance et l'interface anode / électrolyte et électrolyte / cathode, la résistance qui détermine en grande partie la résistance interne des sources solides élevées de l'Etat courant produit par un procédé connu. Ainsi réalisé selon la puissance / 1 / décharge des sources de courant à 25 ° C est microwatts, ce qui limite considérablement la zone d'utilisation, et l'utilisation de ces sources peut être efficace qu'à des températures élevées, par exemple au-dessus de 250-300 ° C
Le plus proche de la méthode revendiquée de fabrication d'une méthode de source secondaire solide état actuel est donné dans / 3 /. Dans ce procédé de fabrication connu d'une source de courant de produit chimique à l'état solide est réalisée par enduction des deux côtés de couches d'électrolyte solide de la masse active des électrodes de polarité différente, suivie par la cuisson et électrothermique exposition simultanée en faisant passer un courant électrique à travers les électrodes pendant la polarisation des électrodes ne dépasse pas la tension de décomposition de l'électrolyte.
Un procédé connu pour la fabrication de la batterie à l'état solide présente les inconvénients suivants:
1. Revêtement des deux côtés de couches d'électrolyte solide de la masse active des électrodes de polarités différentes (anode et cathode) ne permet pas de produire des sources de courant de haute qualité, donc en général une activité chimique très élevée du matériau d'anode. Ceci conduit au fait que, en particulier dans les conditions de cuisson à température élevée est un changement dans la composition chimique des électrodes, ce qui conduit à abaisser la fabrication et les performances détérioration de la qualité de la source de courant, notamment pour augmenter la résistance interne de la source de courant.
2. Pour éviter la contamination des courants électrode partielle des matières de source dans sa fabrication nécessite la cuisson dans une atmosphère inerte à la réglementation des processus durs sur la teneur en oxygène, l'azote, l'humidité, ce qui complique le procédé de fabrication.
3. Dans le traitement du courant électrique constant thermo-électrique se produit en même temps que le frittage du matériau d'électrode à l'électrolyte, la composition chimique des matériaux d'électrode, ce qui conduit à une réduction de la qualité et d'augmenter la résistance interne de la source de courant.
La présente invention est un procédé de fabrication d'une source de courant secondaire à l'état solide, permet d'augmenter la qualité de fabrication et de réduire la résistance interne de la source de courant à l'état solide.
Il est important de noter que les problèmes liés à la réalisation d'une faible résistance interne dans la production de sources de courant à l'état solide, sont très appropriés. sources de courant à semi-conducteurs à base de super-conducteurs ioniques solides ont généralement une résistance interne élevée due à une faible conductivité ionique de conducteurs ioniques solides et une très grande sensibilité de la conductivité ionique à la contamination des conducteurs ioniques solides. Ce fait limite l'étendue de l'utilisation des sources de courant à l'état solide et la solution du problème de réduire la résistance interne, est d'une importance pratique.
Le résultat technique obtenu par l'invention est le suivant:
1. Maintien de la composition chimique de l'anode et de la cathode pendant la cuisson.
2. Maintien de la composition chimique de l'anode et de la cathode pendant l'influence thermo-électrique.
3. Améliorer la qualité de frittage de l'anode, la cathode et l'électrolyte des matériaux et interfaces anode / électrolyte et électrolyte / cathode de la batterie à l'état solide, ce qui conduit à une réduction substantielle de la résistance interne.
Pour atteindre ces objets et le résultat technique, un procédé de fabrication de la source de courant à l'état solide secondaire en revêtant les deux côtés de l'électrolyte solide anodique et cathodique des matériaux à cuisson ultérieure et l'influence thermo-électrique lors de la transmission du courant électrique à la polarisation sur les électrodes en dessous de la tension d'électrolyte décomposition, avec l'anode de l'invention et une cathode constituée de matériaux correspondant à la composition des matériaux anodiques et cathodique d'une source de courant est complètement déchargée et l'influence thermo-électrique est réalisée par un courant électrique alternatif.
Procédé de fabrication d'une source de courant secondaire à l'état solide selon l'invention proposée:
1. Lorsqu'il est appliqué aux deux côtés de l'électrolyte anodique et d'électrodes cathodiques sous la forme de matériaux ayant une faible activité chimique, ce qui correspond à matériaux anodiques et cathodique d'une source de courant est complètement déchargée, la rétention de la composition chimique fourni par l'matériaux anodiques et cathodiques lors de la cuisson, ce qui augmente la qualité de fabrication et ne conduit pas à augmentation de la résistance interne de la source de courant.
2. Pendant les effets thermoélectriques courant électrique alternatif ne modifie pas la composition chimique des électrodes anodiques et cathodiques. L'amélioration de la qualité du frittage de l'anode, la cathode et l'électrolyte des matériaux et des interfaces de l'anode / électrolyte et batterie cathode état solide / électrolyte. Quand un courant électrique alternatif d'une alternance élévation de température observée dans les zones locales de la source de courant, qui ont la plus grande résistance, ce qui conduit à un frittage intense de ces zones et la diminution de la résistance, ce qui, à son tour, est importante pour réduire la résistance de la source de courant dans son ensemble. Le chauffage périodique de ces zones est important pour écoulement et de relaxation mécanique des processus qui ont lieu pendant la cuisson, qui augmentent la qualité de la production lors de la cuisson.
influence thermoélectrique peut être efficacement mis en œuvre lorsque l'exposition est réalisée avec un courant de polarité différente, AC onde sinusoïdale ou onde sinusoïdale AC fréquence de puissance alternative. Utilisation de la fréquence industrielle sinusoïdal est très abordable pour la production industrielle de l'état solide secondaire source de courant de la méthode actuelle de fabrication. effets thermoélectriques dans le procédé revendiqué peuvent être réalisées à la fois à la température de cuisson et d'autres conditions, en même temps que la mise à feu, et comme étape supplémentaire, ce qui conduit à la réalisation des objectifs et du résultat technique. Applicabilité industrielle Le procédé revendiqué a été déterminée expérimentalement. Sur la structure d'électrolyte solide tisonitnoy, consistant en une solution solide -BaF 2 LaF 3, les électrodes ont été appliquées: une anode contenant du LaF 3 et une cathode contenant de l' Ag. calcination ultérieure à une température de 800 ° C, avec une exposition de courant de fréquence de puissance thermo-électrique sinusoïdale possible d'obtenir une structure à faible résistance interne. Après la charge - cycles de décharge avec une source d'alimentation OCV 3.7 était des caractéristiques de décharge stables à la tension de décharge jusqu'à 1,5 V.
RÉFÉRENCES
1. RF brevet №2136083, H 01 M 6/18, publ. BI №24 1999
2. A.K.Ivanov-shits, I.V.Murin. Solide Ionica État. Volume 1, Université d'État de Saint-Pétersbourg, 2000, s.73-74.
3. Le brevet SU №1106382, H 01 M 6/18, publ. 10.10.99.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une source de courant à l'état solide secondaire en appliquant sur un côté de l'électrolyte solide de l'anode à l'autre - les matériaux cathodiques à cuisson ultérieure et l'influence thermo-électrique lors de la transmission du courant électrique à la tension de l'électrode de polarisation en dessous de la décomposition de l'électrolyte, dans lequel l'anode et la cathode est faite de des matériaux répondant à la composition des matériaux anodiques et cathodiques déchargés source de courant et de l'influence thermo-électrique est réalisée par un courant électrique alternatif.
2. Procédé de fabrication d'une source de courant secondaire à l'état solide selon la revendication 2, dans lequel l'effet thermo-électrique est réalisée par une alternance de sinusoïde de courant.
3. Procédé de fabrication d'une source de courant secondaire à l'état solide selon la revendication 3, dans lequel l'effet thermo-électrique est réalisée en courant alternatif sinusoïdal de fréquence industrielle.
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Date de publication 05.04.2007gg
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