Меню

Катодным материалом для источников тока

Катод

Катод (от греч. κάθοδος — ход вниз; возвращение) — электрод некоторого прибора, присоединённый к отрицательному полюсу источника тока.

Содержание

Катод в электрохимии

В электрохимии катод — электрод, на котором происходят реакции восстановления. Например, при электролитическом рафинировании металлов (меди, никеля и пр.) на катоде осаждается очищенный металл.

Катод в вакуумных электронных приборах

В вакуумных электронных приборах катод — электрод, который является источником свободных электронов, обычно вследствие термоэлектронной эмиссии. В электронно-лучевых приборах катод входит в состав электронной пушки.

Катод у полупроводниковых приборов

Электрод полупроводникового прибора (диода, тиристора), подключённый к отрицательному полюсу источника тока, когда прибор открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют катодом, подключённый к положительному полюсу — анодом.

Знак анода и катода

В литературе встречается различное обозначение знака катода — «-» или «+», что определяется, в частности, особенностями рассматриваемых процессов.

В электрохимии принято считать, что катод — электрод, на котором происходит процесс восстановления, а анод — тот, где протекает процесс окисления [1] [2] . При работе электролизера (например, при рафинировании меди) внешний источник тока обеспечивает на одном из электродов избыток электронов (отрицательный заряд), здесь происходит восстановление металла, это катод. На другом электроде обеспечивается недостаток электронов и окисление металла, это анод.

В то же время при работе гальванического элемента (к примеру, медно-цинкового), избыток электронов (и отрицательный заряд) на одном из электродов обеспечивается не внешним источником тока, а собственно реакцией окисления металла (растворения цинка), то есть здесь отрицательным, если следовать приведённому определению, будет уже анод. Электроны, проходя через внешнюю цепь, расходуются на протекание реакции восстановления (меди), то есть катодом будет являться положительный электрод. Так, на приведённой иллюстрации изображён обозначенный знаком «+» катод гальванического элемента, на котором происходит восстановление меди.

В соответствии с таким толкованием, для аккумулятора знак анода и катода меняется в зависимости от направления протекания тока. [2] [3] [4] .

В электротехнике катод — отрицательный электрод, ток течет от анода к катоду, электроны, соответственно, наоборот.

См. также

Литература

  1. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия : Учеб. для хим.-технолог. спец. вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Высш. шк., 1984. — С. 13.
  2. 12Лукомский Ю. Я., Гамбург Ю. Д. Физико-химические основы электрохимии: Учебник. — Долгопрудный : Издательский Дом «Интеллект», 2008. — С. 19 — ISBN 978-5-91559-007-5
  3. Левин А. И. Теоретические основы электрохимии. — М.: Металлургиздат, 1963. — С. 131.
  4. Справочник по электрохимии / Под ред. А. М. Сухотина. — Л. : Химия, 1981. — С. 405.

Ссылки

Wiki letter w.svg

  • Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Катод» в других словарях:

КАТОД — (греч. kathodos спуск). Полюс гальванической пары, противоположный аноду. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КАТОД в гальванических элементах и вольтовом столбе отрицательный полюс, т. е. конец… … Словарь иностранных слов русского языка

катод — а, м. cathode f. <англ. cathode < гр. kathodos путь вниз, спуск. Электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока (в противоположность аноду). БАС 1. В действии таких приборов, как гальваническая баттарея, полярности нет и быть… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

катод — [IEV number 151 13 03] катод Плоская заготовка, получаемая методом электролиза, предназначенная для переплава. [ГОСТ 25501 82] катод Отрицательный электрод рентгеновской трубки [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология… … Справочник технического переводчика

КАТОД — (от греч. kathodes ход вниз, возвращение; термин предложен англ. физиком М. Фарадеем в 1834), 1) отрицательный электрод электровакуумного или газоразрядного прибора, служащий источником эл нов, к рые обеспечивают проводимость межэлектродного пр… … Физическая энциклопедия

катод — эмиттер Словарь русских синонимов. катод сущ., кол во синонимов: 4 • термокатод (1) • … Словарь синонимов

КАТОД — КАТОД, электрод, соединенный с отрицательным полюсом батареи. Если в жидкость погрузить две металлические пластины, соединенные с полюсами батареи, то различие между катодом и анодом скажется в следующем: если пластины, из к рых сделаны электроды … Большая медицинская энциклопедия

катод — электровакуумного прибора; катод Электрод, основным назначением которого обычно является испускание электронов при электрическом разряде … Политехнический терминологический толковый словарь

КАТОД — (от греческого kathodos ход вниз, возвращение), электрод электронного либо электротехнического прибора или устройства (например, электровакуумного прибора, гальванического элемента, электролитической ванны), характеризующийся тем, что движение… … Современная энциклопедия

КАТОД — (от греч. kathodos ход вниз возвращение), в широком смысле электрод различных радио и электротехнических устройств или приборов (электронных ламп, гальванических элементов, электролитических ванн и т. д.), характеризующийся тем, что движение… … Большой Энциклопедический словарь

КАТОД — КАТОД, отрицательно заряженный ЭЛЕКТРОД в электролитическом элементе или ЭЛЕКТРОННОЙ ТРУБКЕ. В процессе ЭЛЕКТРОЛИЗА (где электрическая энергия используется для осуществления химических изменений) к нему притягиваются положительно заряженные ионы… … Научно-технический энциклопедический словарь

КАТОД — КАТОД, катода, муж. (греч. kathodos возвращение) (физ.). Отрицательный электрод; ант. анод. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

Источник

Новые материалы для изготовления катодов повысят скорость зарядки аккумуляторов в три раза

Разработки в области материаловедения стимулируются не только производителями аккумуляторов. В Японии активную позицию по этому вопросу заняли производители цемента. Они предлагают материалы для катодов, позволяющие сократить время зарядки аккумулятора в три или четыре раза, при этом исключая использование кобальта и никеля.

Источник изображения: Nikkei Asian Review

Источник изображения: Nikkei Asian Review

Компания Taiheiyo Cement, как отмечает издание Nikkei Asian Review, предложила материал для изготовления катодов, частицы которого имеют диаметр не более 100 нанометров, позволяя ионам лития свободнее перемещаться в катоде. Новый материал позволяет не только сократить время зарядки аккумуляторов, но и продлить их срок службы в три раза.

Читайте также:  Светодиодная лампа 110 вольт постоянного тока

Японский производитель намеревается вложить $9,4 млн в организацию опытного производства нового материала, ежегодно предприятие сможет выпускать до 100 тонн продукции. К 2025 году объёмы производства будут увеличены в десять раз, что позволит наладить серийный выпуск аккумуляторов. Выручка от данного вида деятельности достигнет, по прогнозам японского производителя цемента, десятков миллионов долларов ежегодно.

Катоды нового типа позволят отказаться от использования кобальта и никеля. Последние не только неуклонно дорожают, но и повышают пожароопасность аккумуляторов. Существуют и этические проблемы: примерно 70 % мировых запасов кобальта сосредоточены в районе Конго, где не утихают военные конфликты, а при добыче минерала используется детский труд. Из-за пандемии строительная отрасль Японии переживает не лучшие времена, поэтому производители цемента пытаются найти новое применение своим компетенциям.

Источник

Литий в лидерах: химические источники тока

Современная жизнь немыслима без разнообразных портативных электронных устройств и электротранспорта. Для них необходимы особые источники электропитания – высокоэнергоемкие, легкие, долговечные, безопасные, дешевые и надежные. В настоящее время этим требованиям лучше всего удовлетворяют литий-ионные аккумуляторы, причем благодаря интенсивным исследованиям их электрохимические характеристики постоянно улучшаются

В наше время стремительного технического прогресса не должен удивлять тот факт, что буквально на протяжении одной человеческой жизни произошла быстрая «эволюция» источников тока и химических аккумуляторов. Громоздкие свинцовые батареи сменились на более компактные и энергоемкие никель-кадмиевые, а затем – никель-металло-гидридные. Наконец, в начале 1970-х гг. была реализована давняя инженерная мечта: созданы химические источники тока на основе самого электрохимически активного восстановителя – металлического лития. Использование этого металла позволило значительно увеличить рабочее напряжение и удельную мощность источника тока.

Однако работа первых аккумуляторов с анодом из этого металла была сопряжена с опасностью взрыва и возгорания в результате разгерметизации и могла приводить к короткому замыканию вследствие образования дендритов лития и их прорастания до катода. Многочисленные попытки модифицировать материал анода не увенчались успехом, и лишь в начале 1990-х гг. была разработана принципиально новая и более безопасная разновидность литиевых батарей – литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) – с графитовым анодом.

Литий «с плюсом»

Функционирование литий-ионных аккумуляторов основано на способности материалов, обладающих определенной структурой (так называемой «матрицей»), к обратимому внедрению ионов лития. Такие матрицы выступают в качестве «хозяина», который предоставляет свободные пространства своей структуры «гостю» – иону лития Li + . В процессе заряда (разряда) аккумулятора эти ионы уходят из одной матрицы и внедряются в другую. Выходное электрическое напряжение таких систем чуть меньше, чем металлических литиевых, зато уровень безопасности существенно выше.

По основным техническим характеристикам ЛИА существенно превосходят «конкурентов». Так, по сравнению с никель-металло-гидридными аналогами у ЛИА вдвое больше электрохимическая емкость и почти втрое выше плотность аккумулируемой энергии и удельная мощность. ЛИА выдерживает очень высокие токи разряда, что важно для использования в мощных переносных электроинструментах. Саморазряд составляет всего 2—5 %, а количество циклов «заряда – разряда» без потери емкости у них в 4—6 раз выше, чем у предшественников. ЛИА в меньшей степени подвержены и так называемому эффекту памяти – их можно начать перезаряжать в любой момент, не дожидаясь полной разрядки.

По мере развития технологий химические источники и аккумуляторы электрической энергии становятся легче и компактнее. По: (Hbler, Osuagwu, 2009)

Но у ЛИА есть и недостатки, прежде всего – высокий риск взрывного разрушения при перезаряде или перегреве. Поэтому во все бытовые аккумуляторы встраивают электронную схему, которая ограничивает напряжение заряда. Кроме того, ЛИА полностью выводятся из строя в результате глубокой разрядки, да и вообще эти аккумуляторы пока еще довольно дороги.

Однако следует заметить, что литий-ионные технологии находятся только в начале пути, в то время как их «конкуренты» вплотную приблизились к своему теоретическому пределу. Будучи уже внедренными в промышленное производство, ЛИА до сих пор являются предметом интенсивного изучения, направленного на улучшение их электрохимических характеристик. Совершенствованию подвергаются все три компонента системы: электролит, катод и анод.

От анода до катода

Основными требованиями к электродным материалам, от которых зависит энергоемкость системы, в случае ЛИА являются способность к обратимой интеркаляции* ионов лития; смешанная электронно-ионная проводимость, обеспечивающая достаточную скорость интеркаляции; химическая устойчивость при циклировании.

Аноды современных ЛИА в основном изготавливают из графита, а катоды – из литированных оксидов переходных металлов. В 1979 г. Джон Гуденаф (University of Texas, Austin, США) впервые продемонстрировал электрохимическую ячейку с напряжением 4 В, в которой в качестве катода был использован кобальтат лития (LiCoO2), а в качестве анода – металлический литий. Это было наиболее значимым событием и сделало создание ЛИА реальностью. Прототип электрохимической ячейки с углеродным анодом и катодом из кобальтата лития был создан в 1985 г. японцем А. Йошино (Ashi Kasei Corp.), а через шесть лет японская компания Sony выпустила первые коммерческие ЛИА с углеродным анодом.

В наши дни для анодов в исследовательской практике применяют разнообразные углеродные материалы, а в промышленности – только некоторые специальные, такие как «мезоуглеродные мезобусы» (MCMB) – продукт карбонизации пековых смол, выпускаемый японской компанией Osaka gas Co.

Отрицательные электроды (аноды) современных ЛИА изготавливают из графита, а положительные электроды (катоды) – из литированных оксидов переходных металлов (например, LiCoO₂). В процессе заряда ионы Li⁺ экстрагируются из материала катода, переносятся через электролит к аноду и внедряются в его структуру. Процесс экстракции Li⁺ из катода сопровождается одновременным окислением ионов металла M. При разрядке процесс идет в обратном направлении, поэтому аккумуляторы такого типа первоначально назывались «кресло-качалка». По: (Goodenough et al., 2007)

В конце прошлого века внимание исследователей привлекли также материалы на основе оксида олова. При использовании их в качестве анода литий внедряется не собственно в оксид, а в металлическое олово, образующееся при первоначальной катодной поляризации электрода. Теоретическая емкость аккумулятора с таким анодом почти втрое выше, чем с углеродным, однако недостатком всех металлических анодов является заметное изменение их объема при внедрении лития. Проблему удалось решить благодаря применению кремния, из которого стали изготавливать аноды в виде тонких аморфных пленок или наноструктурированных композитов с углеродом.

Сегодня емкость ЛИА лимитируется в основном свойствами катодных материалов. В качестве последних используют различные по структуре соединения. Наиболее широкое распространение получил упомянутый выше кобальтат лития LiCoO2: его слоистая структура обеспечивает двумерную диффузию ионов лития. Преимуществами этой системы являются высокое рабочее напряжение (4 В), относительная простота синтеза, высокая электронно-ионная проводимость, что способствует циклированию при больших плотностях тока, и т. д.

Читайте также:  Догрузочный резистор для трансформатора тока мр3021 т 5а 2ва

Однако у LiCoO2 имеется и немало недостатков: токсичность, невысокая практическая удельная емкость (около половины от теоретической), недостаточная термическая и структурная устойчивость и др. К тому же кобальтовое сырье довольно дорого.

В последние годы стали использоваться и другие соединения со слоистой структурой, содержащие ионы нескольких переходных металлов (кобальта, никеля, марганца), практическая емкость которых в полтора раза превосходит емкость кобальтата лития.

Следующий класс катодных материалов для ЛИА составляют оксиды со шпинельной структурой **, основным представителем которых является литий-марганцевая шпинель LiMn2O4. В отличие от слоистой, шпинельная структура обеспечивает трехмерную диффузию ионов лития. Однако свободный объем, доступный для ионов лития, невелик, что ограничивает скорость диффузии и снижает мощность электрохимической ячейки в целом. Недостатками LiMn2O4 являются также заметная растворимость марганца в электролите и структурная неустойчивость при напряжениях ниже 3 В.

В последние годы большое внимание уделяется исследованиям катодных материалов с каркасной структурой на основе соединений лития и переходных металлов (Fe, Mn, Co, Ni) с полианионами, такими как (PO4) 3– , (AsO4) 3– и др. Фаворит в данной группе – железо-фосфат лития LiFePO4, характеризующийся высоким разрядным напряжением (3,4 В по отношению к Li/Li + ), наличием плато на зарядно-разрядных кривых и высокой теоретической разрядной емкостью

170 мА•ч•г –1 . LiFePO4 отличается высокой структурной и химической устойчивостью при циклировании, а также нетоксичностью и доступностью. Однако у него очень низкая электронная и литий-ионная проводимость и, как следствие, неудовлетворительная циклируемость при больших токах.

В созданном в ИХТТМ СО РАН композиционном катодном материале для ЛИА наночастицы железо-фосфата лития LiFePO₄ покрыты слоем высокопроводящего кристаллического углерода. В результате композит имеет намного более высокую электропроводность, чем «чистый» железо-фосфат микронных размеров. Просвечивающая электронная микроскопия

Однако в ходе многочисленных исследований были разработаны разнообразные методы для улучшения свойств LiFePO4. Например, нанести на поверхность частиц слой высокопроводящего углеродного покрытия, в результате чего электронная проводимость материала может возрасти многократно (Ravet, Armand, 1999). Этому же способствует, например, и допирование материала катода алюминием, цирконием и другими металлами (Chiang, 2002).

Время российского «нано»?

В 2000 г. японский исследователь А. Ямато (Sony) первым показал, что в наноразмерном состоянии железофосфат лития способен работать даже при высоких скоростях заряда-разряда.На сегодняшний день наноразмерные композиты железо-фосфата лития и углерода практически не уступают по электрохимическим показателям другим известным катодным материалам. Поэтому они являются перспективными для использования в гибридных энергетических системах и крупногабаритных аккумуляторах для электромобилей, где большое значение имеют цена и безопасность.

С чем же связано улучшение мощностных характеристик электродных материалов, особенно с низкой электронно-ионной проводимостью, при повышении их дисперсности?

Уменьшение размеров частиц до наноуровня увеличивает поверхность контакта электрод/электролит и способствует уменьшению диффузионных расстояний для ионов лития в твердой фазе. Это приводит к ускорению ионного транспорта и, соответственно, процессов заряда-разряда в аккумуляторах. Меньшие по размеру частицы также лучше адаптируются к объемным изменениям в ходе внедрения и экстракции ионов лития, что способствует повышению структурной стабильности материалов. С увеличением дисперсности наблюдается и повышение электрохимической емкости.

Одним из перспективных методов получения наноматериалов является так называемая механическая активация ***. Именно такой простой, быстрый, энергосберегающий и экологически чистый твердофазный метод разработали в Институте химии твердого тела и механохимии СО РАН (Новосибирск) для получения наноразмерного ( –1 ).

Аккумуляторы будущего смогут работать на бесплатном кислороде из воздуха. В таких литий-воздушных устройствах положительный электрод отсутствует как таковой – можно считать, что катодом является воздух. В качестве анода используют тонкую литиевую фольгу, которая отделяется от катода полимерной мембраной из литий-проводящего твердого электролита. Затем следует слой углерода с высокой площадью поверхности, в котором происходит восстановление кислорода, поступающего из атмосферы. Токообразующей реакцией является прямое взаимодействие лития с кислородом воздуха: 2Li + O₂ → Li₂O₂

Этот метод лег в основу проекта ОАО «Роснано» по созданию первого в России производства катодного материала на базе ОАО «Новосибирский завод химконцентратов». Этот материал будет поставляться по программе импортзамещения в компанию «Лиотех» – совместное предприятие «Роснано» и китай­ской компании Thunder SkyGroup, одного из мировых лидеров в серийном производстве аккумуляторов для электротранспорта. В 2011 г. компания «Лиотех» запустила в Новосибирске первый в России и крупнейший в мире завод по производству литий-ионных аккумуляторов.

В сфере литий-ионных аккумуляторов все происходит на удивление быстро. Так, кобальтат лития был предложен в качестве катодного материала в 1986 г., а уже в начале 1990-х гг. на его основе стали производить первые ЛИА.

Синтезировать железо-фосфат лития сложнее, к тому же он выходил на уже имеющийся рынок, однако в данном случае от идеи до внедрения прошло не более десятка лет. И сразу же после этого многие автомобилестроительные компании, такие как Toyota, Renault, General Motors, Nissan и др., объявили о запуске проектов по производству электромобилей.

Сейчас разрабатываются новые виды литиевых аккумуляторов – литий-серные и литий-воздушные. При использовании кислорода воздуха в качестве катода плотность аккумулирования энергии может увеличиться в 5—10 раз! Рекордные значения удельной энергии и емкости, характерные для литий-воздушных аккумуляторов, а также низкая стоимость реагентов объясняют большой практический и экономический интерес к этой теме. В последние годы в США на эти исследования тратятся миллиарды долларов, в России же это направление только начинает развиваться.

Но самый удивительный вклад в разработку ЛИА собираются внести. биологи. Ученые из Массачусетского технологического института показали, что с помощью генетически модифицированных бактериофагов – вирусов, инфицирующих бактерии и безвредных для человека, – можно наладить процесс самосборки рабочих электродов литиевого аккумулятора. Сначала бактериофаги покрывают свою оболочку аморфным фосфатом железа, способным обратимо принимать и отдавать ионы лития, а затем селективно присоединяются к углеродным нанотрубкам, обладающим высокой электропроводностью (Belcher, 2010).

Аккумулятор, собранный на основе таких «вирусных» электродов с разветвленной структурой, продемонстрировал мощность и емкость на уровне самых современных аккумуляторов, а также стабильную работу как минимум при 100 циклах перезарядки. Производство такого литиевого аккумулятора обходится значительно дешевле, чем обычного аккумулятора, к тому же оно не требует использования токсичных химических веществ – все процессы идут в водной среде при комнатной температуре. Благодаря процессу самосборки электродам можно придать самую разнообразную форму еще на стадии синтеза, что позволит в будущем встраивать их в различные портативные электронные устройства. И, судя по всему вышеизложенному, это будущее должно наступить очень скоро!

Читайте также:  Регулируемый по току напряжению блок питания

Avvakumov E., Senna M., Kosova N. Soft Mechanochemical Synthesis: A Basis for New Chemical Technologies//Kluwer Acad. Publ. 2001.

Kosova N. V., Devyatkina E. T., Petrov S. A. Fast and low cost synthesis of LiFePO4 using Fe 3+ precursor// J. Electrochem. Soc. 2010. Vol. 157, No. 11. P. 1247—1252.

* Электрохимическая интеркаляция – обратимое внедрение ионов или молекул в вещества со слоистой, туннельной или канальной структурой, происходящее под действием электрического тока

** Плотно упакованная кубическая структура, элементарная ячейка которой содержит восемь «молекул» типа AB2O4. В ней имеется два вида пустот, окружение которых состоит из четырех или шести ионов кислорода

*** Механическая обработка твердых тел, в результате которой происходит измельчение и пластическая деформация веществ. При этом ускоряются процессы массопереноса и происходит эффективное смешение компонентов на атомном уровне, что обеспечивает ускорение химического взаимодействия

: 29 Дек 2011 , Семь веков российской истории , том 42, №6

Источник



КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА Российский патент 2000 года по МПК H01M4/02 H01M6/00

Описание патента на изобретение RU2144244C1

Изобретение относится к производству катодных материалов для химических источников тока.

Известен углеродсодержащий катодный материал — полимонофторуглерод с общей формулой (CF)n (И.А. Кедринский и др. Литиевые источники тока. М., 1992 г. , с. 143). Катодный материал имеет малую разрядную емкость и повышенную токсичность синтеза.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является катодный материал для ХИТ на основе соединения, содержащего углерод и кислород (фторуглерод + фтороксид графита с общей формулой Cx•CynH2OxCF) (заявка RU N 94037109, H 01 M 4/02 от 20.08.96). Недостатком этого катодного материала является малая разрядная емкость и повышенная токсичность синтеза, обусловленная наличием фтора.

Задачей изобретения является повышение разрядной емкости и снижение токсичности синтеза катодного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что для ХИТ на основе соединения, содержащего углерод и кислород, катодный материал имеет общую формулу (элементный состав) COxHy, где y = 0 — x, x = 0,05 — 0,5.

Повышенная разрядная емкость достигается за счет большего электрохимического эквивалента реакции разряда, например:
реакция — электрохимический эквивалент, на массу катодного материала
(CF)n + ne = nC + nF — — 29 г/96500 кулон
5CO0,4 + 4e = 5C + 20 -2 — 20 г/96500 кулон
Снижение токсичности синтеза обусловлено отсутствием фтора в катодном материале.

Целесообразно, чтобы предложенный катодный материал синтезировался с использованием химического окисления углеродного материала.

Целесообразно, чтобы предложенный катодный материал синтезировался с использованием электрохимического окисления углеродного материала.

Целесообразно, чтобы предложенный катодный материал синтезировался с использованием термического окисления углеродного материала.

Целесообразно, чтобы для синтеза указанного катодного материала использовался углерод в форме, выбранной из ряда: уголь, активированный уголь, графит, фуллерен, сажа или их смесь.

Элементный состав предложенного катодного материала может быть установлен обычными методами анализа, например, масс-спектрометрически или газохроматографическим методом после пиролиза. (У.Уэндландт. Термические методы анализа. М., 1978 г., с. 353 — 362).

Для подтверждения реализуемости изобретения были изготовлены химические источники тока с катодным материалом согласно изобретению и измерению их характеристики.

Пример 1. Катодный материал с общей формулой CO0,29H0,08 был получен электрохимическим окислением активированной углеродной ткани с удельной поверхностью 1200 м 2 /г в 30% серной кислоте при анодном потенциале 1,8 B в течение 50 часов. После отмывки и осушки углеродную ткань использовали в качестве катодного материала литиевого ХИТ. Электролит на основе пропиленкарбоната, сепаратор из пористого полипропилена, корпус из нержавеющей стали с полипропиленовым уплотнением ⊘ xh = 20 • 2,5 мм. При разряде током 10 мкА элемент показал емкость 160 мА•час.

Пример 2. Катодный материал согласно изобретению с общей формулой CO0,3H0,07 был получен из графитового стержня ⊘ 9,5 мм и длиной 45 мм неполным химическим окислением хлоратом калия в смеси концентрированных серной и азотной кислот. После отмывки полученный катодный материал использовали в первичном элементе с водным электролитом. Отрицательный электрод — цинковый стакан с нанесенной пастой из Zn, ZnO с загустителем, электролит: 8 М КОН, насыщенный цинкатом. В габаритах элемента «АА» была получена разрядная емкость 2,5 А•час.

Таким образом, указанный катодный материал обеспечивает высокую разрядную емкость за счет высокого электрохимического эквивалента и сниженную токсичность синтеза, обусловленную отсутствием фтора в катодном материале.

Похожие патенты RU2144244C1

Реферат патента 2000 года КАТОДНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности к катодным материалам. Согласно изобретению в качестве катодного материала взято соединение с общей формулой СОxНy, где х = 0,05 — 0,5, а у = 0 — х. Катодный материал синтезирован с использованием химического, электрохимического или термического окисления углеродного материала. Углеродный материал выбран из ряда: уголь, активированный уголь, графит, фуллерен, сажа или их смесь. Техническим результатом изобретения является повышение разрядной емкости и снижение токсичности катодного материала. 4 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 144 244 C1

1. Катодный материал для химических источников тока на основе соединения, содержащего углерод и кислород, отличающийся тем, что в качестве указанного соединения взято соединение с общей формулой COxHy, где x = 0,05 — 0,5, y = 0 — x. 2. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что он синтезирован с использованием химического окисления углеродного материала. 3. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что он синтезирован с использованием электрохимического окисления углеродного материала. 4. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что он синтезирован с использованием термического окисления углеродного материала. 5. Катодный материал по п.1, отличающийся тем, что для синтеза указанного материала использован углерод в форме, выбранной из ряда: уголь, активированный уголь, графит, фуллерен, сажа или их смесь.

Источник