Литий-ионный аккумулятор

Полезная модель относится к перезаряжаемым литиевым электрохимическим источникам тока литий-ионным аккумуляторам (ЛИА). Техническим результатом полезной модели является повышение ресурса и увеличение разрядных характеристик ЛИА. Согласно полезной модели ЛИА содержит анод на основе углеродного материала, способного обратимо интеркалировать ионы лития, катод на основе оксидов и солей 3d-металлов, способных обратимо интеркалировать ионы лития, и в качестве электролита раствор литиевой соли в органическом растворителе, при этом, в качестве литиевой соли используется 4,5-динитрил-(2-трифторметил) имидазолат лития (LiТФДНИ) или гексафторфосфат лития с добавкой LiФДНИ, а в качестве органического растворителя используется высокополярный растворитель, например пропиленкарбонат. В качестве электролита может использоваться IM раствора LiФДНИ в пропиленкарбонате. Катод может содержат, литий железофосфат.

Полезная модель относится к перезаряжаемым литиевым электрохимическим источникам тока литий-ионным аккумуляторам (ЛИА).

Из известных ЛИА наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЛИА, содержащий анод на основе углеродного материала, способного обратимо интеркалировать ионы лития, катод на основе оксидов и солей 3d-металлов, способных обратимо интеркалировать ионы лития, и в качестве электролита раствор литиевой соли гексафторфосфата лития LiPF₆ в органическом растворителе (патент США 7687204, Кл. Н01М 10/052, 2010).

Недостаток указанного ЛИА связан со склонностью гексафторфосфата лития к гидролизу, с его термической нестабильностью и способностью к взаимодействию с компонентами ЛИА, что сказывается на ресурсе и разрядных электрических характеристиках ЛИА.

Техническим результатом полезной модели является повышение ресурса и увеличение разрядных характеристик ЛИА.

Указанный технический результат достигается тем, что что в качестве литиевой соли используется 4,5-динитрил-(2-трифторметил)имидазолат лития (LiТФДНИ) или гексафторфосфат лития с добавкой LiТФДНИ, а в качестве органического растворителя используется высокополярный растворитель, например пропиленкарбонат.

Использование указанного электролита позволяет повысить ресурс и увеличить разрядные характеристик ЛИА за счет повышения его термической стабильности (более 250°С) и расширения допустимого температурного диапазона эксплуатации ЛИА. Кроме того, указанный электролит обладает широким электрохимическим окном стабильности (>4.5 Вольт) и способствует формированию устойчивого защитного слоя как на поверхности лития, так и на алюминиевых токоподводах.

Целесообразно, чтобы в качестве электролита использовался 1М раствора LiТФДНИ в пропиленкарбонате. Основные электрохимические параметры 1М раствора LiТФДНИ в пропиленкарбонате (проводимость и электрохимическое окно стабильности относительно литиевого анода в растворе пропиленкарбоната превышающее 4.6 В), обеспечивают повышение ресурса и разрядных характеристик ЛИА.

Целесообразно, чтобы катод содержал литий железофосфат. Электрохимические характеристики указанного катодного материала способствуют увеличению ресурса и повышению разрядных электрических характеристик.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Исследовались характеристики макетного образца ЛИА с катодом на основе литий железофосфата, с графитовым анодом и 1М раствором LiТФДНИ в пропиленкарбонате. В результате исследований выявлено повышение ресурса на на 10% и увеличение разрядных характеристик на 12%.

Указанные сведения подтверждают возможность реализации ЛИА на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствуют критерию «промышленная применимость.

1. Литий-ионный аккумулятор, содержащий анод на основе углеродного материала, способного обратимо интеркалировать ионы лития, катод на основе оксидов и солей 3d металлов, способных обратимо интеркалировать ионы лития и в качестве электролита раствор литиевой соли в органическом растворителе, отличающийся тем, что в качестве литиевой соли используется 4,5-динитрил-(2-трифторметил)имидазолат лития (LiTФДНИ) или гексафторфосфат лития с добавкой LiTФДНИ, а в качестве органического растворителя используется высокополярный растворитель, например пропиленкарбонат.

2. Литий-ионный аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита используется 1М раствора LiTФДНИ в пропиленкарбонате.

3. Литий-ионный аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что катод содержит литий железофосфат.