Литий-полимерный аккумулятор

Полезная модель относится к электротехнической промышленности и может быть использована при производстве литий-полимерного аккумулятора. Согласно полезной модели литий-полимерный аккумулятор (ЛПА) представляет собой аккумулятор, состоящий из нескольких идентичных параллельно соединенных отрицательных и положительных электродов, где в качестве связующего электродных масс и электролита используется один и тот же гель-полимерный электролит. Технический результат: повышение емкости и мощности литий-полимерного аккумулятора и снижение себестоимости. 1 ил.

Полезная модель относится к электротехнической промышленности и может быть использована при производстве литий-полимерного аккумулятора.

Литий-полимерный аккумулятор это разновидность литий-ионного аккумулятора, где вместо жидкого электролита используется твердо-полимерный или гель-полимерный электролит. По своим удельным и эксплуатационным электрохимическим характеристикам они превосходят все известные типы аккумуляторов. При этом они обладают рядом недостатков, таких как низкая мощность, вследствие высокого внутреннего сопротивления из-за низкой проводимости электролита и активных материалов электродов, а также высокая стоимость.

Известен литий-ионный аккумулятор, включающий электродную часть, состоящую из разделенных сепараторами положительных и отрицательных электродов. Электродная часть состоит из нескольких идентичных параллельно соединенных блоков, при этом плоскости электродов расположены параллельно плоскостям, на которых размещены внешние токоотводы (борны) аккумулятора. Положительные и отрицательные электроды, составляющие блок, уложены один на другой, соединены сваркой с токоотводами соответствующего знака, блоки связаны между собой при помощи сварки токоотводов с общими разнополюсными шинами, присоединенными к внешним токовыводам (борнам) (RU 69323, МПК H01M 10/40, опуб. 07.12.2007, бюл. 34).

Недостатком известного устройства являются большие габариты и сложная конструкция устройства.

Наиболее близким к заявляемому решению является тяговый литий-полимерный аккумулятор, включающий герметичный корпус с установленными в нем литий-полимерными перезаряжаемыми источниками тока, электрически связанными между собой последовательно и параллельно посредством токоведущих шин, при этом, литий-полимерные источники тока размещены в нескольких слоях теплоизоляционного материала (RU 136644, МПК H01M 10/00, опубл. 10.01.2014, бюл. 1).

Недостатком известного устройства так же являются большие габариты и сложная конструкция устройства.

Полезная модель решает задачу увеличения разрядной емкости и мощности литий-полимерного аккумулятора.

Техническим результатом полезной модели является повышение мощности и разрядной емкости литий-полимерного аккумулятора.

Указанный технический результат достигается тем, что в литий-полимерном аккумуляторе, включающем герметичный корпус с установленным в нем литий-полимерным перезаряжаемым источником тока, отрицательные электроды состоят из токовывода из медной фольги, активной массы из связующего, графита и электропроводной добавки, положительные электроды состоят из токовывода из алюминиевой фольги и активной массы из литий-кобальтата и связующего, пространство между электродами заполнено электролитом, при этом в качестве электролита и материала связующего положительного и отрицательного электродов используется гель-полимерный электролит.

Сущность полезной модели заключается в следующем. В качестве электролита и материала связующего положительного и отрицательного электродов используется один и тот же гель-полимерный электролит.

На фиг. 1 представлен литий-полимерный аккумулятор.

Представленный литий-полимерный аккумулятор включает электродный блок литий-полимерного аккумулятора, состоящий из нескольких идентичных перезаряжаемых, параллельно соединенных отрицательных и положительных электродов. Отрицательные электроды состоят из токовывода 1, выполненных из медной фольги и активной массы 2. Положительные электроды состоят из токовывода 3, выполненного из алюминиевой фольги и активной массы 4.

Активная масса 2 отрицательного электрода состоит из графита, электропроводной добавки и связующего - гель-полимерного электролита. Активная масса 4 положительного электрода состоит из литированного оксида кобальта (LiCoO ₂) и связующего - гель-полимерного электролита.

Пространство между электродами 1 и 3 заполнено электролитом 5. Электроды 1 и 3 размещены в корпусе 6.

В качестве электролита 5 и материала связующего положительного и отрицательного электродов и используется один и тот же гель-полимерный электролит, содержащий, например, литерованный оксид хлора (LiClO₄ ), полиакрилат, полученный из водной эммульсии латекса марки Finndisp R280 и пропиленкарбонат (ПК), взятых в соотношении: 1 моль/дм³ LiClO₄, полиакрилат: пропиленкарбонат 1:4 масс.

Литий-полимерный аккумулятор работает как литий ионный аккумулятор, т.е. источником электрической энергии будет являться электродная пара, например, синтетический графит - LiCoO₂, составленная из электродов 1 и 3.

Проведенные исследования показали, что необратимая емкость первого цикла, связанная с формированием поверхностного слоя на отрицательном электроде, при применении в качестве связующего гель-полимерного электролита, не превышает 5%, в отличие от 20% при использовании твердого связующего и жидкого электролита в стандартных аккумуляторах.

Были проведены испытания литий-полимерных аккумуляторов с использованием в качестве связующего и электролита полимерного композита состава: 1 моль/дм³ LiClO₄ полиакрилат:пропиленкарбонат (1:4 масс). Гальваностатическое циклирование данных литий-полимерных аккумуляторов, показало, что данная электрохимическая система способна к обратимой интеркаляции ионов лития в течение более 5000 циклов с кулоновской эффективностью более 99,5%, и удельной энергии более 180 Втч/кг и 350 Втч/дм³.

При применении гель-полимерного электролита, как в качестве электролита, так и в качестве материла связующего положительного и отрицательного электродов, можно уменьшить количество активной массы положительного электрода минимум на 20% и соответственно толщину, что дополнительно освобождает объем, который может быть использован для размещения дополнительных электродных пар, что позволяет по сравнению с прототипом, повысить разрядную емкость и мощность литий - полимерного аккумулятора на 10-20% в зависимости от габаритных размеров и числа рабочих электродов.

Использование литий-полимерного аккумулятора позволяет увеличить разрядную емкость и мощность аккумулятора, снизить себестоимость производства.

Литий-полимерный аккумулятор, включающий герметичный корпус с установленным в нем литий-полимерным источником тока, отличающийся тем, что отрицательные электроды состоят из токовывода из медной фольги, активной массы из связующего, графита и электропроводной добавки, положительные электроды состоят из токовывода из алюминиевой фольги и активной массы из связующего, пространство между электродами заполнено электролитом, при этом в качестве электролита и материала связующего положительного и отрицательного электродов используется один и тот же гель-полимерный электролит.

РИСУНКИ