RU2845360C1

RU2845360C1 - Electrolyte for a chemical current source

Info

Publication number: RU2845360C1
Application number: RU2025102570A
Authority: RU
Inventors: Антон Александрович Финогенов; Иван Кириллович Гаркушин; Евгений Игоревич Фролов
Filing date: 2025-02-06
Publication date: 2025-08-18

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering, particularly to preparation of compositions used as melted electrolytes for chemical current sources. According to the invention, to the electrolyte which contains lithium bromide and caesium bromide, in order to reduce the melting point, lithium carbonate is further added, with the following ratio of components (wt. %): lithium bromide 45.60...45.89, caesium bromide 52.58…52.91, lithium carbonate 1.20-1.82.

EFFECT: low melting point, which reduces power consumption and widens the range of using the electrolyte on temperature.

1 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области энергетики, в частности к разработке составов, применяющихся в качестве расплавляемых электролитов для химических источников тока.The invention relates to the field of energy, in particular to the development of compositions used as meltable electrolytes for chemical current sources.

Уровень техникиState of the art

Известны составы электролитов для химических источников тока.The compositions of electrolytes for chemical current sources are known.

Первый включает бромид лития (81,5 мас.%) и карбонат лития (18,5 мас.%). Фазовые равновесия в системе LiBr–Li₂CO₃–Li₂SO₄ и анализ систем LiHal–Li₂CO₃–Li₂SO₄ (Hal=F, Cl, Br, I) / Е.И. Фролов, А.А. Финогенов, И.К. Гаркушин, В.И. Сырова // Журн. неорг. химии. – 2020. – Т. 65., № 3. – С. 384-390. Температура плавления смеси 471 °C.The first includes lithium bromide (81.5 wt.%) and lithium carbonate (18.5 wt.%). Phase equilibria in the LiBr–Li ₂ CO ₃ –Li ₂ SO ₄ system and analysis of the LiHal–Li ₂ CO ₃ –Li ₂ SO ₄ (Hal=F, Cl, Br, I) systems / E.I. Frolov, A.A. Finogenov, I.K. Garkushin, V.I. Syrova // J. Inorg. Chemistry. – 2020. – Vol. 65., No. 3. – P. 384-390. Melting point of the mixture is 471 °C.

Второй включает фторид лития (5,77 мас.%), бромид лития (59,65 мас.%), сульфат лития (25,17 мас.%) и карбонат лития (9,41 мас.%). Патент № 2714512 Российская Федерация, МПК H01M 6/00 (2006.01), С09К 5/06 (2006.01). Расплавляемый электролит для химического источника тока: № 2714512: заявл. 15.07.2019, опубл. 18.02.2020, бюл. №5 / Гаркушин И.К., Сырова В.И., Фролов Е.И., Мощенский Ю.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет». – 5 с. Температура плавления смеси 394 °C. The second includes lithium fluoride (5.77 wt.%), lithium bromide (59.65 wt.%), lithium sulfate (25.17 wt.%) and lithium carbonate (9.41 wt.%). Patent No. 2714512 Russian Federation, IPC H01M 6/00 (2006.01), C09K 5/06 (2006.01). Meltable electrolyte for a chemical current source: No. 2714512: declared 15.07.2019, published 18.02.2020, bulletin No. 5 / Garkushin I.K., Syrova V.I., Frolov E.I., Moshchensky Yu.V.; applicant and patent holder Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Samara State Technical University". – 5 s. The melting point of the mixture is 394 °C.

Наиболее близким к заявленному составу по температуре и компонентам является низкоплавкий состав, включающий бромид лития (40,48 мас.%) и бромид цезия (59,52 мас.%). Посыпайко, В.И. Диаграммы плавкости солевых систем. Ч. I. Двойные системы с общим анионом. / В.И. Посыпайко, Е.А. Алексеева. – М.: Металлургия. – 1977. – 416 c. Температура плавления 262 °C. The closest to the declared composition in temperature and components is a low-melting composition including lithium bromide (40.48 wt.%) and cesium bromide (59.52 wt.%). Posypaiko, V.I. Fusion diagrams of salt systems. Part I. Binary systems with a common anion. / V.I. Posypaiko, E.A. Alekseeva. - M.: Metallurgy. - 1977. - 416 p. Melting point 262 °C.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническим результатом настоящего технического решения является снижение температуры плавления. The technical result of this technical solution is a decrease in the melting temperature.

Технический результат достигается тем, что смесь, содержащая бромиды лития и цезия дополнительно содержит карбонат лития при следующем соотношении компонентов (мас.%):The technical result is achieved in that the mixture containing lithium and cesium bromides additionally contains lithium carbonate in the following ratio of components (wt.%):

бромид литияlithium bromide 45,60…45,8945.60…45.89 бромид цезияcesium bromide 52,58…52,9152.58…52.91 карбонат литияlithium carbonate 1,20…1,821.20…1.82

Электролит получен изучением системы, включающей указанные компоненты методом дифференциального термического анализа.The electrolyte was obtained by studying a system including the specified components using differential thermal analysis.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Примеры конкретного исполненияExamples of specific implementation

Пример 1Example 1

В электропечи шахтного типа переплавляют безводные соли квалификации «хч» в следующем соотношении компонентов: 0,0918 г (45,89 мас.%) бромида лития + 0,1058 г (52,91 мас.%) бромида цезия + 0,0024 г (1,20 мас.%) карбоната лития. In a shaft-type electric furnace, anhydrous salts of chemically pure grade are melted in the following ratio of components: 0.0918 g (45.89 wt.%) lithium bromide + 0.1058 g (52.91 wt.%) cesium bromide + 0.0024 g (1.20 wt.%) lithium carbonate.

Температура плавления смеси 216 °C.The melting point of the mixture is 216 °C.

Пример 2Example 2

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в соотношении компонентов: 0,0913 г (45,63 мас.%) бромида лития + 0,1057 г (52,87 мас.%) бромида цезия + 0,0030 г (1,50мас.%) карбоната лития. Under the conditions of Example 1, anhydrous salts are melted in the following component ratio: 0.0913 g (45.63 wt.%) lithium bromide + 0.1057 g (52.87 wt.%) cesium bromide + 0.0030 g (1.50 wt.%) lithium carbonate.

Температура плавления смеси 213 °C.The melting point of the mixture is 213 °C.

Пример 3Example 3

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в следующем соотношении компонентов: 0,0912 г (45,60 мас.%) бромида лития + 0,1052 г (52,58 мас.%) бромида цезия + 0,0036 г (1,82 мас.%) карбоната лития. Under the conditions of Example 1, anhydrous salts are melted in the following ratio of components: 0.0912 g (45.60 wt.%) lithium bromide + 0.1052 g (52.58 wt.%) cesium bromide + 0.0036 g (1.82 wt.%) lithium carbonate.

Температура плавления смеси 215 °C.The melting point of the mixture is 215 °C.

За заявляемыми пределами концентраций компонентов нарушается однофазность и повышается температура плавления смесей.Beyond the stated limits of component concentrations, single-phase composition is disrupted and the melting point of the mixtures increases.

Пример 4Example 4

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в следующем соотношении компонентов: 0,0921 г (46,03 мас.%) бромида лития + 0,1062 г (53,08 мас.%) бромида цезия + 0,0072 г (0,89 мас.%) карбоната лития. Under the conditions of Example 1, anhydrous salts are melted in the following ratio of components: 0.0921 g (46.03 wt.%) lithium bromide + 0.1062 g (53.08 wt.%) cesium bromide + 0.0072 g (0.89 wt.%) lithium carbonate.

Температура плавления смеси 230 °C.The melting point of the mixture is 230 °C.

Пример 5Example 5

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли в следующем соотношении компонентов: 0,0909 г (45,45 мас.%) бромида лития + 0,1048 г (52,41 мас.%) бромида цезия + 0,0043 г (2,14 мас.%) карбоната лития. Under the conditions of Example 1, anhydrous salts are melted in the following ratio of components: 0.0909 g (45.45 wt.%) lithium bromide + 0.1048 g (52.41 wt.%) cesium bromide + 0.0043 g (2.14 wt.%) lithium carbonate.

В таблице приведены сравнительные характеристики свойств заявляемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.The table shows comparative characteristics of the properties of the claimed composition and the composition selected as a prototype.

СоставыCompositions Состав смеси, масс.%Composition of the mixture, mass% Температура плавления, °CMelting point, °C LiBrLiBr CsBrCsBr Li₂CO₃ _Li2CO3 ПрототипPrototype 40,4840.48 59,5259.52 -- 262262 ПредлагаемыйSuggested 11 45,8945.89 52,9152.91 1,201.20 216216 22 45,6345.63 52,8752.87 1,501.50 213213 33 45,6045.60 52,5852.58 1,821.82 215215

Как видно из данных таблицы, предлагаемый состав имеет температуру плавления на 46-49 °C ниже по сравнению с прототипом, что значительно снижает энергозатраты и расширяет диапазон использования электролита по температуре. As can be seen from the table data, the proposed composition has a melting point 46-49 °C lower than the prototype, which significantly reduces energy costs and expands the range of electrolyte use by temperature.

Claims

An electrolyte for a chemical current source, including lithium bromide and cesium bromide, characterized in that lithium carbonate is additionally introduced in the following ratio of components (wt.%):

lithium bromide 45.60…45.89 cesium bromide 52.58…52.91 lithium carbonate 1.20…1.82