Введение к работе
Актуальность работы. Интенсивное развитие таких передовых областей техники, как микрозяектроника, радиоэлектроника привели к широкому применению в них химических источников тока СХИТ). Одними из наиболее перспективных ХИТ являются воздушно-цинковые я другие воздушно-металлические источники тока, поскольку в них в качестве активного вещества положительного электрода используется кислород воздуха, а не тяжелые и дорогие оксиды металлов.
В отличие от широко распространенных ргутно-цитсовых.марганцево-цинкйвых я серебряно-цинковых источников тока воздушно-цинковые не содержат драгоценных, дефицитных или экологически опасных материалов в качестве катода, в них используются в основном доступные и недефицитные углеродные материалы с высокой электрокатали-тьческой активностью, электропроводностью, химической и электрохимической стабильностьо.
Воздушно-цинковые ХИТ обладают высокой объемной и удельной энергией, являются универсальными по назначению (от малогабаритных воздушно-цинковых элементов для часов, слуховых аппаратов до батарей для электромобилей} и обладают способностью разряжаться в широком диапазоне плотностей тока.
Однако современная технология изготовления воздушных катодов для миниатюрных воздушно-цинковых элементов предусматривает высокое давление прессования электродов - 590 МПа Счто приводит к быстрому износу прессующего оборудования и затрудняет поточное производство элементов) и применение электрокатализаторов восстановления кислорода на основе благородных металлов. Поэтому разработка высокоэффективных воздушных электродов для воздушно-металлических ХИТ на основе углеродных материалов, технологически простых в изготовлении и не требующих высоких давлений, является экономически актуальной и перспективной задачей.
Цель данной работы состояла в выборе углеродных компонентов активного слоя воздушного катода, позволяющих снизить давление прессования электрода; в изучении путей повышения электрохимических характеристик и совершенствования технологии изготовления воздушных электродов для миниатюрных воздушно-цинковых источников тока.
Научная новизна. Предложено в составе активного слоя воздушного электрода использовать новый компонент - термически расцепленный графит СТРП, позволивший улучшить электропроводность активного слоя и снизить давление прессования композиции.
изучены структурные и электрохимические свойства воздушных электродов, содержащих ТРГ. Установлено влияние давления прессования электрода и количества ТРГ на электрохимические свойства воздушного электрода.
Практическая значимость. Доказана возможность использования ТРГ в составе активного слоя воздушного электрода в качестве тех-
нологической токопроводядей добавки, позволяюдей путем изменения структурных факторов снизить давление прессования электрода в 2-3 раза в, тем самым, увеличить срок службы прессующего оборудования (за счет перемещения нагрузки на инструмент из области пластической деформации в область упругой деформации).
Предложена технология получения воздушного электрода на основе углеродных материалов с высокими электрическими характеристиками для миниатюрных ХИТ со щелочным электролитом без применения дефицитных материалов и выявлены основные факторы, влияющие на работоспособность воздушного электрода.
Разработан и защищен авторским свидетельством состав компонентов активной масса воздушного электрода, повышающий токоотдачу по сравнение с используемым в настоящее время.
Реализация результатов работы. Проведены полупромышленные испытания в МЭИ опытных партии воздушно-цинковых миниатюрных ХИГ с воздушными электродами разработанных составов для питания слуховых аппаратов. Испытания показали повышение среднего напряжения разряда элементов с катодами углеродно-марганцевого состава добавкой ТРГ на 4« по сравнению с существующими воздушно-цинковыми элементами, что позволяет улучшить электроакустические качества слуховых аппаратов. Источники тока с воздушным электродом углеродного состава с добавкой ТРГ имели большую стабильность напряжения по сравнению с существующими. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагавши ХИТ с воэдушным электродом углеродного состава взамен выпускаемых в настоящее время при существующих объемах производства 12 млн.шт,/год составит 15 млн.руб.
На зациту выносятия:
результаты ««следований электрохимического поведения и свойств углеродных материалов в составе активной массы воздушного электрода;
выбор оптимальных составов и способов изготовления воздушного электрода, обеспечивающих высокие электрические характеристики ХИТ и снижение давления прессования электродов в 2-3 раза;
зависимости электрохимических характеристик воздушных электродов на основе углеродных материалов от структурных и временных параметров;
предложенная технология изготоаления воздушных электродов дг.л миннатюрнпх йоадушко-цинковых источников тока.
и Апробация работа. Материалы диссетрации доложены на IV Московской конференции молодых ученых и студентов по химии и химической технологии с участием иностранных специалистов (1990г.), на V Московской конференции молодых ученых и студентов по химии и химической технологии с международным участием (1991г.), на VI Московской конференции молодых ученых по химии и химической технологии с участием иностранных специалистов (1992г.), на VII Меж дународной конференции молодых ученых по химии и хмимческой тех -нологии (Москва, 1993г.).
Публикации. Основной материал диссертации опубликован в 5 работах, ь том числе получено положительное решение Госкомитета по изобретениям о выдаче Патента Российской Федерации.
Объем и структура диссертации, диссертация состоит из вве -дения, пяти глав, общих выводов, списка цитированной литературы, включающего 95 наименований, приложении.
Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, екачает 38 рисунков и 10 таблиц.
Похожие диссертации на Получение воздушного электрода на основе углеродных материалов
