ПРИЗМАТИЧЕСКИЙ ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР С КАТОДОМ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЬ-МАРГАНЕЦ-КОБАЛЬТ ОКСИДА ЛИТИЯ (LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)

Из известных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ЛИА, содержащий призматический корпус с герметизированными положительным и отрицательным токовыводами, расположенными на крышках, приваренных к противоположным торцам корпуса, призматический блок из отрицательного и положительного электродов с активными массами, разделенных сепаратором, пропитанным электролитом. ЛИА содержит катод с активной массой, на основе кобальтата лития (патент на полезную модель №157679, 14.07.2015.
Недостатком известного ЛИА является низкая удельная энергоемкость.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели ЛИА является создание конструкции ЛИА, обладающей большой удельной энергоемкостью и высоким уровнем безопасности.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый ЛИА содержит призматический тянутый металлический корпус, внутри которого размещен электродный блок из последовательно чередующихся отрицательных и положительных электродов, разделенных сепаратором, и электролит, расположенный в свободном объеме внутри корпуса, анод, приваренный к отрицательному токовыводу, катод, приваренный к положительному токовыводу, анод представляет собой медную фольгу с нанесенной на нее активной массой, состоящей из графита, поливинилиденфторида и углерода при следующем соотношении компонентов (масс. %):
графит - 92-95;
поливинилиденфторид - 1,0 - 5,0;
углерод - остальное,
катод представляет собой алюминиевую фольгу с нанесенной на нее активной массой, состоящей из литий-никель-марганец-кобальт оксида лития, (LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2), поливинилиденфторида, графита и углерода при следующем соотношении компонентов (масс. %)
LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 - 90 - 94;
поливинилиденфторид - 1,0-5,0;
графит - 0,5-1,5;
углерод - остальное.
Заявленный ЛИА обладает большой удельной энергоемкостью и высоким уровнем безопасности, допускающими разряд токами до 5 С.Испытания ЛИА показали удельную емкость не менее 136,8 Втхчас/кг и наработкой на ресурс до 600 циклов при номинальном токе.
Проведены и прошли испытания заявленной полезной модели ЛИА на взрыво- и пожаробезопасность в соответствии с требованиями ГОСТ РВ 6140-003-2015 «Аккумуляторы и батареи аккумуляторные литий-ионные и литий полимерные». Проведенные испытания ЛИА доказывают безопасность эксплуатации.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, описанием конструкции и примером практической реализации ЛИА.
На фиг. 1 представлен внешний вид ЛИА.
Призматический литий-ионный аккумулятор с катодом на основе LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 состоит из призматического тянутого металлического корпуса (поз. 1). С верхнего торца корпуса приварена крышка (поз. 4) с герметично установленным положительным (алюминиевым) токовыводом (поз. 2) и отрицательным (медным) (поз. 3) токовыводом.
Внутри корпуса помещен электродный блок (поз. 5) из последовательно чередующихся положительных (поз. 6) и отрицательных (поз. 7) электродов, разделенных сепаратором (поз. 8). Свободный объем внутри корпуса заполнен электролитом. Пластины анода приварены к отрицательному токовыводу; пластины катода приварены к положительному токовыводу.
Пример практической реализации.
2
2
В соответствии с заявленной формулой полезной модели был изготовлен ЛИА с номинальной емкостью не менее 95 Ахч. ЛИА использует металлический корпус. Положительный электрод содержит активную массу в количестве 0,031 - 0,034 г/см, отрицательный электрод содержит активную массу в количестве 0,019 - 0,022 г/см, используется сепаратор полипропиленовый типа HRC2332 и электролит. Испытания ЛИА показали удельную емкость не менее 136,8 Втхчас/кг и наработку на ресурс не менее 400 циклов.
Указанный призматический литий-ионный аккумулятор может применяться в качестве базового элемента источника питания постоянным током при комплектовании батарей для электротранспорта и накопителей электрической энергии.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный ЛИА может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствуют критерию «промышленная применимость».