ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Электрический аккумулятор (20) для накопления электрической энергии, содержащий:
анод (28), содержащий слой из алюминия;
мембрану (34), формирующую сандвич-структуру с указанным анодом (28);
электролит (24), включающий первые ионы (26), содержащие алюминий и имеющие положительный заряд, и вторые ионы (27), содержащие алюминий и имеющие отрицательный заряд, причем указанный электролит (24) пропитывает указанную мембрану (34) для переноса ионного тока в указанную мембрану (34);
катод (38), формирующий сандвич-структуру с указанной мембраной (34) и размещенный в пространстве параллельно указанному аноду (28); причем:
указанный электролит (24) состоит, в основном, из глицерола и указанных первых ионов (26), содержащих алюминий, и указанных вторых ионов (27), содержащих алюминий, диспергированный в указанном глицероле для миграции и реакции между указанным алюминиевым анодом (28) и указанным катодом (38) для зарядки и разрядки устройства (20) для накопления электрической энергии.
2
3
5
3
2
4
4
+
-
2. Аккумулятор (20) по п.1, в котором указанные первые ионы (26), содержащие алюминий, включают [Аl(ClO)⋅{СH(ОН))] и указанные вторые ионы (27), содержащие алюминий, включают [Аl(ClO)].
3. Аккумулятор (20), содержащий:
анод (28), содержащий слой из алюминия;
мембрану (34), формирующую сандвич-структуру с указанным анодом (28);
катод (38), формирующий сандвич-структуру с указанной мембраной (34) и расположенный в пространстве параллельно указанному аноду (28);
отличающийся тем, что:
указанный катод (38) содержит решетку основы (44), имеющую систему, сопряженную с делокализованными пи-электронами, и легирующую примесь (48), содержащую глицерат алюминия, связанный с указанной решеткой основы (44) для изменения электрохимических свойств указанной решетки (44) указанного катода (38).
4. Аккумулятор (20) по п.3, в котором указанная примесь (48) содержит алкоголят алюминия.
5. Вторичное аккумуляторное устройство (22), содержащее:
анод (28), состоящий из слоя 99,4-99,9% по весу твердого алюминия с чистотой 99,95% и 0,1-0,6% по весу индия и имеющий прямоугольную форму с первой длиной 1,2 см, первой шириной 1,7 см и первой толщиной 0,1 мм;
отрицательный вывод (30) из электропроводящего материала, в электрическом контакте с указанным анодом (28) для передачи электрического тока во внешнюю цепь;
цемент (32), включающий частицы металла, расположенные между указанным анодом (28) и отрицательным выводом (30) и пропускающий электрический ток между ними;
целлюлозную мембрану (34), имеющую третью толщину 0,08 мм, определяющую множество пор (36) и формирующую сандвич-структуру с указанным анодом (28) для обеспечения электрической изоляции между ними;
электролит (24), содержащий первые ионы (26), включающие алюминий и имеющие положительный заряд, и вторые ионы (27), содержащие алюминий и имеющие отрицательный заряд, причем указанный электролит (24) пропитывает указанные поры (36) для передачи ионного тока через указанную мембрану (34);
катод (38), имеющий прямоугольную форму со второй длиной 1,4 см, второй шириной 1,9 см и второй толщиной 0,1 мм, расположенный параллельно мембране (34), при этом мембрана (34) расположена между указанным катодом (38) и указанным анодом (28);
указанный катод (38) содержит несущий лист (40) из целлюлозы и электроактивный слой (42), объединенный с указанным несущим листом (40) и обращенный к указанному аноду (28);
положительный вывод (50), содержащий графит в электрическом контакте с указанным электроактивным слоем (42) катода (38) для передачи электрического тока во внешнюю цепь;
клей (52), содержащий графит и расположенный между указанным электроактивным слоем (42) и указанным положительным выводом (50) для их соединения и прохождения через них электрического тока;
отличающийся тем, что:
4
2
3
5
3
2
4
4
+
-
указанный электролит (24), состоящий, в основном, из глицерола и указанных первых ионов (26), включающих [Аl(СlO)⋅{СН(ОН)}] и указанных вторых ионов (27), включающих [Аl(СlO)] для миграции и реагирования с указанным анодом (28) и катодом (38) для зарядки и разрядки указанного вторичного аккумуляторного устройства (22);
при этом указанный электроактивный слой (42) указанного катода (38) содержит решетку основы (44), имеющую систему, сопряженную с делокализованными пи-электронами и определяющую полости, и легирующую примесь (48), содержащую алкоголят алюминия и глицерат алюминия, связанный с указанной сопряженной системой указанной решетки основы (44) и интеркалированную в указанные полости для изменения электрохимических свойств указанного электроактивного слоя (42) указанного катода (38) и для увеличения скорости реакций с указанными первыми ионами (26) и указанными вторыми ионами (27) при зарядке и разрядке указанного вторичного аккумуляторного устройства (22).
6. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.5, в котором указанная решетка основы (44) указанного электроактивного слоя (42) содержит хлопья графита (54) с размером частиц от 200 до 300 мкм и связующий материал, смачиваемый глицеролом.
7. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.6, в котором указанный связующий материал содержит алкильный клей.
8. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.6, в котором указанный связующий материал содержит акриловый клей.
9. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.5, в котором указанная решетка основы (44) указанного электроактивного слоя (42) содержит частицы аморфного термически расширяемого графита, диоксида марганца и активированного диоксида марганца, ацетиленовую сажу, связующий материал, смачиваемый глицеролом, и электропроводящую краску, включающую графит.
10. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.9, в котором указанный связующий материал представляет собой алкильный клей.
11. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.9, в котором указанный связующий материал представляет собой акриловый клей.
12. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.9, в котором указанный связующий материал представляет собой электропроводящую краску, включающую графит.
13. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.5, в котором указанная решетка основы (44) указанного электроактивного слоя (42) включает поликонъюгированный линейный углеводородный полимер.
14. Вторичное аккумуляторное устройство (22) по п.5, в котором указанная решетка основы (44) указанного электроактивного слоя (42) включает циклический поликонъюгированный цепной полимер полианилина.
15. Способ изготовления электрического аккумулятора (20), имеющего анод (28) и мембрану (34), электролита (24) и катод (38), включающий следующие стадии:
смачивают мембрану (34) электролитом (24);
укладывают мембрану (34) на анод (28) параллельно аноду;
укладывают катод (38) на мембрану (34) параллельно мембране (34), которая расположена между анодом (28) и катодом (38);
растворяют порошок перхлората алюминия в глицероле до насыщения, раствора, чтобы получить электролит (24).
16. Способ по п.15, дополнительно включающий стадию приготовления легирующей жидкости (62) для переноса легирующей примеси (48), содержащей алюминий, на электрод (28, 38) накопителя электрической энергии (20), используя мелкие частицы (70), содержащие алюминий, при этом указанный способ включает:
3
растворение порошка AlCl в этаноле для создания фонового раствора (66);
отличающийся тем, что:
фоновый раствор (66) объединяется с глицеролом для получения бинарного растворителя (68),
погружение мелких частиц, содержащих алюминий, в бинарный растворитель (68) до полного растворения мелких частиц, содержащих алюминий, чтобы получить легирующую жидкость (62).
17. Способ изготовления вторичного аккумуляторного устройства (22) с анодом (28), отрицательным выводом (30), мембраной (34), электролитом (24) и катодом (38), имеющим несущий лист (40) из целлюлозы с использованием катодной смеси (60), включающий:
нагрев пластины из алюминия чистотой 99,95% и 0,1-0,6%) по весу индия до температуры 450°С;
прокатку пластины для уменьшения толщины пластины при охлаждении со скоростью более 10°С в минуту до заданной уменьшенной толщины;
повторный нагрев для уменьшенной толщины пластины и повторную прокатку до преобразования пластины в фольгу (56), покрытую оксидом алюминия и поверхностной примесью, имеющей толщину от 0,05 до 0,1 мм;
промывку фольги (56) этанолом для удаления поверхностной примеси;
погружение фольги (56) в водный раствор и гидроксид, имеющий концентрацию 4 моля, в течение одной минуты для удаления оксида алюминия с поверхности фольги (56);
промывку фольги (56) водой для удаления гидроксида;
нагрев фольги (56) до 70°С в течение 30 минут для испарения влаги;
размещение фольги (56) в безводной среде;
формирование фольги (56) в прямоугольную форму для определения анода (28), имеющего первую длину 1,2 см и первую ширину 1,7 см;
прикрепление отрицательного вывода (30) к аноду (28) с помощью цемента (32), имеющим частицы серебра;
смачивание мембраны (34) электролитом (24);
укладку мембраны (34) на анод (28) параллельно аноду;
нанесение катодной смеси (60) в виде тонкопленочного слоя на одну сторону несущего листа (40) из целлюлозы для впитывания смеси в несущий лист (40);
нагрев катодной смеси (60) до температуры от 50 до 60°С для отверждения катодной смеси (60) в решетке основы (44), расположенной на несущем листе (40) и внутри него;
смачивание решетки основы 44 легирующей жидкостью (62), содержащей легирующую примесь (48) для соединения легирующей примеси (48) с решеткой основы (44) и интеркалирование для получения электроактивного слоя (42);
соединение положительного вывода (50) в электрическом контакте с электроактивным слоем (42) катода (38) с помощью клея (52), содержащего графит;
укладку катода (38) на мембрану (34) параллельно мембране (34), расположенной между анодом (28) и катодом (38);
отличающийся тем, что он содержит следующие стадии:
растворение порошка перхлората алюминия в глицероле до насыщения и получения электролита (24);
3
растворение порошка AlCl в этаноле с получением фонового раствора (66);
объединение 40% по весу фонового раствора (66) с 60% по весу глицерола для получения бинарного растворителя (68);
3
2
измельчение 1 см 99,4-99,9% по весу алюминия чистотой 99,95% и 0,1-0,6% по весу индия для получения мелких частиц с эквивалентной площадью поверхности 20-30 см;
погружение мелких частиц в 150-200 миллилитров бинарного растворителя (68) до полного растворения мелких частиц и получения легирующей жидкости (62).
18. Способ по п.17, дополнительно включающий стадию приготовления катодной смеси (60), отличающейся тем, что:
смешивают 5% по весу алкильного клея с 60% по весу этанола с 35% по весу хлопьев (54) графита для получения катодной смеси (60).
19. Способ по п.17, дополнительно включающий стадию приготовления катодной смеси (60), отличающейся тем, что:
2
2
смешивают аморфный термически расширяемый графитовый порошок с 1-5% по весу MnO с 1-5% по весу активированного MnO и с 1-5% по весу ацетиленовой сажи для получения промежуточной смеси.
20. Способ по п.19, дополнительно включающий стадию добавления связующего алкил-клея и этанола к промежуточной смеси, чтобы создать катодную смесь (60), имеющую консистенцию густой пасты, способной к растеканию.
21. Способ по п.19, дополнительно включающий стадию добавления связующего акрилового клея к промежуточной смеси, чтобы создать катодную смесь (60), имеющую консистенцию густой пасты.
22. Способ по п.19, дополнительно включающий стадию добавления связующей графитовой краски к промежуточной смеси, чтобы создать катодную смесь (60), имеющую консистенцию густой пасты.