ЛИТИЕВЫЙ АККУМУЛЯТОР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Литиевый аккумулятор, включающий, по крайней мере, два объемных электрода, разделенных сепаратором и помещенных вместе с электролитом, содержащим безводный раствор литиевой соли в органическом полярном растворителе, в корпус аккумулятора, характеризующийся тем, что первый электрод имеет минимальную толщину 0,5 мм и пористость от 25% до 90%, и содержит гомогенный спрессованный раствор электропроводящего компонента и активного материала, способного поглощать и выделять литий в присутствии электролита, активный материал имеет структуру полых сфер с максимальной толщиной стенки 10 мкм, или структуру агрегатов или агломератов с максимальным размером 30 мкм; второй электрод имеет минимальную толщину 0,5 мм, пористость от 25% до 90%, и сепаратор, состоящий из высокопористого электроизоляционного керамического материала с открытыми порами и пористостью от 30% до 95%.
2. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что электропроводящий компонент, активный материал и сепаратор - неорганические вещества.
3. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что электропроводящий компонент представляет собой электропроводящий углерод и его модификации, или электропроводящий металл, или электропроводящие оксиды.
4. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что активный материал выбран из группы, состоящей из оксидов, смеси оксидов металлов или смесь фосфатов металлов: лития, марганца, хрома, ванадия, титана, кобальта, алюминия, никеля, железа, лантана, ниобия, бора, церия, тантала, олова, магния, иттрия, циркония.
5. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что частицы активного материала способны, в пределах их полезной емкости, полностью абсорбировать и выделять ионы лития за промежуток времени продолжительностью до 20 мин.
6. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что активный материал содержит наночастицы размером до 250 нм в литий-марганцевом оксиде или литий-титановом оксиде, чистом или с примесями.
7. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что электрод содержит от 40% до 85% массы активного материала.
8. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что электрод содержит токосъемник в форме фольги, сетки, решетки, проволоки, волокон или порошка.
9. Литиевый аккумулятор по п.8, характеризующийся тем, что токосъемник выполнен из алюминия, меди, серебра, титана, кремния, платины, углерода, или материала, стабильного в диапазоне напряжений работы аккумулятора.
10. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что электрод содержит прессованную однородную смесь активного материала и электропроводящего компонента, а также токосъемник.
2
3
2
11. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что сепаратор содержит прессованный высокопористый порошок керамического материала, основу которого преимущественно составляют соединения AlO или ZrO.
12. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что сепаратор имеет структуру неориентированных продуктов пиролиза, или нетканого стекла, или керамических волокон.
13. Литиевый аккумулятор по п.12, характеризующийся тем, что сепаратор изготовлен путем прессования порошкообразного продукта пиролиза или нетканых волокон и толщина сепаратора которого от 0,1 мм до 10 мм.
14. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что второй электрод содержит металлический литий.
15. Литиевый аккумулятор по п.14, характеризующийся тем, что металлический литий имеет форму листа или фольги, или сочетание спрессованного листа лития или фольги и дендритов лития или же в виде дендритов лития.
16. Литиевый аккумулятор по п.15, характеризующийся тем, что дендриты лития сформированы по месту из литиевой фольги или листа путем циклирования литиевого аккумулятора.
6
4
3
2
4
4
2
2
4
2
5
2
4
2
5
2
2
3
2
2
2
5
2
2
3
3
3
2
3
4
2
3
2
2
2
5
2
2
3
2
2
2
2
5
2
2
4
17. Литиевый аккумулятор по п.1, характеризующийся тем, что литиевая соль электролита представляет собой LiPF, LiPF(CF), LiPF(CFSO), LiPF(CF), LiPF(CFSO), LiN(CFSO), LiN(CFSO), LiCFSO, LiC(CFSO), LiBF, LiBF(CF), LiBF(CF), LiBF(CFSO), LiBF(CFSO) и LiClO.
18. Литиевый аккумулятор по п.17, характеризующийся тем, что электролит также содержит модифицирующие агенты, улучшающие работу аккумулятора при высоких температурах и/или устраняющие продукты разложения и/или предохраняющие аккумулятор от перезарядки и/или добавки, регулирующие размер дендритов металлического лития.
19. Литиевый аккумулятор по п.1, включающий полый корпус, имеющий верхнюю открытую часть и нижнюю часть, включающую первый полюс аккумулятора, первый электрод, расположенный в нижней части корпуса и имеющий электрический контакт с внутренней поверхностью корпуса, второй электрод, расположенный в верхней части корпуса и отделенный от внутренней поверхности корпуса изолирующей прокладкой, сепаратор, расположенный между первым электродом и вторым электродом, колпачок для закрывания верхней открытой части и имеющий электрический контакт со вторым электродом, представляющий собой второй полюс аккумулятора, уплотнительную прокладку для изоляции колпачка от корпуса.
20. Литиевый аккумулятор по п.1, включающий верхнюю часть корпуса и нижнюю часть корпуса, соединенные между собой и формирующие внутреннюю полость аккумулятора и подсоединенные к первому полюсу аккумулятора, первый электрод, запрессованный во внутренние объемы частей корпуса и формирующие внутреннюю центральную область и имеющие электрические контакты с частями корпуса, второй электрод, расположенный внутри центральной области, второй полюс аккумулятора, имеющий электрический контакт со вторым электродом, выведенный за пределы корпуса аккумулятора, а также сепараторы, отделяющие первый электрод от второго электрода.
21. Литиевый аккумулятор по п.1, включающий верхнюю часть корпуса, содержащую первый полюс аккумулятора, и нижнюю часть корпуса, содержащую второй полюс аккумулятора, которые соединены между собой и формируют внутренний объем аккумулятора, первый электрод, расположенный во внутреннем объеме верхней части корпуса, второй электрод, расположенный во внутреннем объеме нижней части корпуса, сепаратор, отделяющий первый электрод от второго электрода, а также прокладку, расположенную между верхней частью корпуса и нижней частью корпуса, предназначенную для изоляции первого полюса аккумулятора от второго полюса аккумулятора.
22. Литиевый аккумулятор по п.1, включающий два крайних набора компонентов и хотя бы один внутренний набор компонентов, каждый из которых включает первые электроды, вторые электроды, сепараторы, токосъемники и полюсы аккумулятора, а также: полую верхнюю часть корпуса, имеющую закрытую внешнюю поверхность и открытую внутреннюю поверхность, формирующая корпус для размещения первого электрода, полую нижнюю часть корпуса, имеющую закрытую внешнюю поверхность и открытую внутреннюю поверхность, формирующая корпус для размещения первого электрода, внутренние каркасы для размещения первых электродов, внутренние каркасы для размещения вторых электродов, сепараторы, расположенные между первыми электродами и вторьми электродами, токосъемники, имеющие электрический контакт с первыми электродами и подсоединенные к первому полюсу аккумулятора, токосъемники, имеющие электрический контакт со вторыми электродами и подсоединенные ко второму полюсу аккумулятора.
23. Способ изготовления литиевого аккумулятора по п.1, при котором хотя бы один из слоев первого электрода, сепаратор, и хотя бы один из слоев второго электрода собраны путем прессования при расположении один поверх другого, корпус аккумулятора заполнен электролитом, закрыт, и токосъемники присоединены к аккумулятору.
24. Способ по п.23, характеризующийся тем, что отдельные слои последовательно спрессованы один поверх другого путем приложения ударной нагрузки.
25. Способ по п.23, характеризующийся тем, что спрессованные слои, по крайней мере, одного электрода, сепаратор, и хотя бы один другой электрод собраны путем укладки друг на друга, корпус аккумулятора заполнен электролитом, закрыт, и токосъемники присоединены к аккумулятору.