ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР С КАТОДОМ НА ОСНОВЕ ОКСИДА НИКЕЛЯ-КОБАЛЬТА-АЛЮМИНИЯ LiNiCoAlO2 (NCA)

Из известных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является цилиндрический ЛИА, содержащий цилиндрический корпус с герметизированными положительным и отрицательным токовыводами, расположенными на крышках, приваренных к противоположным торцам корпуса, цилиндрический блок из отрицательного и положительного электродов с активными массами, разделенных сепаратором, пропитанным электролитом, токовые коллекторы электродов, приваренные к соответствующим токовыводам, ЛИА содержит катод с активной массой, содержащей сложный оксид лития и добавку углерода (патент на полезную модель №143063, 13.03.2014, US 2017062798 А1, 02.03.2017 (D1).
Известный ЛИА обладают низкими разрядными характеристиками.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели ЛИА является создание конструкции ЛИА, обладающей высокими разрядными характеристиками и безопасностью эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемый ЛИА содержит цилиндрический тянутый металлический корпус, внутри которого размещен электродный блок в виде рулона, скрученного из отрицательного и положительного электродов, разделенных сепаратором, и электролит, расположенный в свободном объеме внутри корпуса, анод, приваренный к отрицательному токовыводу и катод, приваренный к положительному токовыводу, на корпусе установлена термоусадочная пленка, анод представляет собой медную фольгу с нанесенной на нее активной массой, состоящей из графита, поливинилиденфторида, нановолокна и углерода при следующем соотношении компонентов, мас.%:
графит
92-95
поливинилиденфторид
3-6
нановолокно
0,5-1,0
углерод
остальное,
2
а катод представляет собой алюминиевую фольгу с нанесенной на нее активной массой, состоящей из литированного смешанного оксида никеля-кобальта-алюминия (LiNiCoAlO), поливинилиденфторида, нановолокна и углерода при следующем соотношении компонентов, мас.%:
LiNiCoAlO<sub>2</sub> (NCA)
92-96
поливинилиденфторид
1-3
нановолокно
0,5-1,5
углерод
остальное
Заявленный ЛИА обладает высокими разрядными характеристиками, допускающими разряд токами до 50 С. Испытания ЛИА показали удельную емкость не менее 240 Втхчас/кг и наработку на ресурс не менее 1000 циклов.
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.
2
Цилиндрический литий-ионный аккумулятор с катодом на основе LiNiCoAlO (NCA) состоит из цилиндрического тянутого металлического корпуса (поз. 1). С верхнего торца корпуса приварена крышка с герметично установленным положительным (алюминиевым) токовыводом (поз. 2) и клапаном (поз. 8); к корпусу также приварен отрицательный (медный) (поз. 3) токовывод.
Внутри корпуса помещен электродный блок (поз. 4) в виде рулона, скрученного из отрицательного (поз. 5) и положительного (поз. 6) электродов, разделенных сепаратором (поз. 7). Свободный объем внутри корпуса заполнен электролитом. Анод приварен к отрицательному токовыводу; катод приварен к положительному токовыводу. На корпусе ЛИА установлена пленка термоусадочная (поз. 9).
Пример практической реализации.
2
2
В соответствии с заявленной формулой полезной модели был изготовлен ЛИА с номинальной емкостью не менее 3,4 Ахч. ЛИА использует металлический корпус. Положительный электрод содержит активную массу в количестве 0,041-0,043 г/см, отрицательный электрод содержит активную массу в количестве 0,019-0,020 г/см, используется сепаратор полипропиленовый типа РР 2075 и электролит. Испытания ЛИА показали удельную емкость не менее 240 Втхчас/кг и наработку на ресурс не менее 1000 циклов.
Указанный цилиндрический литий-ионный аккумулятор может применяться в общегражданской технике (аварийное резервное питание ответственных систем, накопители энергии на промышленных предприятиях и всех видах транспорта) в бытовой технике (автономное питание мобильных устройств, видеокамер и другой портативной электроники) и в изделиях специального назначения.
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».