RU2714512C1

RU2714512C1 - Melted electrolyte for chemical current source

Info

Publication number: RU2714512C1
Application number: RU2019122526A
Authority: RU
Inventors: Иван Кириллович Гаркушин; Вера Ивановна Сырова; Евгений Иванович Фролов; Юрий Васильевич Мощенский
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-02-18

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical industry, in particular to development of compositions including fluoride, bromide, sulphate and lithium carbonate, which are used as molten electrolytes in chemical sources of current. According to the invention, the composition contains lithium fluoride, bromide and sulphate, which additionally contains lithium carbonate, with the following ratio of components, wt%: lithium fluoride 5.58–5.96; lithium sulphate 25.13–25.22; lithium bromide 59.56–59.74; lithium carbonate 9.35–9.46.

EFFECT: reduced melting point and specific enthalpy of electrolyte melting.

1 cl, 5 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области электротехнической промышленности, в частности к разработке составов, включающих фторид, бромид и сульфат лития, которые можно применять в качестве расплавляемых электролитов в химических источниках тока.The invention relates to the field of the electrical industry, in particular to the development of compositions including fluoride, bromide and lithium sulfate, which can be used as molten electrolytes in chemical current sources.

Известен состав, содержащий бромид калия и метаванадат лития. Температура плавления смеси 510°С, удельная энтальпия плавления477 Дж/г (Золотухина Е.В., Губанова Т.В., Гаркушин И.К. Трехкомпонентная взаимная система Li,K||Br,VO₃ // «Журнал неорганической химии». - 2013. - Т. 52. - №12. - С. 2095-2098). Данный состав имеет высокие значения удельной энтальпии и температуры плавления.Known composition containing potassium bromide and lithium metavanadate. The melting temperature of the mixture is 510 ° C, the specific enthalpy of melting is 477 J / g (Zolotukhina E.V., Gubanova T.V., Garkushin I.K. Three-component reciprocal system Li, K || Br, VO ₃ // Journal of Inorganic Chemistry . - 2013. - T. 52. - No. 12. - S. 2095-2098). This composition has high values of specific enthalpy and melting point.

Также известны составы: LiF-LiVO₃-Li₂SO₄ с температурой плавления смеси 497°С и удельной энтальпией плавления 241 Дж/г и LiF-Li₂SO₄-Li₂MoO₄ с температурой плавления смеси 501°С и удельной энтальпией плавления 456 Дж/г (Губанова Т.В., Кондратюк И.К., Гаркушин И.К. Фазовые равновесия в трехкомпонентных системах: LiF-LiVO₃-Li₂SO₄ и LiF-Li₂SO₄-Li₂MoO₄ // Журн. неорг. химии. - 2005. - Т. 50. - №12. С. 2079-2083).Also known compositions: LiF-LiVO ₃ -Li ₂ SO ₄ with a melting point of a mixture of 497 ° C and a specific melting enthalpy of 241 J / g and LiF-Li ₂ SO ₄ -Li ₂ MoO ₄ with a melting point of a mixture of 501 ° C and a specific enthalpy melting point 456 J / g (Gubanova T.V., Kondratyuk I.K., Garkushin I.K. Phase equilibria in three-component systems: LiF-LiVO ₃ -Li ₂ SO ₄ and LiF-Li ₂ SO ₄ -Li ₂ MoO ₄ // Journal of inorganic chemistry. - 2005. - V. 50. - No. 12. P. 2079-2083).

Наиболее близким к заявленному составу по температуре плавления и компонентам является состав содержащий фторид, бромид и сульфат лития с температурой плавления смеси 421-426°С и удельной энтальпией плавления 232-249 Дж/г (Патент РФ №2326920). Недостатками данного состава являются относительно высокая удельная энтальпия плавления 249Дж/г и высокая температура плавления 426°С.Closest to the claimed composition in terms of melting point and components is a composition containing lithium fluoride, bromide and sulfate with a melting point of a mixture of 421-426 ° C and a specific melting enthalpy of 232-249 J / g (RF Patent No. 2326920). The disadvantages of this composition are the relatively high specific enthalpy of melting of 249 J / g and a high melting point of 426 ° C.

Техническим результатом является снижение температуры плавления и удельной энтальпии плавления.The technical result is to reduce the melting temperature and specific enthalpy of melting.

Технический результат достигается следующим образом: В расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий фторид, бромид, сульфат лития, введено соединение Li₂CO₃, при следующем соотношении компонентов, мас. %:The technical result is achieved as follows: In the molten electrolyte for a chemical current source, including fluoride, bromide, lithium sulfate, the compound Li ₂ CO _{3 is} introduced, in the following ratio of components, wt. %:

Фторид лития 5,58-5,96Lithium Fluoride 5.58-5.96

Сульфат лития 25,13-25,22Lithium Sulphate 25.13-25.22

Бромид лития 59,56-59,74Lithium bromide 59.56-59.74

Карбонат лития 9,35-9,46.Lithium carbonate 9.35-9.46.

Примеры конкретного исполнения:Examples of specific performance:

Пример 1.Example 1

В печи шахматного типа переплавляют безводные соли 0,0558 г (5,58 масс. %) фторида лития + 0,2522 г (25,22 масс. %) сульфата лития + 0,5974 г (59,74 масс. %) бромида лития + 0,0946 г (9,46 масс. %) карбоната лития. Температура плавления смеси 396°С, удельная энтальпия плавления 225Дж/г. Энтальпия плавления составов измерялась методом количественного ДТА.Anhydrous salts of 0.0558 g (5.58 wt.%) Lithium fluoride + 0.2522 g (25.22 wt.%) Lithium sulfate + 0.5974 g (59.74 wt.%) Bromide are smelted in a chess-type furnace. lithium + 0.0946 g (9.46 wt.%) lithium carbonate. The melting point of the mixture is 396 ° C, the specific enthalpy of melting is 225 J / g. The melting enthalpy of the compositions was measured by the method of quantitative DTA.

Пример 2Example 2

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0577 г (5,77 масс. %) фторида лития + 0,2517 г (25,17 масс. %) сульфата лития + 0,5965 г (59,65 масс. %) бромида лития + 0,0941 г (9,41 масс. %) карбонат лития. Температура плавления смеси 394°С, удельная энтальпия плавления 218 Дж/г.In the conditions of example 1, anhydrous salts are melted 0.0577 g (5.77 wt.%) Lithium fluoride + 0.2517 g (25.17 wt.%) Lithium sulfate + 0.5965 g (59.65 wt.%) Bromide lithium + 0.0941 g (9.41 wt.%) lithium carbonate. The melting point of the mixture is 394 ° C, the specific enthalpy of melting is 218 J / g.

Пример 3Example 3

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0596 г (5,96 масс. %) фторида лития + 0,2513 г (25,13 масс. %) сульфата лития + 0,5956 г (59,56 масс. %) бромида лития + 0,0935 г (9,35 масс. %) карбонат лития. Температура плавления смеси 398°С, удельная энтальпия плавления 227 Дж/г.In the conditions of example 1, anhydrous salts are melted 0.0596 g (5.96 wt.%) Lithium fluoride + 0.2513 g (25.13 wt.%) Lithium sulfate + 0.5956 g (59.56 wt.%) Bromide lithium + 0.0935 g (9.35 wt.%) lithium carbonate. The melting temperature of the mixture is 398 ° C, the specific enthalpy of melting is 227 J / g.

Пример 4Example 4

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0540 г (5,40 масс. %) фторида лития + 0,2525 г (25,25 масс. %) сульфата лития + 0,5993 г (59,93 масс. %) бромида лития + 0,0942 г (9,42 масс. %) карбонат лития. Температура плавления смеси 403°С, удельная энтальпия плавления 230 Дж/г.In the conditions of example 1, anhydrous salts are melted 0.0540 g (5.40 wt.%) Lithium fluoride + 0.2525 g (25.25 wt.%) Lithium sulfate + 0.5993 g (59.93 wt.%) Bromide lithium + 0.0942 g (9.42 wt.%) lithium carbonate. The melting temperature of the mixture is 403 ° C, the specific enthalpy of melting is 230 J / g.

Пример 5Example 5

В условиях примера 1 переплавляют безводные соли 0,0614 г (6,14 масс. %) фторида лития + 0,2510 г (25,10 масс. %) сульфата лития + 0,5937 г (59,37 масс. %) бромида лития + 0,0939 г (9,39 масс. %) карбоната лития. Температура плавления смеси 403°С, удельная энтальпия плавления 232 Дж/г.In the conditions of example 1, anhydrous salts are melted 0.0614 g (6.14 wt.%) Lithium fluoride + 0.2510 g (25.10 wt.%) Lithium sulfate + 0.5937 g (59.37 wt.%) Bromide lithium + 0.0939 g (9.39 wt.%) lithium carbonate. The melting temperature of the mixture is 403 ° C, the specific enthalpy of melting is 232 J / g.

За указанными пределами концентраций (примеры 1-3) наблюдается неоднофазность составов вследствие повышения температуры плавления, отличной от эвтектической (примеры 4, 5).Beyond the indicated concentration limits (examples 1-3), the compositions are not uniformly phase due to an increase in the melting temperature other than eutectic (examples 4, 5).

В таблице приведены сравнительные характеристики свойств, предлагаемого состава и состава, выбранного в качестве прототипа.The table shows the comparative characteristics of the properties, the proposed composition and composition, selected as a prototype.

Из результатов таблицы видно, что предлагаемый состав имеет более низкую температуру плавления на 27-28°С, что расширяет диапазон использования состава по температуре и удельную энтальпию плавления ниже на 14-22 Дж/г по сравнению с прототипом, что снижает энергозатраты на плавление состава и приведение его в рабочее состояние.From the results of the table it is seen that the proposed composition has a lower melting point of 27-28 ° C, which extends the range of use of the composition in temperature and the specific enthalpy of melting is lower by 14-22 J / g in comparison with the prototype, which reduces the energy consumption for melting the composition and bringing it into working condition.

Claims

Расплавляемый электролит для химического источника тока, включающий фторид, бромид, сульфат лития, отличающийся тем, что введено соединение Li₂CO₃, при следующем соотношении компонентов, мас.%:A molten electrolyte for a chemical current source, including fluoride, bromide, lithium sulfate, characterized in that the compound Li ₂ CO _{3 is} introduced in the following ratio of components, wt.%:

Фторид литияLithium fluoride 5,58-5,96 5.58-5.96 Сульфат литияLithium sulfate 25,13-25,2225.13-25.22 Бромид литияLithium bromide 59,56-59,74 59.56-59.74 Карбонат литияLithium carbonate 9,35-9,46 9.35-9.46