Володимир Білинський-Слотило

Микола Грінкунауковий керівник – проф. Ковалюк З. Д.Первинні джерела струму Li/Cu 4 Bi 5 S 10Перспективними активними речовинами елементів живленнярізних портативних електронних приладів являються Bi 2 Se 3 ,CuBiSe 2 і CuBiSeS, які володіють відносно високимиенергетичними характеристиками. Ефективною речовиною дляелектродів півторавольтових джерел живлення, які забезпечуютьвідносно високу потужність літієвих систем, являється Cu 4 Bi 5 S 10 .Ціллю даної роботи було дослідження експлуатаційниххарактеристик гальванічної пари Li/Cu 4 Bi 5 S 10 . Катодний матеріалотримували методом двоетапного синтезу, який проводили взапаяних кварцових ампулах, вакуумованих до остаточного тиску10 -5 мм рт. ст. Спочатку сплавлялась стехіометрична кількістьметалічних компонентів (Bi і Cu) при температурі 1100±10ºCпротягом 3–4 год. Потім ампула розкривалась, і в неїдобавлялась стехіометрична кількість сірки, після чого процесвакуумування-запайки повторювався.На заключному етапі ампула поступово (10ºC/год) нагріваласьдо температури 800±10ºC і витримувалась при цій температурі неменше 3 годин.Експерименти проводились на елементах стандартноготипорозміру “2325”( ø23 мм, висота h=2,5 мм). Катоди буливиготовлені за порошковою технологією. Після механічногоподрібнення матеріал моловся в шаровій мельниці “Санд” дляотримання мілкодисперсного порошка (d≤75 мкм). Дисковіелектроди діаметром 19,5 мм і висотою ~1,15 мм формувалисьпри кімнатній температурі в спеціальній прес-формі під тискомблизько 10 3 кг/см 2 , при цьому для механічної міцності електродіввикористовували в’язку речовину. Для підвищення ефективностівикористання Cu 4 Bi 5 S 10 і протікання струмотворчої реакції повсьому об’єму до катодної маси добавили пороутворювач. Післятермообробки в динамічному вакуумі при температурі 220ºCпротягом двох годин формувалась пориста структура електрода звідносним об’ємом пор 20%. Для анода із смужки металічноголітію товщиною 0,80 мм, вирізали диски діаметром 18 мм, щозабезпечило енергоємність негативного електрода приблизно 415мА·год. В якості електроліта використовувався одно-молярнийрозчин тетрафторборат літію LiBF 4 в γ-бутіролактоні, а в якостісепаратора – поліпропілен.Розрядні характеристики елементів Li/Cu 4 Bi 5 S 10 визначалисьпри кімнатній температурі і розрядці постійним струмом різноївеличини (0,1; 0,3; 1 і 2 мА) до кінцевої напруги 1В. Розряднікриві приведені на рисунку 1. Відповідні розрядні параметриелементів Li/Cu 4 Bi 5 S 10 показані в таблиці 1.Рис. 1. Розрядні характеристики літієвого джерела живленняLi/Сu 4 Ві 5 S 10 при різних значеннях струмуПри струмі 2 мА отримана енергоємність складає 228 мА·год, а їїмаксимальне значення (380 мА·год) отримана при струмі 0,1 мА.Таблиця 1. Розрядні параметри елементів Li/Cu 4 Bi 5 S 10№п/пВагаактивногоматеріалу, гРозряднийструм, мАЕнергоємність,мА·годЕнергія,мВт·год1 2 228 3432 1 307 4463 1,0321 315 4544 0,3 330 53450,1 380 570Використані джерела1.Пат. 45130А України. Літієвий елемент/ А. В. Заслонкін, 3. Д.Ковалюк, I. В. Мінтянський та ін.- 2002.— Бюл, № 3.