Электролит для алюминиево-ионной батареи

[yatcheh]

После "тренировки" аккумулятора (длительный перезаряд на 3,3В) элементы немного нагреваются и из них, даже из заклееных, протекает электролит (все-таки я плохо их заклеил, в местах где выходят провода электролит может протекать под давлением). Но после-пары тройки таких операций  электролит течь перестает и у батареи улучшаются характеристики - снижается саморазряд, немного повышается емкость.

 

Обычное дело - "тренировка" аккумулятора. В процессе тренировки истощаются побочные процессы. Не зря в литиевых аккумах клапана предусмотрены - они на тренировке через них газят. Обычная тренировка от 6-ти часов до двух суток занимает, пока аккум "кипеть" перестанет. И ето - на чистом электролите, c фабричными электродами, в заводских условиях. А вы шо хотели с самостроем?

[dk_]

Обычное дело - "тренировка" аккумулятора. В процессе тренировки истощаются побочные процессы. Не зря в литиевых аккумах клапана предусмотрены - они на тренировке через них газят. Обычная тренировка от 6-ти часов до двух суток занимает, пока аккум "кипеть" перестанет. И ето - на чистом электролите, c фабричными электродами, в заводских условиях. А вы шо хотели с самостроем?

 

Отлично, значит я правильно сделал что не стал запаивать элементы, а заклеил лоскутками водопроводного скотча - сработало вместо клапанов. Гут, значит я на правильном пути.

[dx_]

Итаг.

 

Я решил что следующим вариантом будет что-то вроде аккумулятора с развитой поверхностью анодов и катодов. Поэтому я сделал корпус из трех частей: в середине графитовый катод, а по бокам от него алюминиевые аноды.

 

Рамки анодов:

 

 

Рамка катода:

 

 

Печатаем рамки:

 

 

Результат (в центре рамка катода, по бокам рамки анодов):

 

 

После этого приступаем к самой занудной операции - сложит гармошкой четыре метра ленты из алюминиевой фольги (10 частей по 40см.):

 

 

Просто руками такое несложишь, я использовал простейшее приспособление - стопку картонных лент шириной 1 см и длиной 10см, когда лента оборачивается на него гармошкой все вместе это становится похоже на веер:

 

 

После оборачивания ленты полоски вытащить все вместе невозможно, но по две-три штуки они легко извлекаются и оставляют готовую гармошку из фольги:

 

 

Но все равно на одну гармошку уходит минут 20, а в сложенным виде все они имеют вот такую общую толщину:

 

 

 

Это было самое занудное, далее переходим к катоду. Это контакт катода:

 

 

Это он же, установленный в рамку катода:

 

 

Это рамка катода соединенная винтами с рамкой одного из анодов и отделенная от анода двойным слоем стеклоткани:

 

 

Теперь готовим терморасщепленный графит. В нерасщепленном виде он лежит небольшим слоем в 2-3мм. на дне пепельницы:

 

 

После расщепления в железной ложке над горелкой он полностью забивает всю пепельницу без горки:

 

 

Всего графита было 1,5гр. После заполнения рамки катода его осталась где-то треть, то есть в катод попал 1гр. графита и учитывая небольшую трамбовку, его площадь поверхности должна составлять около 400-450м2.

 

 

Прикручиваем вторую рамку анода:

 

 

Теперь делаем анод. Между складками гармошки укладываем лоскуты стеклоткани

 

 

Переложенные стеклотканью гармошки из фольги. Видно, что одна сторона гармошки "глухая", а вторая открыта и из нее выступает стеклоткань, этой стороной анод повернут к катоду:

 

 

Помещаем гармошки в ячейки анода:

 

 

Боковой складкой гармошки накрываем ее заднюю часть и обматываем все скотчем:

 

 

Теперь лудим контактные площадки для шины анода:

 

 

Припаиваем с двух сторон шины, свернутые из алюминиевой фольги:

 

 

Сгибаем и выводим концы шин вверх, обматываем скотчем:

 

 

Спаиваем концы шин друг с другом и припаиваем к ней провода, фиксируем скотчем:

 

 

Помещаем в полиэтиленовый пакет, обматываем еще раз скотчем, заливаем электролит. Аккумулятор готов:

 

 

 

 

 

 

Результаты к сожалению не оправдались и по повоедению и по характеристикам данный элемент оказался полностью идентичен предыдущей батарее, за тем исключением что элемент в нем был один и он дает напряжение 1,2В.

 

Я подозреваю что дело здесь в контакте анода, который отбирает насебя весь ток, а остальной графит просто не работает. Надо сделать еще одну небольшую батарейку с катодом из терморасширенного графита без контакта из графитовой фольги и проверить - если характеристики вырастут, тогда ура. если нет - надо будет что-то думать.

 

Но в целом, я думаю возможность создания перезаряжаемого алюминиево-ионного элемента эти опыты уже вполне доказали и теперь надо браться уже за 1-этил-3-метил-имидазолиевый электролит.

Изменено 2 Августа, 2015 в 02:03 пользователем dx_

[dx_]

Нет, чисто пористые (из терморасщепленного графита) катоды с димексидом работают плохо. Скорее всего это связано с высоким сопротивлением димексидового электролита. Элемент с чисто пористым катодом на димексиде выдает 0,2В. Тут может помочь или использование этилметилимидазолия (EMIM) или возможно что и это не поможет и нужна более прочная графитовая структура типа аэрографита.

В отношении димексида и терморасщепленного графита есть другое направление поиска: терморасщепленный графит легко прессуется в плотную фольгу, использование которой дает напряжения на элементах от 0,8 до 1,2В. Можно воспользоваться этим свойством и сделать многослойный элемент, в котором тонкие спрессованные слои терморасщепленного графита отделить от слоев алюминиевой фольги стеклотканью. Можно сделать довольно толстую слойку с достаточно развитой поверхностью и получить вполне вероятно достаточно интересные результаты, но мне сейчас не до этого, так что кто хочет - продолжайте

 

Вообще тут очень интересное может быть продолжение именно на базе димексидового электролита, выглядящее примерно таким образом: берется алюминиевая фольга, сепаратор в виде стеклоткани или лучше тонкого листа поропласта (аналогичного тем, что используются в современных кислотно-свинцовых аккумуляторах) и терморасщепленный графит после расширения. Потом надо придумать какую-то машинку, которая будет постепенно сворачивать в цилиндр и наматывать трехслойную структуру из алюминиевой фольги, сепаратора и прессуемого на ходу графитового порошка. И тогда можно получить спрессованный на месте свернутый в цилиндр графитовый катод, который хорошо будет работать в электролите с высоким сопротивлением и одновременно будет получен элемент с площадью поверхности не уступающей современным литий-ионным батареям (они делаются по похожей технологии). Очень может быть что вот такая батарейка на димексиде могла бы работать не хуже, а в производстве обошлась бы значительно проще. А может и нет - проверять надо

Изменено 5 Августа, 2015 в 06:18 пользователем dx_

[ШСВ]

В продолжение темы, новости от 2017 года рассказали мне о том, что химики Стэнфорда смешивали хлорид алюминия с мочевиной и у них получился аккумулятор, унылый в сравнении с литиевым, но рабочий и дешевый из-за дешевизны материалов. Какие подводные камни? Или стоит всем любопытным метнуться за хлоридом алюминия и карбамидом?

https://hitech.newsru.com/article/10feb2017/urea