НИЗКОПЛАВКИЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

LOW MELTING ELECTROLYTE FOR CHEMICAL CURRENT SOURCE

Leyla Nagayeva

Student, Department of Chemistry, Faculty of Biology, Geography and Chemistry,  Dagestan State Pedagogical University named after R. Gamzatov,

Russia, Makhachkala

Patimat Gasanalieva

Scientific supervisor, Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Chemistry, Dagestan State Pedagogical University named after R. Gamzatov,

Russia, Makhachkala

АННОТАЦИЯ

Низкоплавкий электролит для химического источника тока - это электролит, который плавится при низкой температуре. Такие электролиты часто используются в химических источниках тока, работающих при пониженных температурах, например, в батарейках для мобильных телефонов, которые используются в холодную погоду.

АBSTRACT

A low-melting electrolyte for a chemical current source is an electrolyte that melts at a low temperature. Such electrolytes are often used in chemical power sources operating at low temperatures, for example, in batteries for mobile phones that are used in cold weather.

Ключевые слова: химический источник тока, электролит, эвтектика, электропроводность.

Keywords: chemical current source, electrolyte, eutectic, electrical conductivity.

Введение

Химические источники тока (ХИТ) находят широкое применение в различных областях техники благодаря их способности длительное время обеспечивать питание автономных устройств. Одним из важнейших компонентов ХИТ является электролит — среда, обеспечивающая перенос ионов между электродами. Особый интерес представляют низкоплавкие электролиты, обладающие рядом преимуществ: высокой ионной проводимостью при низких температурах, стабильностью и возможностью работы в экстремальных условиях.

Свойства низкоплавких электролитов

Низкоплавкие электролиты характеризуются низкой температурой плавления (обычно ниже 100 °C), что позволяет применять их в компактных и специализированных химических источниках тока, работающих при пониженных температурах [1].

Главные требования к низкоплавким электролитам включают:

- Высокую электропроводность;

- Химическую и термическую стабильность;

- Широкий электролитический потенциал;

- Совместимость с материалами электродов [2].

Классическими представителями таких электролитов являются эвтектические смеси солей, органические растворители с добавлением солей лития, а также ионные жидкости.

Примеры низкоплавких электролитов

Ионные жидкости — это соли, находящиеся в жидком состоянии при температуре ниже 100 °C. Они не испаряются при нормальных условиях, обладают высокой ионной проводимостью и широким диапазоном электрохимической стабильности [3]. Примеры — производные имидазолиевого или пирролидиниевого катиона.

Их применение в литий-ионных батареях позволяет расширить температурный диапазон работы и повысить безопасность устройств за счёт невоспламеняемости [4].

Эвтектические смеси, например, смеси хлоридов лития и калия, применяются в первичных термобатареях. Эти смеси обладают высокой электропроводностью при температурах плавления около 350 °C [5].

Недостатком является необходимость нагрева для активации элемента, но в ряде военных и космических приложений такие условия допустимы [6].

Проблемы и перспективы

Хотя низкоплавкие электролиты открывают новые возможности для ХИТ, существуют и определённые проблемы: высокая стоимость синтеза и необходимость тщательной очистки ионных жидкостей, коррозионная активность некоторых эвтектических систем [7].

Перспективными направлениями исследований являются разработка новых композиций ионных жидкостей с улучшенной стабильностью, оптимизация состава эвтектических смесей и поиск биоразлагаемых электролитов для уменьшения воздействия на окружающую среду [8].

Заключение

Низкоплавкие электролиты играют ключевую роль в развитии современных химических источников тока. Их применение позволяет создавать более безопасные, компактные и эффективные устройства для работы в экстремальных условиях. Дальнейшие исследования в этой области направлены на улучшение характеристик электролитов и расширение их практического применения.

Список литературы:

1. Скугаревский А. Л. Электрохимические источники тока: Учебник. — М.: Энергоатомиздат, 2019. — 312 с.
2.  Лебедев В. Г. Электролиты и их свойства. — СПб.: Химия, 2017. — 288 с.
3. MacFarlane D.R. et al. Ionic liquids and their solid-state analogues as materials for energy generation and storage. Energy Environ. Sci., 2014, 7, 232-250.
4. Wasserscheid P., Welton T. Ionic Liquids in Synthesis. — Weinheim: Wiley-VCH, 2008.
5. Чубарьков В. А. Термобатареи и термоэлектрохимические системы. — М.: Наука, 2016. — 270 с.
6. Боусфилд К., Бэнкс К. Химические источники тока для специальных применений. — М.: Мир, 2020. — 340 с.
7. Смирнов М. Г. Ионные жидкости: основы, свойства, применение. — Казань: ФИЦ КазНЦ РАН, 2018. — 256 с.
8. Zhang S., Sun N., He X., Lu X., Zhang X. Physical properties of ionic liquids: database and evaluation. J. Phys. Chem. Ref. Data, 2006, 35, 1475-1517.