Элементарная ячейка литий-ионного аккумулятора и аккумулятор на ее основе

Abstract

FIELD: battery production. SUBSTANCE: invention relates to materials of lithium-ion batteries with high specific energy. An elementary unit of a battery consists of current collectors, an anode, a cathode, an electrolyte and an insulator. Thin–film electrolytes are used as electrolytes, lithium-cation-conducting materials are used as cathodes. A multilayer graphite-silicene composition is used as an anode with a ratio of 5 monoatomic layers of silicene on a graphite substrate of 4-8 monoatomic layers of graphene. The silicene sheets are separated by a gap of 0.24-0.75 nm. The graphite substrate is preferably made of 8 layers and is coated with silicene on both sides. A lithium-ion battery is made from parallel connected elementary cells placed in a housing isolated from the external environment of the atmosphere. The cells can be connected mirrorlike relative to the plane parallel to the plane of the silicene. EFFECT: increase in the number of discharge/charge cycles of the battery to 5000 and above without reducing the specific capacity of the anode below 3500 mAh/g in the operating temperature range (from -50 to 100°C), reducing the size and weight of the lithium-ion battery, eliminating the volumetric expansion of the anodes of the elementary cells and the lithium-ion battery as a whole. 5 cl, 2 dwg, 1 tbl.

Изобретение относится к материалам литий-ионных аккумуляторов с высокой удельной энергией. Элементарная ячейка аккумулятора состоит из токосъемников, анода, катода, электролита и изолятора. В качестве электролитов используют тонкопленочные электролиты, в качестве катодов – катионпроводящие по литию материалы. В качестве анода используют многослойную графит-силиценовую композицию при соотношении 5 моноатомных слоев силицена на графитовую подложку из 4-8 моноатомных слоев графена. Силиценовые листы разделены зазором 0,24-0,75 нм. Графитовая подложка предпочтительно выполнена из 8 слоев и с обеих сторон покрыта силиценом. Из параллельно соединенных элементарных ячеек, размещенных в изолированном от внешней среды атмосферы корпусе, изготавливают литий-ионный аккумулятор. Ячейки могут быть соединены зеркально относительно плоскости, параллельной плоскости силицена. Технический результат заключается в увеличении числа циклов разряда/заряда аккумулятора до 5000 и выше без снижения удельной емкости анода ниже 3500 мА·ч/г в диапазоне рабочих температур (от -50 до 100°С), уменьшении размеров и массы литий-ионного аккумулятора, исключении объемного расширения анодов элементарных ячеек и литий-ионного аккумулятора в целом. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.