CA1126809A - Matiere active positive solide pour generateurs electrochimiques de grande energie specifique - Google Patents
Matiere active positive solide pour generateurs electrochimiques de grande energie specifiqueInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Abstract
PRECIS DE LA DIVULGATION; L'invention concerne un générateur électrochi-mique comportant une matière active positive,une matière active négative et un électrolyte, la matière active positive consistant en un composé formé de deux oxydes, le premier étant de carac-tère basique et constitue par de l'oxyde cuivrique CuO, le second étant de caractère acide et constitue par de l'oxyde de bismuth Bi2O3, ledit compose étant Bi2CuO4.
Description
~ a presente l~vention concerne un géne,xateu~
électrochimique comportant une ~ati~re ~cti~e positi~e solide de grande energie spécifique à electrolyte non aqueux, o~ la matiere active negative est un metal alcalin tel que le lithium.
Dans la demande de brevet canadien n 313,192 du 12 octobre 1978, la Demanderesse a decrit des composés qui pre-sentaient avec le minium Pb30~ l'analogie de resulter de la combinaison d'un oxyde à caractère acide avec un oxyde à carac-tère basique tel que l'ox~de de plomb. Le compose ayant donne les meiIleurs resultats jusqu'à present est le bismuthate de plomb qui resulte de la combinaison de l'oxyde basique PbO avec l'oxyde de bismuth ~ caractère acide Bi203.
La Demanderesse a cherche une matiere active ' qui, tout en conservant l~ordre de grandeur des tensions de decharge du bismuthate, possèderait des capacites specifiques (massique et volumetrique) superieures.
L'invention a donc pour objet un genérateur electrochimique comportant une matiare active positi~e, une matière active negative et un electrolyte, la matiere acti~e positive consltant en un composë forme de deux oxydes, le premier etant d~ caractère basique et constitue p~r de l'oxyde cuivrlque CuO, le second etant de caractere acide et constitue par de l'oxyde de bismuth Bi203, ledit composé etant Bi2Cu04.
Plus precisement la matière active e~t un com~
pose de ~ormule Bi203, CuO~ soit Bi2Cu04. Ce compose a ete signale pour la premiere fois dans un article de ~IM. BOI~IN r THOMAS et TRIDOT dans les C.R. Acad.Sci. Paris t.276 ~26 mars 1973) serie C p. 1105.
A~antageuseme~t ~'electrolyte de ce generateur est une solution d'un sel de lithium dans un ether ou un melange d'ethers.
~ ~ `
~2~
Les éthers p~eferes son~ le te~ra~drofuranne;
le diméthoxyet~a~e, le dioxolanne, et leu~s ~elanges. Il peut leur etre ajoute un ester tel que le carbonate de prapylene ou d'ethylene.
Le sel de lithium préfere est le perchlorate.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-apres d'un exemple d'un generateur electrochimi-que employant la matiere active positive selon l'invention, illustre par le dessin ci-joint dans lequel;
- la figure 1 represente un yenérateur elec-trochimique selon l'invention - la figure 2 représente une courbe de décharge du yénérateur de la figure 1.
I,a figure 1 représente un yénérateur électrochi-mique de type bouton. Les constituants actifs sont enfermés dans un boitier constitué d'une part par une coupelle métallique 1 qui contient la masse active positive 2, et d'autre part par une coupelle métallique 7 qui contient la matiare active négative 5 en lithium incrustée sur une yrille de nickel 6 soudée a la coupelle 7. Les coupelles 1 et 7 sont embo~tées llune dans l'au-tre et isolées electriquement l'une de l'autre par un joint isolant 9. La matière active néyatiYe 5 et la masse positive
électrochimique comportant une ~ati~re ~cti~e positi~e solide de grande energie spécifique à electrolyte non aqueux, o~ la matiere active negative est un metal alcalin tel que le lithium.
Dans la demande de brevet canadien n 313,192 du 12 octobre 1978, la Demanderesse a decrit des composés qui pre-sentaient avec le minium Pb30~ l'analogie de resulter de la combinaison d'un oxyde à caractère acide avec un oxyde à carac-tère basique tel que l'ox~de de plomb. Le compose ayant donne les meiIleurs resultats jusqu'à present est le bismuthate de plomb qui resulte de la combinaison de l'oxyde basique PbO avec l'oxyde de bismuth ~ caractère acide Bi203.
La Demanderesse a cherche une matiere active ' qui, tout en conservant l~ordre de grandeur des tensions de decharge du bismuthate, possèderait des capacites specifiques (massique et volumetrique) superieures.
L'invention a donc pour objet un genérateur electrochimique comportant une matiare active positi~e, une matière active negative et un electrolyte, la matiere acti~e positive consltant en un composë forme de deux oxydes, le premier etant d~ caractère basique et constitue p~r de l'oxyde cuivrlque CuO, le second etant de caractere acide et constitue par de l'oxyde de bismuth Bi203, ledit composé etant Bi2Cu04.
Plus precisement la matière active e~t un com~
pose de ~ormule Bi203, CuO~ soit Bi2Cu04. Ce compose a ete signale pour la premiere fois dans un article de ~IM. BOI~IN r THOMAS et TRIDOT dans les C.R. Acad.Sci. Paris t.276 ~26 mars 1973) serie C p. 1105.
A~antageuseme~t ~'electrolyte de ce generateur est une solution d'un sel de lithium dans un ether ou un melange d'ethers.
~ ~ `
~2~
Les éthers p~eferes son~ le te~ra~drofuranne;
le diméthoxyet~a~e, le dioxolanne, et leu~s ~elanges. Il peut leur etre ajoute un ester tel que le carbonate de prapylene ou d'ethylene.
Le sel de lithium préfere est le perchlorate.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-apres d'un exemple d'un generateur electrochimi-que employant la matiere active positive selon l'invention, illustre par le dessin ci-joint dans lequel;
- la figure 1 represente un yenérateur elec-trochimique selon l'invention - la figure 2 représente une courbe de décharge du yénérateur de la figure 1.
I,a figure 1 représente un yénérateur électrochi-mique de type bouton. Les constituants actifs sont enfermés dans un boitier constitué d'une part par une coupelle métallique 1 qui contient la masse active positive 2, et d'autre part par une coupelle métallique 7 qui contient la matiare active négative 5 en lithium incrustée sur une yrille de nickel 6 soudée a la coupelle 7. Les coupelles 1 et 7 sont embo~tées llune dans l'au-tre et isolées electriquement l'une de l'autre par un joint isolant 9. La matière active néyatiYe 5 et la masse positive
2 sont séparées par une barrière 3 consistant en un film micro-poreux de polypropylene, et une épaisseur 4 de fibres de verre qui contient l'électrolyte.
~ es dimensions hors tout du yenérateur sont 2,5 mm de hauteur et 25 mm de diametre. La surface actiYe est d'envlron 3 cm .
La masse active positive a la composition suivante:
Bismuthate de cuivxe (Bi2cua4): 77%
PolytetxaRluore~hyl~ne, 4%
poudre de plomb(conducteur elect~onique inerte):
19%
La quantite de masse active est 1,2 ~, ce qui correspond a 363 mAh theoriques.
La quantite de lithium es~t c'hoisie pour coxres-pondre a 400 mAh theoriques.
L'electrolyte est une solution 2M de perchlorate de lithium dans le dioxolanne.
Des generateurs ainsi constitues ont ete mis en dechar~e sur une resistance de 1000 ohms, ce qui est un regime sevère.
Sur la ii~ure 2 on a represente la courbe de décharge d'un tel générateur, en portant en abscisses la capa-cité dechargee C (en mAh) et en ordonnees la tension ~ aux'bornes du generateur (en volts).
Comme on le ~oit sur la figure 2, la décharge, arr~tée a une tension de 1,2 volt, a donne 313 milliamperes-heures.
Le rendement d'un tel generateur est donc: 86~.
Bien en~endu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'ètre décrit; en particulier le génerateur electrochimique selon llinvention peut presenter toute autre configuration appropriée.
.. ' . :
... ..
~ es dimensions hors tout du yenérateur sont 2,5 mm de hauteur et 25 mm de diametre. La surface actiYe est d'envlron 3 cm .
La masse active positive a la composition suivante:
Bismuthate de cuivxe (Bi2cua4): 77%
PolytetxaRluore~hyl~ne, 4%
poudre de plomb(conducteur elect~onique inerte):
19%
La quantite de masse active est 1,2 ~, ce qui correspond a 363 mAh theoriques.
La quantite de lithium es~t c'hoisie pour coxres-pondre a 400 mAh theoriques.
L'electrolyte est une solution 2M de perchlorate de lithium dans le dioxolanne.
Des generateurs ainsi constitues ont ete mis en dechar~e sur une resistance de 1000 ohms, ce qui est un regime sevère.
Sur la ii~ure 2 on a represente la courbe de décharge d'un tel générateur, en portant en abscisses la capa-cité dechargee C (en mAh) et en ordonnees la tension ~ aux'bornes du generateur (en volts).
Comme on le ~oit sur la figure 2, la décharge, arr~tée a une tension de 1,2 volt, a donne 313 milliamperes-heures.
Le rendement d'un tel generateur est donc: 86~.
Bien en~endu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'ètre décrit; en particulier le génerateur electrochimique selon llinvention peut presenter toute autre configuration appropriée.
.. ' . :
... ..
Claims (6)
1. Générateur électrochimique comportant une matière active positive, une matière active négative et un électrolyte, la matière active positive consistant en un compo-sé formé de deux oxydes, le premier étant de caractère basique et constitué par de l'oxyde cuivrique CuO, le second étant de caractère acide et constitué par de l'oxyde de bismuth Bi2O3, ledit composé étant Bi2CuO4.
2. Générateur électrochimique selon la revendication 1, dans lequel ladite électrode négative est du lithium et ledit électrolyte est une solution non aqueuse.
3. Générateur électrochimique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'électrolyte est une solution d'un sel de lithium dans un solvant comportant au moins un éther.
4. Générateur électrochimique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit éther est choisi dans le groupe formé par le dioxolanne, le tétrahydro-furanne, le diméthoxyéthane et leurs mélanges.
5. Générateur électrochimique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit solvant com-porte en outre un ester choisi dans le groupe formé par le car-bonate de propylène et le carbonate d'éthylène.
6. Générateur selon la revendication 3/ 4 ou 5, caractérisé par le fait que ledit sel de lithium est le perchlorate.
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