DD241978A1 - ELECTRODE FOR SEKUNDAERZELLE - Google Patents

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DD241978A1
DD241978A1 DD85281950A DD28195085A DD241978A1 DD 241978 A1 DD241978 A1 DD 241978A1 DD 85281950 A DD85281950 A DD 85281950A DD 28195085 A DD28195085 A DD 28195085A DD 241978 A1 DD241978 A1 DD 241978A1
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DD
German Democratic Republic
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electrode
polyacetylene
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active material
high energy
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Application number
DD85281950A
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Inventor
Klaus-Peter Stiehl
Horst Viola
Klaus Wiesener
Roland Mayer
Heike Brueckner
Wolfgang Schneider
Original Assignee
Univ Dresden Tech
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Sekundaerzellen werden als reversibel arbeitende elektrochemische Energiespeicher insbesondere zur Stromversorgung mikroelektronischer Geraete, beispielsweise Taschenrechner oder elektronische Uhren, eingesetzt. Ziel der Erfindung ist es, reversibel arbeitende Elektrodenmaterialien mit hoher Energiedichte anzugeben. Es wurde gefunden, dass 1,2-Dithiolo(4,3-c)1,2-dithiole Elektrodenmaterialien mit den gewuenschten Eigenschaften sind. Fig. 2Secondary cells are used as reversible electrochemical energy storage, in particular for the power supply of microelectronic devices, such as calculators or electronic clocks. The aim of the invention is to provide reversible electrode materials with high energy density. It has been found that 1,2-dithiolo (4,3-c) 1,2-dithiols are electrode materials having the desired properties. Fig. 2

Description

Überraschend wurde gefunden, daß 1,2-Dithiolo(3,4:d)1,2-dithiole (I) solche Elektrodenaktivmaterialien mit den gewünschten Eigenschaften sind.Surprisingly, it has been found that 1,2-dithiolo (3,4: d) 1,2-dithiols (I) are such electrode active materials with the desired properties.

Sese

HAcHAc

Vorteilhaft für den Einsatz dieser Verbindungen als Elektrodenaktivmaterialien für wiederaufladbare elektrochemische Stromquellen ist, daß diese nicht empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen sind. Sie können daher ohne besondere Maßnahmen gehandhabt werden. Weiterhin sind diese Substanzen weder giftig noch aggressiv.Advantageous for the use of these compounds as electrode active materials for rechargeable electrochemical power sources is that they are not sensitive to environmental influences. They can therefore be handled without special measures. Furthermore, these substances are neither poisonous nor aggressive.

Durch geeignete Auswahl der Elektrolytzusammensetzung ist es möglich, Sekundärzellen zu realisieren, deren Elektroden sowohl fest als auch flüssig sind. Die elektrochemische Aktivität ist äußert hoch und die entsprechenden Zellen haben eine große Amperestundenkapazität, die praktisch höher liegt als die des Polyacetylene.By suitable selection of the electrolyte composition, it is possible to realize secondary cells whose electrodes are both solid and liquid. The electrochemical activity is extremely high and the corresponding cells have a high ampere-hour capacity which is practically higher than that of the polyacetylenes.

Durch die ausgeprägten reversiblen Redoxeigenschaften der 1,2-Dithiolo(4,3-c)1,2-dithfole ist mit entsprechenden Sekundärzellen eine große Zyklenzahl erreichbar.Due to the pronounced reversible redox properties of 1,2-dithiolo (4,3-c) 1,2-dithfolene, a large number of cycles can be achieved with corresponding secondary cells.

Ausführungsbeispieleembodiments

1. Die positive Elektrode wird hergestellt, indem ein Gemisch aus 50% 1,2-Dithiolo(4,3-c)-1,2-dithion l-3,6-dithion (la) und 50% hydrophobieren Ruß in ein Nickelnetz eingepreßt wird. Als Gegenelektrode dient eine in ein Nickelnetz eingepreßte Lithiumscheibe. Der Elektrolyt besteht aus einem Gemisch von Dimethoxyethan/Propylencarbonat (50/50), dem 1 Mol pro Liter Lithiumperchlorat als Leitsalz zugegeben wurde.1. The positive electrode is prepared by adding a mixture of 50% 1,2-dithiolo (4,3-c) -1,2-dithionl-3,6-dithione (1a) and 50% hydrophobizing carbon black into a nickel mesh is pressed. The counterelectrode used is a lithium disk pressed into a nickel mesh. The electrolyte consists of a mixture of dimethoxyethane / propylene carbonate (50/50) to which 1 mole per liter of lithium perchlorate has been added as the conductive salt.

Figur 1 zeigt eine entsprechende Versuchszelle, die die positive Elektrode (1), die Lihiumelektrode (2), den Elektrolyten (3) in einem Glasröhrchen (4) mit Verschluß (5) enthält. Figur 2 zeigt die Entladecharakteristik der Zelle bei galvanostatischer Entladung mit ΙΟΟμΑ/cm2, wobei die eingewogene Menge des Aktivmaterials der positiven Elektrode 4mg beträgt. Figur 3 stellt das Verhalten bei der Zyklisierung der Zelle mit Konstantstrom dar.Figure 1 shows a corresponding experimental cell containing the positive electrode (1), the Lihiumelektrode (2), the electrolyte (3) in a glass tube (4) with closure (5). FIG. 2 shows the discharge characteristic of the cell in the case of galvanostatic discharge with ΙΟΟμΑ / cm 2 , wherein the weighed amount of the positive electrode active material is 4 mg. Figure 3 illustrates the behavior in the cyclization of the cell with constant current.

2. 1 mg 1,2-Dithiolo(4,3-c)-1,2-dithiol-3,6-dithion (la) werden in ca. 1,5ml Dimethoxyethan gelöst. Als Gegenelektrode wird eine Lithiumelektrode entsprechend Beispiel 1 verwendet. Die positive Elektrode ist ein Nickelnetz mit eingepreßtem hydrophobiertem Ruß. Figur 4 zeigt die Entladekennlinie bei galvanostatischer Belastung mit ΙΟΟμΑ/cm2.2. 1 mg of 1,2-dithiolo (4,3-c) -1,2-dithiol-3,6-dithione (1a) are dissolved in about 1.5 ml of dimethoxyethane. As the counter electrode, a lithium electrode according to Example 1 is used. The positive electrode is a nickel mesh with impregnated hydrophobized carbon black. FIG. 4 shows the discharge characteristic curve with galvanostatic load with ΙΟΟμΑ / cm 2 .

3. 3 mg IC werden mit 3 mg hydrophobiertem Ruß vermischt und in ein Nickelnetz eingepreßt. Die Gegenelektrode ist wiederum eine Lithiumelektrode der oben angeführten Art.3. 3 mg of IC are mixed with 3 mg of hydrophobized carbon black and pressed into a nickel mesh. The counter electrode is again a lithium electrode of the type mentioned above.

Figur 5 zeigt die Entladung mit ΙΟΟμΑ/cm2. Die Ruhezellenspännung beträgt 2,7V.FIG. 5 shows the discharge with ΙΟΟμΑ / cm 2 . The Ruhezellenspännung is 2.7V.

Als Elektrolyt wird eine 1 molare Lösung von Lithiumperchlorat in Propylencarbonat/Dimethoxyethan (50:50) verwendet.The electrolyte used is a 1 molar solution of lithium perchlorate in propylene carbonate / dimethoxyethane (50:50).

Claims (3)

-1- 241973-1- 241973 Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Elektrode für Sekundärzelle, gekennzeichnet dadurch, daß diese neben Zusätzen, beispielsweise Acetylenruß und Bindemitteln, als Aktivmaterial 1,2-Dithiolo(4,3-c)1,2-dithiole der allgemeinen Formel I enthält.1. electrode for secondary cell, characterized in that it contains, in addition to additives, such as acetylene black and binders, as active material 1,2-dithiolo (4,3-c) 1,2-dithiols of the general formula I. wobei X = S, Se, NAc (AC = Acylgruppe einer organischen Säure)
bedeuten.-
where X = S, Se, NAc (AC = acyl group of an organic acid)
mean.-
2. ElektrodefürSekundärzelle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Aktivmaterial I in flüssiger und/oder fester Form vorliegt.2. Electrodeforsecondary cell according to item 1, characterized in that the active material I is in liquid and / or solid form. 3. Elektrode für Sekundärzelle nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Aktivmaterialien Gemische verschiedener Verbindungen der allgemeinen Formel I vorliegen.3. electrode for secondary cell according to item 1 and 2, characterized in that mixtures of different compounds of general formula I are present as active materials. Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Sekundärzellen besitzen eine große Anwendungsbreite als reversibel arbeitende elektrochemische Energiespeicher. Insbesondere die Mikroelektronik erfordert durch die Entwicklung mobiler Geräte wie Taschenrechner, elektronischer Uhren oder Herzschrittmacher langlebige Stromquellen, welchedurch andere, teils nur zeitweise zurVerfügung stehende Energiequellen wiederaufgeladen werden können.Secondary cells have a wide range of applications as reversible electrochemical energy storage. In particular, microelectronics, through the development of mobile devices such as calculators, electronic clocks or pacemakers, require durable power sources that can be recharged by other, sometimes intermittent, energy sources. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Neben herkömmlichen Sekundärstromquellen wie beispielsweise dem Bleiakkumulator werden in letzter Zeit zunehmend alternative Stromquellen beschrieben, welche eine hohe Energiedichte besitzen und in Miniaturbauform realisiert werden können. Ganz besonders Polyacetylen gewann im Laufe der letzten Jahre zunehmendes Interesse, da sich aus diesem Material Elektroden herstellen lassen, welche den oben genannten Forderungen entsprechen. Die technische Nutzung eines auf der Basis von Polyacetylen arbeitenden Sekundärelementes steht aber noch aus und wird in nächster Zeit auch nicht realisiert werden können, da einige entscheidende Nachteile einer praktischen Anwendung entgegenstehen. Dies betrifft insbesondere die große Empfindlichkeit von Polyacetylen gegenüber Luftsauerstoff und -feuchtigkeit. Dadurch wird der Umgang mit der Substanz erschwert Und ist nur in hochspezialisierten Apparaturen möglich. Weiterer Nachteil ist die große Selbstentladungsrate von Stromquellen, welche insbesondere durch die im Verlaufe des elektrochemischen Prozesses entstehende negativ geladene Form des Polyacetylene verursacht wird. Weiterhin tritt im Verlaufe der Zeit eine chemische Zersetzung des Elektrodenaktivmaterials in der Zelle ein, so daß diese in ihrer Lebensdauer und möglichen Zyklenzahl beschränkt sein würde.In addition to conventional secondary power sources such as the lead-acid battery, alternative current sources which have a high energy density and can be realized in miniature design are increasingly being described recently. Polyacetylene in particular has gained increasing interest in recent years, since electrodes can be produced from this material which meet the above-mentioned requirements. However, the technical use of a working on the basis of polyacetylene secondary element is still pending and will not be realized in the near future, since some crucial disadvantages of a practical application preclude. This relates in particular to the high sensitivity of polyacetylene to atmospheric oxygen and moisture. This makes the handling of the substance difficult and is only possible in highly specialized equipment. Another disadvantage is the large self-discharge rate of current sources, which is caused in particular by the resulting in the course of the electrochemical process negatively charged form of the polyacetylenes. Furthermore, a chemical decomposition of the electrode active material in the cell occurs over time so that it would be limited in its life and possible number of cycles. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, reversibel arbeitende Elektrodenmaterialien anzugeben, welche eine hohe Energiedichte besitzen, chemisch stabil, resistent gegen Umwelteinflüsse sowie nicht toxisch oder aggresiv sind.The aim of the invention is to provide reversible electrode materials which have a high energy density, are chemically stable, resistant to environmental influences and are not toxic or aggressive. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Aufgabe der Erfindung ist es, reversibel arbeitende Elektrodenmaterialien anzugeben, die eine hohe Energiedichte besitzen, einfach handhabbar sind und eine große Lebensdauer entsprechender Sekundärzellen ermöglichen.The object of the invention is to provide reversibly operating electrode materials which have a high energy density, are easy to handle and enable a long service life of corresponding secondary cells.
DD85281950A 1985-10-22 1985-10-22 ELECTRODE FOR SEKUNDAERZELLE DD241978A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0569038A1 (en) * 1992-05-07 1993-11-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A reversible electrode

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