DE102012208657B3 - Kathodenmaterial für galvanische Elemente, enthaltend dotierte Kupferphosphate oder Kupferphosphatvanadate - Google Patents

Kathodenmaterial für galvanische Elemente, enthaltend dotierte Kupferphosphate oder Kupferphosphatvanadate Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Kathodenmaterialien für galvanische Elemente, insbesondere für eine Elektrode einer Batterie, enthaltend Verbindungen der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1) mit Me = zweiwertigen Übergangsmetall-Ionen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung in Batterien für medizinische Implantate.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kathodenmaterialien für galvanische Elemente, insbesondere für eine Elektrode einer Batterie, enthaltend dotierte Kupferphosphate oder dotierte Kupferphosphatvanate, insbesondere (Cu1-xMeX)nP2O5+n und (Cu1-xMex)nV2O5+n mit Me = zweiwertigen Übergangsmetall-Ionen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung in Batterien für medizinische Implantate.
  • Für die Stromversorgung eines medizinischen Implantats werden Batterien benötigt, die einerseits eine hohe Kapazität aufweisen und andererseits die Entnahme eines hohen Entladestroms ermöglichen. Eine hohe Kapazität verlängert die Einsatzzeit des medizinischen Implantats.
  • Aus den Druckschriften DE 10 2006 021 158 A1 , DE 10 2005 059 375 A1 , EP 2 017 910 B1 und US 4,260,668 A ist eine Batterie mit einer positiven Elektrode bekannt, welche Kupferoxyphosphat als Aktivmaterial enthält. Die Druckschrift US 4,448,864 A offenbart eine Lithium-Mangandioxid-Batterie, deren positive Elektrode neben Mangandixoid auch Kupferoxyphosphat enthält.
  • In der Druckschrift US 2010/0055566 A1 wird eine Batterie mit einem Anoden bzw. Kathodenmaterial aus Kupferoxyphosphaten beschrieben, wobei das Material zusätzlich ein die Leitfähigkeit verbesserndes Additiv, vorzugsweise Ruß oder Graphit enthält. Ebenfalls beschrieben wird eine Methode zur Herstellung einer solchen Batterie durch Festkörpersynthese der pulvrigen Ausgangsstoffe unter Druckeinwirkung. Mit der EP 0 014 931 B1 wird ebenfalls eine Batterie mit einer Kathode aus Kupferoxyphosphaten offenbart, wobei es sich um ein Oxyphosphat der Formel CunOp(PO4)2 handelt.
  • Die Patentanmeldung DE 10 2011 079 379 A1 offenbart unter dem Titel „Aktivmaterial für eine Elektrode eines galvanischen Elements” ein Lithium-Kupferoxyphoshat-Batterie mit einem Aktivmaterial MexCun-x/2P2O5+n, wobei Me für einwertige Metall z. B. Silber steht.
  • Derartige Batterien sind u. a. für die Stromversorgung medizinischer Implantate aufgrund der höheren Kapazität von ca. 460 bis 600 mAh/g gegenüber Mangandioxid mit 308 mAh/g. geeignet. Hierdurch verlängert sich die Lebensdauer der Batterie erheblich.
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, Elektrodenmaterialien bereitzustellen, die die Kapazität galvanischer Elemente insbesondere bei humanmedizinischen Implantaten für die Herztherapie erhöhen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kathodenmaterial für ein galvanisches Element gelöst, das eine Verbindung der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1) enthält,
    mit der Bedeutung
    • – Me ist ein zweiwertiges Metall
    • – 3 ≤ n ≤ 5
    • – 0 ≤ x < 1
    • – 0 ≤ y ≤ 1.
    wobei gilt, wenn y = 0, dann ist x > 0 oder wenn x = 0, dann ist y > 0.
  • In den Verbindungen der allgemeinen Formel (1) sind die zweiwertigen Metalle bevorzugt Zn, Co, Pd, Pt, Hg.
  • In den Verbindungen der allgemeinen Formel (1) ist n bevorzugt 4 oder 5.
  • In den Verbindungen der allgemeinen Formel (1) ist x bevorzugt 0,05 oder 0,1.
  • In den Verbindungen der allgemeinen Formel (1) ist y bevorzugt 1 oder 0.
  • Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (1) mit den vorgenannt bevorzugt aufgeführten Bedeutungen sind beispielhaft in Tab. 1 dargestellt. Die in Tabelle 1 aufgeführten Verbindungen sind neu. Tab. 1: Bevorzugt verwendete Verbindungen als Kathodenmaterial
    Me N x y Verbindung
    Pt 4 0,05 0 (Cu0,95Pt0,05)4P2O9
    0,1 (Cu0,9Pt0,1)4P2O9
    Pd 4 0,05 0 (Cu0,95Pd0,05)4P2O9
    0,1 (Cu0,9Pd0,1)4P2O9
    Hg 4 0,05 0 (Cu0,95Hg0,05)4P2O9
    0,1 (Cu0,9Hg0,1)4P2O9
    Co 4 0,05 0 (Cu0,95Co0,05)4P2O9
    0,1 (Cu0,9Co0,1)4P2O9
    0,75 0 (Cu0,25Co0,75)4P2O9
    Zn 4 0,05 0 (Cu0,95Zn0,05)4P2O9
    0,1 (Cu0,9Zn0,1)4P2O9
    0,5 0 (Cu0,5Zn0,5)4P2O9
    5 0,05 0 (Cu0,95Zn0,05)5P2O10
    0,1 (Cu0,9Zn0,1)5P2O10
    4 0 0,1 Cu4(P0,9V0,1)2O9
  • Die Erfindung umfasst deshalb auch neue Verbindungen der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1), mit der Bedeutung
    • – Me ist ein zweiwertiges Metall
    • – n = 4 oder 5
    • – x = 0,05 oder 0,1
    • – y = 1 oder 0
    wobei gilt wenn y = 0 dann ist x > 0 oder wenn x = 0 dann ist y > 0.
  • Die erfindungsgemäßen Verbindungen der allgemeinen Formel (1) sind durch Festkörpersynthese erhältlich, wobei als Ausgangsstoffe
    • – bevorzugt Kupfer(II)-oxid CuO aber auch ein Kupfer(II)-salz, wie z. B. Kupferkarbonat CuCO3, Kupfer(II)-sulfat, Kupfer(II)-nitrat
    • – bevorzugt Übergangsmetall(II)-oxid aber auch ein Übergangsmetall(II)-salz, wie z. B. Karbonate, Sulfate, Chloride ein Phosphat-Ionen enthaltendes zersetzbares Salz, wie z. B. Diammoniumhydrogenphosphat (NH4)2HPO4 oder Phosphorsäure
    • – Vanadiumpentoxid V2O5, Ammoniummetavanadat NH4VO3
    eingesetzt werden.
  • Stöchiometrische Gemische der festen feinvermahlenen Ausgangsstoffe werden entsprechend Zielverbindung innig vermengt und einer mehrstufigen thermischen Behandlung unterworfen, so dass die erfindungsgemäßen Verbindungen in grobpulvrige gesinterter Form erhalten werden. Nach der mehrstufigen thermischen Behandlung werden die erhaltenen grobpulvrigen Verbindungen zum Erhalt feiner Pulver gemahlen.
  • Die Synthese erfolgt in Quarzglas-, Korund-, Porzellan- oder Platintiegeln.
  • Die thermische Behandlung erfolgt typischerweise in drei Stufen. Davon die erste in einem Bereich von 100–200°C, bevorzugt bei 150°C für die Dauer von 0,5 oder 1 Tag. Die 2. Stufe in einem Bereich von 200–400°C, bevorzugt bei 300°C für die Dauer von 0,5 oder 1 Tag und die 3. Stufe in einem Bereich von 600–900°C, bevorzugt bei 900°C für die Dauer von mindestens 3 Tagen. Zwischen den Stufen 2 und 3 bzw. während der Stufe 3 begünstigen Homogenisierungen die Reaktionsgeschwindigkeit sowie die Einphasigkeit des Produkts.
  • Es ist auch möglich die Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (1) durch Festkörperreaktion eines stöchiometrischen Gemenges aus Kupferphosphat und Übergangsmetalloxid darzustellen. Dieser Weg ist vorteilhaft, wenn Edelmetalloxide wie PdO, PtO und HgO eingesetzt werden.
  • Die erhaltenen Verbindungen werden mittels Röntgenpulverdiffraktometrie identifiziert. Dabei wird i. d. R. Kupfer-k-alpha-Strahlung verwendet. Für kobalthaltige, manganhaltige und eisenhaltige Phosphate wird Eisen-k-alpha-Strahlung verwendet. Für kobalthaltige, manganhaltige und eisenhaltige Vanadate eignet sich Chrom-k-alpha-Strahlung.
  • Nachfolgend sind Beispiele für die Festkörpersynthese dotierte Kupferphosphate, oder dotierter Kupferphosphatvanadate aufgeführt. (Cu0.85Co0.15)4P2O9
  • Die Darstellung der Verbindung (Cu0.85Co0.15)4P2O9 erfolgt durch stöchiometrisches Vermengen von feinvermahlenem Kupfer(II)-oxid, Cobalt(II)-carbonat und Diammoniumhydrogenphosphat und thermischer Behandlung im Platintiegel oder Quarztiegel mit folgendem Temperaturprogramm: 12 h bei 160°C; 12 h bei 290°C; 72 h bei 920°C. (Cu0.95Zn0.05)5P2O10
  • Die Darstellung der Verbindung (Cu0.95Zn0.15)4P2O10 erfolgt durch stöchiometrisches Vermengen von Kupfer(II)-oxid, Zink(II)-oxid und Diammoniumhydrogenphosphat und thermischer Behandlung im Quarzglastiegel mit folgendem Temperaturprogramm: 12 h bei 160°C; 12 h bei 290°C; 72 h bei 850°C. Cu4(P0,9V0,1)2O9
  • Die Darstellung der Verbindung Cu4(P0,9V0,1)2O9 erfolgt durch stöchiometrisches Vermengen von Kupfer(II)-oxid, Vanadium(V)-oxid und Diammoniumhydrogenphosphat im Quarzglastiegel und thermischer Behandlung mit folgendem Temperaturprogramm: 12 h bei 250°C; 12 h bei 500°C; 72 h bei 750°C. (Cu0.95Pd0.05)4P2O9
  • Die Darstellung der Verbindung (Cu0.95Pd0.05)4P2O9 erfolgt durch stöchiometrisches Vermengen von Kupfer(II)-oxid, Palladium(II)-oxid und Phosphorsäure und thermischer Behandlung im Quarzglastiegel mit folgendem Temperaturprogramm: 2 h bei 100°C bis zur Trockne eindampfen, 12 h bei 160°C; 12 h bei 290°C; 72 h; 72 h bei 800°C. Es ist auch möglich (Cu0.95Pd0.05)4P2O9 durch Festkörperreaktion eines stöchiometrischen Gemenges aus Kupferphosphat (Cu4P2O9) und Palladium(II)-oxid mit einer Temperung für 72 h bei 800°C darzustellen.
  • Alternativ gelingt die Darstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen auch durch Fällung aus wässrigen Lösungen im basischen Milieu durch Einstellung des pH-Werts. Das Fällprodukt wird einer thermischen Behandlung in drei Stufen unterworfen.
  • Als Ausgangsstoffe werden dazu Übergangsmetallsalze, bevorzugt Kupfer(II)-nitrat Cu(NO3)2 und weitere Nitrate wie z. B. Cobalt(II)-nitrat Co(NO3)2 im stöchiometrischen Verhältnis in Lösung gebracht. Zu dieser Übergangsmetallsalzlösung wird eine Lösung von Phosphat-Ionen enthaltenden Stoffen, bevorzugt Diammoniumhydrogenphosphat (NH4)2HPO4, im stöchiometrischen Verhältnis im Sinne der allgemeinen Formel (1) zugegeben. Die erhaltene Lösung wird mit Natronlauge auf enen pH Wert von 10 eingestellt. Die Fällung tritt sofort ein.
  • Die Fällung wird in Borsilikat-Bechergläsern ausgeführt. Die thermische Behandlung erfolgt in Quarzglas-, Korund-, Porzellan- oder Platintiegeln.
  • Die thermische Behandlung erfolgt typischerweise in drei Stufen. Davon die erste in einem Bereich von 100–200°C, bevorzugt bei 150°C für die Dauer eines Tages. Die 2. Stufe in einem Bereich von 200–400°C, bevorzugt bei 300°C für die Dauer eines Tages und die 3. Stufe in einem Bereich von 600–900°C, bevorzugt bei 900°C für die Dauer von 3 Tagen. Zwischen den Stufen 2 und 3 bzw. während der Stufe 3 begünstigen Homogenisierungen die Reaktionsgeschwindigkeit sowie die Einphasigkeit des Produkts.
  • Beispielsweise erfolgt die Darstellung von 10 mol%-kobalthaltigem Kupfer(II)-oxidphosphat der Zusammensetzung (Cu0.9Co0.1)4P2O9 durch Fällung aus einer stöchiometrisch zusammengesetzten Lösung aus Cu(NO3)2 und Co(NO3)2, die in (NH4)2HPO4-Lösung eingetragen wird. Der pH-Wert wird mittels NaOH auf 10 eingestellt.
  • Die thermische Behandlung erfolgt in drei Stufen. Davon die erste bei 150°C für die Dauer eines Tages, die 2. Stufe bei 300°C für die Dauer eines Tages und die 3. Stufe bei 920°C für die Dauer von 3 Tagen gewählt wurde.
  • Die Erfindung umfasst auch die Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1), mit der Bedeutung
    • – Me ist ein zweiwertiges Metall
    • – 3 ≤ n ≤ 5
    • – 0 ≤ x < 1
    • – 0 ≤ y ≤ 1
    wobei gilt wenn y = 0 dann ist x > 0 oder wenn x = 0 dann ist y > 0 und wobei Me ausgewählt ist aus Zn, Co, Pd, Pt oder Hg für die Herstellung galvanischer Elemente.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Lithiumbatterie mit einer Elektrode, umfassend
    • a) eine Verbindung der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1) enthält, mit der Bedeutung – Me ist ein zweiwertiges Metall – 3 ≤ n ≤ 5 – 0 ≤ x < 1 – 0 ≤ y ≤ 1. wobei gilt wenn y = 0 dann ist x > 0 oder wenn x = 0 dann ist y > 0
    • b) ein oder mehrere Additive und/oder
    • c) ein oder mehrere Bindemittel In den Verbindungen der allgemeinen Formel (1) sind die zweiwertigen Metalle bevorzugt Zn, Co, Pd, Pt, Hg.
  • In der Elektrode ist das leitfähige Additiv oder sind die Additive vorzugsweise gewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß, Graphitexpandat und Metallpulvern.
  • Als leitfähige Additive werden elektrisch leitfähige Materialien eingesetzt, die nicht an der Elektrodenreaktion teilnehmen. Die Funktion des Additivs besteht darin, die elektrische Leitfähigkeit in der Elektrode zu erhöhen und damit den Batterieinnenwiderstand zu verringern. (Ruß dient der Oberflächenvergrößerung, da die spezifische Oberfläche der Metallphosphate eher gering ausfällt).
  • Der Anteil der Leitfähigkeitsadditive am Gemenge der Elektrode beträgt zwischen 1 und 30%, bevorzugt beträgt der Anteil zwischen 5 und 25%.
  • Die Funktion des Bindemittels oder der Bindemittel besteht darin, den Zusammenhalt der Bestandteile der Elektrode zu gewährleisten. Geeignete Bindemittel finden sich in der Stoffklasse der Polymere wie z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyethylenoxid (PEO).
  • Die Menge des Bindemittels wird so gewählt, dass die erforderliche mechanische Stabilität erhalten wird. Vorzugsweise liegt der Gehalt an Bindemittel am Gemenge des Elektrodenmaterials zwischen 0 und 12%.
  • Die Herstellung der positiven Elektrode der Lithiumbatterie erfolgt durch
    • – Bereitstellen einer Verbindung der allgemeinen Formel (1)
    • – Zusatz von Leitfähigkeitsadditiven
    • – Zusatz von Bindemittel
    • – Homogenisieren des Gemenges
    • – Verdichten und Anpressen auf Nickelfolie (Ableitung)
  • Als negative Elektrode wird vorzugsweise Lithium in Form von Lithiumfolie verwendet.
  • Als Elektrolyt wird eine Lösung aus nichtwässrigen organischen Lösungsmitteln und Leitsalz verwendet. Die Elektrolytlösung kann enthalten Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, 2-Methyltetrahydrofuran, Dioxolan, Acetronitril, Diemtylformamid. Bevorzugt verwendet werden 1:1 (w/w) Gemische aus Ethylencarbonat: Dimethylcarbonat. Als Leitsalze können verwendet werden Lithiumhexafluorophosphat, Lithiumhexafluoroarsenat, Lithiumtetrafluoroborat, Lithiumtetrafluoroaluminat oder Lithiumperchlorat. Es wird bevorzugt Lithiumperchlorat eingesetzt.
  • Der Schichtaufbau Nickel/Anode/Separator (mit Elektrolyt getränkt)/Kathode/Nickel wird mit einem permanenten Anpressdruck von etwa 50 N versehen.
  • Anhand beigefügter Darstellungen werden Beispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1: Entladekurve von (Cu0.85Co0.15)4P2O9 im Vergleich zu Cu4P2O9
  • 2a, b: Entladekurven von (Cu0,95Pd0,05)4P2O9 und (Cu0,9Pd0,1)4P2O9 im Vergleich zu Cu4P2O9
  • 3a, b: Entladekurven von (Cu0,95Hg0,05)4P2O9 und (Cu0,9Hg0,1)4P2O9 im Vergleich zu Cu4P2O9
  • 4: Entladekurven von Cu4(P0,9V0,1)2O9 im Vergleich zu Cu4P2O9
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Kathodenmaterial (Cu0.85Co0.15)4P2O9
  • Die Darstellung des Kathodenmaterials (Cu0.85Co0.15)4P2O9 ist unter Herstellungsverfahren beschrieben. Es wurde gemäß der Beschreibung des Elektrodenaufbaus verarbeitet und die Entladekurve mit Hilfe des Galvanostat Referenz 3000 (Fa. GAMRY) bei einem Strom von 500 μA aufgenommen.
  • Es werden zwei Effekte beobachtet: Die partielle Substitution von Kupfer durch Cobalt in (Cu0.85Co0.15)4P2O9 führt gegenüber reinem Cu4P2O9 zu einer geringfügigen, aber für die Anwendung bedeutsamen Erhöhung des Potentials. Zweitens wird eine Erhöhung der nutzbaren spezifischen Kapazität festgestellt im Sinne der Anwendung.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Kathodenmaterialien (Cu0,95Pd0,05)4P2O9 und (Cu0,9Pd0,1)4P2O9
  • Die Darstellung des Kathodenmaterials (Cu0,95Pd0,05)4P2O9 ist unter Herstellungsverfahren beschrieben. Auf dem selben Wege wurde (Cu0,9Pd0,1)4P2O9 dargestellt. Es wurde gemäß der Beschreibung des Elektrodenaufbaus verarbeitet und die Entladekurve mit Hilfe des Galvanostat Referenz 3000 (Fa. GAMRY) bei einem Strom von 500 μA aufgenommen.
  • Es werden zwei Effekte beobachtet: Die partielle Substitution von Kupfer durch Palladium in (Cu0,95Pd0,05)4P2O9 und (Cu0,9Pd0,1)4P2O9 führt gegenüber reinem Cu4P2O9 zu einer geringfügigen, aber für die Anwendung bedeutsamen Erhöhung des Potentials. Zweitens wird eine geringfügige Abnahme der spezifischen Kapazität festgestellt.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Kathodenmaterialien (Cu0,95Hg0,05)4P2O9 und (Cu0,9Hg0,1)4P2O9
  • Die Darstellung der Kathodenmaterialien (Cu0,95Hg0,05)4P2O9 und (Cu0,9Hg0,1)4P2O9 erfolgte wie für (Cu0,95Pd0,05)4P2O9 unter Herstellungsverfahren beschrieben. Es wurde gemäß der Beschreibung des Elektrodenaufbaus verarbeitet und die Entladekurve mit Hilfe des Galvanostat Referenz 3000 (Fa. GAMRY) bei einem Strom von 500 μA aufgenommen.
  • Es werden zwei Effekte beobachtet: Die partielle Substitution von Kupfer durch Quecksilber in (Cu0,95Hg0,05)4P2O9 und (Cu0,9Hg0,1)4P2O9 führt gegenüber reinem Cu4P2O9 zu einer geringfügigen, aber für die Anwendung bedeutsamen Erhöhung des Potentials. Zweitens wird eine geringfügige Abnahme der spezifischen Kapazität festgestellt.
  • Ausführungsbeispiel 4
  • Kathodenmaterial Cu4(P0,9V0,1)2O9
  • Die Darstellung des Kathodenmaterials Cu4(P0,9V0,1)2O9 ist unter Herstellungsverfahren beschrieben. Es wurde gemäß der Beschreibung des Elektrodenaufbaus verarbeitet und die Entladekurve mit Hilfe des Galvanostat Referenz 3000 (Fa. GAMRY) bei einem Strom von 500 μA aufgenommen.
  • Es werden zwei Effekte beobachtet: Die partielle Substitution von Phosphat durch Vanadat in (Cu0.85Co0.15)4P2O9 führt gegenüber reinem Cu4P2O9 zu einer geringfügigen, aber gerade zu Beginn der Entladung höheren und damit für die Anwendung bedeutsamen Erhöhung des Potentials. Zweitens wird eine Verringerung der nutzbaren spezifischen Kapazität festgestellt, die aber durch Optimierung des Aufbaus des Galvanischen Elements behoben werden kann.

Claims (7)

  1. Kathodenmaterial für ein galvanisches Element, enthaltend eine Verbindung der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1), mit der Bedeutung – Me ist ein zweiwertiges Metall – 3 ≤ n ≤ 5 – 0 ≤ x < 1 – 0 ≤ y ≤ 1, wobei gilt wenn y = 0 dann ist x > 0 oder wenn x = 0 dann ist y > 0.
  2. Kathodenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Me ausgewählt ist aus Zn, Co, Pd, Pt oder Hg.
  3. Neue Verbindungen der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1), mit der Bedeutung – Me ist ein zweiwertiges Metall – n = 4 oder 5 – x = 0,05 oder 0,1 – y = 1 oder 0
  4. Neue Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Me ausgewählt ist aus Zn, Co, Pd, Pt oder Hg.
  5. Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1), mit der Bedeutung – Me ist ein zweiwertiges Metall – 3 ≤ n ≤ 5 – 0 ≤ x < 1 – 0 ≤ y ≤ 1 wobei gilt wenn y = 0 dann ist x > 0 oder wenn x = 0 dann ist y > 0 und wobei Me ausgewählt ist aus Zn, Co, Pd, Pt oder Hg für die Herstellung eines galvanischen Elementes.
  6. Lithiumbatterie mit einer Elektrode, umfassend a) eine Verbindung der allgemeinen Formel (1) (Cu1-xMex)n(P1-yVy)2O5+n (1), mit der Bedeutung – Me ist ein zweiwertiges Metall – 3 ≤ n ≤ 5 – 0 ≤ x < 1 – 0 ≤ y ≤ 1 wobei gilt wenn y = 0 dann ist x > 0 oder wenn x = 0 dann ist y > 0 b) ein oder mehrere Additive und/oder c) ein oder mehrere Bindemittel.
  7. Lithiumbatterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Me ausgewählt ist aus Zn, Co, Pd, Pt oder Hg.
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DE102012208657A Expired - Fee Related DE102012208657B3 (de) 2012-05-23 2012-05-23 Kathodenmaterial für galvanische Elemente, enthaltend dotierte Kupferphosphate oder Kupferphosphatvanadate

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0014931B1 (de) * 1979-02-16 1983-07-20 Gipelec S.A. Elektrochemischer Generator mit nicht-wässrigem Elektrolyten
DE102006021158A1 (de) * 2006-05-06 2007-11-08 Biotronik Crm Patent Ag Elektrode für eine Lithiumbatterie und Verfahren zur Herstellung derselben
US20100055566A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Juergen Drews Active element and battery as well as method for the production thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0014931B1 (de) * 1979-02-16 1983-07-20 Gipelec S.A. Elektrochemischer Generator mit nicht-wässrigem Elektrolyten
DE102006021158A1 (de) * 2006-05-06 2007-11-08 Biotronik Crm Patent Ag Elektrode für eine Lithiumbatterie und Verfahren zur Herstellung derselben
US20100055566A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Juergen Drews Active element and battery as well as method for the production thereof

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