DE1671841B2 - Galvanisches element mit bei raumtemperatur festem elektrolyten - Google Patents

Description

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Die ErfinduiH! betrifft ein glavanisches Element mit K. Raumtempcr.uur festem Elektrolyten sowie einer positiven und einer negativen Elektrode aus einem Metall und einem seiner Halogenide, wobei die Halogenide beider Metalle den Elektrolyten bilden.

Derartige Elemente sind din h die Zeitschrift »Physik. Chem.« 61. 566 (1908) bekannt. Dabei werden folgende Elektroden-Elektrolyt-Kombinationen vorgeschlagen: Blei Bleichiorid Silberchlorid,Silber: Blei; Bleibromid Silberbromid Silber: Silber,Silberchlorid/ Silberbromid Silber.

Diese bekannt. -i Elemente mit festem Elektrolyten haben gegenüber üblichen I.lementen mit flüssigem Elektrolyten den Vorteil, daß es sich zur Miniaturisierung eignen, eine hohe Lageiiähig''eit aufweisen und innerhalb eines großen Temperaturbereiches eingesetzt werden können. Andererseits haben sie jedoch einen hohen inneren Widerstand, als dessen Ergebnis sie nicht mehr als einen Strom von wenigen Mikroampere liefern können, was noch durch Polarisationsebene]-ntingen. insbesondere an der negativen Elektrode, erschwert wird, wenn man versucht, die Stromentnahme /u erhöhen. Somit sind diese Elemente nur dann brauchbar, wenn lediglich geringe Stromentnahmen gefordert werden.

Ferner ist es durch die französische Patentschrift 1210 618 bekannt, ein Element mit festem Elektrolyten nut einer positiven Kupfcrbromidelektrode und einer negativen Silberelektrode zu bilden, wobei sich der Elektrolyt im wesentlichen au:. Tellur und darüber hinaus noch aus Silberbromid zusammensetzt. Schließlich schlagt die französische Patentschrift 1 170 570 für ein Element mit Elektroden aus Aluminium. Eisen. Nickel oder Kupfer unter anderem einen Elektrolyten mil einem Lithium-Halogenid vor. Für diese Elemente treffen aber in gleichem Maße die im vorstehenden Absatz erwähnten Nachteile zu.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Element der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der innere Widerstand herabgesetzt wird, so daß die Elemente in der Lage sind, kontinuierlich relativ große Energiemengen abzugeben, ohne daß dadurch die Lagerfähigkeit und die Anwendbarkeit innerhalb eines großen Temperaturbereiches beeinträchtigt werden oder der Raumbedarf und das Gewicht des Elementes relativ erhöht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, da ' die negative Elektrode aus Lithium und Lithiumjodid und die positive Elektrode aus Silber und Silberjodid besteht.

Es wurde gefunden, daß bei dieser besonderen Auswahl die Leitfähigkeit des Elektrolyten überraschenderweise stark heraufgesetzt ist. und daß der Elektrolyt praktisch völlig leitfähig für Ionen im Gegensatz zu seiner Leitfähigkeit für Elektronen ist. wodurch Kurzschlüsse zwischen den beiden Elektroden verhindert werden. Es wird angenommen, daß eine wesentliche Ursache für diese Erscheinungen darin liegt, daß Silberionen durch das verhältnismäßig offene Kristallgitter der Jodidionen leicht wandern können.

Durch die besondere Wahl von Lithium und Li-•hiumjodid für die negative Elektrode wird außerdem das Ziel der Erfindung weiter unterstützt, da Lithiumjodid einen spezifischen Widerstand von 5 · 10⁶ Ohm cm bei Raumtemperatur hat. Auch hat Li'hium einen hohen Schmelzpunkt, wodurch der Temperaturarheiubercich des Elementes gegenüber den bekannten vergrößert ist. Schließlich zeichnet sich das erfindungsceinäße Element durch hohe Energiedichte und holu Klemmspannung aus.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein galvanische-Element mit Festkörperelektrolyt und

Fig. 2 ein Diagramm, das den Spannungsabfall in Abhängigkeit von der Stromentnahme bei einem Element gemäß Fig. 1 zeigt.

Gemäß Fig. 1 besteht die negative Elektrode K) aus einer Schicht aus Lithiuminetall. Sie befindet sich in flächenhaftem Kontakt mit einer Festkörperschicht 12. die als Elektrolyt dient und aus Lithiumiodid besteht. Die andere Fläche der Lithiumjodidschicht hat flächenhaften Kontakt mit der positiven Elektrode 14. die aus Silberjodid besteht. An die positive Elektrode schließt sich dann eine Kontak.platte 16 hoher elektrischer Leitfähigkeit aus einer Silberfolie an.

Mit der negativen Elektrode 10 und der Kontaktplatte 16 sind Anschlußfahnen 18 bzw. 20. /. B. aus Blei, leitend verbunden und bilden somit die beiden Pole des Elementes. Zum Schutz gegen äußere Einwirkungen kann das in Fig. 1 dargestellte Element beispielsweise in einen Film aus Polvtetrafluoräthyk ; eingeschlossen werden, der allerdings in Fig. 1 nicht dargestellt ist. der jedoch die beiden Anschlußfahnen 18 und 20 nach außen hindurchtreten läßt.

In Fig. 2 ist der Verlauf des Spannungsabfalles in Abhängigkeit von der Stromentnahme bei dem Element gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Klemmspannung bei der Stromentnahme Ö liegt bei 2.2 bis 2.45 V. Wie ersichtlich, fällt die Spannung des Elementes etwa linear mii der Strombelastung, was zeigt, daß der innere Widerstand weitestgehend dem spezifischen Widerstand des Elektrolyten entspricht.

Wie aus Fig. 2 ebenfalls ohne weiteres zu entnehmen ist. läßt sich das Verhalten des Elementes noch verbessern, wenn man die Dicke der Elektrolytschicht verringert oder Fremdionen von Salzen der Elektrolytschicht beifügt, wodurch sich die Wanderungsgeschwindigkeit der Ladungsträger vergrößern läßt oder das Element bei erhöhten Temperaturen in Betrieb nimmt oder indem man eine oder mehrere dieser nur als Beispiele an jeführien Möglichkeiten gleichzeitig zur Anwendung bringt.

Außerdem kann man selbstverständlich auch das Element als wiederaufladbares Element ausbilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Galvanisches Element mit bei Raumtemperatur festem Elektrolyten sowie einer positi\en und einer negativen Elektrode aus einem Metall und einem seiner Halogenide, wobei die Halogenide beider Metalle den Elektrolyten bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus Lithium und Lithiumjodid und die positive Elektrode au-, Silber und Silberjodid besteht.