DE1671841C3 - Galvanisches Element mit bei Raum temperatur festem Elektrolyten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein glavanisches Element mit bei Raumtemperatur festem Elektrolyten sowie einer positiven und einer negativen Elektrode aus einem Metall und einem seiner Halogenide, wobei die Halogenide beider Metalle den Elektrolyten bilden. ao

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

Diese bekannten Elemente mit festem Elektrolyten haben gegenüber üblichen Elementen mit flüssigem Elektrolyten den Voneü, daß es sich zur Miniaturisierung eignen, eine hohe Lagerfähigkeit aufweisen und innerhalb eines großen Temperaturbereiches eingesetzt werden können. Andererseits haben s^:i jedoch einen hohen inneren Widerstand, als dessen Ergebnis sie nicht mehr als einen Strom von wenigen Mikroampere liefern können, was noch durch Polarisationserscheinungen, insbesondere an der negativen Elektrode, erschwert wird, wenn man versucht, die Stromentnahme zu 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 mit einer positiven Kupferbromidelektrode und einer negativen Silberelektrode zu bilden, wobei sich der Elektrolyt im wesentlichen aus Tellur und darüber hinaus noch aus Silberbromid zusammensetzt. Schließlich schlägt die französische Patentschrift 1 170 570 für ein Element mit Elektroden aus Aluminium, Eisen, Nickel oder Kupfer unter anderem einen Elektrolyten mit 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, daß die negative Elektrode aus Lithium und Lithiumiodid 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 Kr.stallgitter der Jodidionen leicht wandern können.

Durch die besondere Wahl von Lithium und Lithiumjodid für die negative Elektrode wird außerdem dar. Ziel der Erfindung weiter unterstützt, da Lithiumjodiu einen spezifischen Widerstand von 5 ■ 10* Ohm/ cm bei Raumtemperatur hat. Auch hat Lithium einen hohen Schmelzpunkt, wodurch der Temperaturarbeitsbereich des Elementes gegenüber den bekannten vergrößert ist. Schließlich zeichnet sich das erfindungsgemäße Element durch hohe Energiedichte und hohe Klemmspannung aus.

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

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein galvanisches 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 10 aus einer Schicht aur, Lithiummetall. 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 Kontaktplatte 16 hoher elektrischer Leitfähigkeit aus einer Silberfolie an.

Mit der negativen Elektrode 10 und der Kontaktplatte 16 sind Anschlußfahnen 18 bzw. 20, z. 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 Polytetrafluorethylen 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 0 liegt bei 2,2 bis 2,45 V. Wie ersichtlich, fällt die Spannung des Elementes etwa linear mit 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 angeführten 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 positiven 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 Lithiumiodid und die positive Elektrode aus Silber und Silberjodid besteht.