DE1929568B2 - Galvanisches primaerelement mit einer loesung aus elektrolyt und depolarisator, in die eine negative und eine positive elektrode ohne separation eintauchen - Google Patents

Galvanisches primaerelement mit einer loesung aus elektrolyt und depolarisator, in die eine negative und eine positive elektrode ohne separation eintauchen

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DE1929568B2
DE1929568B2 DE19691929568 DE1929568A DE1929568B2 DE 1929568 B2 DE1929568 B2 DE 1929568B2 DE 19691929568 DE19691929568 DE 19691929568 DE 1929568 A DE1929568 A DE 1929568A DE 1929568 B2 DE1929568 B2 DE 1929568B2
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sulfur dioxide
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Donald Leonard Ridgefield; Mohns John Phillip Stamford; Conn. V.StA.) Maricle
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American Cyanamid Co
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    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte

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Description

20
25
Die Erfindung betrifft die weitere Ausbildung und Verbesserung der galvanischen Primärelemente nach Hpuptpatent P 15 71 943.4.
Im Hauptpatent P 15 71 943.4) sind galvanische Primärelemenie beschrieben, die im wesentlichen aus einer negativen Elektrode aus einem Metall, das Schwefeldioxid zu reduzieren vermag, und einer positiven Elektrode aus einem Material, das gegen Schwefeldioxid praktisch inert ist, auf dem jedoch Schwefeldioxid reduzierbar ist, besteht, die in eine Lösung eintauchen, die Schwefeldioxid und ein Elektrolytsalz enthält, das gegen Schwefeldioxid und das Metall der negativen Elektrode praktisch inert ist, wobei das Schwefeldioxid als Depolarisator dient.
Gegenstand der Erfindung ist ein galvanisches Primärelement mit einer Lösung aus Elektrolyt und Depolarisator, in die eine negative Elektrode und eine positive Elektrode ohne Separation eintauchen und die Lösung Schwefeldioxid und ein Elektrolytsalz enthält nach Hauptpatent P 15 71 943.4, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Element neben Schwefeldioxid als Hauptdepolarisator eine kleiner Menge eines unlöslichen Depolarisators enthält.
Als unlösliche Depolarisatoren können z. B. Silber-, Kupfer-, und Nickelhalogenide oder Metalloxide verwendet werden.
Elektrolytsalze, die wegen ihrer ungewöhnlich hohen Leitfähigkeit, ihrer Löslichkeit in der Schwefeldioxid enthaltenden Lösung und ihres verhältnismäßig inerten Verhaltens gegen die Elektrodenmaterialien besonders bevorzugt sind, sind Lithiumperchlorat aad Lithiumhalogenide, besonders Lithiumbromid. Diese Elektrolytsalze haben sich als besonders vorteilhaft für reversible Elemente erwiesen.
Die Bestandteile und der Aufbau solcher galvanischen Elemente sind ausführlich im Hauptpatent beschrieben, auf das hierin bezug genommen wird
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Darin beziehen sich alle Angaben über Teile auf Gewichtsteile, wenn nichts anderes angegeben ist.
Vergleichsbeispiele A und B
Es wird ein Element mit praktisch gleichem Aufbau wie im Beispiel 1 des Hauptpatents verwendet. Als Elektrolyt Jient Lithiumbromid und als negative Elektrode eine Lithiumplatte. Als positive Elektroden werden poröse Kohlestrukturen mit hoher Oberfläche verwendet, die an einem metallischen Stromleiter aufgehängt sind. Das Element enthält also eine mit Schwefeldioxid gesättigte, 0,5molare Lösung von Lithiumbromid in Propylencarbonat.
Die Leistung der Elemente ist in Tabelle I angegeben.
Tabelle
Ver-
gleichs- 		Stromdichte Entladung* Kapazität der Erstentladung Kapazität späterer C Wiederaufladung.
beispiel polarisation auf +1,0V Entladungen Wirkungsgrad
A 1,7 mA/cm2 + 2,72V bis 3255 Coulomb/g (2. Entladung) (1. Wiederaufladung)
+ 2,52V Gewicht der 3201 Coulomb/g Bereich: + 3,53 bis
in 9,1 Std. positiven Elektrode Kathodengewicht + 3,63V
Wirkungsgrad:
98,3%
B 1,7 mA/cm2 + 2,7V bis 4038 Coulomb/g (2. Entladung) (1. Wiederaufladung)
2,5 V in Gewicht der Kapazität Bereich: + 3,55 bis
in 11,4 Std. positiven Elektrode identisch mit 3,6 V
Erstentladung Wirkungsgrad:
100,0%
Vergleichsbeispiel
Es wird ein Element mit einem Aufbau wie in den Vergleichsbeispielen A und B verwendet.
Die Elektrolytlösung aus 1 :1 Acetonitril/Propylencarbonat, SO2 und 1 m LiBr wird bis auf eine Höhe unmittelbar unter den Elektroden eingefüllt. Dann wird dem Element SO2 aufgepreßt, wodurch der Spiegel der Lösung über die Elektroden ansteigt. Dieses Element hat zunächst einen Widerstand von 1,87 Ohm.
Der Betrieb dieses Elements ist in der folgenden Tabelle angegeben.
Betrieb
Stromdichte von Ladung und Entladung betrug 1.3 mA/cm2 (200 mA). Zuerst wurde entladen
Entladung 2,65 bis 2,0 V Milliäquivttiente Wiederautiadung 3.4 Ws 3,75 V Wirkungsgrad der Aufladung 65
Cydus Stunden 100,08 Milliäquivalente 34 66
1 13,9 34,20 100,08 85 69
2 4,75 29,02 34,20 92 82
3 4,03 26,64 29,02 78 (überladung) 83
4 3,70 67,32 86,04 79 (überladung) 85
5 9,35 72,43 91,34 69 (überladung)
6 10,06 60,26 87,62 67 (überladung)
7 8,37 49,90 74,66 64 —
8 6,93 31,97 49.97 55 (überladen)
9 4.40 73,37 Druck bei 0.35 atü gehalten
40.1«
10 5.58 25.99 40,18
11 3.61 17.06 25.99
12 2,37 11.74 17.28
13 1.60 9.72 11,74
14 1,35 8,14 9.72
15 1.13 8.14
Dieser Betrieb wurde bis zur 17. Entladung fortgesetzt, bei der uie Kapazität auf 0,7 Stunden abfiel. Die Gesamtentladung L»is zu ι 15. Cydus betrug 584,7 Milliäquivalenle. Die Wiederaufladung belief sich auf 739,4 Milliäquivalente ο er 154,7 Milliäquivalente Überschuß, wobei das Element am Ende im entladenen Zustand vorliegt.
Elemente der Art, wie sie im Hauptpatent und in den vorhergehenden Vergleichsbeispielen beschrieben sind, sind für verschiedene Anwendungszwecke ohne andere Depolarisatoren als Schwefeldioxid geeignet, in vielen Fällen sind jedoch Elemente vorteilhaft, die zusätzlich unlösliche Depolarisatoren enthalten, wie sie in den folgenden Beispielen 1 und 2 beschrieben sind.
Im Rahmen der Erfindung liegen ferner außer vollständig wasserfreien Systemen auch Elemente, die nicht mehr als kleine Mengen Wasser in der Mischung aus Elektrolytsalz und Schwefeldioxidlösung (und gegebenenfalls Colösungsmittel) enthalten, da es in der Praxis häufig schwierig ist, einen vollständig wasserfreien Zustand zu erreichen. Die erfindungsgemäßen Elemente können daher als praktisch nicht wäßrige Systeme bezeichnet werden, d. h. als Systeme, die nicht mehr als die geringe Menge Wasser enthalten, die ohne Schaden für die negative Elektrode oder andere Bestandteile des Systems zulässig ist.
Die in den folgenden Beispielen beschriebenen erfindungsgemäßen Elemente werden mit einem unlöslichen Depolarisator als Anfangsdepolarisator in
einer Schwefeldioxid enthaltenden Lösung betrieben, die Kapazität der positiven Elektrode übertrifft jedocn bei weitem die vorhandene Menge an unlöslichem Depolarisator. Der übrige Strom wird durch Schwefeldioxidreduktion geliefert.
Beispiel 1
Es wird ein Element aufgebaut, das mit dem von Beispie! 1 des Hauptpatents übereinstimmt, mit der Ausnahme, daß der Elektrolyt aus einer mit Schwefeldioxid gesättigten 1 molaren Lösung von LiAlCl4 in Propylencarbonat und die positive Elektrode aus 1 cm2 Silbcr/Silberchlorid besteht. Der Wirkungsgrad dieses Elementes, bezogen auf festen Depolarisator, beträgt 200%.
Beispiel 2
Es wird ein Element aufgebaut, das mit dem von Beispiel 1 des Hauptpatentes übereinstimmt mit der Ausnahme, daß der Elektrolyt aus einer mit Schwefeldioxid gesättigten 1 molaren Lösung von LiAlCI4 in Propylencarbonat und die positive Elektrode aus 0,5 cm2 Silber/Silberoxid besteht. Der Wirkungsgrad dieses Elements, bezogen auf festen Depolarisator, beträgt 350%.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Galvanisches Primärelement mit einer Lösung aus Elektrolyt und Depolarisator, in die eine negative Elektrode undsine positive Elektrode ohne Separation eintauchen und die Lösung Schwefeldioxid und ein Elektrolytsalz enthält nach Hauptpatent P 15 71 943.4, dadurch gekennzeichnet, daß das Element neben Schwefeldioxid als Hauptdepolarisator eine kleinere Menge eines unlöslichen Depolarisator enthält.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als unlöslichen Depolarisator ein Metallhalogenid oder ein Metalloxid enthält
3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Elektrolytsalz ein Lithiumhalogenid enthält.
4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Lithiumhalogenid Lithiumbromid enthält.
IO
DE19691929568 1968-06-11 1969-06-11 Galvanisches primaerelement mit einer loesung aus elektrolyt und depolarisator, in die eine negative und eine positive elektrode ohne separation eintauchen Granted DE1929568B2 (de)

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US73597168A 1968-06-11 1968-06-11

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