DE1935943C - - Google Patents

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Die vorliegende Erfindung betrifft galvanische Elemente, die als primäre und/oder sekundäre Elemente brauchbar sind, mit einer negativen Lithiumelektrode und einem Elektrolyten aus inertem Lösungsmittel, das Lithiumhexafluorophosphat enthält.The present invention relates to galvanic elements that act as primary and / or secondary elements are usable, with a negative lithium electrode and an electrolyte made of inert solvent, which contains lithium hexafluorophosphate.

Lithium und andere Leichtmetalle der Gruppen IA und UA des Periodensystems der Elemente ziehen als negative Elektrode die Aufmerksamkeit auf sich, weil sie hohe Potentiale mit niedrigen Atomgewichten verbinden. In der bekannten Literatur wurden schon viele Elemente vorgeschlagen, die solche negative Elektroden mit hoher Energiedichte enthalten; wenige sind aber für galvanische Elemente ganz zufriedenstellend. Eine Schwierigkeit war, geeignete, elektrolytisch verträgliche Kombinationen zu finden, welche die Forderung erfüllen, daß der Elektrolyt, einschließlich des Lösungsmittels gegenüber der aktiven Art der negativen (Reduktionsmittel) und der positiven Elektrode (Oxydationsmittel) inert und ein Nichtlösungsmittel ist. Eine solche Reaktionsträgheit ist notwendig, damit der Vorrat an aktivem Bestandteil nicht erschöpft wird oder keine Verunreinigungen in den Elektrolyten eingeführt werden, weiche die Lebensdauer des Elementes verkürzen oder in anderer Weise in seinen Betrieb eingreifen; sie ist auch notwendig, damit das Element nicht durch direkte chemische Reaktion über den Elektnlyten kurzgeschlossen wird.Lithium and other light metals of groups IA and UA of the Periodic Table of the Elements attract as negative electrodes attract attention because they combine high potentials with low atomic weights. In the known literature, many elements have been suggested that are negative Contain high energy density electrodes; but few are entirely satisfactory for galvanic elements. One difficulty has been finding suitable, electrolytically compatible combinations, which meet the requirement that the electrolyte, including the solvent against the active type of negative (reducing agent) and the positive electrode (oxidizing agent) inert and a nonsolvent is. Such inertia is necessary so that the supply of active ingredient is not exhausted will or no impurities will be introduced into the electrolyte, which softens the service life shorten the element or intervene in its operation in some other way; it is also necessary with it the element is not short-circuited via the electrolyte through a direct chemical reaction.

Um solche Schwierigkeiten auf ein Mindestmaß zu beschränken, wurden hinsichtlich uer Permeabilität selektive Unterteilungen zur Absonderung der negativen Halbzelle von der positiven halbzelle vorgeschlagen. Dies erhöht jedoch notwendigerweise den Zellenwiderstand, was außer bei Elementen mit niedriger Stromabgabe ein ernsthafter Ubelstand ist.In order to keep such difficulties to a minimum, considerations regarding external permeability Proposed selective subdivisions to separate the negative half-cell from the positive half-cell. However, this necessarily increases the cell resistance, which except for elements with lower Electricity delivery is a serious problem.

Da die zum bekannten Stand der Technik gehörenden Elemente mit hoher 3nergiedichte im allgemeinen schwierig zu laden sind, sobald sie einmal entladen sind, oder im Hinblick darauf, wie oft sie wieder aufgeladen werden können, stark beschränkt sind, war ein weiteres Problem, Systeme mit hoher Energie aufzufinden, die nicht nur im hohen Grade chemisch inert sind, sondern auch mit hohem Nutzeffekt elektrochemisch reversibel sind.Since the elements belonging to the known state of the art have a high energy density in general difficult to charge once they are discharged or in terms of how often they are recharged are severely constrained, another problem was finding high-energy systems which are not only chemically inert to a high degree, but also electrochemically with high efficiency are reversible.

In einem der einschlägigeren, zum bekannten Stand der Technik gehörenden Aufsätze, nämlich B r a e u e r und Harvey, Power Sources Division — Electronics Components Laboratory, DA TASK ICO 14 501 A 34A-00-O1, U. S. Army Electronics Command, Mai 1967, sind Untersuchungen an Elementen offenbart, die negative Elektroden aus Lithium und anderen Metallen, einschließlich Lithium, das auf Aluminium galvanisch abgeschieden worden ist, Elektrolyte aus Alkalimetall-hexafluorophosphat-Salzen (aber nicht aus Üthium-hexafluorophosphat) unter anderen aufgelösten Stoffen in verschiedenen Lösungsmitteln, einschließlich Dimethylformamid und Pro· pylencarbonat, und verschiedene positive Elektroden, einschließlich CuF1 und CuCi7, aufweisen, In one of the more relevant articles belonging to the known state of the art, namely B raeuer and Harvey, Power Sources Division - Electronics Components Laboratory, DA TASK ICO 14 501 A 34A-00-O1, US Army Electronics Command, May 1967, investigations are on Elements discloses the negative electrodes made from lithium and other metals including lithium electrodeposited onto aluminum, electrolytes made from alkali metal hexafluorophosphate salts (but not from lithium hexafluorophosphate) among other solutes in various solvents including dimethylformamide and Pro Have pylene carbonate, and various positive electrodes, including CuF 1 and CuCi 7 ,

Untersuchungen, die an Elektrolyten aus Lithium* hexyfluorophosphat in Dimethylformamid, Acetonitril und Propykncarbönat mit verschiedenen positiven Elektroden angestellt wurden, werden von Shaw, Remanick und Radkey in »Electrochemical Characterization of Systems for Secondary Battery Application«, NASA, CR-72 181,17. Februar 1967, vorgetragen.Investigations on electrolytes made from lithium hexyfluorophosphate in dimethylformamide, acetonitrile and Propykncarbönat with various positive electrodes are carried out by Shaw, Remanick, and Radkey in “Electrochemical Characterization of Systems for Secondary Battery Application ", NASA, CR-72 181.17. February 1967, presented.

Aus der französischen Patentschrift 1 515 724 sind galvanische Elemente mit einer negativen Elektrode aus Lithium, legiert mit einem weniger aktiven Metall die in Lithium-hexafluorophosphatlösung eintaucht bekannt. Von dem Elektrolytsalz ist so viel aufzulösen daß die Leitfähigkeit des Elektrolyten ausreichend ist Diese Patentschrift gibt aber nicht an, welche kriti sehen Werte eingehalten werden müssen, dair.it mai mit einer derartigen Elektrode aus mit Aluminiun legiertem Lithium ein reversibles galvanisches Elemen aufbauen kann.Galvanic elements with a negative electrode made of lithium, alloyed with a less active metal, which is immersed in lithium hexafluorophosphate solution, are known from French patent specification 1 515 724. So much of the electrolyte salt has to be dissolved that the conductivity of the electrolyte is sufficient. However, this patent specification does not specify which critical values must be adhered to so that a reversible galvanic element can be built up with such an electrode made of lithium alloyed with aluminum.

,o Gegenstand der Erfindung ist nun ein galvanische: Element mit einer negativen Lithium-Elektrode, legier mil einem weniger aktiven Metall und einem Elektro lyten aus einem praktisch neutralen, inerten Lösungs mittel, wie Ν,Ν-Dimethylformamid, das Lithium-hexa, o The subject of the invention is now a galvanic: Element with a lithium negative electrode, alloyed with a less active metal and an electric lytes from a practically neutral, inert solution medium, such as Ν, Ν-dimethylformamide, lithium hexa

fluorophosphat in ausreichender Konzentration ent hält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lithtun Elektrode Aluminium und 1 bis 20 Gewichtsprozen Lithium enthält und ein Reduktionspotential ui mindestens 0,2 Volt niedriger als das von Lithium metall aufweist.fluorophosphate in sufficient concentration ent holds, which is characterized in that the Lithtun Electrode aluminum and 1 to 20 percent by weight Contains lithium and has a reduction potential ui at least 0.2 volts lower than that of lithium has metal.

Der Elektrolyt aus einem praktisch neutralen (d. h daß der pH-Wert in Wasser etwa 6 bis 8 beträgt) inerte. Lösungsmittel enthält Lithium-hexaflucrophosphat ;-einer Menge, die ausreicht, um eine Leitfähigkeit vo-The electrolyte from a practically neutral (i.e. the pH in water is about 6 to 8) inert. Solvent contains lithium hexafluorophosphate; one Amount that is sufficient to achieve a conductivity of

mindestens etwa 0,001 OhnrT'cm"' zu ergeben. .to be at least about 0.001 ″ ″ ″.

Vorzugsweise enthält die positive Elektrode einer reversibel reduzierbaren Depolarisator aus derGruppt elementarer Schwefel und Eisen-, Nickel- oder Kupfer verbindungen, deren Löslichkeit in dem ElektrolytPreferably the positive electrode contains a reversibly reducible depolarizer from the group elemental sulfur and iron, nickel or copper compounds, their solubility in the electrolyte

lösungsmittel bei 25° C geringer als 200 Gewichtsteik je Million ist, vorzugsweise Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)· oxid, Kupfer(I)-carbonat, basisches Kupfer(II)-carbo· nat, Kupfer(II) - ferroeyanid, Kupfer(II)-sulfid, Kup fer(II)-oxalat, Kupfer(II)-tartrat, Kupfer(II)-citrat, Misolvent at 25 ° C less than 200 weight stiff per million, preferably copper (I) oxide, copper (II) oxide, copper (I) carbonate, basic copper (II) carbonate nat, copper (II) - ferroeyanid, copper (II) sulfide, copper fer (II) oxalate, copper (II) tartrate, copper (II) citrate, Wed

schungen solcher Kupferverbindungen, Nickelsulfid Nickelfluorid, Nickeloxalat oder Eisen(II)-sulfid.compounds of such copper compounds, nickel sulfide Nickel fluoride, nickel oxalate or iron (II) sulfide.

Die positive Elektrode liegt vorzugsweise als (1) ein« leitfihige Paste aus (a) mindestens einem der Depolari satoren in Teilchenform, (b) teilchenförmigen!, leit fähigem Ruß und (c) einem Lithium-hexafluorophos phat-Elektrolyten und in Kontakt mit einem leit fähigen Stoff, (2) ein poröses, elektrolytdurchlässiges blattähnliches Gebilde, das aus einer Mischung von (a mindestens einem der Depolarisatoren in Teilchen· form, (b) einem teilchenförmigen, elektrischen Leiter wie Ruß und (c) einem normalerweise festen, elektrolyt' unlöslichen, elektrochemisch inerten, polymeren Füll· stoff, wie Polytetrafluorethylen, in einer Menge, die ausreicht, um ein selbsttragendes Blatt zu bilden, be· steht, wobei das Blatt im elektrischen Kontakt mil einem Metalleiter steht, oder (3) ein selbsttragendes Gebilde aus Eisen(ll)-sulfid.The positive electrode is preferably (1) a conductive paste made from (a) at least one of the depolaris Sators in particulate form, (b) particulate !, conductive carbon black and (c) a lithium hexafluorophos phat electrolytes and in contact with a conductive capable substance, (2) a porous, electrolyte-permeable sheet-like structure, which consists of a mixture of (a at least one of the depolarizers in particle form, (b) a particulate electrical conductor such as carbon black and (c) a normally solid, 'electrolyte' insoluble, electrochemically inert, polymeric filler material, such as polytetrafluoroethylene, in an amount sufficient to form a self-supporting sheet. with the sheet in electrical contact with a metal conductor, or (3) a self-supporting one Structure made of iron (II) sulfide.

Diese und andere Ausführungsformen werden weitet unten im einzelnen erklärt.These and other embodiments are further explained in detail below.

F i g. 1 ist eine Darstellung in auseinandergezogenet Anordnung eine» typischen Aulbaus einer negativen Elektrode und einer Elektrohammer; F i g. 1 is an exploded view of a typical assembly of a negative electrode and an electric hammer;

F i g. 2 ist eine Darstellung in auseinandergezogenet Anordnung eines typischen Aufbaus einer pasten·F i g. Figure 2 is an exploded view of a typical construction of a paste

artigen positiven Elektrode, undlike positive electrode, and

F i g. h ist eine Darstellung in auseinandergezogenet Anordnung eines typischen Aulbaus einer blattartigen positiven Elektrode. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkennt·F i g. h is an exploded view of a typical structure of a sheet-like positive electrode. The present invention is based on the knowledge

nie, daß eine Halbzelle aus einer negativen Elektrode aus einer Llthium-Aluminlum-Legierung und Lithium· hexafluorophosphat in einem geeigneten, inerten, praktisch neutralen Lösungsmittel linen besondersnever that a half-cell consists of a negative electrode made of a lithium-aluminum alloy and lithium hexafluorophosphate in a suitable, inert, practically neutral solvent especially linen

i 935 943i 935 943

wirksamen Bestandteil für vollständige galvanische Elemente mit hoher Energie darstellt. Bevorzugte vollständige Elemente und überlegene Elementleistung und Stabilität gegen Selbstentladung werden erhalten, wenn solche Halbzellen mit leitfähigen positiven Elektrodensysteroen, d. h. Depolarisatoren (in elektrischem Kontakt mit leitfähigen Stoffen, wenn der Depolarisator selbst ungenügend elektrisch leitfähig ist, um als vollständige positive Elektrode zu dienen), verwendet werden, die in dem Elektrolyten praktisch unlöslich sind. Die Halbzellen können jedoch zusammen mit jeder beliebigen geeigneten positiven Elektrode verwendet werden. Wenn erforderlich, kann Membranentrennung der Halbzelle und der positiven Elektrode angewandt werden.is an effective component for complete galvanic elements with high energy. Preferred complete elements and superior element performance and stability against self-discharge are obtained, if such half-cells with conductive positive electrode systems, d. H. Depolarizers (in electrical Contact with conductive materials if the depolarizer itself is insufficiently electrically conductive, to serve as a complete positive electrode), which are practically insoluble in the electrolyte are. However, the half-cells can be used in conjunction with any suitable positive electrode be used. If necessary, membrane can separate the half-cell and the positive electrode can be applied.

Solche Kombinationen stellen, wenn sie zusammen mit reversiblen negativen Lithiumelektroden (z. B. Lithium, das auf Aluminium abgeschieden worden ist, und besonders bevorzugt die unten stehend beschriebenen Lithium-Aluminium-Legierungen) verwendet werden. Elemente hoher Energie, die sich in erwünschter Weise wiederaufladen lassen, dar. Beispielsweise zeigen sie im typischen Falle Spannungen bei offenem Stromkreis von etwa 3 Volt, können zehnmal oder mehr wiederaufgeladen werden, zeigen Gesamtentladungs-Lebenszeiten bis zum 1,0 Volt-Niveau von wenigstens 150 Minuten und Entladungs/Ladungs-Coulomb-Nutzeffekte von mindestens 50%. Mit anderen Worten, solche erfindungsgemäße Elemente sind als Sekundär-Elemente geeignet.Such combinations, when used together with reversible lithium negative electrodes (e.g. Lithium deposited on aluminum, and more preferably those described below Lithium-aluminum alloys) can be used. Elements of high energy that turn out to be desirable Wise recharge. For example, they typically show voltages with the open Circuit around 3 volts, can be recharged ten times or more, showing total discharge lifetimes to the 1.0 volt level for at least 150 minutes and discharge / charge Coulomb benefits of at least 50%. In other words, such elements according to the invention are suitable as secondary elements.

Im Gegensatz dazu ergibt die Verwendung von (a) anderen Alkalimetall-hexafluorophosphaten und anderen Lithiumsalzen als aufgelöste Stoffe, (b) anderen Metallverbindungen (Metallhalogenide^ als Oxydationsmittel, (c) weniger neutralen Lösungsmitteln (Essigsäureanliydrid, Isopropylamin) und anderen Lithiumanoden (Hauptmasse Lithium) Sekundärelemente mit viel schlechterer Leistung. In contrast, the use of (a) other alkali metal hexafluorophosphates and other lithium salts as dissolved substances, (b) other metal compounds (metal halides ^ as oxidizing agents, (c) less neutral solvents (acetic anhydride, isopropylamine) and other lithium anodes (mainly lithium) Secondary elements with much poorer performance.

Der ElektrolytThe electrolyte

Lithium-hexafluorophosphat, LiPF6, ist im Handel erhältlich und kann so, wie es bezogen wird, verwendet werden. Es kann auch durch Vermischen von Lithiumfluorid und Phosphorpentafluorid in einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. den oben definierten und unten an Hand von Beispielen vollständiger beschriebenen Lösungsmitteln, hergestellt werden. Wenn gewünscht, kann das LiPF6 in situ in dem Elektrolytlösungsmittel hergestellt werden. Obgleich der gelöste Lithiumstoff für die Reversibilität des Elementes kritisch ist, können auch geringere Mengenanteile (von beispielsweise bis zu 10 Molprozent) an anderen Alkalimetall-hexafluorophosphaten, Hexafluoroarsenaten, Perchloraten, Thiocyanaten u. dgl., vorhanden sein, obgleich diese Verbindungen vorzugsweise im wesentlichen abwesend sind.Lithium hexafluorophosphate, LiPF 6 , is commercially available and can be used as received. It can also be obtained by mixing lithium fluoride and phosphorus pentafluoride in a suitable solvent, e.g. B. the solvents defined above and described more fully below by means of examples. If desired, the LiPF 6 can be prepared in situ in the electrolyte solvent. Although the dissolved lithium substance is critical for the reversibility of the element, smaller proportions (of for example up to 10 mol percent) of other alkali metal hexafluorophosphates, hexafluoroarsenates, perchlorates, thiocyanates and the like can also be present, although these compounds are preferably essentially absent are.

Das Elektrolytlösungsmittel kann in weitem Umfange variieren, vorausgesetzt, daß es genügend viel Lithium-hexafluorophosphat für praktische Leitfähig* keitswerte last, im wesentlichen ein Nichtlösungsmittel für Lithiummetall und (Ur das Material der positiven Elektrode ist, chemisch iiiert gegenüber den obengenannten elektrochemischen Reaktanten und anderen Bestandteilen des Elementes ist und während des Betriebs des Elementes praktisch elektrochemisch inert ist, d.h. daß es während des Entladens und Ladens des Elementes weder oxydiert noch reduziert Die Leitfähigkeiten betragen wünschenswerterweise mindestens 0,001 Ohm "1Cm"1, und je größer die Leitfähigkeit ist, desto besser, damit der innere Widerstand und die Wärmeansammlung innerhalb der Elemente auf ein Mindestmaß beschränkt werden. The electrolyte solvent can vary widely, provided that it has enough lithium hexafluorophosphate for practical conductivity values, essentially a nonsolvent for lithium metal, and (being the material of the positive electrode, chemically modified from the above-mentioned electrochemical reactants and other components of the element and is practically electrochemically inert during operation of the element, that is, it does not oxidize or reduce during the discharging and charging of the element. Conductivities are desirably at least 0.001 ohms " 1 cm" 1 and the greater the conductivity the better so that the internal resistance and the accumulation of heat within the elements are kept to a minimum.

Zu repräsentativen Lösungsmitteln, die zweckmäßigerweise inert und neutral sind, d. h. im Gemisch mit Wasser einen pH-Wert von nicht niedriger als 6 und nicht höher als 8 ergeben, gehören N,N-Dimethyl-Representative solvents which are suitably inert and neutral, i. H. in the mixture result in a pH value of not lower than 6 and not higher than 8 with water, include N, N-dimethyl-

formamid, Ν,Ν-Dimethyl-acetamid, Acetonitril, Propylen-carbonat, Dimethyl-sulfoxid und dergleichen Verbindungen. Zu weiteren verwendbaren Lösungsmitteln gehören Butyrolacton, Nitromethan, Dimethyl-carbonat, Methyl-acetat, Methyl-formiat und Diäthylen-glykol-dimethyl-äther. formamide, Ν, Ν-dimethyl-acetamide, acetonitrile, propylene carbonate, Dimethyl sulfoxide and the like compounds. To other solvents that can be used include butyrolactone, nitromethane, dimethyl carbonate, methyl acetate, methyl formate and diethylene glycol dimethyl ether.

Nicht umfaßt sind mit lithiumreaktionsfähige, protische Lösungsmittel, wie Wasser v-.d Alkohol, basische Lösungsmittel, wie Ammonias, und die Alkylamine, und Säurelösungsmittel, wie die Carbonsäuren und ihre Anhydride.Not included are protic ones that react with lithium Solvents such as water or alcohol, basic solvents such as ammonia and the alkylamines, and acid solvents such as the carboxylic acids and their anhydrides.

LiPF6 in Dimethylformamid (DMF) stellt wegen seiner h-hen Leitfähigkeit und seines Beitrags zu dem Entladungsnutzeffekt und der Reversibilität des Gesamtelementes den bevorzugten Elektrolyten dar.LiPF 6 in dimethylformamide (DMF) is the preferred electrolyte because of its high conductivity and its contribution to the discharge efficiency and the reversibility of the overall element.

LiPF6 zeigt hohe Löslichkeit in DMF (bis zu 37 Gewichtsprozent bei etwa 25C). Bevorzugte Konzentrationen reichen von etwa 15 bis 24 Gewichtsprozent, wo die Leitfähigkeit mindestens 1 χ 10 3OhnT'cm1 beträgt, und mehr bevorzugt beträgt die Konzen- LiPF 6 shows high solubility in DMF (up to 37 percent by weight at around 25C). Preferred concentrations range from about 15 to 24 percent by weight, where the conductivity is at least 1 χ 10 3 ohnT'cm 1 , and more preferably the concentration

tration etwa 20%. wo die Leitfähigkeit etwa 2 χ 10~2Ohnr'cm~' ist.tration about 20%. where the conductivity is about 2 χ 10 ~ 2 ohnr'cm ~ '.

Die positive Elektrode The positive electrode

Der Depolarisator kann weitgehend variieren, vor-The depolarizer can vary widely, especially

ausgesetzt, daß er das oxydierende Glied eines elektrochemisch reversiblen Redoxpaares ist; d.h., daß der oxydierte Anteil, z. B. Cu", Cu1, Fe", Ni" oder S0, reversibel zu dem niedrigerwertigen Anteil, z. B. Cu1, Cu0, Fe0, Ni0 oder S=, reduzierbar ist und oxydativ daraus regeneriert werden kann. Die den oben angegebenen Kationen zugesellten Anionen sind nicht kritisch, sofern sie gegenüber dem Rest des Systems inert sind. Die Reaktionsträgheit wird erhöht, und unnötige Elektrolytverdünnung mit gelösten Elektrodenstoffen exposed to being the oxidizing member of an electrochemically reversible redox couple; that is, the oxidized portion, e.g. B. Cu ", Cu 1 , Fe", Ni "or S 0 , can be reversibly reduced to the lower-valued portion, eg Cu 1 , Cu 0 , Fe 0 , Ni 0 or S = , and oxidatively regenerated therefrom The anions added to the cations given above are not critical, provided they are inert towards the rest of the system

wird vermieden, wenn die Materialien der positiven Elektrode und der Depolarisator unlöslich sind. Die Elektrolytlöslichkeiten der metallischen Elektrodenstoffe sollten geringer als 200 Gewichtsteile je Million und /crzugsweise geringer als 100 Gewichtsteile jeis avoided when the positive electrode materials and the depolarizer are insoluble. the Electrolyte solubilities of the metallic electrode materials should be less than 200 parts by weight per million and / preferably less than 100 parts by weight each

so Million sein. Vorzugsweise sollten auch die Lithiumsalze der Depolaiisatoranionen weniger löslich als 0,5 Gewichtsprozent sein (noch besser ist es, wenn sie zu weniger als 0,2% löslich sind), damit ein Zusatz von unnötigen, gelösfn Stoffen zu dem Elektrolyten ver-so be a million. The lithium salts of the depolarizer anions should preferably also be less soluble than 0.5 percent by weight (it is even better if they are soluble to less than 0.2%), so that an addition of unnecessary, dissolved substances in the electrolyte

mieden wird. Die Löslichkeit ist im Falle von elementarem Schwefel als Depolarisator nicht so kritisch.is avoided. The solubility is not so critical in the case of elemental sulfur as a depolarizer.

DerspeziellvenvendeteKupferelektrodeJKSepolari· sator hängt weitgehend von dem Elektrolytlösung mittel ab. Zu repräsentativen Kupferverbindungen, dieThe specially used copper electrode JKSepolari Sator largely depends on the electrolyte solution medium. To representative copper compounds that

für eine Verwendung mit dem bevorzugten LiPF6 -DMF-Elektrolyten besonders zufriedenstellend sind, gehören tCupfer(I>oxid, Kupferfltyoxid, Kupfer(I)· carbonat, basisches Kupfer(H>carbonat, Kupfertfl)* ferrocyanid, Kupfer(I)-sulnd, KupferfJlVsulfid undParticularly satisfactory for use with the preferred LiPF 6 -DMF electrolyte include copper (I> oxide, copper (I) oxide, copper (I) carbonate, basic copper (H> carbonate, copper (I)) ferrocyanide, copper (I) sulfide , Copper sulfide and

6$ Mischungen davon. Besonders bevorzugt sind Kup* ferfJtVsulnd, Kupfer(I)-oxid und basisches Kupfer*!!)* carbonat. Auch elektrolytunlösliche, organische Kupfer(l)- und (!^verbindungen mit den oben angege«$ 6 mixes of these. Particularly preferred are Kup * ferfJtVsulnd, copper (I) oxide and basic copper * !!) * carbonate. Electrolyte-insoluble, organic copper (I) and (! ^ Compounds with the above

betten, wünschenswerten Eigenschaften können ver* wendet werden, t. BL l£upfer(tl>salze, wie Kupfef(Il)-oxalat und Salze von solchen mehrbasischen, a*HydroxV'Carbonsäuren, wie Weinsäure, Zitronensäure und Zuckersäufe. Solche fcupfer(ll)-verbindungen müssen in dem ßlektrolytlösungsmittel unlöslich und als Depolaf Isatoren zufriedenstellend reduzierbar sein. Kupfersatze von polymeren Säuren, wie von Austauschharzen vom Carbonsäure- und Schwefelsäuretyp. können ebenfalls verwendet werden. Nicht- kupferverbindungen, wie FisendlHulfid. Nickelsulfid. Ntckelfluorid. Nickeloxalat. und elementarer Schwefel, sind ebenfalls sehr wirksame, nützliche Depolarisatoren.beds, desirable properties can be used, t. Copper (II) salts, such as copper (II) oxalate and salts of such polybasic, hydroxyl carboxylic acids, such as tartaric acid, citric acid and sugar syrups. Such copper (II) compounds must be insoluble in the electrolyte solvent and act as depolaf Isators may be satisfactorily reducible. Copper salts of polymeric acids, such as carboxylic acid and sulfuric acid type exchange resins, can also be used. Non-copper compounds such as fisendl sulfide, nickel sulfide, nickel fluoride, nickel oxalate, and elemental sulfur are also very effective, useful depolarizers.

Fs versteht sich, daß die möglichen Depolarisator- t$ Austauschprodukte, nämlich die Hexafluorophosphate von Kupfer. Eisen und Nickel, ebenfalls verwendet Werden können. Solche Produkte können durch Umsetzen von Lithium-hexafluorophosphat entweder mit dem zu Beginn verwendeten Depolarisator oder seinem niedrigerwertigen Entladungsprodukt in situ hergestellt werden. Da der entladene Elementelektrolyt praktisch kein Metall enthält, scheint es. daß die Hexamiorophosphate. wenn sie gebildet werden, praktisch darin unlöslich sind.It goes without saying that the possible depolarizer t $ Exchange products, namely the hexafluorophosphates of copper. Iron and nickel, also used Can be. Such products can be made by reacting lithium hexafluorophosphate with either the depolarizer used at the beginning or its lower quality discharge product can be produced in situ. As the discharged element electrolyte contains practically no metal, it seems. that the hexamiorophosphates. when they are formed, practical are insoluble in it.

Wenn H*« Oiydans Id h der Depolarisator) selbst Zu ungenügend elektrisch leitfähig ist. um als die voll-Ständige positive Elektrode zu dienen, wird er in Kombination mit einem leitfähigen Kohlenstoff oder einem anderen Leiter, wie Kupfer. Eisen. Nickel oder einem anderen leitfähigen, inerten Metall, verwendet. Die positiven Elektroden können in Form von Pasten oder zusammengesetzten Massen vorliegen, die inerte Füllstoffe oder Bindemittel enthalten können, und sie können nach bekannten Methoden hergestellt werden. Solche Gebilde sollten, wie in der Technik gut bekannt ist. ausreichend porös sein, damit der Elektrolyt in der Lage ist. ni innige Berührung mit dem Oxydans zu kommen, und zugleich sollten sie genügend verdichtet sein, damit ein guter elektrischer Kontakt /wischen dem Oxydans und dem Leiter gewährleistet ist. der im wesentlichen der Aufnahme und Abgabe von Elektronen aus dem und in den äußeren Kreis dient.If H * «Oiydans Id h the depolarizer) itself Is insufficiently electrically conductive. to serve as the full-term positive electrode, it is used in combination with a conductive carbon or a other conductors, such as copper. Iron. Nickel or another conductive, inert metal is used. the positive electrodes can be in the form of pastes or composite masses, which may contain inert fillers or binders, and they can be produced by known methods. Such structures should, as is well known in the art is. be sufficiently porous that the electrolyte in the Location is. to come into intimate contact with the oxidant, and at the same time they should be sufficiently compressed so that a good electrical contact / between the Oxydans and the conductor is guaranteed. the in essentially serves to absorb and release electrons from and into the outer circle.

Pastenelektroden werden zweckmäßigerweise hergestellt, indem der teilchenformige Depolarisator, em teilchenförmiger Leiter und der Elektrolyt in fur die Bereitstellung einer lettfähigen Paste ausreichenden Mengenverhältnissen gemischt werden und die Mischung auf ein tragendes Gitter gepreßt wird, das ein elektrischer Leiter sein kann oder auch nicht sein kann. Wenn nötig, kann überschüssiges Elektrolytlösungsmittel z. B. durch Verdampfen entfernt werden, damit die gewünschte Pastenkonsistenz erhalten wird. Im allgemeinen belaufen sich der Depolarisator und der Leiter jeweils auf mindestens 1% des Pastengewichtes und machen zusammen 50% aus. während die Elektrolytlösung 50 bis 90 Gewichtsprozent ausmacht.Paste electrodes are expediently produced by the particulate depolarizer, em particulate conductor and the electrolyte in for the Providing a leavenable paste are mixed in sufficient proportions and the mixture is pressed onto a load-bearing grid, which is a may or may not be an electrical conductor. If necessary, excess electrolyte solvent can e.g. B. removed by evaporation so that the desired paste consistency is obtained. In general, the depolarizer and the Ladder each to at least 1% of the paste weight and together make up 50%. while the electrolyte solution makes up 50 to 90 percent by weight.

Blattelektroden werden hergestellt indem etwa 15 bis 25 Volumprozent Polytetrafluorethylen oder eines anderen Kunststoffs, der unter Druck geformt werden kann, 30 bis 75 Volumprozent Ruß oder eines anderen leitfähigen Feststoff, und 5 bis 35 Volumprozent des Depolarisators gemischt werden und die Mischung mit einem inerten, flüchtigen Lösungsmittel, wie Naphtha, benetzt, innig, beispielsweise in einem Waring-Mischer, gemischt und filtriert wird, um einen nassen Filterkuchen zu ergeben. Der Filterkuchen wird zur Verdichtung auf einer Kautschukmühle bearbeitet, wobei dia Walzen, um ein Zerfasern zu ver* meiden, aufweine Temperatur oberhalb der Phasen' Übergangstemperatur des Polymeren (53° C bei Poly' tetrafluoräthylen) erhitzt werden. Das Blatt wird ge' mahlen, und die Walzenöffnung wird in dem Maße, wie das Lösungsmittel verdampft und das Blatt Strukturfestigkeit gewinnt, fortschreitend verkleinert. Normalerweise beträgt beim Mahlen die Walzonöffnung anfangs das Doppelte der gewünschten Endstärke. Das schließlich erhaltene Blatt wird gefaltet, und die Mühlenöfmung wird auf das Doppelte der Endstärke des Blattes eingestellt und fllr jeden neuen Durchgang fortschreitend verkleinert, indem die Walzenöffnung halbiert wird. Um dem Polvtetrafluoräthyten-Blatt zusätzliche Zugfestigkeit />i verleihen, wird die Walzentemperatur auf 165 C erhöht und das Blatt nach der oben beschriebenen Arbeitsweise gemahlen, bis die Endstärke 0.05 bis 0.1 cm beträgt. Zur weiteren Erhöhung der Zugfestigkeit kann das Blatt 45 bis 60 Minuten lang bei 340 bis 360* C gesintert werden.Sheet electrodes are made using about 15 to 25 percent by volume polytetrafluoroethylene or one other plastic that can be molded under pressure, 30 to 75 percent by volume carbon black or another conductive solid, and 5 to 35 volume percent of the depolarizer are mixed and the mixture with an inert, volatile solvent such as naphtha, wetted intimately, for example in one Waring mixer, mixed and filtered to give a wet filter cake. The filter cake is processed on a rubber mill for compaction, with rollers to make a defiber avoid, at temperature above the phases' Transition temperature of the polymer (53 ° C for poly ' tetrafluoroethylene). The sheet is grind, and the roller opening is gradually reduced as the solvent evaporates and the sheet gains structural strength. Usually, when grinding, the Walzon opening is initially twice the desired final thickness. The sheet finally obtained is folded and the Mill opening is set to double the final thickness of the sheet and for each new pass progressively reduced by halving the roller opening. In order to give the polytetrafluoroethylene sheet additional tensile strength, the roller temperature is increased to 165 ° C. and the sheet after Milled procedure described above until the final thickness is 0.05 to 0.1 cm. To further increase the tensile strength, the sheet can be sintered at 340 to 360 ° C for 45 to 60 minutes.

Vorzugsweise steht die positive Elektrode, welche Zusammensetzung sie auch immer haben mag. an ihrer von der negativen Elektrode abgewandten Seite im elektrischen Kontakt mit einem Metall oder einem anderen lert.dhigen Stoff. Für Kupferelektroden-Depolarisatoren ist ein K upferblech oder»gitter die bevorzugte positive Leiterelektrode. Für EisenOD-suIrtd ist ein Eisenblech oder -gitter brauchbar: Platin, rostfreier Stahl oder ein ähnlicher inerter Stoff ist jedoch vorzuziehen. Es ist einleuchtend, daß keine Stütrplatte oder Gitter notwendig ist. da FeS selbst ein leiter ist (d. h. ein poröses, starres Blatt aus Eisenflll-sulfid selbst ist angemessen). Nickelverbindungen werden vorzugsweise zusammen mit Nickelgitter oder -blech verwendet. Elementarer Schwefel kann mit Ruß (die Paste wird, wie oben beschrieben, angesetzt) gemischt und auf eine Eisenplatte oder -gitter, graphitierte^ Tuch oder ein ähnliches leitfähiges Material aufge bracht werden.Preferably, the positive electrode is, which Composition whatever it may have. on its side facing away from the negative electrode in electrical contact with a metal or another learned substance. For copper electrode depolarizers, a copper sheet or grid is the preferred positive conductor electrode. For ironOD-suIrtd is an iron sheet or grid is useful; however, platinum, stainless steel or a similar inert material is preferable. It is evident that there is no support plate or grid is necessary. since FeS is itself a conductor (i.e., a porous, rigid sheet of ferrous sulfide itself is appropriate). Nickel compounds are preferably used together with nickel mesh or sheet used. Elemental sulfur can be mixed with carbon black (the paste is made up as described above) and on an iron plate or grid, graphitized ^ Cloth or similar conductive material be brought.

Die negative ElektrodeThe negative electrode

Für den Betrieb als Primärelement braucht «Inaktive negative Elektrode nur Lithium m sein. «I ^ obgleich es selbst leitfähig ist. im Kontakt mit einem anderen Leiter, wie Aluminium. Wolfram, rostfreiem Stahl. Platin. Nickel oder Silber, in Form eines Bla··«·« oder Gitters stehen kann, der dazu dient, die negative Elektrode an den äußeren Schaltungsaufbau elektrisch anzuschließen. Das erfindungsgemäße Lithium-hexafluorophosphat-Metallelektroden-Svstem ist jedoch besonders für die Verwendung mit wiederaufladbaren negativen Lithiumelektroden berechnet. Vorzugsweise werden negative Lithiumelektroden aus mit Aluminium legiertem Lithium verwendet, die 1 bis etwa 20 und vorzugsweise 5 bis 16 Gewichtsprozent Lithium enthalten. Die Legierungen können hergestellt werden, indem Lithium und Aluminium zusammengeschmolzen werden, oder sie können elektrochemisch hergestellt werden, indem Lithiumionen elektrolytisch au eiöer positiven Aluminiumelektrode reduziert werden. Der Elektrolyt fur die galvanische Abscheidung kann irgendein inertes Lösungsmitte! sein. z. B. eines der für die Verwendung als Elektrolyt bei der vorliegenden Erfindung beschriebenen. Zweckmäßigerweise ist das Anion der Lithiumsalz Liihiumquelle ein solches, das an der negativen Elektrode oxydiert wird, während Lithium an der positiven Elektrode reduktiv abgeschieden wird. In einemTo operate as a primary element, “Inactive negative electrode only needs lithium m. «I ^ although it is itself conductive. in contact with another conductor, such as aluminum. Tungsten, stainless Steel. Platinum. Nickel or silver, in the form of a bla ·· «·« or lattice that serves to counteract the negative Electrically connect electrode to the external circuit structure. However, the lithium hexafluorophosphate metal electrode system according to the invention is specially calculated for use with rechargeable lithium negative electrodes. Preferably negative lithium electrodes are made with Aluminum alloyed lithium is used, which is 1 to about 20 and preferably 5 to 16 percent by weight Contain lithium. The alloys can be made by melting lithium and aluminum together, or they can be made electrochemically by adding lithium ions Electrolytically reduced except for the positive aluminum electrode. The electrolyte for the galvanic Deposition can be any inert solvent! being. z. B. one of the for use as an electrolyte described in the present invention. The anion of the lithium salt Liihiumquelle is expediently one that is present on the negative electrode is oxidized, while lithium is deposited reductively on the positive electrode. In one

solchen System sind die positive Elektrode und die negative Elektrode durch eine ionendurchlässige Membran odef eine poröse Eiektrolytscheidewand voneinander getrennt, damit verhindert wird, daß das anodische Oxydationsprodukt mit der Lithiumabscheidung s in Berührung kommt. Ν,Ν-Dimethylformamid, das etwa 10 Gewichtsprozent Lithiumbromid enthält, ist für eine galvanische Abscheidung bei Stromdichten von bis tu etwa IO mA/cm2 besonders zufriedenstellend. Das Aluminiumblattsubstrat kann eine Platte oder Folie sein, sollte jedoch nicht zu dünn sein. Dünne Blätter neigen während der galvanischen Abscheidung möglicherweise infolge der Bildung einer Li-Al-Legierung zum Zerbröckeln. Zufriedenstellende Ergebnisse werden mit 0.025 bis 0.05 cm starken Blättern erhalten. Dickere Blätter können, wenn gewünscht, verwendet werden. Die Galvanisierung wird normalerweise to lange fortgesetzt, bis die Dicke der Lithiumabscheidung mindestens etwa 0.001 cm (vorzugsweise mindestens 0.005 cm) und gewöhnlich nicht mehr als etwa 0.05 cm beträgt. In such systems, the positive electrode and the negative electrode are separated from one another by an ion-permeable membrane or a porous electrolyte septum, so that the anodic oxidation product is prevented from coming into contact with the lithium deposit. Containing Ν, Ν-dimethylformamide containing about 10 weight percent lithium bromide, is particularly satisfactory for a galvanic deposition at current densities of up tu about IO mA / cm 2. The aluminum sheet substrate can be a plate or foil, but it should not be too thin. Thin sheets may be prone to crumbling during electrodeposition due to the formation of a Li-Al alloy. Satisfactory results are obtained with sheets 0.025 to 0.05 cm thick. Thicker sheets can be used if desired. Electroplating is typically continued until the thickness of the lithium deposit is at least about 0.001 cm (preferably at least 0.005 cm), and usually no more than about 0.05 cm.

Fs scheint, daß das galvanisch abgeschiedene Lithium nicht bloß physikalisch an dem Aluminium haftet, sondern mit ihm tatsächlich legiert ist. was durch die Tatsache bewiesen wird, daß das Reduktionspotential des auf Aluminium galvanisch abgeschiedenen Lithiums folgerichtig niedriger ist als das von reinen Lithiummetall. Dieser Unterschied im Reduktionspotential spiegelt die Bindungsenergie zwischen dem Lithium und Aluminium wieder.It appears that the electrodeposited lithium is not merely physically attached to the aluminum adheres, but is actually alloyed with it. What is proven by the fact that the reduction potential of lithium electrodeposited on aluminum is consequently lower than that of pure lithium metal. This difference in the reduction potential reflects the binding energy between the lithium and aluminum.

Bei 25 C und in einem Elektrolyten, der aus 20 Gewichtsprozent l.ithiumhexafluorophosphat in N.N-Dimethylformamid besteht, ist die bevorzugte galvanisch abgeschiedene negative Lithium-Aluminium-Elektrode um mindestens etwa 0.2 Volt weniger reduzierend als Lithiummetall, wenn diese beiden negativen Elektroden gegen eine gesättigte Kalomel-Elektrode bewertet werden.At 25 C and in an electrolyte consisting of 20 percent by weight lithium hexafluorophosphate in N.N-dimethylformamide, the preferred is galvanic deposited lithium-aluminum negative electrode by at least about 0.2 volts less than reducing Lithium metal when these two negative electrodes are rated against a saturated calomel electrode will.

Bei Betrachtung der jlektrochemischen Reaktanten verlangt die Gesamtreaktion in dem Element I bis 2 Lithiumatome je Oxydans (Depolarisator). Mindestens 1.5 Lithiumatome werden fur jede Wertigkeitsstufe des Oxydans bevorzugt. Daher werden 3 Lithiumatome Tür Cu". Fe". Ni" und S° bevorzugt, während 1.5 fur Cu1 bevorzugt sind. Ein solches Lithium-zu-Oxydans-Atomverhältnis übersteigt, obgleich es nicht kritisch ist. vorzugsweise nicht 10:1. Im allgemeinen projizieren sowohl die negative Elektrode als auch die positive Elektrode dieselbe Elektrodenfläche.When considering the electrochemical reactants, the overall reaction in element I requires up to 2 lithium atoms per oxidant (depolarizer). At least 1.5 lithium atoms are preferred for each valence level of the oxidant. Therefore, 3 lithium atoms become Cu ". Fe". Ni "and S ° preferred, while 1.5 are preferred for Cu 1. Such a lithium to oxidant atomic ratio, although not critical, preferably does not exceed 10: 1. In general, both the negative electrode and the positive electrode project same electrode area.

Elementunterteilungsvorrichtungen, wie ionendurchlässige Membrane oder elektrolytporöse Scheidewände, können bisweilen, obwohl sie in den erfindungsgemäßen Elementen nicht notwendig sind, mit Vorteil verwendet werden, beispielsweise um die Berührung zwischen den aktiven Bestandteilen der nega- tiven Elektrode und der positiven Elektrode durch den gemeinsamen Elektrolyten hindurch weiter zu vermindern.Element dividing devices, such as ion-permeable membranes or electrolyte-porous partitions, although they are not necessary in the elements according to the invention, can sometimes be included Advantageously, for example, to avoid the contact between the active components of the negative tive electrode and the positive electrode through the common electrolyte to further reduce.

Zeichnungen — Herstellung des ElementesDrawings - manufacture of the element

Die Erfindung läßt sich an Hand der Zeichnungen weiter erläutern. Die angegebenen Abmessungen sind nicht kritisch; ihr Zweck ist die Veranschaulichung einer kennzeichnenden Ausfiihrungsform.The invention can be further explained with reference to the drawings. The dimensions given are not critical; its purpose is to illustrate a distinctive embodiment.

Die F i g. 1 zeigt einen typischen Aufbau der negativen Lithium-Elektrode und eine Elektrolytkammer. rw*. äußere Platte 10 besteht zweckmäßigerweise ausThe F i g. 1 shows a typical structure of the lithium negative electrode and an electrolyte chamber. rw *. outer plate 10 is expediently made of Aluminium (0,32 χ 12,7 χ 12,7 cm). Die negativeElek· trodeliisteinAluminiUfflblechCO.ÖSbisöitO χ ί2,7 χ 12,7 Gfli), das mit einem 0,0025 bis 0,0050 cm dicke«, galvanischen Lithiumniederschlag überzogen ist. Die Dichtungsscheibe 14 (0,64 χ 12,7 χ 12,7 cm) ist im typischen Falle Silicon - Kautschuk, kann jedoch irgendein inertes, isolierendes und dichtendes Material, wie Polyäthylen, Polytetrafluof äthylen oder nichtleitendes Neopren, sein. Die Dichtungsscheibe 14 dient dazu, die t ithiurrl-Elektrndenoberflächen 16 im Abstand von dem positiven Elektrodenaufbau (in den F i g. 2 und 3 beschrieben) zu halten und gegen ihn zu isolieren und die Elektrolytkammer 18(0.64 χ 10,2 χ 10,2 cm) zu schaffen. Ein Polyäthylen-Geflecht, das aus zwei Lagen von Strängen mit einem Durchmesser von 1 mm (2.4 Stränge auf den Zentimeter) besteht, wobei die Stränge sich unter einem Winkel von 90" kreuzen und ein einheitliches Netzwerk bilden, dient zweckmäßigerweise als Abstandshalter 20, dessen Größe so bemessen ist, daß er in die Kammer 18 paßt, und der so konstruiert ist. daß er verhindert, daß die Oberfläche der positiven Elektrode (unten beschrieben) mit der Oberfläche 16 der negativen Elektrode in Berührung kommt.Aluminum (0.32 12.7 12.7 cm). The negative elec trodeliisteinAluminiUfflblechCO.ÖSbisöitO χ ί2.7 χ 12.7 Gfli), which is 0.0025 to 0.0050 cm thick «, galvanic lithium deposit is coated. The sealing washer 14 (0.64 12.7 χ 12.7 cm) is in typically silicone rubber, but can be any inert, insulating and sealing material such as polyethylene, polytetrafluoroethylene or non-conductive neoprene. The sealing washer 14 serves to the t ithiurrl-Elektrndenoberflächen 16 in To keep distance from the positive electrode structure (described in FIGS. 2 and 3) and towards it and isolate the electrolyte chamber 18 (0.64 χ 10.2 χ 10.2 cm). A polyethylene braid made from two layers of strands with a diameter of 1 mm (2.4 strands to the centimeter), wherein the strands cross at an angle of 90 "and form a uniform network, expediently serves as a spacer 20, the size of which is sized to fit into chamber 18 and is so constructed. that it prevents the surface of the positive electrode (described below) in contact with the surface 16 of the negative electrode comes.

Der in der F i g. 2 gezeigte Aufbau der positiven Elektrode, der so hergerichtet ist. daß er eine tehTähige Elektrodenpaste (nicht gezeigt) in der Kammer 30 enthalten kann, umfaßt die Dichtungsscheibe 32 (identisch mit der Dichtungsscheibe 14 der Fig. I). ein Maschengitter 34(identisch mit dem Abstandshalter 20 der F i g. I). eine Kupferplatte 36. die mit der Platte 38 (identisch mit der Platte 10 der Fig. It kaschiert ist und die die leitfähige Rückwand der Elektrodenpasten kammer bildet, und das Gitter 40. ein Nylongeflecht mit O.f <43 cm großen öffnungen, das gegenüber dem Elektrolyten porös ist und dazu dient, die Elektrodenpaste in der Kammer 30 zurückzuhalter.The one shown in FIG. The structure of the positive electrode shown in Fig. 2 thus prepared. that he is a capable one Electrode paste (not shown) in chamber 30 comprises sealing washer 32 (identical to sealing washer 14 of FIG. I). one Mesh 34 (identical to spacer 20 of FIG. I). a copper plate 36. the one with the plate 38 (Identical to the plate 10 of Fig. It is laminated and which forms the conductive back wall of the electrode paste chamber, and the grid 40. a nylon mesh with openings of O.f <43 cm, which is porous to the electrolyte and serves to support the Retain electrode paste in chamber 30.

Der in F i g. 3 gezeigte Aufbau der positiven Elektrode ist der gleiche wie der der F i g. 2. nur daß die positive Blattelektrode 50 das Gitter 40. das Gitternetz 34 und die Dichtungsscheibe 32 ersetzt. Die positive Elektrode 50 enthält im typischen Falle eine Mischung aus teilchenförmigen! Depolarisator, teilchenförmigen!, leitfähigem Kohlenstoff und teilchenförmigem Polytetrafluorethylen, die auf einer Kautschukmühle derart bearbeitet wurde, daß sich das oben beschriebene, elektrisch leitfähige, elektrolytporöse, blattähnliche Gebilde ergab.The in F i g. The structure of the positive electrode shown in FIG. 3 is the same as that of FIG. 2. only that the positive sheet electrode 50 replaces grid 40. grid 34 and sealing washer 32. The positive electrode 50 typically contains a mixture of particulate! Depolarizer, particulate !, conductive carbon and particulate polytetrafluoroethylene which was processed on a rubber mill to give the electrically conductive, electrolyte-porous, sheet-like structure described above.

V ie in den F i g. 1. 2 und 3 gezeigt, enthält jeder der Gegenstände 10, 12, 14, 40, 32. 36. 38 und 50 zwölf Schtaubenlöcher (als 22 bezeichnet), die perimetrisch so angeordnet sind, daß sie Maschinenschraubensätze aufnehmen können, die zweckmäßigerweise mit Gewinde versehene, isolierende Kunststoftschrauben und -muttern (nicht gezeigt) sind.V ie in the f i g. 1. Shown 2 and 3, each contains the Items 10, 12, 14, 40, 32. 36. 38 and 50 have twelve pigeon holes (denoted as 22) that are perimetric are arranged so that they can accommodate machine screw sets, suitably provided with threaded, insulating plastic screws and nuts (not shown).

Zum Zusammenbau des Elementes wird das in der F i g. 1 gezeigte negative Elektroden-Elektroiyt-Kammer-System mit einem Aufbau der positiven Elektrode gemäß der F i g. 2 in der Reihenfolge 10,12,14.20.40. 34,32.36 und 38 (Elektrodenpasten-Element) oder mit einem Aufbau der positiven Elektrode gemäß F i g. 3 in der Reihenfolge 10.12.14, 20', 50, 36 und 38 (Elektrodenblatt-Element) gekoppelt und das Ganze wird mit den Kunststorrmuttern und -schrauben zu erfindungsgemäßen Einzelkammer-Elementen zusammengeschraubt. Statt dessen können die Zellenelemente auch festgeklammert, verklebt oder in anderer Weise durch geeignete Mittel zusammengehalten werden.To assemble the element, the one shown in FIG. 1 shown negative electrode-electrolyte chamber system with a structure of the positive electrode according to FIG. 2 in the order 10,12,14.20.40. 34, 32, 36 and 38 (electrode paste element) or with a structure of the positive electrode according to FIG. 3 in the order 12/10/14, 20 ', 50, 36 and 38 (electrode sheet element) coupled and the whole thing is screwed together with the Kunststorrmuttern and -screws to single-chamber elements according to the invention. Instead, the cell elements also clamped, glued or otherwise held together by suitable means.

99 νΓ ίονΓ ίο

In den folgenden Beispielen, welche die Erfindung laden, bis die Ele/äentspannung auf 1,5 Volt abge*In the following examples, which charge the invention until the element voltage drops to 1.5 volts *

mit weiteren Einzelheiten beschreiben, sind alle Teile, fallen war. Das Element wurde dann sofort bei 200 HiADescribe in more detail, all parts are that were covered. The item was then immediately at 200 HiA

soweit nicht anders angegeben, Gewiehtsteile. so lange wieder geladen, bis eine Endspannung vonunless otherwise stated, weight parts. charged again until a final voltage of

3,5 Volt erreicht worden war, worauf die Entladung3.5 volts had been reached, whereupon the discharge took place

Ö e i s ρ i e 1 1 5 bei 200 rnA bis zu der Endspannung von 1,5 VoltÖ e i s ρ i e 1 1 5 at 200 rnA up to the final voltage of 1.5 volts

ti««.*».·«,, a** «—«»!„<«« tsu^n-^A* ti ««. * ». ·« ,, a ** «-« »!"<«« tsu ^ n- ^ A * wiederholt wurde. Hiermit war der erste Ladungs*Ent-was repeated. This was the first charge * un-

Herstellung der negat.ven Elektrode ladungs-Zyklus beendet, der in diesem Beispiel etwaProduction of the negat.ven electrode end of the charge cycle, which in this example is about

EineO,33 χ 12,7 χ 12,7" cm große Aluminium-Blatt- 60 Minuten benötigte. Dieser Vorgang wurde über elektrode wurde in einem durch einen Kationenaus- aufeinanderfolgende Ladufigs*ßntlädurtgs*Zyk!en wietausch (»Amfioti« C<310>Mernbra« geteilten Element to derholt, bis die Zeitspanne zur Durchführung eines aus einer JOgewichtsprozentigen Lösung von LiBr in vollständigen Ladungs·Entladungs-Zyklus kürzer als Dimethylformamid bei IOmA/cmJ 1 Stunde lang mit 2 Minuten wurde. Kennzeichnende Ergebnisse sind Lithium überzogen. Die aus dem Elektrolyten heraus* unten tabellarisch aufgeführt: genommene, überzogene Elektrode wurde in einer , , - . . trockenen Argon-Atmosphäre gelagert. ,s Ladungs-Entladungs-Leistung;A 0.33 12.7 12.7 "cm aluminum sheet required 60 minutes. This process was carried out by means of an electrode in one exchange cycle (" Amfioti "C <310 > Mernbra «repeated until the period of time to carry out a complete charge · discharge cycle from a JO weight percent solution of LiBr in a complete charge · discharge cycle shorter than dimethylformamide at 10 mA / cm J for 1 hour with 2 minutes. Characteristic results are lithium coated. The from the electrolyte * listed in the table below: the coated electrode taken was stored in a, -.. dry argon atmosphere., s charge-discharge power;

r> :i *, t icj ei t.. λ r> : i *, t icj ei t .. λ Li/LiPF6 ■ DMF/CuS-EIement Positive Kupfersulfidpaste-ElektrodeLi / LiPF 6 ■ DMF / CuS element Positive copper sulfide paste electrode

75 Teile einer 20gewichtsprozentigen Lösung von Spannung bei offenem Stromkreis, Volt 3.0075 parts of a 20 weight percent solution of open circuit voltage, volts 3.00

LiPF6 (Lithium-hexafluorophosphat) in Dimethyl- Oraamtzahl von Ladungs-Entladungs-LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate) in dimethyl oraminal number of charge-discharge

formamid wurden unter Rühren und unter trockenem » „f?*'?n 1°[. d?m Ver9aS«j ....... 3 tformamide were stirred and dried under dry » „ f? * '? n 1 ° [. d ? m Ver9a S «j ....... 3 t

Stickstoff zu einer Mischung von 12 Teilen Kupfer- °^mte t Emladungszeit wahrend derNitrogen, to a mixture of 12 parts of copper mte ° ^ t Emladungszeit during the

sulfidpulver und 12 Teilen eines leitfähigen Ofenrußes STm LadunEs-Entladungs-Zyk-sulfide powder and 12 parts of a conductive furnace black STm Ladun Es-Discharge-Zyk-

gegeben, um eine Paste zu bilden, die dann auf einem r ™' 1T1I1"?? , « ·. given to form a paste which is then placed on a r ™ ' 1 T 1 I 1 "??,« ·.

Polyäthylengitter mit dem bei der Beschreibung der C°V£mbf yklusnutzeffektPolyethylene grille with the cycle benefit effect used in the description of the C ° V £ mb Fig^angegebenenAbmessungenausgebreitetwurde. „ "ΐ^ϊίΗΙΤίίίίΤΤ! 78 .The dimensions given has been spread out. "" Ϊ́ ^ ϊίΗΙΤίίίίΤΤ! 78. Zusammenbau und Füllung des Elementes Höchstwert. % 93Assembly and filling of the element maximum. % 93

Die oben beschriebene negative Elektrode und Diese Ergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemäße positive Pastenelektrode wurden in einer trockenen Element bei praktischen Entladungsstrom-Stärkewer-Argon-Atmosphäre mit anderen Elementen, wie bei 30 ten entladen und wiederholt aufgeladen werden kann. den F i g. I und 2 beschrieben, zusammengebaut. Die Löslichkeit von Kupfer!ID-sulfid in Dimethyl-Eine 20gewichtsprozentige Lösung von LiPF6 in Di- formamid wurde folgendermaßen zu 71 Teile je Million methylformamid. 14 Teile (die Leitfähigkeit ist 2 χ bestimmt: Eine Probe, deren Menge wesentlich ober 10 Ohm 'cm '). wurde auf dem Wege über eine halb des oben angegebenen Löslichkeitswertes lag. Injektionsspritze durch die Wand der Dichtungs- 35 wurde 20 Stunden lang in einem verschlossenen Rt scheibe 14 zur Vervollständigung des galvanischen halter mit 100 ml des Lösungsmittels heftig bewegt. <K Elementes ir die Kammer 18 eingeführt. Alternativ Mischung unter der Wirkung der Schwerkraft dun. h werden zur Füllung des Elementes zwei Glasröhrchen Whatman-Nr.-5-Filterpapier filtriert, das Filtrat diet durch die Wand der Dichtungsscheibe 14 eingeführt. riert und der Kupfergehalt kolorimetrisch Ijstimrn! die eine zum Einleiten des Elektrolyten und die andere 40 Das erfindungsgemäße Element vereinigt gut··'* zum Verdrängen der Atmosphäre des Elementes Zyklusnut/effekt mit der Fähigkeit, sich wiederhili während des Füllens. Die Röhrchen werden, nachdem bei verhältnismäßig langer gesamter und mittlerer der Elektrolyt angefüllt worden ist. verschlossen. Entladungslebensdauer, deren Durchschnitt im Be F1 mpntipi„..__ sP'el ' 1200 31 = 39 Minuten beträgt, wiederauflackn g 45 zu lassen.The negative electrode described above and these results show that the paste positive electrode of the present invention was discharged and repeatedly charged in a dry element in a practical discharge current-strength argon atmosphere with other elements, such as at 30 th. the F i g. I and 2 described, assembled. The solubility of copper / ID sulfide in dimethyl-A 20 weight percent solution of LiPF 6 in diformamide was 71 parts per million of methylformamide as follows. 14 parts (the conductivity is determined to be 2 χ: a sample, the amount of which is significantly above 10 ohms 'cm'). was on the way over half of the solubility value given above. Injection syringe through the wall of the sealing 35 was vigorously moved for 20 hours in a closed Rt disk 14 to complete the galvanic holder with 100 ml of the solvent. <K element introduced into chamber 18. Alternatively, mix dun under the action of gravity. h, two glass tubes of Whatman No. 5 filter paper are filtered to fill the element and the filtrate is introduced through the wall of the sealing washer 14. and the copper content is colorimetrically Ijstimrn! one for introducing the electrolyte and the other 40 The element according to the invention combines well ·· '* to displace the atmosphere of the element cycle groove / effect with the ability to restore itself during filling. The tubes become after the electrolyte has been filled for a relatively long time. locked. Discharge cycle life, the average Be F1 mpnt i pi "..__ s P 'el' is 1200 31 = 39 minutes recurrent lackn to let g 45th

Das so hergestellte Element zeigt eine Spannung bei B e i s ρ i e I e 2 bis 6The element produced in this way shows a stress at B e i s ρ i e I e 2 to 6

offenem Stromkreis von 3.00 V und die folgenden Ent- Elemente wurden im wesentlichen, wie im Ba-open circuit of 3.00 V and the following Ent- elements were essentially as in the Ba-

ladungs- und Wiederaufladungsmerkmale untei den spiel I beschrieben, hergestellt, nur daß das Kupfer! Ih-Charging and recharging features described in game I, only that the copper! You-

folgenden Bedingungen, die auf die Prüfung der Sekun- sulfid durch die gleiche Gewichtsmenge einer anderenfollowing conditions referring to the examination of the secondary sulfide by the same weight of another

därelement-Leistungsfähigkeit abgestellt sind: 50 Kupferverbindung als Oxydans der positiven Elek-element efficiency: 50 copper compound as an oxidant of the positive elec-

Das Element wurde unter Belastung bei einem kon- trode ersetzt wurde. Die Ergebnisse sind untenThe element was under stress when a con- trode was replaced. The results are below

stan ten Entladungsstrom von 200 mA so lange ent- tabellarisch zusammengestellt:constant discharge current of 200 mA as long as it is compiled in the form of a table:

Beispielexample

Oiydans der positiven Elektrode und Löslichkeit in DMFOiydans of the positive electrode and Solubility in DMF

(Teile je Million I(Parts per million I

Kupfer(II)-ferrocyanid. Cu2Fe(CN)6 Copper (II) ferrocyanide. Cu 2 Fe (CN) 6 (29)...(29) ...

Basisches Kupfer(H)-carbonat. CuCO3 ■ Cu(OH)2 (0,7) .. KupfertD-sulfid, Cu2S (53)... Kupfer(I>oxid, Cu2O (2) ... Kupfer(II)-OHd, CuO (3) ...Basic copper (H) carbonate. CuCO 3 ■ Cu (OH) 2 (0.7) .. copper D-sulfide, Cu 2 S (53) ... copper (I> oxide, Cu 2 O (2) ... copper (II) -OHd, CuO (3) ...

GesamtlebensdauerTotal service life Ladunes-EntiadunKLadunes EntiadunK Entladungdischarge ZyklusnutzeffeklCycle efficiency ZyklenCycles MinutenMinutes %% 161161 673673 7979 144144 18951895 9090 5151 838838 6060 5555 11101110 8585 132132 17041704 8686

Außer den in den Beispielen 2 bis 6 genannten Kupferverbindungen sind Kupfer(II)-hydroxid und Kupfer(II)-metaborat Cu(BO2J2 brauchbare Depolarisator«!.In addition to the copper compounds mentioned in Examples 2 to 6, copper (II) hydroxide and copper (II) metaborate Cu (BO 2 J 2) are useful depolarizers.

11 (\ 11 (\ 1212th

Beispiele 7 bisExamples 7 to

Elemente wurden im wesentlichen, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, nur daß Dimethylformamid durch die unten tabellarisch zusammengestellten Lösungsmittel ersetzt wurde:Elements were prepared essentially as described in Example 1, except that the dimethylformamide was used has been replaced by the solvents listed in the table below:

Beispielexample Lösungsmittelsolvent

Entladung Minutendischarge Minutes

Gesamtlebensdauer Zyklusnutze flektTotal service life Cycle utility flexes

ZyklenCycles

7 N.N-Dimethylacetamid 7 N.N-dimethylacetamide

8 Dimethylsulfoxid 8 dimethyl sulfoxide

9 Acetonitril 9 acetonitrile

Beispiel IOExample IO

Ein positives Blattelektroden-Element wurde wie folgt zusammengebaut: Eine 0.1 cm dicke positive filattelek'rode (deren Herstellung unten beschrieben Wird, und die 11 Gewichtsprozent KupferfllMerro-•yanid. 32% Polytetrafluorethylen und 32% Ruß enthält und eine aktive Elektrodenoberfläche von lOO cm2 aufweist), ein 0.32-cm-Kaschierungsblech aus Aluminium und ein O.Sl-em-Kupferkontaktblech, die felle so, wie in der F i g. 3 veranschaulicht, angeordnet waren, wurden durch Einfuhrung einer Nylon-Maschinenschraube in jedes Loch provisorisch zusammengebaut. Der Aufbau der positiven Elektrode wurde Γη eine Vorratskammer unter einer Argon-Atmosphäre gebracht, während eine negative Lithium-auf-Aluminium-Elektrode. wie im Beispiel 1 beschrieben. hergestellt wurde. Nach Beendigung des Überziehens wurde der Galvanisierungselektrolyt durch Argon aus dem Galvanisierungselement verdrängt, und dieses wurde zusammen mit einer Aluminiumplatte, einer Siliconkautschuk-Dichtungsscheibe und einem Polyäthylen-Gitter (die alle die bei der F i g. I beschriebenen Abmessungen aufwiesen) in die Argon-Kammer mit dem Aufbau der positiven Elektrode gebrach;. Das Galvanisierungselement wurde in der Argon-Atmosphäre auseinandergenommen, die negative Elek- trode wurde trockengewischt, und die Bestandteile wurden in der Reihenfolge 10. 12. 16. 14. 20. SO. 36 und 37 unter Bezug auf die Fig.! und 3 angeordnet. Das Element wurde durch Verschrauben zusammengebaut und aus der Argon-Kammer herausgenommen. Eine Lösung von 4.1 g Lithium-hexafluorophosphat in 16.2 cm3 Dimethylformamid wurde in die Elektrolytkammer eingespritzt, indem eine Injektionsspritzennadel durch die Wand der Dichtungsscheibe eingeführt wurde. Zur selben Zeit wurde die Argon-Atmosphäre des Elementes in eine zweite leere Spritze verdrängt, die in gleicher Weise die Wand der Dichtungsscheibe durchdrang. Dieses Element wies ein Potential bei offenem Stromkreis von 3,0VoIt und bei geschlossenem Stromkreis von X5 Volt nach 4mmutiger Entladung bei 200 mA auf. Das Element wurde in 4 Minuten bei 200 mA bis zu einem Potential bei geschlossenem Stromkreis von 3,6 Volt wiederaufgeladen; man ließ es bei offenem Stromkreis (3,25VoIt) 4 Minuten lang stehen und unterzog es dann 69 Zyklen bei 200 mA, die 1 Minute Laden und 1 Minute Entladen umfaßten, während welcher Zeitdauer die minimale Entladungsspannung 2 und die maximale 3,8 Volt betrugen. Diesen Zyklen folgten tiefere Entladungszyklen zwischen 0,8VoIt (im Zustand der Entladung) und 4VoIt (im Zustand der Ladung) bei 200 mA, wie nachfoleend beschrieben wird: Das Element wurde 22,5 Mi-A positive sheet electrode element was assembled as follows: A 0.1 cm thick positive filate electrode (the production of which is described below, and which contains 11 percent by weight copper / merryanide, 32% polytetrafluoroethylene and 32% carbon black and an active electrode surface of 100 cm 2 has), a 0.32 cm lamination sheet made of aluminum and an O.Sl-em copper contact sheet, the skins as shown in FIG. 3 were provisionally assembled by inserting a nylon machine screw into each hole. The construction of the positive electrode was placed Γη a storage chamber under an argon atmosphere, while a lithium-on-aluminum negative electrode. as described in example 1. was produced. After the plating was complete, the plating electrolyte was displaced from the plating element by argon and this was poured into the argon together with an aluminum plate, a silicone rubber sealing washer and a polyethylene screen (all of which had the dimensions described in FIG. I). Chamber broke with the construction of the positive electrode. The electroplating element was disassembled in the argon atmosphere, the negative electrode was wiped dry, and the components were in the order 10, 12, 16, 14, 20, SO. 36 and 37 with reference to FIGS. and 3 arranged. The element was assembled by screwing and removed from the argon chamber. A solution of 4.1 g of lithium hexafluorophosphate in 16.2 cm 3 of dimethylformamide was injected into the electrolyte chamber by inserting a syringe needle through the wall of the sealing washer. At the same time the argon atmosphere of the element was displaced into a second empty syringe, which in the same way penetrated the wall of the sealing washer. This element had an open circuit potential of 3.0 volts and a closed circuit potential of X5 volts after a 4 mm discharge at 200 mA. The element was recharged in 4 minutes at 200 mA to a closed circuit potential of 3.6 volts; it was left open circuit (3.25 volts) for 4 minutes and then subjected to 69 cycles at 200 mA comprising 1 minute charging and 1 minute discharging, during which time the minimum discharge voltage was 2 and the maximum was 3.8 volts . These cycles were followed by deeper discharge cycles between 0.8VoIt (when discharged) and 4VoIt (when charged) at 200 mA, as described below: The element was 22.5 Mi- 257 284 167257 284 167

65 85 6365 85 63

59 43 5059 43 50

nuten lang entladen, 20,2 Minuten lan^ geladen, 17,3 Minuten lang wieder entladen und in 14,0 Minuten bei einem mittleren Coulomb-Zyklusnutzeffekt von 85% wieder aufgeladen.discharged for a long time, charged for 20.2 minutes, Discharge again for 17.3 minutes and in 14.0 minutes with a mean Coulomb cycle efficiency recharged by 85%.

Die in diesem Beispiel verwendete positive Blattelekh'ode wurde wie folgt hergestellt: lOGewichtsteile eines gepulverten Polytetrafluoräthylen-Draht-Uberzugs-Harzes mit einer mittleren Teilchengröße von 500 ± 150 Mikron, das bei 327 ± 10° C schmolz, wurden mit 90 Gewichtsteilen eines körnigen PoIytetrafluoräthylen-Preß- und Extrusions-Harzes mit einer Teilchengröße von etwa 35 Mikron gemischt. Diese Mischung (18,9 Volumprozent) wurde dann in einem Waring-Mischer mit dem leitfähigen Ofenruß des Beispiels 1 (70,5 Volumprozent). Kupfer(Il)-ferrocyanid (10.9 Volumprozent) und Stoddard-Lösungsmittel (in ausreichender Menge, um einen nassen Filterkuchen zu ergeben) gemischt und filtriert. Der Filterkuchen wurde in eine Kautschukmühle übergeführt und mit auf 55 X erwärmten Walzen gemahlen Die Walzenöffnung 'der Mühle wurde fortschreitend verkleinert, bis praktisch das gesamte Naphtha verdampf war und die gemahlene Masse ein zusammenhängendes Fell bildete. Das Fell wurde entfernt, gefaltet und bei einer Anfangseinstellung der Walzenöffnung von 0.2 cm gemahlen. Das Fell wurde wieder herausgenommen, gefaltet rnd durch die Mühle geführt, wobei die Walzenöffnung geringfügig verkleinert wurde. Dies wurde so lange wiederholt, bis das Fell 0.1 cm dick war. Die Walzen wurden dann aul 165 C erhitzt, und die Blattmasse wurde wie zuvot wieder gemahlen, wobei man von einer öffnung von 0.2 cm ausging und dann fortschreitend die W*»'enöffnung so lange verkleinerte, bis die Felldicke 0.1 cm betrug. Das Fell wurde dann in einem Ofen I Stunde lang auf 340 bis 3600C erhitzt.The positive sheet electrode used in this example was prepared as follows: 10 parts by weight of a powdered polytetrafluoroethylene wire coating resin with an average particle size of 500 ± 150 microns, which melted at 327 ± 10 ° C, were mixed with 90 parts by weight of a granular polytetrafluoroethylene - Compression and extrusion resin mixed with a particle size of about 35 microns. This mixture (18.9 percent by volume) was then mixed in a Waring blender with the conductive furnace black of Example 1 (70.5 percent by volume). Copper (II) ferrocyanide (10.9 percent by volume) and Stoddard solvent (in sufficient amount to give a wet filter cake) mixed and filtered. The filter cake was transferred to a rubber mill and ground with rollers heated to 55X. The roller opening of the mill was progressively reduced until practically all of the naphtha had evaporated and the ground mass formed a coherent skin. The hide was removed, folded and ground with an initial roller opening setting of 0.2 cm. The skin was removed again, folded and passed through the mill, the roller opening being slightly reduced. This was repeated until the fur was 0.1 cm thick. The rollers were then heated to 165 ° C. and the leaf mass was ground again as before, assuming an opening of 0.2 cm and then progressively reducing the size of the opening until the skin thickness was 0.1 cm. The fur was then heated to 340 to 360 ° C. for 1 hour in an oven.

Bei spi el 11 (Organische Kupfersalze als Depolarisator)At game 11 (Organic copper salts as a depolarizer)

Elemente wurden im wesentlichen, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt, nur daß die gleiche Gewichts menge eines Kupfersalzes einer Polycarbonsäure ah Depolarisator verwendet wurde.Elements were essentially as in Example 1 described, manufactured, only that the same weight amount of a copper salt of a polycarboxylic acid ah depolarizer was used.

GesamtlebensdauerTotal service life Zylrius-Cylindrical
nutzeffektbenefit
Ladungs-Charge
Oxydans der positivenOxydans of the positive %% Ent-Development
ladnngs-loading
Elektrode und LöslichkeitElectrode and Solubility 8686 ZyklenCycles m DMFm DMF Entladungdischarge 8888 6363 (Teile je Million)(Parts per million) MinutenMinutes 9090 120120 Kupfer(II)-oxa]at (6)..Copper (II) oxa] ate (6) .. 16301630 8686 Kupfer(II)-citrat (5)..Copper (II) citrate (5) .. 22202220 Kupfer(II)-tartrat (35)Copper (II) tartrate (35) 23392339

I 935I 935

Oxydans der positiven
Elektrode und Löslichkeit
Oxydans of the positive
Electrode and Solubility

(Teile je Million|(Parts per million |

Eisen(I!)-siilfidIron (I!) - siilfid Nickeloxaiat (70) Nickel oxate (70) Nickelfluorid' Nickel fluoride '

Nickelsulfid (44)1) ... Schwefel (2000)2)Nickel sulfide (44) 1 ) ... sulfur (2000) 2 )

Schwefel (2000)3)Sulfur (2000) 3 )

GesamtlebensdauerTotal service life

Entladung
Minuten
discharge
Minutes

626626

167167

570570

30803080

23002300

27402740

ZyklusnutzefTekt Cycle efficiency

95 80 80 96 90 9095 80 80 96 90 90

Ladungs-Charge

Emladungs-Zyklen Loading cycles

220220

2323

2323

459459

730730

685685

Beispiel 13 (DMF wird durch Propylencarbonat ersetzt)Example 13 (DMF is replaced by propylene carbonate)

Elektrolytelectrolyte Entladungdischarge
MinutenMinutes
Zykluscycle
nutze ffektuse effect
Ladungs-Charge
Ent-Development
ladungs-charge
ZyklenCycles
PropylencarbonatPropylene carbonate
+20 Gewichtsprozent+20 percent by weight
LlPF8 1) LlPF 8 1 )
236236 >95> 95 4242

Die oben angegebenen Elemente sind sowohl hinsichtlich der Entladung als auch der Wiederaufladung ähnlich wie das Element des Beispiels 1.The above items are both in terms of discharge and recharge similar to the element of example 1.

Beispiel 12Example 12

(FeS, NiS, Ni(COO)2 und S0
als Depolarisatoren)
(FeS, NiS, Ni (COO) 2 and S 0
as depolarizers)

Positive Pastenelektroden aus Eisen(II)-sulfif, Nikkelsulfid, Nickeloxaiat und elementarem Schwefel wurden im wesentlichen wie die positive Kupfersulfidpastenelektrode des Beispiels 1 hergestellt, nur daß die Leiterbleche oder - gitter aus Eisen, Nickel bzw. Platin waren. Die wie im Beispiel 1 hergestellten Elemente zeigten folgende Ergebnisse:Positive paste electrodes made of iron (II) sulphide, nickel sulphide, Nickel oxate and elemental sulfur became essentially like the copper sulfide positive paste electrode of Example 1, except that the conductor plates or grids are made of iron, nickel or platinum was. The elements produced as in Example 1 showed the following results:

Elektrolytelectrolyte

Entladungdischarge

MinutenMinutes

IO 3260 IO 3260

Zyklusnutze ffckiCycle usage ffcki

9191

Ladungs-Charge

Emladungs- ZyklenLoading cycles

18301830

') In diesen Elementen betrugen die Endspannungen bei maximaler Ladung 2.7 Tür FeS und NiF2 und 3.0 Tür NiS: die Entladungsendspannungen betrugen 0,8 bzw. 1.0 Volt. Für gute Elemcntlcistüng mit FeS, NiF2 und NiS-Oxydantien erwiesen sich Endspanhungen notwendig, die kleiner als die ~~ üblicheren 3,5 und 1,5 Volt waren.
2) Gewichtsverhältnis von gepulvertem Schwefel zu Ruß wie I : 1
') In these elements, the end voltages at maximum charge were 2.7 door FeS and NiF 2 and 3.0 door NiS: the discharge end voltages were 0.8 and 1.0 volts, respectively. For good electrical resistance with FeS, NiF 2 and NiS oxidants, it was found necessary to have terminal voltages that were smaller than the more common 3.5 and 1.5 volts.
2 ) Weight ratio of powdered sulfur to carbon black as I: 1

') Gewichtsvcrhällnis von gepulvertem Schwefel zu Ruß wie 4: 1.') Weight ratio of powdered sulfur to soot like 4: 1.

Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, daß auch andere Depolarisatoren als Kupferverbindungen sehr wirksam sind.The results given above show that depolarizers other than copper compounds also work very well are effective.

4545

Die Elemente wurden im wesentlichen wie das Element des Beispiels 1 hergestellt, nur daß das Ν,Ν-Dirnethylformamid durch Propylencarbonat und durch mit Benzol verdünntes Propylencarbonat ersetzt wurde.The elements were made essentially as the element of Example 1, except that the Ν, Ν-dimethylformamide was replaced by propylene carbonate and by propylene carbonate diluted with benzene.

') Gm Nylongllier der Pig. 2 wurde durch ein PolyestefgitUf erselS, dessen Abmessungen pfaktiseh die gleichen waren wie die dea Nyfongftten· Reine» Pfopyleneaftmnal greift Nylon an. ') Gm Nylongllier the Pig. 2 was replaced by a polyester frame, the dimensions of which were basically the same as the Nyfongftten · Pure »Pfopyleneaftmnal attacks nylon.

Propylencarbonat Propylene carbonate

(58 Gewichtsprozent),(58 percent by weight),

Benzol
(28 Gewichtsprozent),
benzene
(28 percent by weight),

LiPF6
(15 Gewichtsprozent)
LiPF 6
(15 percent by weight)

Methylacetat und Methylformiat können ebenfalls wirkungsvoll als Lösungsmittel Tür Elektrolytsalze verwendet werden.Methyl acetate and methyl formate can also be used effectively as solvents for electrolyte salts will.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Galvanisches Element mit einer negativen Lithium-Elektrode, legiert mit einem weniger aktiven Metall, und einem Elektrolyten aus einem praktisch neutralen, inerten Lösungsmittel, wie N.N-Dimethylformamid. das Lithium-hexafluoro- phosphat in ausreichender Konzentration ent hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Lithium-Elektrode aus Aluminium und 1 bis 20 Gewichtsprozent Lithium besteht und ein Reduktionspotential um mindestens 0.2 Volt niedriger als das von Lithiummetall aufweist. 1. Galvanic element with a negative lithium electrode, alloyed with a less active metal, and an electrolyte made from a practically neutral, inert solvent such as NN-dimethylformamide. contains the lithium hexafluorophosphate in sufficient concentration, characterized in that the lithium electrode consists of aluminum and 1 to 20 percent by weight lithium and has a reduction potential of at least 0.2 volts lower than that of lithium metal. 2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode einen reversibel reduzierbaren Depolarisator aus der Gruppe elementarer Schwefel und Eisen-. Nickel- oder Kupferverbindungen, deren Löslichkeit in dem Elektrolytlösungsmittel bei 25° C kleiner als 200 Gewichtsteile je Million ist, vorzugsweise Kupfer(I)-oxid, Kupfer! II)-oxid, Kupfer(I) - carbonat, basisches Kupfer(Il) - carbonat. Kupfer(II) - ferrocyanid, Kupfer(II)-sulfid, Kupfer(II)-oxalat, Kupfer(II)-tartrat, Kupfer(II)-citrat. Mischungen solcher Kupferverbindungen, Nickelsulfid. Nickelfluorid. Nickeloxaiat oder Eisen(II)-sulfid enthält.2. Galvanic element according to claim 1, characterized in that the positive electrode a reversibly reducible depolarizer from the group of elemental sulfur and iron. Nickel or copper compounds, their solubility in the electrolyte solvent at 25 ° C is less than 200 parts by weight per million, preferably copper (I) oxide, copper! II) oxide, copper (I) carbonate, basic copper (II) carbonate. Copper (II) ferrocyanide, copper (II) sulfide, copper (II) oxalate, copper (II) tartrate, copper (II) citrate. Mixtures of such copper compounds, nickel sulfide. Nickel fluoride. Contains nickel oxate or iron (II) sulfide. 3. Galvanisches Element nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode eine elektrisch leitfähige Paste aus (a) mindestens einem der Depolarisatoren in Teilchenform, (b) teilchenförmigen!, leitfähigem Ruß und (c) einem Lithium-hexafluofophosphal-Elektrolyten ist und in Kontakt mit einem leitfähigen Stoff steht.3. Galvanic element according to claim 2, characterized in that the positive electrode an electrically conductive paste composed of (a) at least one of the depolarizers in particulate form, (b) particulate! conductive carbon black and (c) one Lithium hexafluofophosphorus electrolyte and is in contact with a conductive material. 4. Galvanisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode ein poröses, elektrolytdurchlässiges, blattähnliches Gebilde int. das aus einer Mischung von (a) mindestens einem der Depolarisatoren in Teilchenform, (b) einem teilchenförmigen, elektrischen Leiter, wie Ruß und (C) einem normalerweise festen, elektrolyt· unlöslichen, elektrochemisch inerten, polymeren Füllstoff, wie Polytetrafluorethylen, in einer Menge, die ausreicht, um ein selbsttragendes Blatt zu bilden, besteht, wobei das Blatt im elektrischen Kontakt mit einem Metalleiter steht.4. Galvanic element according to claim 2, characterized in that the positive electrode a porous, electrolyte-permeable, sheet-like structure int. which consists of a mixture of (a) at least one of the depolarizers in particle form, (b) a particulate electrical conductor such as carbon black and (C) a normally solid electrolyte insoluble, electrochemically inert, polymeric filler, such as polytetrafluoroethylene, in an amount which is sufficient to form a self-supporting sheet, the sheet in electrical Is in contact with a metal conductor. 5. Galvanisches Element nach Anspruch 2, da* durch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode ein selbsttragendes Gebilde au» Eisen(ll>sulfld ist.5. Galvanic element according to claim 2, since * characterized in that the positive electrode is a self-supporting structure made of iron (ll> sulfld. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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