DE1957170A1 - Zelle mit hoher Energiedichte - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz 10 U_ntf Dr. ßirfrüd Hauser ^{f fc|} """· Dipl.-Ing. Gottfried Leisir 1957170

ff

P.E. Hallory & Go.

5029 B«ßt Washington Street

Indianapolis,

L¹T?

mit hoher Bnergiedioht·

Die Srfindung betrifft Zellen mit hoher Energiedioht«, in denen ieiahteetallanoden und iupferohloridkafclioden in orgenieohen llektrolyUn verwendet werden und besieht «loh isebeeondere «if Zellen dieees Iype, in denen Ionen*ue1»ueoher»ee]a«aen

τοη Zellen alt hoher Knergieiloht·, die mm I4.-|hiui»node_t einer Kathode, deeeen «fctir·· Mfcterial ßjpfer(II)-ohlorid besteht, eine« Elektrolyten, der sioh finee eriEMisohen Lösungseittel, dft· tin MetÄlleal« en*- hält, siAemBoeneetet und einem ölaefilterpÄpiereepartor, dt? ewieqhen dtm Zell«lektrolyten und der Kathode al· »elleperr- #la»#nt Torft»th«n let, bestehen, haben ergeben, das« !«Ilen diener Konftrulrtion eine relatir wenif auegepräfte I*ferun|^ $1βΑ&*1% >e»itsen. 9« wird« ferner festgestellt, dass diese HlIm tlA#8 dfyartig niedrigen Wirkungegrad besitaen, dft·· •if fttr ti«· pjpftJitiiPhe Terwendung kau» in Jrage koasMn.

OO'lllt./1941

Diese beiden Nachteil· dieser Zellen sind hauptsächlich auf die Löeliohkeit des aktiven Iathodenaat«riala in dem organischen Blektroljten surttcksufUhren. Diese Löslichkeit bat ferner eine Bildung gut löslicher Ohlorcuprat-Ioaple« sur folge, J>i9 Diffusion derartiger Koaplexe in des H«ktrolyten sowie deren Wanderung begünstigt eine schnell· Selbetentladung der Kathode sowie eine PassiTierung der Anode.

Bandelt ea eich bei dea aktiven üatbodenamterial um Kupfer (II)· ohlorid, dann hat dessen löslichkeit genas* umv nachstehend angegebenen Gleichungen die Bildung des sehr gut löslichen Ohlorcuprat-KoMplexes OuOl·" sur folg·:

Ou⁺* + 201* OuOl₂ + 01" —^ Oud»"

Enthalt die lathod* als aktir·· Material. I^)fer(I)-ohlorid, dann bat in tthnlioh·* Weise dessen Löslichtoit die Bildung

^g^q^^^ B^fcejpp s^ ^p^^T^T^sji!^^^^ee^p·· ^i?sjewsjiTiF<jPii^^ejaawsi^^s· ^p ^ejpei^sBe^p^et^^sw^^^S' ^w^BSii" iafsa ^s^ejsjsjir■ w& ™^^essfc^^ s?

Ou* ♦ 01*

ouoi + oi

line Diffusion dieser jo Koeqaeze in 4ea lellelektrolyten ist dann im Hinbliok auf die I^genuigsfahlgkelt oder die Yerwendung der Seile nicht wm besosjders nachteiliger Wirkung, wtm 4i* Wanderung teil der lathe*· tm 4er laode T*rhindert wird. Das eperreleaemt dieser Seilen besteht Jedooh aus •lMsi fflasfilterseparator, weloher nioht dasu in der Sage ist, die Wanderung der Ohlorou»rat-Io«B>l«B· ia entspraohende» Weite au steuern. Dieser Separatortyp besitat bot eine oharak-

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teristieche Mikroporosität und eignet eioh daher nur dasu, auf physikalische Weise ein Fliessen des Elektrolyten einzudämmen, so dass das Flieasen des freien Elektrolyten auf eine vernaohlässigbare Geschwindigkeit herabgemindert wird. Ein derartiges begrenztes Fliessen des Elektrolyten wirkt eich natürlich auf die Arbeitsweise der Zelle aus, da der Elektrolyt ionisch leitend sein muss. Sas Erfordernis der ionischen Leitfähigkeit in dem Zellelektrolyten verträgt sioh natürlich nicht mit den durch die Ohlorcuprat-Komplexe bedingten Einschränkungen» falls die Zelle mit einem Sperrelement versehen 1st, das die Wanderung aller Ionen, die in der Zelle vorhanden sind, einschränkt·

Sie vorliegende Erfindung verleiht Zellen, die aus einer Leichtmetallanode, einer Kathode, deren aktives Material aus Kupfer(II)- oder Kupfer(I)-ehlorid besteht, und einem Elektrolyten, der sich aus einem organischen Lösungsmittel, das ein Hetalleals enthält, bestehen, eine verbesserte Lagerungsbeständigkeit und einen höheren Wirkungsgrad, und zwar durch Verwendung eines Zellensperrelements oder eines Separators, das bzw. der dazu in der Lage ist, in selektiver Weise die Wanderung bestimmter Ionenarten, die in der Zelle vorliegen, zu hemmen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bestimmte Membranen, die normalerweise in wässrigem Medium beispielsweise für eine Wasserentmineralisierung, eine Entalkalislerung oder zum Weichmachen verwendet werden und aus synthetischen organischen Harzen bestehen, die vernetzte Folyelektrolyte mit einer grossen Anzahl von ionenaktiven Gruppen enthalten, in wirksamer Weise die erforderliche physikalische Hemmung der

Wanderung

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Wanderung au verursachen vermögen, wobei sie merklich, wenn nicht sogar vollständig, die Wanderung löslicher Chlorcuprat-Komplexe in Zellen zu inhibieren in der Lage sind, die aus Leichtmetall, Kupferchlorid und einem organischen Elektrolyten bestehen.

Erfindungsgemäss ist die Verwendung von Membranen kationischer Natur zur Hemmung der Wanderung löslicher Chlorcuprat-Komplexe möglich. Ausserdem kommt die Verwendung von Membranen anionischer Natur zur Hemmung der Wanderung positiv geladener löslicher Ionen in Präge, die in Zellen vorliegen, die aus Leichtmetall, Kupferchlorid und einem organischen Elektrolyten bestehen.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Zelle aus einem Leichtmetall, Kupferchlorid und einem organischen Elektrolyten mit einer verbesserten Lagerungsbeständigkeit und einem höheren Wirkungsgrad. Diese Zelle enthält eine Einrichtung, welche auf physikalischem und elektrostatischem Wege die Wanderung löslicher aktiver Ionen hemmt. Bei der erfindungsgemässen Zelle handelt es sich um eine Zelle mit hoher Energiedichte, die aus einer Leichtmetallanode, einer Kathode, deren aktives Material sich aus Kupfer(I)- oder Kupfer (H)-chlorid zusammensetzt, und einem organischen Elektrolyten sowie einem Ionenaustauscher-Membranzellenseparator besteht.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 ist eine schematieohe Zeichnung einer Zelle gemäss vorliegender Erfindung. Diese Zeichnung zeigt die Zelleneperrelement-Struktur sowie die in der Zelle enthaltenen Ionen,

Figur 2

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figur 2 ist eine graphische Sarstellung der Arbeite eigenschaften erfindungsgemässer Zellen im Vergleich zu der Arbeitsweise ähnlicher Zellen, in denen nur ein Orlasfilterpapierseparator als Zellensperrelement verwendet wird.

Vie der figur 1 zu entnehmen ist, besteht die Zelle 10 aus einer Lithiumanode 12 und einer Kupfer(II)-chiorid-Kathode 14, die in einen organischen Elektrolyten 16 eintauchen. In Kontakt mit dem Elektrolyten befindet sich ein Sperrelement 18, das in der Zelle derartig angeordnet ist, dass es die Anode von der Kathode trennt. Gemäss einer praktischen AusfUhrungsform befindet sich das Sperrelement 18 auf der Kathode 14» wobei sich zwischen der Anode 12 und dem Sperrelement 18 ein absorbierendes Element befindet, das mit dem Elektrolyten gesättigt ist. Sas Absorptionsmittel befindet sich in direktem Kontakt mit den angrenzenden Zellenkomponenten, und zwar in einer solchen Veise, dass der enthaltene Elektrolyt in elektrischem Kontakt mit der Anode und dem Sperrelement steht. Der Elektrolytkontakt mit der Kathode ist durch die Mikroporosität des Sperrelements 18 in einem solchen Ausmaß beschränkt, dass ein freies fliessen von Elektrolyt auf eine vernachlässigbare Menge herabgesetzt ist. Während der Lagerung der Zelle sowie während ihres Betriebs tauchen jedoch beide Elektroden der Zelle in den Elektrolyten in der durch figur 1 wiedergegebenen Weise ein.

Der Elektrolyt 16 der Zelle gemäss figur 1 besteht aus einem organischen Lösungsmittel, das ein Metallsalz enthält. Das organische Lösungsmittel kann aus Propylenoarbonat, Dimethyl·» formamid, Gemoabutyrolaoton, DimethyIsulfoxyd_t Dimethylcarbonat, Acetonitril, Tetrahydrofuran oder Mischungen davon bestehen. Ton geeigneten Salzen seien die Salze von Natrium,

Kalium. 009883/1341

Kalium, Magnesium, Calcium, Aluminium, Lithium und Beryllium erwähnt. Das Anion des Elektrolytensalzes kann atis einem Perchlorate einem Tetrachloraluminat, einem Bexafluorphosphat, einem Tetrafluorborat, einem Hexafluorarsenat, einem Hexafluorantimonat oder aus einem Chlorid bestehen.

Die Leichtmetall-Anode 12 kann neben Lithium auch, aus Natrium» Kalium, Magnesium, Calcium, Alumimium, oder Beryllium "bestehen. Wenn auch CuCIg und CuCl die bevorzugten aktiven Kathodenmaterialien gemäss vorliegender Erfindung sind, so kommen dennoch auch andere geeignete aktive Kathodenmaterialien in Frage, beispielsweise die Halogenide von Blei, Quecksilber, Eisen, Kobalt, Nickel, Silber, Gold, Cadmium oder dergleichen. Ausserdem können andere Halogenide von

Kupfer verwendet werden.

Zur Erläuterung der Eigenschaften sowie der Punktionsweise des Sperrelements 18 wird Bezug auf eine Zelle gemäss Figur genommen, deren aktive Anoden- und Kathodenmaterialien aus Lithium bssw. Kupfer(II)-Chlorid bestehen, während sich der Elektrolyt aus Lithiumtetrachloraluminat, IdAlCl^₁ in einem Propylencarbonat-Lösungsmittel zusammensetzt· Der Elektrolyt enthält daher, wie schematisoh aus der Figur 1 hervorgeht, Lithium- und Kupferkationen sowie fetrachloraluminat-, Chlorid- und Chlorcuprat-Koaplex-Anionen.

Beim Betrieb der Zelle ist es natürlich wesentlich, dass die ionische Leitfähigkeit in dem Elektrolyten durch Wanderung von Kationen zu der Kathode 14 von der Anode 12 aufrecht erhalten wird. Es ist ferner von Bedeutung, dass das Fliessen des freien Elektrolyten auf eise vernachlässigbare Menge herabgedrüokt wird. Diese Erfordernisse verlangen, dass das Sperrelement 18 wenigstens mikroporös 1st, d.h.,

dass 009883/1341

dass das Sperrelement einem lonentransport auf physikalischem Wege entgegenwirkt.

Sperrelemente, die nur diese Eigenschaft aufweisen, wie beispielsweise die vorstehend geschilderten Glasfilterpapierseparatoren, vermögen nicht eine Wanderung spezifischer Ionen in dem Elektrolyten zu beeinflussen. Saher unterliegt die Kathodenmasse» die sich aus der Kupfer(II)-ohlorid-Elektrode und dem Chlorcuprat-Komplex, CuCl^"", zusammensetzt, einer starken Selbstentladung durch die Ghlorcuprat-Anionen, welche innerhalb des Elektrolyten verteilt sind und nicht auf die Sathodenseite des Sperrelements beschränkt sind. Ein derartiges Wandern der Chlorcuprat-Anionen ist eine weitere Zellenreaktion, durch welche die Idthiunanoae wahrend einer längeren Zeitspanne passiviert wird.

Im Segensatz zu Sperrelementen, die mir mikroporös sind, besitzt das Sperrelement 18 der Zelle 10 die weitere Eigenschaft der Permselektivität, d.h., dass das Sperrelement bestimmte Ionen durchlässt und andere nicht.

Es wurde gefunden, dass ein Sperrelenent mit einer geeigneten Mikroporosität und Permselektivität, das in einer Zelle verwendet werden kann, die aus einem Leichtmetall, Kupfer(II)-chlorid und einem organischen Elektrolyten besteht, aus im Handel erhältlichen Ionenaustauscher-Membranen bestehen kann, wie sie bisher in breitem Umfange zur Sntmineralisierung, Entalkalisierung sowie zum Weichmachen von Wasser oder für ähnliche Zwecke in Zusammenhang mit wässrigen Medien verwendet worden sind. Serartige Membranen sind synthetische organische Harze, die aus vernetzten Polyelektrolyten mit einer grossen Anzahl von ionenaktiven Gruppen bestehen. Im allgemeinen bestehen 009883/1341

stehen diese Membranen aus einem vernetzten Polystyrol-Polymeren, das sulfoniert oder carboxyliert worden ist, um zu einer kationischen Austauschermembran zu gelangen. Ferner kann ein derartiges Polystyrol-Polymeres zur Herstellung einer anionisehen Austauschermembran aminiert worden sein. Das Sperrelement 18 von Figur 1 ist als kationische Membran ausgebildet, die aus steifen Molekülen E des unlöslichen Polymeren besteht. Jedes Molekül trägt eine funktioneile Sulfonatgruppe S(C, wobei die Membran ferner ein erforderliches Lithiumgegenkation, Li*¹*, enthält. Das Lithiumgegenkation ist im Gegensatz zu dem steifen Molekül und der an ihm sitzenden funktioneilen Gruppe locker in der Membran gebunden und vermag sich ohne Schwierigkeiten von der Membran in eine sich in der Nähe befindliche Lösung zu bewegen. Ein Kriterium hinsichtlich der Membranauswahl besteht darin, dass die Konzentration der Gegenkationen in der Membran beträchtlich grosser ist als die Sationenkonzentration in dem Zellelektrolyten· Xn der !Zelle von Figur 1 weist das Sperrelement 18 vorzugsweise eine Mthiumionenkonzentration auf, die ungefähr das Zehnfache der Lithiumionenkonzentration in dem Mthiumtetrachloraluminat/Propylencarbonat-Zellenelektrolyten beträgt.

Als Folge dieser relativen Konzentrationen sowie der lockeren Bindung der Gegenkationen in der Membran neigen die Lithiumgegenkationen, die sich in dem Sperrelement 1 θ befinden, dazu, aus der Membran in den Elektrolyten zu wandern. Die Folge davon ist, dass die Membran eine negative Ladung annimmt, wodurch der Donnan-Spaxmungsuntersohied zwischen der Membran und dem Elektrolyten eingestellt wird« Dieser Unterschied ist ein Haupterfordernis für die Permselektivität. Die Membran wird dabei in die Lage versetzt, elektrostatisch wandernde Chlorouprat-Komplexe, die ebenfalls.

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- 9 falls eine negative Ladung tragen, abzustossen.

Das Sperrelement 18 ist eine kationenpermeable elektronegative Membran und übt keine elektrostatische Wirkung auf die Lithi.wni.onen in dem Elektrolyten oder auf andere Kationen in der Zelle aus. Daher erfahren die Zellenkätionen bei ihrer Wanderung zu der Kathode 14 keine Behinderungen, mit Ausnahme der durch den mikroporösen Charakter des Sperrelements 18 bedingten Behinderung. Bei lests zur Ermittlung der Lagerungsbeständigkeit sowie der Gebrauchsfähigkeit wurde eindeutig festgestellt, dass die kationische Membran in wirksamer Welse, manchmal sogar vollständig, eine Wanderung der Chlorcuprat-Ionen von der Kathode zu der Anode zu verhindern vermag, wobei jedoch nicht die Wanderung von Zellkationen in einem solchen Maße beschränkt wird, dass während eines längeren Betriebs der Zelle die Arbeitsweise der Zelle verschlechtert wird. Diese günstigen Ergebnisse wurden im Vergleich zu Ergebnissen erhalten, die bei der Verwendung von mit Glasfilterpapier ausgestatteten Zellen während ihrer kurzen Lebensdauer ermittelt wurden.

lesten der Lagerunpsfähigkeit:

Es werden zwei Zellen hergestellt, von denen jede aus einer Kupfer(II)-chlorid-Kathode, einer Idthlumanode und Llthiumtetrachloraluminat in Eropylenoarbonat als Elektrolyt besteht. Die Kathoden werden in der Weise hergestellt, dass eine Mischung aus CuCl₂ und Acetylenruß (4:1) auf einem Graphittuch unter Verwendung von Äthylzellulose in Xylol als Bindemittel zu einer Paste verarbeitet wird. In einer Zelle wird ein Glasfllterpapierseparator als Sperrelement verwendet. In die andere Zelle wird eine Kationenaus taue oher-Membran eingesetzt. Diese Membran ist unter der Bezeichnung HAI P300 40/20 im

Handel

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Handel von der HAI Research Corporation erhältlich. Sie swei Zellen werden gelagert (offene Schaltung). Fach 41 Stunden stellt man fest, dass die Zelle mit dem Glasfilterpapier vollständig entladen ist. Demgegenüber hat die Zelle mit der Ionenaustauscher-Membran nach 450-3tündigem Stehen noch ungefähr 60 # ihrer Kapazität beibehalten.

Da die Zellen bei der Durchführung dieser Tests nicht geladen werden, ist der Zeilkapazitätsverlust direkt auf eine kathodisch Selbstentladung zurückzuführen. Wie vorstehend erwähnt wurde, ist eine Selbstentladung, einer aus einem !leichtmetall, aus Kupfer(II)-Chlorid und einem organischen Elektrolyten bestehenden Zelle hauptsächlich auf eine Wanderung der löslichen Chlorcuprat-Komplexe zurückzuführen· Aus den Seats bei offener Schaltung geht hervor, dass die Verwendung einer Ionenaustauscher-Membran als Zellsperrelement in wirksamer Weise eine Wanderung der Chloreuprat-Komplexe zu reduzieren, wenn nicht sogar zu verhindern vermag. Diese Tests zeigen, dass der lonenaustauscher-Hembran-Separator in wirksamer Weise den löslichen Chlorcuprat-Komplex auf die Sähe der Kupfer (II)« chlorid-Kathode oder wenigstens auf die Kathodenseite des Sperrelements beschränkt. Die Zelle wird auf diese Weise mit einer lange lebenden kathodischen Hasse versehen, die aus der eigentlichen nicht-gelösten Elektrode und ihren begrenzt gehaltenen löslichen ßntladungsprodukten besteht.

festen der Gebrauchefähigkeit:

werden zwei andere Zellen hergestellt, wobei jede Zelle aus einer Kupfer(II)-ohlorid-Kathode, einer Lithiumanode und einem Hthiumperohlorat/Propylenoarbonat-Slektrolyten besteht. Die Kathoden werden in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt, wobei leitende EAnzelteilonen mit dem aktiven

Kupfer(II)- 009883/1341

Kupfer (II )-ehlorid-Xathodenmaterial vermischt werden. Ia der ersten Zelle (A) besteht das Zellensperrelement aus zwei Schichten aus einem Glasfilterpapierseparator. In der anderen Zelle setzt sich das Sperrelement aus zwei Schichten !Filterpapier und einer Schicht einer kationischen Austausohermembroi (HAI P3OO 40/20) zusammen. Die Zellen werden mit einer Stromdichte von 0,5 ma/ea "beladen.

Sie Entladungseigenschaf ten der sswei Zellen gehen aus Figur 2 hervor. Man sieht aus der Entladungskurve der Zelle A, dass diese Zelle eine Spannung hei offener Schaltung von ungefähr 3,5 Volt besitzt, wobei die Spannung unter Belastung während der Gebrauchsdauer zwischen 2,0 und 3» 2 Volt schwankt· Der Wirkungsgrad wird zu ungefähr 40 $> ermittelt. Die Entladungskurve der Zelle B zeigt, dass die Zelle eine Spannung bei offener Schaltang von ungefähr 3,5 Volt besitzt, während die Spannung unter Belastung zwischen 2,0 und 2,8 Volt während der gebrauchsdauer schwankt. Der Wirkungsgrad wird zu ungefähr 85 $> ermittelt.

Die leichte Abnahme der Betriebsspannung der Zelle B ist auf den erhöhten inneren Widerstand der Zelle infolge des Vorliegens der Ionenaustauscher-Membran zurückzuführen. Man sieht jedoch, dass auf diese Weise eine merkliche Verlängerung der Lebensdauer ersielt wird. Diese lests zeigen ferner, und zwar insbesondere, wenn sie in Verbindung mit dem Test zur Bestimmung der Ii&gerungsfählgkeit durchgeführt werden, dass das Vorliegen der Ionenaustauscher-Membran in der Zelle einerseits in wirksamer Weise die Wanderung des Chlorcuprat-Komplexes zu inhibieren vermag und andererseits nicht die Wanderung der Lithiumkationen, welche für den Zellbetrieb notwendig ist, hemmt.

Die Agt

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Sie Art der Ionenaustauscher-Membran (kationisch oder anionisch),, welche In der aus einem Leichtmetall, einem Metallhalogenid und einem organischen Elektrolyten bestehenden Zelle verwendet wird, hängt von der Natur der Ionen ab» deren Wanderung inhibiert werden soll. Wenn sich auch die vorstehenden Erörterungen auf lösliche Chlorcuprat-Komplexe sowie ihre Zurückhaltung in der Nähe der Zellenkathode konzentriert haben, so fällt dennoch in den Rahmen der Erfindung auch die Verwendung einer anionischen Austauschermembran als Zellenseparator in einem solchen fall, in welchem in der Zelle Kationen erzeugt werden, deren Wanderung sich in nachteiliger Weise auf die Lagerungsfähigkeit der Zelle sowie deren Gebrauchsdauer auswirkt« In ähnlicher Weise kann man erfindungsgemäss als Zellensperrelement eine bipolare oder amphotere Ionenaustauscher-Membran verwenden, d.h. eine Membran mit anionischen und kationischen Komponenten.

Das vorstehend erläuterte Erfordernis, dass die Ionenaustauscher-Membran eine relativ hohe Konzentration an Gegenionen im Vergleich zu der Kationenkonzentration in dem Elektrolyten aufweist, geht ganz allgemein aus der Austauscherkapasität der Membran hervor, die als die Anzahl von Äquivalenten fixierter ionischer Gruppen in dem Harz pro Gewichtseinheit (trocken) des Harzes definiert ist. Bei im Handel erhältlichen lonenaustausoher-Membranen wird die Aus taue oherkapazi tat normalerweise in einem wässrigen Medium, in welchem die Membran verwendet werden soll, bestimmt. Bei der erfindungsgemässen Verwendimg derartiger Membranen in einem nicht-wässrigen Medium ist die Membranaustaueeherkapaaität im allgemeinen gegenüber dem von dem Hersteller angegebenen Wert herabgesetzt. Eine Herabsetzung der Austauscherkapazität in der Grössenordnung von 40 # kann in organischen Elektrolyten erwartet werden.

Eis 009883/1341

Sin weiterer Gesichtspunkt bei der Auswahl eines Sperrelements aus den im Handel erhältlichen Ionenaus tauscher-Membranen ist die Verträglichkeit der Membran mit dem Elektrolytlösungsmittel. Sie Auswahl einer geeigneten Membran kann in der Weise getroffen werden, dass die jeweilige Membran in das organische Lösungsmittel eingetaucht wird, worauf die Wirkung des Lösungsmittels auf die Membran untersucht wird. Sine Löslichkeit des Membranharzes oder dessen Unterlage in dem Lösungsmittel macht die Membran für eine Verwendung ungeeignet.

Sin weiteres bedeutsames Merkmal im Hinblick auf die Auswahl der erfindungsgemäss verwendeten Membranen ist die Membranlei tfäMgkeit. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass Membranen mit niedriger Leitfähigkeit (hohem spezifischem Widerstand) unerwünscht hohe Zell-IE-Abfälle -verursachen. Daher werden vorzugsweise Membrane mit höheren Leitfähigkeiten -verwendet. Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass die Leitfähigkeit einer Membran in der Weise verbessert werden kann, dass die Austauscherkapazität erhöht wird. Erhöht man die Lithiumionenkonzentration in einer Membran, so kann man eine ansonsten ungeeignete Membran geeignet machen.

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Claims (14)

1. -14-Patentansprttehe

   I₅) Zelle mit hoher Energiedichte, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Leiehtmetallanode, einer Kathode, deren aktives Material sich aus einem Halogenid von Kupfer, Blei, Quecksilber, Eisen, Kolsalt, Nickel, Silber* Gold oder Cadmium zusammensetzt, einem organischen Elektrolyten und einem mikroporösen permselektiven Sperrelement, das die Kathode von dem Elektrolyten trennt, besteht.
2. 2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement aus einer Ionenaustauscher-Membran besteht.
3. 3· Zelle naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenaustauscher-Membran kationisch ist,
4. 4· Zelle naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt aus einem organischen Lösungsmittel besteht, das aus Propylenearbonat, Dime thyIf orniamid, Gammabutyrolaoton, Dime thy Isulfoxyd, Dimethylcarbonat, Acetonitril oder Tetrahydrofuran ausgewählt wird, wobei das Lösungsmittel ein > Metallsalz enthält.
5. 5. Zelle naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsalz ein Salz von Lithium, natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Aluminium oder Beryllium ist.
6. 6. Zelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Salz ein aus Perchlorat, Tetrachloraluainat, Hexafluorphosphat, Tetrafluorborat, Hexafluorarsenat, Hexafluorantimonat oder Chlorid bestehendes Anion enthält.

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7. 7. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement aus einem Filterpapierseparator und einer ionenselektiven Membran besteht, wobei diese beiden Elemente aneinander anliegen.
8. 8. Zelle, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Kathodenmaterial aus einem Chlorid von Kupier besteht.
9. 9. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode aus einem Material in Form von Einzelteilchen besteht, dessen elektrische Leitfähigkeit höher ist als diejenige des Chlorids von Kupfer.
10. 10. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode Lithium enthält.
11. 11. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt aus Propylencarbonat besteht, das Mthiumtetrachloraluminat enthält.
12. 12. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt aus Propylencarbonat besteht, das Itithiuraperchlorat enthält.
13. 13. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode Magnesium enthält.
14. 14. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode Aluminium enthält.

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