DE1957170A1 - Zelle mit hoher Energiedichte - Google Patents
Zelle mit hoher EnergiedichteInfo
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Description
ff
5029 B«ßt Washington Street
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»nodet 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-
009II3/UA1
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, DimethyIsulfoxydt 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
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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)-
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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.
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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)
- -14-PatentansprtteheI5) 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. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement aus einer Ionenaustauscher-Membran besteht.
- 3· Zelle naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenaustauscher-Membran kationisch ist,
- 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. Zelle naoh Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsalz ein Salz von Lithium, natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Aluminium oder Beryllium ist.
- 6. Zelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Salz ein aus Perchlorat, Tetrachloraluainat, Hexafluorphosphat, Tetrafluorborat, Hexafluorarsenat, Hexafluorantimonat oder Chlorid bestehendes Anion enthält.009883/1341
- 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. Zelle, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Kathodenmaterial aus einem Chlorid von Kupier besteht.
- 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. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode Lithium enthält.
- 11. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt aus Propylencarbonat besteht, das Mthiumtetrachloraluminat enthält.
- 12. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt aus Propylencarbonat besteht, das Itithiuraperchlorat enthält.
- 13. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode Magnesium enthält.
- 14. Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode Aluminium enthält.009883/1341
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