DE2038271B2 - Herstellungsverfahren fuer elektroden auf kupfer (i) -chloridbasis fuer galvanische elemente - Google Patents

Description

umgewandelt wird, werden Elektroden erhalten, die praktisch ebensoviel Kupfer in Metallform wie in Form von Kupfer(l)-chlorid enthalten, da das Kupfer(I)-chIorid zur Hälfte von der Trägerplatte und zur Hälfte aus dem in der Lösung enthaltenen Kupfer stammt.

Im übrigen ist bemerkenswert, daß eine Kupfer(l)-chloridelektrode entsteht, die wasserfrei ist, da sie während des Vorgangs nie mit einer wasserhaltigen Lösung in Berührung kommt.

Schließlich ist noch hervorzuheben, daß im Vergleich zu dem in der angeführten DT-PS 10 01 362 beschriebenen Verfahren das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil hat, bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden zu können.

Der poröse Kupferträger kann folgendermaßen hergestellt werden:

Vorzugsweise wird ein dendritisches oder nadeiförmiges Kupferpulver verwendet, weil dieses sich gut zur Zusammenballung eignet und wegen seiner Struktur leicht vom K.upfer(ll)-chlorid angegriffen wird. Es kann relativ leichtes Kupferpulver mit einer Dichte zwischen 1 und 2 verwendet werden. Das Pulver wird zunächst in die gewünschte Elektrodenform gebracht; dann werden die entsprechenden Formen ungefähr eine halbe Stunde in reduzierender Atmosphäre auf ungefähr 700⁰C erhitzt. In den Elektroden kann ein geeigneter leitender Träger, beispielsweise ein Gitter oder ein gelochtes oder nicht gelochtes Blech, untergebracht werden. Vorteilhafterweise bestehen diese Leiter aus Kupfer

ίο oder verkupfertem Stahl.

Der Kupferträger kann auch durch Agglomerieren von Kupferpulver mit einem organischen Bindemittel hergestellt werden. Dieses kann beispielsweise Polystyrol, Polyäthylen oder Polytetrafluorethylen sein. Bei Verwendung dieses letzteren Bindemittels wurde festgestellt, daß der Anteil des den Träger bildenden, angegriffenen Kupfers nicht bei einem Drittel, sondern bei einem Viertel oder einem Fünftel lag, was die Herstellung von Elektroden mit einem noch besser

jo leitenden Träger ermöglicht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Herstellungsverfahren für Elektroden auf Kupfer(l)-chloridbasis für galvanische Elemente, insbesondere für die positive Elektrode in einem Element mit negativer Lithiumelektrode und wasserfreiem Elektrolyten, wobei ein poröser Kupferträger in einer konzentrierten Kupfer(II)-chloridlösung angegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Lösung durch Auflösen von Kupfer(II)-chlorid in einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise Alkohol, hergestellt wird, und die Reaktion der Lösung mit dem Träger bei Umgebungstemperatur erfolgt. '5

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen 500 g und 600 g Kupfer(ll)-chlorid in einem Liter Methanol auflöst.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, da- κ> durch gekennzeichnet, daß der Träger dreißig bis fünfundvierzig Minuten in die beschriebene Lösung getaucht, dann in einer organischen Verbindung, beispielsweise Methanol, gewaschen wird, die das noch vorhandene Kupfer(Il)-chlorid auflöst, wonach schließlich die Trocknung, vorzugsweise im Vakuum, erfolgt.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger durch Formen und Wärmebehandlung bei 700°C während ungefähr einer halben Stunde in reduzierender Atmosphäre eines Kupferpulvers mit dendritischer oder nadeiförmiger Struktur hergestellt wird.

5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Behandlung in das Pulver ein vorzugsweise aus Kupfer oder verkupfertem Stahl bestehender und in der Mittelebene angeordneter leitender Träger, beispielsweise ein Gitter oder gelochtes oder nichtgelochtes Blech, eingebracht wird.

6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger durch Agglomerieren von Kupferpulver mit einem organischen Bindemittel, wie Polystyrol, Polyäthylen oder Polytetrafluoräthylen, hergestellt wird.

Obgleich es sich im Prinzip um eine Ausgleichsreak-• Celt lehrt die Erfahrung, daß bei mehrfacher Xederho ng des Vorgangs der gesinterte Träger sehr bmit KuDferiD-chlorid angereichert werden kann, ^Sta/_nchmauögar zu stark, so daß der Kupferträger, der S Stromkolfektor für die einwandfreie Arbeitsweise a F Pktroden nötig ist, Schaden leiden kann. ^deD?E kfroden .', Kupferchlorid können außer-H„m schwer zu entfernende Feuchtigkeitsspuren auf-Sen wa einen weiteren Nachteil bedeuten kann, wenn man sie in galvanischen Elementen mit wasserfrei- Z Elektrolyten beispielsweise Elementen mit einer

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Es wira eine memoir.·ν,.,-.._ο auf Kupfer(ll)-chloridbasis verwendet, die 500 bis 600 g in einem Liter Methanol gelöstes Kupfer(ll)-chlorid enthält.

Ein poröser Träger aus gesintertem Kupfer wird eine halbe bis zu einer dreivierte! Stunde bei Umgebungstemperatur in diese Lösung getaucht. Die während dieser Zeit auftretende Reaktion ist folgende.

Ein Teil des Kupfers, aus dem der Metallträger besteht, wird umgewandelt in Kupfer(l)-chlorid, das die aktive Masse bildet.

Die Platte wird dann aus der Lösung genommen und anschließend in einer organischen Verbindung, Methanol beispielsweise, gewaschen, die das noch vorhandene Kupfer(Il)-chlorid auflöst; dann wird sie im Vakuum getrocknet. Der Kupfergehalt der aktiven Masse in Form von Kupfer(I)-chlorid entspricht praktisch der doppelten Menge des vom Metallträger stammenden Kupfers im Chlorid, da das Kupfer(I)-chlorid ebensoviel Kupfer aus dem Träger wie aus der aus Kupfer(ll)-chlorid bestehenden Lösung entnommen hat, und zwar gemäß folgender Formel:

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für Elektroden auf Kupfer(I)-chloridbasis für galvanische Elemente. Eine derartige Elektrode kann als positive Elektrode in zahlreichen galvanischen Elementen, insbesondere als Kathode (positive Elektrode) in einem Element mit Lithiumanode (negative Elektrode) und wasserfreiem Elektrolyten, verwendet werden.

Aus der DT-PS 10 01 362 ist eine Herstellungsmethode für derartige Elektroden bekannt. Sie besteht darin, einen Träger aus gesintertem Kupfer in eine konzen- to trierte, kochende wäßrige Lösung aus Kupfer(l I)-ChIorid zu tauchen. Das metallische Kupfer reagiert mit dem Kupfer(II)-chlorid so, daß Kupfer(I)-chlorid entsteht, und zwar nach der folgenden Reaktion, die umgekehrt zu der Dissoziations-Reaktion des Kupfer(l)-chlorids ^(l> führt:

Cu+ CuCl₂* 2 CuCl CuCI₂ + Cu Lösung Träger

2CuCl aktive Masse

In einem einzigen Vorgang wird nun etwa ein Drittel der Kupfermenge der Platte umgewandelt. Bei Wiederholung dieses Vorgangs durch erneutes Eintauchen der bereits einmal behandelten Platte in die Methanollösung wird die zusätzlich betroffene Kupfermenge sehr vermindert. Daher ergibt die zyklische Wiederholung dieses Vorgangs nicht mehr als 5% zusätzlichen Kupfer(l)-chloridsi.

So wird der Angriff auf den Kupferträger selbst bei wiederholtem Eintauchen begrenzt. Das stellt einen Sicherheitsfaktor bei der Herstellung dar, wenn Elektroden mit einem großen leitenden Träger angestrebt werden.

Da nur ein Dritte' der Kupfermenge der Platte