DE2228843C3 - Galvanisches Festkörperelektrolyt-Element - Google Patents

Description

halten kann.

30 Findet als Alkalimetall Lithium Verwendung, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Halogen Jod und das Schwermetall Silber, Blei, Kupfer oder Zinn ist

Die Erfindung betrifft ein galvanisches Festkörper- Der Gegenstand der Erfindung ist nachfolgend an-

elektrolyt-Element mit einer negativen Alkalimetall- 35 hand eines Beispiels ausgeführt:

Elektrode, einer positiven Metallelektrode und einem Lithiumiodid als Festkörperelektrolyt L einer Zeo-

Alkalimetall-Halogenid als Festkörperelektrolyten. lith-Molekularsiebsubstanz vom Typ »13 X« wurde

Ein solches Element ist durch die US-PS Nr. folgendermaßen hergestellt: 20 ml geschmolzenen

3455 742 bekannt. Dabei sind die verwendeten Fest- LiJ-H₂O wurden in einem korrosionsfesten Becher

körperelektrolyte Ionenleiter, die den Ionenfluß wäh- 4° aus rostfreiem Stahl abgemessen. Diese 20 ml wur-

rend der Arbeit des Elementes erleichtern. Die Ionen- den in einen zweiten korrosionsfesten Becher aus

leitfähigkeit des Festkorperelektrolyten ist aber einer rostfreiem Stahl gegossen, der 7 g der Molekular-

der wesentlichen Faktoren, der die Leistungsfähigkeit siebsubstanz vom Typ »13 X« enthielt. Daraufhin

des Elementes bestimmt. wurde die Mischung für zwei Stunden in einer Kam-

Es wurde nun gefunden, daß die bekannten Fest- 45 nier mit Argonatmosphäre auf eine Temperatur von

körperelftktrolyt-Elemente eine herabgesetzte Leit- 300° C erhitzt, um sie zu trocknen, indem das in den

fähigkeit des Festkörperelektrolyten naher können, beiden Komponenten enthaltene Hydrierungswasser

die zu einem hohen inneren Widerstand und herab- ausgetrieben wird. Daraufhin wurde die Mischung

gesetzter Leistungsfähigkeit des Elementes führen in der Kammer mit Argonatmosphäre auf Raumtem-

kann. Dies wirkt sich besonders dann nachteilig aus, 50 peratur abgekühlt, und zwar so langsam, daß ein

wenn im Zuge der in den letzten Jahren stattgefunde- Zerbrechen oder Zerreißen der erhaltenen Struktur

nen Miniaturisierung in der Elektronik die Nachfrage unter thermischem Einfluß verhindert wird. Die da-

auf spezielle Energiequellen führt, deren Volumen bei erhaltene Struktur besteht aus einem Molekular-

und Gewicht bei möglichst großer Energiedichte mit sieb (Kristallgitter), in dessen Poren Lithiumiodid

den elektronischen Bauelementen vergleichbar ist. 55 eingebettet ist.

Beispielsweise aus der genannten US-PS Nr. Ein Versuchselement wurde folgendermaßen auf-

34 55 742 ist es außerdem bekannt, für die positive gebaut:

Elektrode eine Mischung aus Schwermetall und Negative Elektrode: Lithium;

einem Halogenid dieses Schwermetalls zu verwenden, Elektrolyt: Lithiumiodid in einer Molekularsieb-

wobei man als Schwermetall Silber, Blei oder Kupfer 60 substanz;

nehmen kann. Schließlich ist es durch die US-PS Nr. positive Elektrode: Silberjodid + Silber + Elek-

34 43 997 auch bekannt, die positive Elektrode mit trolyt,

dem Festkörperelektrolyten zu mischen. wobei 50 Gewichtsprozent Silberjodid, 20 Gewichts-Aufgabe der Erfindung ist es, die Leistungsfähig- prozent Silber und 30 Gewichtsprozent Elktrolyt gekeit eines Elementes der eingangs genannten Art im 65 nommen wurden.

Hinblick auf die Ionenleitfähigkeit des Festkörper- Dieses Element wurde unter Last getestet, wobei

elektrolyten zu verbessern. sich bei offenem Stromkreis eine Spannung von

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge- 2,1 V bei Raumtemperatur einstellte. Der Umstand,

daß bei offenem Stromkreis eine Spannung von 2,1V vorhaaden war, steht in guter Obereinstim-IQUDg nut dem theoretischen, thermodynamischen Wert des li/AgJ-Sysiems, was zeigt, daß der Molekularsiebsubstanz-Festkörperelektrolyt ein reiner Ionenleiter ist, wie er sich für Festkörperelemente eignet, da die elektrische Leitfähigkeit dieses Molekularsiebsubstanz-Festkörperelektrolyten vernachlässigbar ist Die Leitfähigkeit des neuen Elektrolyten bei Raumtemperatur ist etwa hundertmal größer als die von Lithiumiodid, die sich in einer Größenordnung von 2 · IQ-⁷ bis 3 · IQ-⁵ObJn-¹Cm-¹ bewegt.

Claims (4)

löst, daß der Festkörperelektrolyt in einer Molekular- Patentansprüche: siebsubstanz ans Zeolith, Faujasit, Chabasit oder Canrainit eingebettet ist

1. Galvanisches Fest^erelektrolyt-Element Durch die DT-OS Nr 14 21 631 isv die Verwenmit einer negativen Alkafcnrtall-Elektrode, einer 5 dung derartiger MolekuJaraebsubstoizen zwar an positiven Metallelektrode und einem Alkalime- sich in anderem Zusainmenhang bekannt. Dabei is

. taä-Halogenid als Festkörperelektrolyten, da- jedoch die Molekukrsiebsubstanz selbst und nicht durch gekennzeichnet, daß der Fest- der Elektrolyt der eigentliche Ionenleiter, und es körperelektrolyt in einer Molekularsiebsubstanz hat sich damit außerdem eine Herabsetzung oer Leitaus Zeolith, Faujasit, Chabasit oder Cancriaii « fähigkeit innerhalb des Elementes ergeben,
eingebettet ist Demgegenüber wurde im Hinblick auf die erfin-

2. Element nach Anspruch 1, wobei der Hek- dungsgemäße Maßnahme gefunden, daß eiu Festtrolyt das gleiche Alkalimetall wie die negative körperelektrolyt beispielsweise unter Temperatur-Elektrode aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß einwirkung in die Poren emer Molekularsiebsubstanz die positive Elektrode eine Mischung des Elek- 15 eingebracht werden kann und daß ach dadurch die trolyten mit einem Schwermetall und dessen Leitfähigkeit des Festkorperelektrolyten verbessert. Halogenid ist Dazu kann angenommen werden, daß eme derartige

3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Besetzung der Poren der Molekulaisiebsubstanz eine zeichnet, daß das Scbwermetall-Halogenid das Veränderung der Struktur des Festkorperelektrogleiche Halogen wie das Aikalimetall-Halogenid μ lyten bewirkt, die zu emer teilweisen »Verflüssigung« enthält des Festkörperelektrolyten führt und die Beweghch-

4. Element nach Anspruch 2, wobei das Al- keit der Ionen heraufsetzt.

kalimetall Lithium ist, dadurch gekennzeichnet, Weist der Elektrolyt das gleiche Alkalimetall wie

daß das Halogen Jod und das Schwermetall SiI- die negative Elektrode auf, so kann zweckmäßig die

ber, Blei, Kupfer oder Zinn ist. »5 positive Elektrode eine Mischung des Elektrolyten

mit einem Schwermetall und dessen Halogenid sein, wobei außerdem das Schwermetall-Halogenid das gleiche Halogen wie das Aikalimetall-Halogenid ent-