DE2232769B2 - Galvanisches Element - Google Patents

Galvanisches Element

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Description

Die Erfindung betrifft ein galvanisches Element mit einer negativen Alkalimetallelektrode, einer positiven, einen Elektronenleiter und den Elektrolyten enthaltenden Elektrodenmischung und einem Festkörperelektrolyten, der in Kontakt mit der negativen und der positiven Elektrode steht, wobei der Elektrolyt eine Alkalimetallhalogenidmatrix mit Fehlstellen durch polyvalente Metallkationen ist.
Ein derartiges Element ist im wesentlichen durch die US-PS 34 63 670 bekannt, wobei sich jedoch das Merkmal einer positiven, den Elektrolyten enthaltenden Elektrodenmischung der US-PS 34 43 997 entnehmen läßt. Bei den bekannten Elementen dienen die Fehlstellen durch polyvalente Metallkationen dazu, die Ionenleitfähigkeit des Festkörperelektrolyten zu verbessern.
Nun sind jedoch die bekannten Materialien zur Fehlstellenbildung verhältnismäßig teuer und es bestehen Schwierigkeiten, den Festkörperelektrolyten, der ursprünglich die Form eines Pulvers hat, in eine solche feste Form zu bringen, daß eine gute Weiterverarbeitung möglich ist. Vielmehr lassen sich trotz erheblicher Bemühungen Störungen nicht ausschließen und es besteht die Gefahr einer unbemerkten Herstellung nicht ganz in Ordnung befindlicher Elemente.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei gleichzeitiger weiterer Steigerung der lonenleitfähigkeit des Festkörperelektrolyten Materialien für die Fehlstellenbildung anzugeben, die vergleichsweise billig sind und eine leichte und störungsfreie Herstellung der Elemente erlauben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die polyvalenten Metallkationen von CaO, BaO, CaS und BaS stammen.
Diese Materialien sind einmal erheblich billiger als die bekannten Materialien zur Fehlstellenbildung. Zum
anderen wurde gefunden, daß sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Materialien der Festkörperelektrolyt zu einer festen und widerstandsfähigen Scheibe pressen läßt, die leicht und störungsfrei weiterverarbeitbar ist, womit auch der Gefahr einer eventuell unbemerkten Herstellung defekter Elemente begegnet ist Schließlich hat sich gezeigt, daß die Verwendung der erfindungsgemäßen Materialien zu einer weiteren Steigerung der lonenleitfähigkeit des Festkörperelektrolyten führt.
Durch die GB-PS 9 30 456 ist es zwar bekannt, einen Silberhalogenidelektrolyten mit Silbersulfid, Silberselenid oder Silbertellurid zu dotieren. Demgegenüber geht es vorliegend um einen Alkalimetallhalogenidelektrolyten, mit dem zusammen ein Silberhalogenid nicht verwendet werden kann, da es kathodenaktiv sein würde. Außerdem sind im Gegensatz zu den polyvalenten Metallkationen nach der Erfindung die Metallkationen im vorbekannten Falle monovalent
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6. Aus der US-PS 34 55 742 ist es zwar an sich bekannt, bei einem galvanischen Element eine positive Elektrode aus Schwermetalljodid auch in Verbindung mit Lithium/Lithiumjodid zu verwenden. Darüber hinaus befaßt sich aber die Druckschrift nicht mit der Schaffung von Fehlstellen im Elektrolyten.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den Querschnitt durch ein Versuchselement und
F i g. 2 eine Polarisationskurve des Versuchselementes entsprechend dem nachfolgenden Beispiel I.
Beispiel I
Eine Mischung aus LiJ und CaO mit einem Molverhältnis von 99 zu 1 wird zu Puder gemahlen und dann auf eine Temperatur zwischen 500 und 7000C während eines Zeitraumes von fünf Minuten bis zu mehreren Stunden erhitzt. Das CaO als Additiv enthaltende, geschmolzene LiJ wird dann auf Raumtemperatur abgeschreckt und zu feinem Puder gemahlen. Hieraus wird eine Tablette von 0,05 cm Dicke in einem Stahlgesenk mittels eines Druckes von etwa 34,3 kN/cm2 gepreßt, um so einen festen Elektrolyten aus LiJ mit einem Molprozent CaO zu erhalten.
Dann wird ein Element gemäß F i g. 1 hergestellt, wobei A ein anodischer Stromsammler aus Stahl, B eine negative Lithiumelektrode, C der in der beschriebenen Weise hergestellte Festkörperelektrolyt, D die positive Elektrode und E der kathodische Stromsammler aus Blei sind. Die positive Elektrode ist eine Mischung aus PbJ2, dem Elektrolyten und Pb-Pulver.
Dieses Element wurde getestet. Dabei ergab sich die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu
(3 ± 1) χ 10-6Ohm-'cm-'.
Die Polarisationskurve dieses dieses Versuchselementes gemäß F i g. 2 zeigt, daß die innere Impedanz (resultierender Widerstand ) in erster Linie dem Elektrolyten zuzuschreiben ist. Die Tatsache, daß die beobachtete Klemmenspannung bei der Stromentnahme null von 1,88 ± 0,01 V, sehr gut mit dem theoretischen Wert von 1,87 V übereinstimmt und der Umstand, daß der beobachtete Spannungsabfall mit dem V/ert übereinstimmt, der aus der Leitfähigkeit des Elektrolyten berechnet wurde, zeigt, daß der Elektrolyt
praktisch ein reiner lonenleiter mit vernachlässigbarer Elektronenleitfähigkeit ist und sich so ausgezeichnet für Elemente mit Festkörperelektrolyt eignet.
B e i s ρ i e I 11 r>
Entsprechend Beispiel I wird eine Festkörperelektrolyttablette aus LiJ mit 10 Molprozent CaO hergestellt. Untersucht man ein gemäß Beispiel 1 mit diesem Elektrolyten hergestelltes Element, so ergibt sich sine Leitfähigkeit von (5 ± 2) χ 10-6Ohm-' cm-'.
Beispiel III
Stellt man schließlich eine Festkörperelektrolyttablette aus LiJ mit 20 Molprozent BaO her und prüft diese in einem Element gemäß Beispiel 1, so ergibt sich eine Leitfähigkeit von (5 ± 2) χ 10-6Ohm-'cm-'.
Durch die Beispiele Il und III zeigen also Eelektrolyten, die praktisch reine lonenleiter mit vernachlässigbarer Elektronenleitfähigkeit sind und sich so ausgezeichnet für Element mit Festkörperelektrolyt eignen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Galvanisches Element mit einer negativen Alkalimetallelektrode, einer positiven, einen Elektronenleiter und den Elektrolyten enthaltenden Elektrodenmischung und einem Festkörperelektrolyten, der in Kontakt mit der negativen und der positiven Elektrode steht, wobei der Elektrolyt eine Alkalimetallhalogenidmatrix mit Fehlstellen durch polyvalente Metallkationen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die polyvalenten Metallkationen von CaO, BaO, CaS und BaS stammen.
2. Element nach Anspruch 1 mit einer negativen Lithiumelektrode und einem Festkörperelektrolytmaterial mit einer Lithiumjodidmatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode ein Schwermetalljodid als Aktivmaterial enthält.
3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode eine Mischung aus Sn]2, dem Festkörperelektrolyten und Sn ist.
4. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode eine Mischung aus PbJ2, dem Elektrolyten und Pb ist.
5. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode eine Mischung aus CuJ, dem Festkörperelektrolyten und Cu ist.
6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperelektrolytmatrix bis zu 20 Molprozent des Additivs enthält.
DE2232769A 1971-07-09 1972-07-04 Galvanisches Element P.R. Mallory & Co. Ine, Indiana¬ Expired DE2232769C3 (de)

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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2350840C3 (de) * 1973-10-10 1979-07-05 Fritz 7341 Bad Ueberkingen Stahlecker Offenendspinnmaschine mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Spinnaggregate
DE2506362C2 (de) * 1975-02-14 1992-01-02 Stahlecker, Fritz, 7347 Bad Überkingen Offenend-Spinnmaschine
US3994747A (en) * 1975-09-29 1976-11-30 Eleanor & Wilson Greatbatch Foundation Lithium-bromine cell
US4258109A (en) * 1977-04-25 1981-03-24 Duracell International Inc. Solid state cells
DE2829031C3 (de) * 1977-07-07 1982-05-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka Galvanische Zelle mit einem festen Elektrolyten aus Lithiumjodid
DE2849294C3 (de) * 1977-11-22 1982-03-04 Asahi Kasei Kogyo K.K., Osaka Dünne Metall-Halogen-Zelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
US4299890A (en) * 1980-06-18 1981-11-10 Duracell International Inc. Solid state cell
JPS5749103A (en) * 1980-09-05 1982-03-20 Nippon Electric Co Lithium ion conductive solid electrolyte and method of producing same
JPS5746155A (en) * 1980-09-05 1982-03-16 Nippon Kokan Kk <Nkk> Measuring sensor for oxygen concentration for molten metal
US4358515A (en) * 1980-10-24 1982-11-09 Ray-O-Vac Corporation Phosphorus-containing solid state electrolyte
US4288505A (en) * 1980-10-24 1981-09-08 Ray-O-Vac Corporation High energy density solid state cell
US4434216A (en) 1980-10-24 1984-02-28 Rayovac Corporation Solid state electrolyte
US4298664A (en) * 1980-10-24 1981-11-03 Ray-O-Vac Corporation Phosphorus-containing solid state electrolyte
US4981672A (en) * 1983-06-27 1991-01-01 Voltaix, Inc. Composite coating for electrochemical electrode and method
DE3773453D1 (de) * 1986-08-22 1991-11-07 Rieter Ag Maschf Verfahren zum reinigen einer aus einer mehrzahl von arbeitsstellen bestehenden textilmaschine.
US4810599A (en) * 1987-03-27 1989-03-07 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Structure suitable for solid electrochemical elements
US4828945A (en) * 1987-03-27 1989-05-09 Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. Solid electrolyte sheet and process for producing the same
EP0426894A1 (de) * 1989-11-08 1991-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur schnellen Empfängersynchronisation unter Ausnutzung einer fehlerkorrigierenden Codierung
JPH0686587B2 (ja) * 1990-03-19 1994-11-02 工業技術院長 リチウムイオン導電性ガラス電解質
US5989721A (en) * 1996-05-15 1999-11-23 Tapeswitch Corporation Of America Device and method for generating electrical energy
JP7018571B2 (ja) * 2017-03-13 2022-02-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体電解質及びそれを用いた二次電池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE268047A (de) * 1925-12-14
US2766315A (en) * 1953-06-12 1956-10-09 Union Carbide & Carbon Corp Electrolyte and separator for low temperature primary galvanic cells
US2696513A (en) * 1953-07-01 1954-12-07 Sprague Electric Co Solid state battery
US3591418A (en) * 1969-02-05 1971-07-06 Us Navy Electrochemical cell for thermal batteries having transition metal fluoride cathode with metal and an alkali metal fluoride electrolyte
US3547700A (en) * 1969-03-12 1970-12-15 Melpar Inc Solid state battery cells
US3607407A (en) * 1969-08-07 1971-09-21 Standard Oil Co Ohio A method of purifying the electrolyte salt employed in an electrochemical cell

Also Published As

Publication number Publication date
FR2145492A1 (de) 1973-02-23
JPS5634991B1 (de) 1981-08-14
FR2145492B1 (de) 1977-04-01
CH583462A5 (de) 1976-12-31
BE786011A (fr) 1972-11-03
IL39852A0 (en) 1972-09-28
NL7208809A (de) 1973-01-11
IL39852A (en) 1975-07-28
JPS4816127A (de) 1973-03-01
GB1362341A (en) 1974-08-07
US3837920A (en) 1974-09-24
NL150626B (nl) 1976-08-16
SE405912B (sv) 1979-01-08
DK135075B (da) 1977-02-28
DE2232769C3 (de) 1979-05-17
IT960144B (it) 1973-11-20
DK135075C (de) 1977-07-25
DE2232769A1 (de) 1973-02-08
CA988577A (en) 1976-05-04

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