DE2262660B2 - Nichtwäßriges galvanisches Element - Google Patents

Nichtwäßriges galvanisches Element

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Description

enthält, wobei R ein Halogen, eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygnippe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Schwefel, eine N-substituierte Aminogruppe oder eine Nitrogruppe bedeutet
3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt ein Doppelsalz aus einer Lewis-Säure und einem anorganischen ionisierbaren Salz enthält
4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung von Lithium-Aluminium-Tetrachlorid in Nitrobenzol besteht
5. Nichwäßriges galvanisches Element nach Ansprüchen ί bis 4, dadurch gekennzeichnet, dao die negative Elektrode aus Lithium besteht, der Elektrolyt eine Lösung von Lithium-Aluminium-Tetrachlorid in Nitrobenzol ist und daß die positive Elektrode aus Nickelfluorid, Nickeloxid, NickeI(I)-Chlorid, Kupfer(II)-Fluorid, Kupfer(II)-Sulfid, Silberchlorid oder Bleichlorid besteht.
Die Erfindung betrifft ein nichtwäßriges galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem oder mehreren Alkalimetallen, mit einer positiven Elektrode, insbesondere aus einem Metallhalogenid, einem Metallsulfid oder einem Metalloxid, und mit einem Elektrolyten, der aus einer Lösung einer Lewis-Säure in einer organischen Nitroverbindung besteht
Die Entwicklung von galvanischen Elementen mit hoher Energie macht die Verwendung von positiven und negativen Elektroden mit hoher Energiedichte notwendig, wobei die Benutzung von wäßrigem Elektrolyten wegen der hohen Aktivität der für die negative Elektrode in Betracht kommenden Werkstoffe ausgeschlossen ist.
Es ist bekannt, aus derartigen Elektroden mit hoher Energiedichte Elemente aufzubauen, die als Elektrolyt Lösungen von Lewis-Säuren in einem geeigneten nichtwäßrigen organischen Lösungsmittel enthalten. In der FR-PS 15 16 899 wird beispielsweise ein System beschrieben, das eine negative Elektrode aus Lithium lind eis Kathodenmaterial Nickelfluorid. Kupferfluorid oder Silberchlorid enthält, wobei als nichtwäßriger Elektrolyt eine Lösung von Lewis-Säuren in aprotischen, die Äthergruppierung aufweisenden Lösungsmitteln benutzt wird. In der US-PS 35 08 966 werden als nichiwäßrige Elektrolyten Lösungen von Lewis-Säuren in Lösungsmitteln wie Nitromethan oder Propylencarbonat genannt Bei einem Primärelement mit Zink als Lösungselektrode werden nach der AT-PS 2 35 919 aus einer Lösung von Elektrolytsalzen in einer organischen
ίο Flüssigkeit bestehende Elektrolyte vorgeschlagen. Unter den organischen Flüssigkeiten werden vor allem Nitrile und zusammen mit einer großen Anzahl anderer organischer Stoffe auch Nitroverbindungen, z. B. Nitrobenzol oder Nitromethan, genannt Nitrobenzol soll
is jedoch als eine reduzierbare organische Substanz im Elektrolyten gelöst oder suspendiert werden und in dieser Kombination als Depolarisator dienen. In dem letztgenannten System mit Zink als Lösungselektrode ist jedoch die Verwendung von Lewis-Säuren im Elektrolyten nicht vorgesehen.
Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Elektrolyten nicht jeweils alle Eigenschaften gleichzeitig aufweisen, die an die Leistung, die Stabilität des Systems und die Lebensdauer der Elemente gestellt werden müssen.
Beispielsweise wurde festgestellt, daß nichtwäßrige Zellen mit einer negativen Elektrode aus Lithium und einem Elektrolyten, der als Lösungsmittel Nitromethan enthält, in hohem Maß unstabil sind, so daß die von der Kombination von Elektroden mit hoher Energiedichte und nichtwäßrigem organischem Elektrolyten erwarteten Eigenschaften nicht verwirklicht werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, aus einer Vielzahl von Lösungsmitteln für nichtwäßrige organische Elektrolyte ein System von Lösungsmitteln und Lösung auszuwählen, das einen breiten Flüssigkeitsbereich, hohe Ionenleitfähigkeit und Stabilität aufweist Ein breiter Fiüssigkeitsbereich, d. h, ein hoher Siedepunkt und niedrig liegender Gefrierpunkt des Lösungsmittels ist wesentlich, damit das Element auch bei Temperaturen außerhalb der Raumtemperatur mit Erfolg betrieben werden kann. Die hohe Ionenleitfähigkeit erlaubt die erwünschte hohe Belastung und die Stabilität gegenüber den Elektroden und den Werkstoffen des Elements sowie den Reaktionsprodukten bei der Reaktion der Zelle. Dies ist erforderlich, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Elektrolyt, der aus einer Lösung einer Lewis-Säure in einer organischen Nitroverbindung besteht, als eine solche Nitroverbindung Nitrobenzol und/oder ein substituiertes Nitrobenzol enthält Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der Elektrolyt als organische Nitroverbindung eine Verbindung enthalten, bei der ein Wasserstoff durch ein Halogen, eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, eine Alkoxygnippe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Schwefel, eine N-substituierte Aminogruppe oder eine Nitrogruppe ersetzt ist.
Besonders vorteilhafte Elemente ergeben sich dadurch, daß der Elektrolyt ein Doppelsalz aus einer Lewis-Säure und einem organischen ionisierbaren Salz enthält, wobei vorzugsweise der Elektrolyt aus einer Lösung von Lithium-Aluminium-Tetrachlorid in Nitrobenzol besteht.
Als positive Elektrode kann dabei Nickelfluorid, Nickeloxid, Kupfer(I)-Chlorid, Kupfer(II)-Fluorid, Kupfer(II)-Sulfid, Silberchlorid oder Bleichlorid verwendet werden.
Ein gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebautes nichtwäßriges galvanisches Element ist zum besseren Verständnis der Erfindung in den Fig. 1 bis 3 dargestellt j
In den Figuren bedeutet 10 im allgemeinen eine runde flache Zelle aus Metall mit einem unteren Teil 12 und einem oberen Abschnitt 14, der eine durchgehende zentrale öffnung 16 aufweist, die gegenüber dem restlichen oberen Abschnitt durch das nichtleitende keramische Fitting 18 elektrisch isoliert ist. Im unteren Abschnitt 12 ist die positive Elektrode 20, etwa aus Silberchlorid, angeordnet, die von einem Metallsieb 22 getragen wird; außerdem befindet sich dort ein Separator 24, beispielsweise aus einer Glasfasermatte, und die negative Elektrode aus zwei Scheiben von Lithiummetall, die mit 26 und 28 bezeichnet sind. Sie sind, wie insbesonder Pig.3 zeigt, auf beiden Seiten eines Metallsiebes 30 eingepreßt und enthalten einen zentralen Drahtabschnitt 32. 34 stellt eir.^n zweiten Separator dar, der eine zentrale öffnung 36 aufweist, die mit dem Drahtabschnitt 32 fluchtet
Zum Zusammenbau der fertigen Zelle werden die in F i g. 3 dargestellten Einzelteile in der richtigen Reihenfolge zusammengesteckt, wobei abschließend der obere Teil der Dose 14 auf den unteren Teil 12 aufgesteckt wird, so daß der Drahtabschnitt 32 durch die öffnung 36 des zweiten Separators 34 und durch die öffnung 16 im oberen Teil 14 der Dose hindurchreicht Nachdem der obere Teil 14 aufgesteckt ist wird der Rand des unteren Teils bei 38 umgebördelt Anschließend wird eine Lötdichtung 14 rund um die Zelle angebracht um diese flüssigkeits- und gasdicht zu verschließen. Durch die öffnung 16 wird die Elektrolytlösung etwa im Vakuum in das Element eingebracht wonach diese Öffnung durch die Lötstelle 42 verschlossen wird. Die Entladung des Elements erfolgt über den unteren Teil 12, der als positive Sammelelektrode dient und den Drahtabschnitt 32, der die Verbindung zur negativen Elektrode darstellt
Dieser Elementaufbau gewährleistet eine einfache Fertigungstechnik und erlaubt bei geringfügigen Änderungen auch eine Automatisierung der Elementherstellung.
Geeignete Werkstoffe für die negative Elektrode sind die Alkalimetalle oder deren Legierungen miteinander oder mit anderen Metallen. Unter der Bezeichnung »Legierungen« werden auch feste Lösungen, wie etwa Lithiummagnesium und intermetallische Verbindungen, wie Lithiummonoaluminid verstanden. Bevorzugt dienen als Werkstoffe für die negative Elektrode Lithium, Natrium oder Kalium.
Die Auswahl eines Kathodenmaterials (Kathode = positive Elektrode) ist nicht besonders kritisch und wenn verträglich, können beliebige bekannte Kathodenmaterialien für nichtwäßrige Systeme in den erfindungsgemäßen Elementen verwendet werden. Ein Kriterium für die Vertäglichkeit besteht dann, daß das Kathodenmatieral in dem Lösungmittel für den Elektrolyten im wesentlichen unlöslich ist Zu den geeigneten Kathodenmaterialien gehören Halogenide, wie etwa Silberchlorid, Nickelfluorid, Kadmiumchlorid, Bleichlorid, Kadmiumfluorid, Kupfer(I)-Chlorid, Kupfer(II)-Fluorid, Bleidifluorid, Bleitetrafluorid, Silbermonofluorid, Silberdifluorid und Kupfer(II)-Chlorid; Sulfide, wie etwa Kupfer(II)-Sulfid; und Oxide, wie etwa Silberoxid, Kupfer(II)-Oxid, Mangandioxid, Mononickeloxid und'Bleioxid. Unter diesen gehören zu den bevorzugten Kathodenmaterialien Silberchlorid, Kupferchlorid, Kupferchlorid, Nickelfluorid, Kadmiumchlorid, Bleichlorid, Kupfer(II)-Fluorid und Kadmiumfluorid
Zu den in Nitrobenzol oder einen substituierten Nitrobenzol gelösten Stoffen gehören die Komplexe von anorganischen oder organischen Lewis-Säuren und anorganische ionisierbare Salze. Das einzige Erfordernis an die Brauchbarkeit besteht darin, daß der Komplex mit dem verwendeten Lösungsmittel verträglich ist und daß dabei eine Lösung erhalten wird, die Ionenleitfähigkeit aufweist Entsprechend der Auffassung von Lewis, oder der elektronischen Betrachtung von Säuren und Basen, können viele Stoffe, die keinen aktiven Wasserstoff enthalten, als Säuren oder Akzeptoren von Elektronen-Doublets wirken. Die grundlegenden Anschauungen sind in der chemischen Literatur beschrieben, beispielsweise G. N. L e w i s, J. A. C S. 46, 2027 (1024). Ein Reaktionsmechanismus über die Wirkung dieser Komplexe in organischen Lösungsmitteln ist im Detail in dem US-Patent 3542 602 beschrieben, wo vorgeschlagen wird, daß ein gelöster Stoff vom Lewis-Säuretpy, d. h. ein Stoff, der fähig ist ein oder mehr Elektronen-Doublets aufzunehmen, einen Additions-Komplex mit einem organischen Lösungsmittel bildet und in einer zweiten Stufe ein anorganisches ionisierbares Salz mit diesem Komplex reagieren kann, wobei ein zweiter Komplex gebildet wird, der beständiger ist als der erste Komplex.
Als typische Lewis-Säuren, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, seien Borbromid, Aluminiumchlorid, Aluminiumbromid, Borfluorid und Borchlorid genannt
Zu den ionisierbaren Salzen, die in Kombination mit diesen Lewis-Säuren verwendet werden können, gehören Lithiumfluorid, Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Natriumfluorid, Natriumchlorid, Natriumbromid, KaIiumfluorid, Kaliumchlorid und Kaliumbromid. Doppelsalze, die aus einer Lewis-Säure und einem anorganischen ionisierbaren Salz gebildet werden, können auch direkt verwendet werden; die Lewis-Säure und das ionisierbare Salz können aber auch getrennt zugegeben werden. Ein solches Doppelsalz ist z. B. Lithiumaluminiumtetrachlorid, das bei der Kombination von Aluminiumchlorid mit Lithiumchlorid entsteht
Als Beispiele für in erfindungsgemäßen Elementen geeignete substituierte Nitrobenzole werden 2-Nitrotoluol, 1-Chlornitrobenzol und p-Methylisopropyl-Nitrobenzol genannt.
Ebenfalls verwendbar sind die Nitrobenzol-Derivate, die üblicherweise bei Raumtemperatur fest sind. Diese Verbindungen können in aromatischen Lösungsmitteln, wie etwa Benzol, Toluol oder selbst Nitrobenzol gelöst werden, damit ein Lösungsmittel in flüssiger Form für den Elektrolyten erhalten wird. Ein Beispiel für derartiges Material ist 1-FluornitrobenzoI in Benzol gelöst Der für den Elektrolyten benötigte Feststoff kann in diesem flüssigen System gelöst werden, um die vollständige Elektrolyt-Lösung zu erhalten.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Mit einem rechteckigen Trog aus Polytetrafluorethylen wurde ein Testelement gebaut das für die Zuleitung zu den Elektroden zwei Schlitze im Abstand von etwa 1,25 cm aufwies. Eine Scheibe aus Lithiummetall, die in ein Nickelsieb gepreßt war, dient als negative Elektrode, während die Dositive Elektrode, die aus Silberchlorid auf
einem Nickelsieb bestand, bis zu einer Gesamtkapazität von 440 Milliampere-Stunden beladen wurde. Diese Elektrode hatte eine nominelle Oberfläche von 10 cm2. Der Elektrolyt bestand aus einer Lösung von ungefähr 11 Gewichtsprozent Lithiumaluminiumtetrachlorid in NitrobenzoL Die Beladung erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 2,0 Milliampere pro Quadratzentimeter und einer Spannung von 3,5 Volt. Wenn die Endspannung bis auf 4 Volt angestiegen ist, wird die Beladungsgeschwindigkeit auf 0,25 Milliampere pro Quadratzentimeter zurückgenommen und die letzten 60 Milliampere-Stunden der Beladung werden bei einer Spannung von 3,5 Volt vervollständigt
Bei einer Entladungsgeschwindigkeit von 1,0 Milliampere pro Quadraizentirneier entwickelte diese Zelle 370 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 2,6 bis 2,5 Volt und 20 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 2,5 Bis 2,0 Volt
Beispiel 2
Das Element nach Beispiel 1 wurde entsprechend be- und entladen. Bei dem zwölften Zyklus wurde die Zelle mit einer Geschwindigkeit von 0,2 Milliampere pro Quadratzentimeter beladen, bis zu einer Kapazität von 47 Milliampere-Stunden, mit 03 Milliampere pro Quadratzentimeter für 74 Milliampere-Stunden und mit 0,4 Milliampere pro Quadratzentimeter für 120 Milliampere-Stunden. Die Gesamtbeladungs-Kapazität von 241 Milliampere-Stunden wurde bei 3,4 bis 3,5 Volt vervollständigt
Beim zwölften Zyklus erfolgte das Entladen dieses Elementes mit einer Geschwindigkeit von 1 Milliampere pro Quadratzentimeter, das Element entwickelte 220 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 2,6 bis 2,5 Volt und 150 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von Z5 bis 2,0 Volt
Beispiel 3
Ein ähnliches Element wie in Beispiel 1 wurde über mehrere Zyklen betrieben. Es enthielt eine Bleichlorid-Elekirode anstelle von Silberchlorid wie in Beispiel 1, und der vierte Beiadungs-Eniiadungs-Zyklus wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Milliampere pro Quadratzentimeter bis zu einer Kapazität von 115 Milliampere-Stunden bei 3,1 bis 33 Volt beladen.
Dieses Element wurde entladen bei einer Geschwindigkeit von 0,2 Milliampere pro Quadratzentimeter und entwickelte 42 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 23 bis 2,0 Volt
Beispiel 4
Ein Element wie in Beispiel 1, jedoch mit einer positiven Elektrode aus Kupfer(I)-Chlorid wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,4 Milliampere pro Quadratzentimeter bei einer Spannung von 3,0 bis 33VoIt bis zu einer Gesamtkapazität von 425 Milliampere-Stunden beladen.
Die Entladung erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 1,1 Milliampere pro Quadratzentimeter; die Leistung betrug 420 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 2^ bis 2,0 Volt
Beispiel 5
Das Element nach Beispiel 4 wurde fiber IO Beladungs-Entladungs-Zyklen betrieben. Beim zehnten Zyklus wurde es mit einer Geschwindigkeit von 0,8 Milliampere pro Quadratzentimeter bei einer Spannung von 3,0 bis 3,8 Volt bis zu einer Gesamtkapazität von 205 Milliampere-Stunden beladen.
Das Entladen erfolgte mit einer Geschwindigkeit von 1,1 Milliampere pro Quadratzentimeter, wobei das Element 160 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 2,6 bis 1,8 Volt entwickelte.
Beispiel 6
In einem Nickelbehälter wurde ein abgedichtetes Element gebildet, das aus einem tassenförmigen
iä Unterteil und einem flachen Verschiußdecke! bestand. Der Verschluß enthielt ein keramisches Fitting mit einer Metallröhre, die durch den Verschluß hindurchreichte und von dem Rest des Verschlusses elektrisch isoliert war. Die positive Elektrode bestand aus Kupfer(I)-ChIorid, das auf einem Nickelsieb als Substrat niedergeschlagen war; sie befand sich im unteren Bereich und war mit einem Separator aus Glasfasermatte überdeckt. Die negative Elektrode bestand aus zwei Scheiben von Lithium-Metall, die auf die gegenüberliegenden Seiten eines Nickelsiebes aufgepreßt waren und wies einen zentralen Drahtabschnitt auf. Die Elektrode war ebenfalls mit einer zusätzlichen Glasfasermatte überdeckt durch deren zentrale Bohrung der Drahtabschnitt hindurchgeführt war. Der Verschlußdeckel wurde auf dem Unterteil angebracht, entsprechend umbördelt und an der Umbördelung mit dem Drahtabschnitt verlötet der durch die Röhre in dem Verschlußdeckel reichte. Das Element wurde im Vakuum imprägniert mit einem Elektrolyten, der aus einer Lösung bestand, die ungefähr 11 Gewichtsprozent Lithium-Aluminium-Tetrachlorid in Nitrobenzol enthielt Die Röhre wurde abgedichtet und Kontakt zu dem Drahtkabel und dem Unterteil wurden hergestellt
Die positive Kupfer(I)-Chlorid-Elektrode wurde bis zu einer Kapazität von 238 Milliampere-Stunden beladen und bei einer Entladungsgeschwindigkeit von 0,5 Milliampere pro Quadratzentimeter wurden von der Zelle 155 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 23 bis 2,0 Volt entwickelt
Beispiel 7
Ein Element ähnlich demjenigen in Beispiel 6, jedoch so mit einer positiven Elektrode aus Silberchlorid mit einer Kapazität von 163 Milliampere-Stunden, wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,0 Milliampere pro Quadratzentimeter entladen, und entwickelte 140 Milliampere-Stunden bei einer Spannung von 2,6 bis 2,0 Volt
Beispiel 8
Eine Reihe von Elementen mit negativen Elektroden aus Lithhnn-Metall-Scheiben, positiven Elektroden aus verschiedenen Mischungen aus leitfähigem Kohlenstoff und Nickelfluorid, Glasfaser-Separatoren, und mit einem Elektrolyten aus 11,0 Gewichtsprozent AJuminiumchlorid und 2,75 Gewichtsprozent Lithiumchlorid in 86,25 Gewichtsprozent Nitrobenzol wurden hergestellt Die Zusammensetzungen der positiven Elektroden und die Entladungsdaten für diese Zellen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt
Tabelle
Entladungsergebnisse
Lithium-Elektrode gegenüber Nickelfluorid-Elektrode
Nr. Gew.-% Gewichts Theoretische Tatsächliche Wirksamkeit der
NiF2 verhältnis Zellkapazität Zellkapazität positiven Elek
C: NiF2 trode
(g) (mAh) (mAh) (%)
1 0,12 4:1 66,5 51,1 77,5
2 0,08 4:1 44,3 44,4 100,5
3 0,08 4:1 44,3 48,4 109,0
4 0,15 3:1 83,0 50,4 60,5
5 0,10 3:1 55,4 60,0 108,0
6 0,10 3:1 55,4 52,8 93,8
7 0,20 2:1 110,0 49,6 44,8
8 0,13 2:1 72,4 58,1 80,5
9 0,13 2:1 73,6 50,3 68,5
10 0,30 1:1 166,0 48,7 29,4
11 0,20 1:1 111,0 45,0 40,5
12 0,20 1:1 110,8 33,2 30,0
13 0,22 4:1 120,0 115,0 95,8
14 0,22 4:1 120,0 110,0 91,6
Gewisse der in der Tabelle aufgeführten Elemente zeigen eine tatsächliche Kapazität, die größer ist als die theoretische Kapazität. Dies ist auf die Anwesenheit von Verunreinigungen in dem leitfähigen Kohlenstoff und in den positven Elektroden zurückzuführen. Diese Verunreinigungen tragen einen kleinen Anteil zur Kapazität der Elemente bei und sind für die Wirksamkeiten über 100% verantwortlich.
Beispiel 9
Ein Element für Testzwecke wurde hergestellt unter Verwendung einer negativen Elektrode aus einer Lithium-Metall-Scheibe, einer positiven Elektrode aus Nickelfluorid und einem Elektrolyten, der durch Auflösen von 50 g 1-Fluornitrobenzol in 10 ml Benzol und anschließendes Auflösen von 7,1 g Aluminiumchlorid und 1,6 g Lithiumchlorid in dieser Flüssigkeit erhalten wurde. Das Element wurde entladen bei einem laufenden Strom von 1 Milliampere pro Quadratzentimeter und entwickelte 35 Milliampere-Stunden bei einem Spannungsniveau von ungefähr 23 Volt
Beispiel 10
Ein Element nach Beispiel 9, jedoch unter Verwendung von 2-Nitrotoluol als Lösungsmittel für den Elektrolyten entwickelte ungefähr 20 Milliampere-Stunden bei einer Stromentnahme von 1 Milliampere pro Quadratzentimeter bei einem Spannungsniveau von ungefähr 2$ Volt
Beispiel 11
Ein Element mit einer Lithium-Metall-Elektrode, einer Nickelfluorid-Elektrode und einem Elektrolyten aus 8,2 Gewichtsprozent Aluminhimbromid und 13 Gewichtsprozent Lithiumchlorid in 90,5 Gewichtsprozent Nitrobenzol konnte bei einer Stromentnahme von 1 Milliampere pro Quadratzentimeter entladen werden und lieferte eine Kapazität von 20 Milliampere-Stunden
35
40
45
50
55
60
65 bis zu einem Abbruch bei 1,8VoIt. Das Spannungsniveau lag bei Beginn der Entladung bei 2,9 Volt.
Beispiel 12
Ein Element wurde hergestellt mit einer Natrium-Metall-Elektrode einer Nickelfluorid-Elektrode und mit einem Elektrolyten aus 11,0 Gewichtsprozent Aluminiumchlorid und 2,75 Gewichtsprozent. Lithiumchlorid in 86,25 Gewichtsprozent Nitrobenzol. Es wurde mit einem Milliampere pro Quadratzentimeter entladen bis zu einer Stromentnahme von 54% ihrer Kapazität, bei einer gemessenen Kapazität von ungefähr 35 Milliampere-Stunden, bis zu einem Abbruch bei 1,8 Volt Das Spannungsniveau während der Entladung betrug etwa 2,6 Volt
Beispiel 13
Ein Element ähnlich Beispiel 12 wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß Lithiummonoaluminid anstelle der Natrium-Elektrode verwendet wurde. Dieses Element wurde für 11 Stunden bei einer Spannung von ungefähr 2,5 Volt entladen und entwickelte 55 Milliampere-Stunden bis zu einem Abbruch bei einer Spannung von 1,8VoIt
Beispiel 14
Elemente, ähnlich denen von Beispiel 11 wurden hergestellt, unter Verwendung von Borchlorid und Lithiumchlorid als Feststoff e in der Elektrolytlösung. Sie lieferten beim Entladen eine Spannung von 33 bis 2,7 Volt für 20 Stunden bei einer Stromentnahme von 1 Milliampere pro Quadratzentimeter.
Aus den obigen Ausführungen ist klar ersichtlich, daß Nitrobenzol und substituierte Nitrobenzole als Lösungsmittel für Elektrolyten in nichtwäßrigen Elementen geeignet sind, wobei eine Vielzahl von negativen und positiven Elektroden und Elektrolyt-Feststoffen verwendet werden kann, und wobei Elemente für
zahlreiche Verwendungszwecke eingesetzt werden können.
Obwohl die Theorie, welche der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, zur Zeit keineswegs vollständig entwickelt ist, ist es denkbar, daß besonders die Abwesenheit von Wasser oder einem anderen Protonendonor in dem nichtwäßrigen System dafür verantwortlich ist, daß die Nitrobenzolverbindungen schwierig zu reduzieren sind und daher in dem betrachteten
10
System stabil sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es daher wesentlich, daß die entsprechenden Elemente kein Wasser enthalten und auch gegen den Zutritt von kleinen Feuchtigkeitsmengen abgedichtet sind. Um die Lebensdauer zu erhöhen und die Korrosion der negativen Elektrode zu vermindern, ist es darüber hinaus wünschenswert, sowohl Hydroxidionen wie bewegliche Protonen aus dem System auszuschließen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Nichtwäßriges galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem oder mehreren Alkalimetallen, mit einer positiven Elektrode, insbesondere aus einem; Metallhalogenid, einem MetallsuLSd oder einem Metalloxid, und mit einem Elektrolyten, der aus einer Lösung einer Lewis-Säure in einer organischen Nitroverbindung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt als organische Nitroverbindung Nitrobenzol und/oder ein substituiertes Nitrobenzol enthält
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt als organische Nitroverbindung eine Verbindung der allgemeinen Formel
NO2
DE2262660A 1971-12-23 1972-12-21 Nichtwäßriges galvanisches Element Expired DE2262660C3 (de)

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