DE2316666A1 - Wiederaufladebare elektrolytische trockenbaueinheit mit duenner anode - Google Patents
Wiederaufladebare elektrolytische trockenbaueinheit mit duenner anodeInfo
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Description
Patentanwalt
Dlpl.-lng. Walter J»ekl»ott
kIfiilliiflari N. Menzeistraa·«!
Western Electric Company Inc.
195 Broadway
New York, Ή.Υ. 1OOO7 / USA A 33
Wiederaufladbare_elektroljtische
mit dünner Anode
Die Erfindung betrifft eine vollständig aus festem Material bestehende sekundäre elektrochemische Baueinheit.
Eine vollständig feste oder trockene Batterie bietet einige Vorteile gegenüber Batterien, welche teilweise aus Flüssigkeiten
oder Pasten bestehen. Derartige Batterien können vermöge entsprechender Ausbildung mit einer besseren mechanischen
Stabilität gegenüber teilweise Flüssigkeit enthaltenden Batterien ausgestattet werden, wobei derartige trockene
Batterien nicht besonders abgedichtet sein brauchen, um einen Verlust der aufgenommenen Flüssigkeit zu verhindern;
derartige Batterien können daher im Hinblick auf lange Lagerzeit ausgelegt werden. Die Suche nach einer vollständig trockenen
Batterie wird in erster Linie durch die Mchtverfügbarkeit eines guten trockenen Elektrolyten beeinträchtigt. Ein solcher
Elektrolyt muß einen hohen Widerstand gegenüber einem Elektronenstrom, jedoch eine hohe Leitfähigkeit für einen Icnenstrom
aufweisen. Über eine lange Zeit hinweg war der beste zur Verfugung
stehende Elektrolyt Silberjodid (J.N". Mrgudich,
£Ε2°.§§^ί?ΐΒ?._2ί _5&S„19££lA55H§1. ^9Η6£_§°^£0 es^ Conf e.£§52§»
Mai 1965, Seite 86), was eine noch ungünstig niedrige Ionenleitfähigkeit in einem Temperaturbereich benachbart der Raum-
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ORIGINAL INSPECTED
temperatur aufweist. Früher wurde ein Trockenelektrolyt mit wesentlich höherer lonenleitfähigkeit aufgefunden, nämlich
Eubidium-Sirber-Jodid (EbAg^Ic), welches eine lonenleitfähigkeit
(■> 0,1 mho/cm) aufweist und die Leitfähigkeit der Säurelösung in
einer Blei/Säure-Batterie erreicht (US-PS 3. 519 404). Zusammen
mit einer Silber enthaltenden Anode und einer Jod enthaltenden Kathode "bildet dieser Elektrolyt eine elektrolytische Zelle mit
einer EMK von <^0,68 V "bei 25°C. Eine frühere Anwendung derartiger
Zellen erfolgte als Primärbatterien für Bestückungszwecke (G-.E. Argue u. a. , Proceedings_of_the_6th_International
?2li££_§2ü£S®_§2SE2§ili5» Sept. 1968, Seite 241, Pergamon Press).
Sekundäre Batterien in diesem System von begrenzter Zykluslebensdauer,
nämlich etwa vier Zyklen, wurden nachfolgend beschrieben (De Eossi u. cu Journal_of_the_Electrochemical_Societ2_£
Electrochemical Science, 116, 1969, Seite 1642). Um vollständig
trockene Batterien herzustellen, die für einen weiteren Anwendungsbereich als sekundäre Batterien anwendbar sind, ist es
notwendig, deren Zyklus-Lebensdauer zu verlängern«, . _
Die vorliegende Erfindung schafft eine vollständig trockene
elektrochemische Ladungsspeicher-Baueinheit, welche eine hohe
Energiedichte und eine ausgedehnte Zyklus-Lebensdauer erreicht. Diese verbesserte Baueinheit verwendet Eubidium-Sirber-Jodid
(EbAg^Ic) als Elektrolyt zusammen mit einer Silber enthaltenden Anode und einer Jod enthaltenden Kathodeo Die Baueinheit ist als
Dünnschichtzelle oder Batteriegebilde hergestellt, bei welchem die Dicke des verwendeten metallischen Silbers an der Anode
auf zwei Mikron begrenzt ist. Eine dünne Schicht aus EuÜdium-Silber-Jodid-Elektrolyt
und eine geeignete Jod enthaltende Kathode vervollständigen jede Zelle» Es ist zu beachten, daß der
Ausdruck "Zelle" und "Batterie" gewählt wurde, um Fluid-Elektrolytsysteme
zu beschreiben, welche Trennelemente zwischen den Zellen benötigen, um eine Quelle für EMK von der nächsten zu
isolieren. Diese Terminologie .kann indessen verwirrend sein, .
wenn keine solche Notwendigkeit besteht» In der vorliegenden Beschreibung ist jede "Vereinigung dieser Gebilde zur Erzeugung
von etwa 0,68 V bei 25°C als "Einheit" bezeichnet« Die gemäß den
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obigen Gesichtspunkten ausgebildeten Einheiten werden in einem Vielschichtgebilde in Reihe oder Parallelschaltung zwecks
Bildung einer Batterie zusammengestellt. Einheiten in diesem System wurden auf eine volle Tiefe von 2 Mikron der Silberanwendung
mehr als 2000-mal einem Zyklus unterworfen, bevor ein Ausfall erfolgte.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 den Spannungsabfall über eine Versuchszelle bestehend aus
einer Scheibe aus RbAg^I1- mit zwei Silber elektroden als Funktion
der Dicke der Silberschicht, welche unter den Bedingungen transportiert wird, daß
(1) die transportierte Dicke auf 2 Mikron begrenzt ist,
(2) die Dicke der transportierten Schicht 2,5 Mikron überschreitet,
Fig. 2 die Zykluslebensdauar vor dem Ausfall als Funktion der
maximalen Dicke der transportierten Silberschicht für eine vollständige elektrochemische Einheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Baueinheit
nach der Erfindung im völlig geladenem Zustand, wobei aufeinanderfolgende
elektrochemische Baueinheiten in Reihe geschaltet sind, in Schnittdarstellung,
Fig. 4- ein Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Baueinheit
nach der Erfindung in völlig geladenem Zustand, wobei aufeinanderfolgende elektrochemische Einheiten parallelgeschaltet
sind, in Schnittdarstellung,
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer elektrochemischen Einheit
nach der Erfindung in entladenem Zustand in Schnittdarstellung.
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Der Trockenelektrolyt, nämlich Rubidium-Silber-Jodid ^
wurde nach einigen unterschiedlichen Verfahren hergestellt.
Der Stoff wurde in schwankenden Reinheitsgehalten aus der Schmelze (De Rossi u. a. Journal^of^the^Eletrochemi
?l£2i£22&e.Si£§l_§£i25£2' ^6' 1969, Seite 1964·) und durch Niederschlag
aus einer Azetonlösung (Scrosati, Journal_of_Electrochemical_Societ2£_Electrochemical_Science,
118, 1971» Seite 889) gewonnen. Die hauptsächlich auftretenden Verunreinigungen sind
Phasen von hohem spezifischen Widerstand in den Rubidium-Silber-■Jodid-Systemen,
beispielsweise RboAgl^. Die Leitfähigkeit dieser
RbAg^Ic-Stoffe für das Ag+lon ist allgemein größer als 0,1 mho/cm
bei 25 C5 wobei die reinsten Stoffe Leitfähigkeiten von etwa
0,25 mho/cm besitzen. Die elektronische Leitfähigkeit dieser
11 Stoffe liegt in der Größenordnung von 10" mho/cm. Es wurden
Elektrolytkörper aus diesen Stoffen hergestellt, indem das pulverförmige Material auf die Anode gepreßt^ würde oder indem
das Material aus der Lösung unmittelbar auf der Anode niedergeschlagen wurde. Es ergab sich, daß Elektrolytschichten mit mehr
als 5 Mikron Dicke ausreichend frei von Unvollständigkeiten ge- macht werden können, um brauchbare Einheiten herzustellen. Es
wurde auch beobachtet, daß sich der Elektrolyt während des
Zyklusablauf verschlechtern kann, wenn ein wesentlicher Bruchteil (/"-ΊΟ °/o) des Elektrolyten aus den vorangehend erwähcten Phasen
von hohem spezifischen Widerstand zusammengesetzt ist. Dieser
Fehlermechanismus wurde während der vorliegend offenbarten
Versuche nicht beobachtet.
Bei dem vorliegenden Batteriesystem stellt die Anode einen Körper mit einem Gehalt an metallischem Silber dar, der mit
Ag+ Ionen versehen ist·, gemäß der Anodenreaktion
Ag -» Ag+ + e ,. (1)
wobei £ ein Elektron darstellt. Unter den vielen möglichen
Anodengebilden befinden sich Körper aus gepreßtem Pulver, gewalzte Silberbleche oder Silberschichten aus anderen Stoffen.
Wenn gepresstes Pulver oder Silberbleche verwendet werden, müs-
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_ 5 —
sen diese Körper dicker sein, als dies für die vorgesehene Kapazität der Batterie erforderlich ist, da bei der Entladung
die chemische Unversehrtheit der Anode und deren elektrische
Dichte erhalten werden müssen. Wenn solche Anoden verwendet werden, muß die Begrenzung des Anodenverbrauchs durch irgendeinen
Hechanismus außerhalb der Anode erreicht werden. Dies kann beispielsweise durch Begrenzung der Menge des Anodenmaterials
oder durch eine äußere elektrische Überwachung geschehen.
Wenn der Silbergehalt der Batterie auf einem Minimum zu halten ist, kann ein Verbund-Anodengebilde verwendet werden. Ein solches
Gebilde kann aus einer Silberschicht bestehen, die plattiert oder in anderer Weise aus einem Blech eines anderen
elektrisch leitenden Materials gebildet ist, beispielsweise aus Kupfer. Wenn eine reine Silberanode verwendet wird, braucht dfese
nicht dicker als 5 Mikron zu sein, um eine mechanische Uhver-Ärtheit
und elektrische Leitfähigkeit aufrecht zu erhalten. Wenn eine Verbundanode verwendet wird, braucht die Silberschicht
nicht dicker als 2 Mikron zu sein. Dieser Typ eines Anodenaufbaus dient auch als automatische Begrenzung hinsichtlich
der Silberverbrauchstiefe.
Die besten bisher entwickelten Kathodenstoffe zur Anwendung in
Verbindung mit Bubidium-Silber-Jodid enthalten Jod in einer
freien oder komplexen Form. Das Jod an der Kathoden/Elektrolyt-Zwischenfläche
reagiert mit den Silberionen, welche durch den Elektrolyten transportiert werden, gemäß folgender Kathodenreaktion:
Ag+ + I + e -» AgI . (2)
Viel Arbeit bei diesem elektrochemischen System bezog sich auf eine Kathode mit einem Gehalt an EbI^ und Kohlepulver. EbI^ liegt
in einem umkehrbaren Gleichgewicht mit EbI + I2 vor, wobei diese
Eeaktion das erforderliche Jod liefert» Kohlepulver wird verwendet,
um die elektrische Leitfähigkeit der Kathode zu steigern. - 6 -
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Die vorliegend betrachtete Baueinheit entspricht in ihrer auslegungsmäßigen
Ladungsspeieherkapazität von etwa 2 Coulomb/cm der Anodenfläche einem Anodenverbrauch von einer zwei Mikron
dicken Schicht aus metallischem Silber· Um Energiespeicherkapazitäten zu erzielen, die für die meisten Anwendungsfälle
brauchbar sind, führt diese Beschränkung des Anodenverbrauchs zur Forderung einer großen Anodenfläche. Diese große Anodenfläche
kann durch den Aufbau einer Vielfach-Dünnanoden-Baueinheit realisiert werden, beispielsweise gemäß Fig. 4 oder durch ein
äquivalentes spiraliges Gebilde, bei welchem die Baueinheit
auf sich selbst gerollt ist. Auf diese Weise können Baueinheiten mit einer Kapazität von mehr als 25 mA-Stunden pro Einheit
(entsprechend mehr als 64 cm Anodenfläche pro Einheit) auf lange Lebensdauer ausgelegt werden, wogegen die größte Wirtschaftlichkeit
des Aufbaus die Verwendung kleinerer Anodenflächen und tieferer Eindringung erfordert.
Der durch die Beschränkung des Anodenverbrauchs von zwei Mikron
erzielte Vorteil ergibt sich aus Fig. 1, wo der Spannungsabfall
an einer Versuchszelle veranschaulicht ist, welche aus einer Schicht Rubidium-Silber-Jodid-Elektrolyt zwischen, zwei Schichten
aus Silber aufgebaut ist. Dieser Spannungsabfall wird als Konstantstrom
von 0,2 mA gemessen und durch diese Versuchszelle zuerst in einer Richtung und danach in der anderen Richtung geführt.
Dieser Spannungsabfall ist als Funktion der Dicke der
transportierten Silberschicht veranschaulicht. Man beobachtet, daß ausgehend von dem vollgeladenen Zustand an einem Punkt 11
der Zellenspannungsabfall einer Kurve 12 in Pfeilrichtung
folgt· Wenn der Strom umgekehrt wird, bevor der Silberverbrauch wesentlich größer als zwei Mikron wird, beispieleweise am Punkt
13, folgt der Zellenspannungsabfall Kurven ähnlich Kurven 14,
15» bis wiederum der Punkt 11 erreicht wird. Unter wiederholter Stromumkehr wird ein solcher Weg erneut durchlaufen, ohne daß
eine beobachtbare Änderung von einem Zyklus zum nächsten möglich ist. Wenn jedoch mehr als zwei Mikron Silber transportiert werden,
schreitet der Spannungsabfall an dem Punkt 13 vorbei längs der gestrichelten Kurve 16, bis ein instabiler Plateaubereich
— 7 —
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■unter etwa 2,5 Mikron erreicht wird. Wenn der Strom an diesem
Punkt umgekehrt wird, beispielsweise einem Punkt 17, folgt der
Spannungsabfall über die Zelle einer Kurve 18, wobei veranschaulicht
wird, daß eine irreversible Inderung innerhalb der Zelle stattfindet. Weitere Ladungs/Entladungs-Zyklus-Pegel von
mehr als 2,5 Mikron transportierten Silbers führen zu einer weiteren Verschlechterung der Zelle, die sich durch eine weitere
Steigerung des Spannungsabfalls anzeigt. Aus Pig. 1 ergibt sich graphisch die Tatsache, daß bei dem Rubidium-Silber-Jodid-Silber-System
eine besondere Tiefe des transportierten Silbers vorliegt, die etwa zwischen 2 und 2,5 Mikron liegt, wobei oberhalb
dieses Wertes die Zellenverschlechterung deutlich ansteigt; vor dieser Grenze kann zumindest die Anode/Elektrolyt-Zwischenflache
wiederholt einem Zyklus unterworfen werden, ohne daß sich beobachtbare Änderungen von einem Zyklus zum
nächsten ergeben.
Fig. 2 zeigt die Messung der Zykluslebensdauer in elektrolytischen
Zellen, die nachfolgend als Beispiele beschrieben werden, wobei während der Zyklen verschiedene Tiefen des
transportierten Silbers erreicht werden. Die Kurve 21 zeigt, daß dann, wenn die Tiefe des transportierten Silbers etwa
2 Mikron wird, die Anzahl der erreichten Ladungs/Entladungs-Zyklen
vor dem ZellenaiBfall deutlich steigt. Es ist zu beachten,
daß bei einer Abnahme des Silberverbrauchs von 4 Mikron auf 2 Mikron die Anzahl von auf volle Tiefe gehenden Ladungs/Entladungs-Zyklen
vor dem Ausfall von weniger als.200 Zyklen auf mehr als 2000 Zyklen stägt. Die Übereinstimmung zwischen diesen
Daten bei vollständigen elektrochemischen Zellen und den Daten von Fig. 1 bei experimentellen Zellen mit zwei Silberelektroden
zeigt, daß der wichtigste Aufallmechanismus an der Anoden/
Elektroden-Zwischenfläche auftritt.
Fig. 3 zeigt eine Vielfach-Dünnschicht-Baueinheit, deren Baueinheiten
in Reihe geschaltet sind. Jede Einheit besteht aus einer Anode mit Silber von zumindest zwei Mikron Dicke neben dem
Elektrolyten 32, welcher eine Schicht aus Silber-Rubidium-Jodid · darstellt. Die Kathodenschicht 33 besteht aus Jod mit einem Ge-
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halt an. leitendem Material, beispielsweise einem Hbl,-Kohlenstöffgemisch
gemäß der obigen Beschreibung. Die Baueinheit ist mit einer äußeren Schaltung durch die Anodenleitung 35 und die
Kathodenleitung 36 verbunden.
Fig. 4 zeigt eine Vielfach-Dümischicht-Baueinheit, bei welcher
die aufeinanderfolgenden Einheiten parallelgeschaltet sind; jede Einheit besteht aus einer Anodenschicht 41 und einer
Elektrolytschicht 42 sowie einer Kathodenschicht 43 ähnlich
derjenigen von Fig. 3· Jede Einheit ist von der nächsten durch
eine Isolierschicht 44 getrennt. Die gesamte Baueinheit kann als "Einheit" nach der in vorliegender Beschreibung eingeführten
Definition angesehen werden. Die obigen beiden Ausbildungen einer Baueinheit sind.lediglich als beispielsweise für viele
mögliche Serien/Parallel- oder vereinigte Serien/Parallel-Anordnungen
anzusehen.
Das Gebilde der verwendeten Anoden 31» 41 wurde vorangehend erläutert.
Das Gebilde muß im Interesse einer maximalen Speicherkapazität in Verbindung mit langer Lebensdauer zumindest zwei
Mikron Silber und weiteres elektrisch leitendes Material enthalten, das benötigt wird, um die mechanische Unversehrtheit
und elektrische Leitfähigkeit des Silbers aufrecht zu erhalten.
Die Dicke der Kathodenschicht 33* 43 wird so gewählt, daß genügend
Jod geschaffen wird, um mit den zwei Mikron des transportierten Silbers zu reagieren und dessen Leitfähigkeit sowie
mechanische Unversehrtheit in dem entladenen Zustand zu erhalten. Es müssen verschiedene Paktoren in Betracht gezogen werden, wenn
eine Dicke für die Elektrolytschichten 32, 42 gewählt wird. Der
Elektrolyt wird während der Entladung nicht verbraucht, so daß dessen Dicke im wesentlichen konstant bleibt. Um eine maximale
Energiedichte zu erreichen, muß dessen Dicke so gering wie möglich
gewählt werden. Jedoch müssen auch verschiedene Arten von elektrischen Verlusten durch diese Schicht beachtet werden. Es
ist schwierig, eine Schicht aus diesem Material von weniger als 5 Mikron Dicke herzustellen, während das Material ausreichend
frei von mechanischen Fehlstellen gehalten wird, beispielsweise
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Lunkern. Eine "bevorzugte Dicke für die Aufrechterhaltung einer
maximalen Speicherkapazität "bei Aufrechterhaltung ausreichend einwandfreier Schichten liegt bei weniger als 10 Mikron. Jedoch
muß auch die Elektronenleitfähigkeit durch den Elektrolyten beachtet werden. Der Elektrolyt hat eine Elektronenleitfähigkeit
—11
typischerweise in der Größenordnung von 10 mho/cm. Unter dieser
Voraussetzung kann der Leekstrom der Baueinheit leicht berechnet werden, und die Elektrolytdicke kann entsprechend
der geplanten Anwendung der Baueinheit festgelegt werden. Eine Baueinheit, bei welcher eine lange Lagerzeit erforderlich ist,
muß einen dickeren Elektrolyten aufweisen, während Baueinheiten zur Anwendung als Beistellenergiequellen in Systemen, wo ständig
eine Aufladung erfolgt, hinsichtlich maximaler Speicherfähigkeit auslegbar sind. Es wird nicht für möglich gehalten, daß
der flache Entladungs/Ladungs-Rest bei dieser Betriebsart als
Beschränkung hinsichtlich der Lebensdauer der Baueinheit wirksam ist. Die maximalen Speicherkapazitäten für Baueinheiten
dieser Art sind größer als 0,06 Wattstunden/cm. Elektrolytdicken von mehr als einem Millimeter bei dieser Art einer Baueinheit
erzeugen Energiedichten, die zu niedrig liegen, um wirtschaftlich interessant zu sein.
Wenn eine Einheit eine lange Lebensdauer ohne Wartung vor einer kurzzeitigen oder ständigen Neuaufladungs-Wartungslebenszeit
aufweisen soll, kann die Baueinheit im Entlädungszustand aufgebaut werden. Eine solche Einheit ergibt sich beispielsweise aus
Fig. 5. Die Anode 51 ist ein kein Silber enthaltendes Material,
beispielsweise Kupfer, welchem die Elektrolytschicht 52 zugefügt
ist. Zwischen der Elektrolytschicht sowie der Kathode 53
ist eine Schicht aus Material 57 abgesetzt, welche dem Kathodenmaterial im Entladungszustand entspricht. Wenn beispielsweise
das Kathodenmaterial EbI;, ist, so muß die Schicht 57 eine Schicht
aus RbI sein. Wie sich aus der Kathodenreaktion gemäß der vorangehenden
Formel (2) ergibt, kann eine solche Batterie fast unbegrenzt in einem Entlädungszustand gehalten und vor dem Gebrauch
aufgeladen werden. Der Ladungsvorgang schlägt eine Silberschicht an der Zwischenfläche zwischen der Anode 51 und dem Elektrolyten
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52 nieder.
Um die vielen möglichen Zusammenstellungen von Stoffen und Aufbaumöglichkeiten
für die Baueinheiten zu veranschaulichen, wurden folgende Zellen hergestellt:
Metallisches Silberpulver von etwa 25 Mikron Durchmesser (ausgefällte
Pulverteilchen) wurde unter 2000 kp/cm in eine Scheibe von 1,26 cm Durchmesser und 0,5 nun. Dicke gepreßt. Ein Rubidium-Silber-Jodid-Elektrolyt
aus einer Schmelze und auf eine Korngröße von etwa 400 Maschen eines Standardnetzes pulverisiert
wurde auf die Silberscheibe bei 2000 kp/cm gepreßt, um eine
Schicht von 1 mm Dicke zu bilden. Eine Kathodenscheibe vom gleichen Durchmesser wurde gesondert aus einem gemischten
Pulver aus Teilchen von etwa 38 Mikron Durchmesser gepreßt,
die aus gleichen Gewichtsteilen von BbI7. und Graphit unter einem
Druck von 5000 kp/cm zusammengesetzt waren. Die anodische
Elektrolytscheibe und die Kathodenscheibe wurden alsdann mit der breiten Elektrolytfläche durch Anhalten gegen eine der
breiten Kathodenflächen zusammengebracht. An die Anode und Kathode wurden Goldkontakte angesetzt.
Die entstandene Einheit wurde bei konstantem Strom über eine Zeit entsprechend einem besämmten Anodenverbrauch entladen*
Die Einheit wurde alsdann aufeinanderfolgenden Lade/Entlade-Zyklen
bei konstantem Anodenverbrauch unterworfen, bis ein Ausfall
auftrat. Die Einheiten fielen definitionsgemäß dann aus, wenn an dem Ende der Entladung die Anschlußspannung unter 0,4
Volt abfiel oder am Ende der Ladung die Anschlußspannung über
0,7 Volt stieg, wahrend der Messung der verschiedenen Einheiten
wurde beobachtet, daß beide Auialtriterien normalerweise innerhalb
des gleichen Zyklus überschritten wurden. Fünf nach diesem Verfahren hergestellte Einheiten wurden auf unterschiedliche
Tiefen des Silberverbrauchs gemäß den Bedingungen und Ergebnissen nach der feigenden Tabelle 1 zyklisch behandelt. Die Re-
- 11 -
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sultate ergeben sich aus den Datenpunkten von Fig. 2.
Einheit Stromdichte
(piA/cm2)
(piA/cm2)
Tabelle 1 | Ag- Verbrauch (Mikron) |
Zyklen vor dem Ausfall |
te Entladungs zeit |
2,0 | 2,840 |
20 min | 2,0 | 2,410 |
40 min | 4,0 | 187 |
40 min | 10,0 | 93 |
100 min | 24,0 | 36 |
4 Std. | ||
1 0,140
2 0,070
3 0,140
4 0,140
5 0,160
Nach dem Ausfall wurden die Einheiten entfernt und analysiert.
Die Einheiten 1 und 2 fielen in erster Linie infolge Jodvranderung
rund um die Kanten des Elektrolyten aus. Daher stellt die aufgetretene Zykluslebensdauer keine spezifische Grenze für die erzielbare
Zykluslebensdauer dar, da bessere Kantenabdichtverfahren angewendet werden können. Andererseits zeigten die Einheiten
3 j 4, 5 dendritisches SiIberwachsturn an der Anoden/
Elektrolyt-Zwischenfläche, was einen progressiven Ausfall
infolge Kontaktverlust anzeigt, der durch dendritische Wiederablage von Silber auf der Ladung herbeigeführt wird.
Eine Einheit wurde nach dem Verfahren gemäß dem Beispiel 1 hergestellt,
mit der Ausnahme, daß eine Scheibe aus geschmiedetem Silber von 0,012 mm Dicke als Anode anstelle der gepreßten
Pulveranode von Fig. 1 verwendet wurde·. Die Einheit wurde zyklusmäßig gemäß den Bedingungen der Einheit Nr. 1 über 2453
Zyklen behandelt, bevor ein Ausfall erfolgte. Als Ausfallgrund ergab sich eine Wanderung von I2.
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• Beispiel 3
Eine Einheit wurde nach dem Verfahren des Beispiels 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß eine Anode aus elektrolplattiertem
Silber von 5 Mikron auf einer glasierten Kohlenscheibe verwendet wurde. Die Scheibe ergab eine mechanische Auflage« Die Einheit
wurde zyklusmäßig nach den Bedingungen der Einheit Nr. 1 über mehr als 2500-mal behandelt, bevor ein Ausfall erfolgte.
Beispiel 4· .
Eine Einheit wurde hergestellt, indem eine Schicht eines
Elektrolyten aus Azeton-HI-Lösung von 10 Mikron Dicke auf
eine eilberplattierte Schicht von 5 Mikron gebracht wurde,
die sich auf einer glasierten KohlenstoffsEfaeibe befand. Die Elektrolytschicht wurde mit einer Kathodenscheibe gemäß dem
Beispiel 1 kontaktiert und gemäß den Bedingungen der Einheit Nr. 1 2250-mal zyklusmäßig behandelt, bevor ein Ausfall erfolgte.
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Claims (1)
1. Wiederaufladbare elektrochemische Baueinheit, welche im
aufgeladenen Zustand zumindest eine Einheit umfaßt, wobei jede Einheit im x^esentlichen aus einem Silber enthaltenden
Anodengebilde, einem Jod enthaltenden Kathodengebilde und einem elektrolytischen Festkörper besteht, der,im wesentlichen
aus EbAg^Ic in inniger Berührung mit dem Anodengebilde
und dem Kathodengebilde in Zwischenlage zwischen diesen beiden Gebilden besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der
Elektrolytkörper zwischen 5 Mikron und einem Millimeter dick ist und daß die Oberfläche des Anodengebildes, welches
sich in Berührung mit dem Elektrolytkörper .befindet, im wesentlichen aus metallischem Silber mit einer Dicke zwischen
2 und 5 Mikron besteht, wenn die Baueinheit sich im Ladungszustand
befindet, wobei dieser Zustand einer elektrischen Speicherung von mehr als 25 mA-Stunden für jede Einheit entspricht
.
2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Anodengebilde im wesentlichen aus mehreren Silber enthaltenden Körpern besteht.
5. Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder
Silber enthaltende Körper im wesentlichen aus einer metallischen Silberfolie besteht.
4. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Anodengebilde aus zumindest einem Körper besteht und daß jeder Körper aus einer metallischen Silberschicht
besteht, die mit einem auflagernden elektrisch leitenden Körper verbunden ist.
5. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet,
daß die metallische Silberschicht 2 Mikron dick ist.
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6. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet,
daß. der Elektrolytkörper weniger als 10 Mikron dick
ist.
7. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 ■-- 6, dadurch gekennnzeichnet,
daß im Entladungazu&and der Elektrolytkörper
zwischen 5 Mikron und 1 mm dick ist, daß das Anodengebilde,
welches sich in Berührung mit dem Elektrolytkörper "befindet,
im wesentlichen von Silber frei ist und daß die Fläche des Kathodengebildes eine Schicht mit einem Gehalt von AgI in
einer Menge zwischen 0,02 und 0,04· g/cm der Kathodenfläche
ist, welche bei Ladung ausreicht, um eine Schicht metallischen Silbers auf dem Anodengebilde mit einer Picke zwischen 1 und
3 Mikron zu erzeugen.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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1973
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