DE2423270A1 - Durch polymere gebundene duennfilmkathode - Google Patents
Durch polymere gebundene duennfilmkathodeInfo
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Classifications
-
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Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
Patentanwälte:
Dr, Ing. Walter Abltt
Dr. Dieter F. M ο rf
Dr. Hans-Α. Brauns "hj, Mai 1974
E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY 10th and Market Streets, Wilmington, Del. I9898, V.St.A.
Durch Polymere gebundene Dünnfilmkathode
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kathode für eine galvanische Zelle hoher Energiedichte. Die genannte
Kathode enthält ein wasserlösliches, organisches Polymeres zum Binden von kathodisch-aktivem Material an Metallsubstrat-Stroraabnehmer.
Kathoden für galvanische Zellen hoher Energiedichte enthalten im allgemeinen kathodisch-aktive Stoffe, einschliesslich
unter anderem Metallsalze, wie Halogenide, Oxide oder Sulfide, die durch die aktiven Anodenmetalle, wie Lithium
oder Natrium, reduzierbar sind. Das aktiven Kathodenmaterial ist gewöhnlich mit einem Metall hoher elektrischer Leitfähigkeit
verbunden, das als Stromabnehmer dient und für die kathodische Berührung zwischen der Zelle und dem äusseren
Kreis, der die von der Zelle bereitgestellte Energie verbraucht, sorgt. Ein ähnlicher Kontakt wird für die Anode der
Zelle vorgesehen·
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Verschiedene Methoden sind in der Technik schon für die Bereitstellung
eines dauerhaften Kontaktes zwischen kathodisch-aktivem Material und Stromabnehmer empfohlen worden. Aus dem einen
oder anderen Grund sind viele solcher empfohlener Methoden für die Bereitstellung des Kontaktes unzulänglich. Bislang
in der Technik empfohlene Bindemittel für die Bereisteilung des gewünschten Kontaktes sind deshalb mangelhaft, weil sie
nicht sämtliche der vorstehenden Kriterien erfüllen. Das Bindemittel muss in nicht-wässrigem Elektrolyten unlöslich
sein und darf mit den anderen Zellenbestandteilen, einschliesslich
der aktiven Metallanode und des gelösten Elektrolytmaterials nicht reagieren. Ausserdem muss das Bindemittelmaterial
in kleinen Mengen wirksam sein und darf die Leitfähigkeit der Kathode als Ganzes nicht ausgeprägt herabsetzen.
Die hier offenbarten Kathoden, die ein Bindemittel enthalten, das die oben angegebenen Kriterien erfüllt, weisen gute
Leitfähigkeit, lange Haltbarkeit und Wirksamkeit im Betrieb auf.
Streckmetall, das bei der Zellenherstellung weit verbreitet Verwendung findet, hat das Aussehen von Haushaltfenstergitter.
Es wird jedoch nicht aus Drahtgewebe hergestellt, sondern durch Lochen eines Metallblechs und nachfolgendes Recken
oder "Strecken" des Metalls. Diese Herstellungsmethode ergibt eine bessere "Leitfähigkeit als'gewebtes Drahtgitter. Wird
dieses Erzeugnis als Kathoden (oder Anoden-)-Stromabnehmer
verwendet, kann aktives Material in die öffnungen gepresst
und dadurch ein einheitliches Gebilde bereitgestellt werden,
bei dem das aktive Material ziemlich gut in dem Metallsubstrat
eingeschlossen ist. Obwohl diese Konstruktion Elektroden mit guter elektrischer Leitfähigkeit ergibt, sorgt ein festes
Metallsubstrat für noch bessere Leitfähigkeit.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Zelle hoher Energiedichte,
die eine aktive Leichtmetallanode, eine Kathode und einen nicht-wässrigen Elektrolyten enthält und die dadurch ge-
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kennzeichnet ist, dass die Kathode ein dünnes, leitfähiges,
nicht-durchlöchertes Metallsubstrat aufweist, das in Berührung mit teilchenförmigen!, kathodisch-aktivem Material steht
und mit einem wasserlöslichen, organischen Polymeren, und zwar Carboxymethylcellulose, Hydroxyathylcellulose, löslicher
Stärke, Polyvinylalkohol oder von'Proteim abgeleitetem Casein oder Gelatine, daran gebunden ist, wobei das Polymere zu
nicht mehr als etwa 0,1 %, bezogen auf das Gewicht des
Elektrolyten, in dem Elektrolyten löslich ist und das teilchenförmige
Material und das Polymere einen praktisch homogenen, leitfähigen Film darstellen.
Von den offenbarten Bindemitteln werden Carboxymethylcellulose, Hydroxyathylcellulose und lösliche Stärke bevorzugt, wobei
Carboxymethylcellulose und Hydroxyathylcellulose am meisten bevorzugt sind.
Carboxymethylcellulose ist in Form seines Alkalisalzes Hatriumcarboxymethylcellulose
allgemein verfügbar und wird direkt in dieser Form verwendet. Der hier verwendete Ausdruck
"Carboxymethylcellulose" soll das Alkalisalz der Carboxymethylcellulose mit umfassen. Das im Handel erhältliche Produkt
wird gewöhnlich Carboxymethylcellulose oder einfach CMC genannt. Verwendet werden können auch andere Salzformen, wie
das Lithiumsalz oder andere Alkali- oder Erdalkalisalze, vorausgesetzt, dass sie die hier erörterten, erforderlichen Eigenschaften
besitzen. Natur und Eigenschaften dieser Polymeren sind in "Water Soluble Resins", herausgegeben von Davison und
Sittig, veröffentlicht von Reinhold Publishing Corp., Hew York, N. Y. 1962 beschrieben. Unter "wasserlöslich" wird nicht nur
die herkömmliche Löslichkeit verstanden, sondern auch kolloidale Dispersionen, in denen gelöste Aggregate in dem kolloidalen
Bereich vorliegen, fallen unter diesem Begriff.
Carboxymethylcellulose wird, wie in der folgenden Gleichung
gezeigt, hergestelltί
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RONa + ClCH2COONa —Ϊ ROCH2COONa + NaCl
Alkalicellulose Natriumcarboxy-(methyl)-
cellulose
Hydroxyäthylcellulose und andere Alkylcellulose-Stoffe werden durch Umsetzen von Cellulose mit Natriumhydroxid und durch
Umsetzen des erhaltenen Produktes mit einem Alkylenoxid, wie in den beiden unten stehenden Reäktionsschemata gezeigt
wird, hergestellt.
ROH + NaOH > RONa + H2O
Cellulose Alkalicellulose
Ho0
RONa + CH2OCH2
Äthylenoxid Hydroxyäthylcellulose
Unter "lösliche Stärke" wird modifizierte Stärke oder umgewandelte
Stärke, wie sie bei der chemischen Analyse verwendet werden kann, verstanden. Eine solche "lösliche Stärke"
umfasst Stärke, die zur Erzielung einer niedrigeren Viscosität der Dispersion in Wasser als vor der Behandlung chemisch
"behandelt worden ist. Speziell umfasst der Ausdruck weisses und gelbes Dextrin und Stärkegummi. Der Ausdruck umschliesst
modifizierte und umgewandelte Stärken, die echte Löslichkeit besitzen, wie auch diejenigen Stärken, die kolloidale Dispersionen
oder dünne Pseudo-Lösungen bilden.
Dextrin wird durch Erhitzen von Stärke in Gegenwart von Säure, üblicherweise Chlorwasserstoffsäure, hergestellt. Bei der
Herstellung von weissem Dextrin werden niedrige Temperatur ( 148,9 C) und hoher Säuregrad angewandt, während gelbes
Dextrin durch Erhitzen von Stärke auf 148,9° bis 190,6° C bei massigem Säuregrad und niedrigem !Feuchtigkeitsgehalt
(im Vergleich mit den bei der Herstellung von weissem Dextrin
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angewandten Bedingungen) hergestellt wird. Zur Herstellung von Stärkegummi wird Stärke mit sehr niedrigem Feuchtigkeitsgehalt
und geringer oder gar keiner Azidität auf etwa 148,9 bis 190,6° C erhitzt.
Polyvinylalkohol ist im Handel erhältlich, und die Art seiner Herstellung, ist bekannt und aufgeklärt. Von Protein abgeleitetes
Casein und Gelatine sind in gleicher Weise im Handel erhältlich und nach bekannten Methoden aus Milch usw. bzw. tierischem
Gewebe, Knochen usw. darstellbar.
Alle in. Betracht gezogenen, wasserlöslichen Polymeren, die
offenbart werden, verhalten sich in Wasser so, dass eine sehr kleine Menge weit verteilt wird und die Teilchen des
unlöslichen Kathodenmaterials eng berührt und sie dadurch wirksam zusammenhaften lässt. Bevor die Verträglichkeit des
wasserlöslichen Polymeren und des Elektrolyten, d. h. eine Löslichkeit von weniger als etwa 0,1 Gew.%, bezogen auf den
Elektrolyten, sichergestellt werden kann, sollten Löslichkeitsmessungen
angestellt werden.
Eine praktische Mssung kann leicht ausgeführt werden, indem ein Abschnitt der hergestellten Kathode 72 Stunden lang dem
gewünschten Elektrolyten in einem verschlossenen Behälter bei 20 bis 30° C ausgesetzt wird. Bei unzufriedenstellenden,
polymeren Bindemitteln lässt sich leicht ein Ausflocken des aktiven Materials aus dem Metallsubstrat beobachten. Natürlich
können viele Polymeren aus der Gruppe der in Betracht kommenden Polymeren durch blosses Vermischen mit dem Elektrolyten
und Beobachtung der Auflösungs- oder Gelierungsneigung
eliminiert werden. Polyvinylchlorid beispielsweise erweicht zu einem Gel, wenn es "in Berührung mit dem unten beschriebenen,
bevorzugten Elektrolyten steht, und wäre als Bindemittel in den erfindungsgemässen Kathoden vollständig unbefriedigend.
Polymere Stoffe, welche sich gegenüber dem Elektrolyten inert erweisen, können dann weiter geprüft werden, indem sie für
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die Herstellung der Kathode verwendet werden. Die erfindungsgemässen
Kathoden zeigen keine Auflösung oder Ausflockung von aktivem Material, nachdem sie 6 Monate lang den Prüfbedingungen
ausgesetzt worden sind.
Die wasserlöslichen Polymeren erfüllen ihre kohäsive-adhäsive
Punktion, wenn sie in Mengenanteilen von etwa 0,1 % bis 15 %» bezogen auf das Gewicht der Kathodenmasse, die zusätzlich
zu dem Polymeren und dem kathodisch-aktiven Material die Leitfähigkeit erhöhende Hilfsstoffe enthalten kann, verwendet
werden. In einer bevorzugten Kathode kommen 96 Teile
aktives Material, 2 Teile leitfähiger Kohlenstoff und 2 Teile Natriumcarboxymethylcellulose als wasserlösliches, polymeres
Bindemittel zur "Verwendung.
Ein besonders wichtiger Teil der Struktur von Zellen hoher
Energiedichte sind die Gestaltung und Ausführung der Kathode. Beispiele für geeignete, kathodisch-aktive Stoffe sind Schwefel,
die Oxide, Sulfide und Halogenide von Kupfer, Blei, Silber, Cadmium, Zink, Eisen, Kobalt und Nickel und Oxide
von Vanadium, Titan und Wolfram. Diese Stoffe sind im allgemeinen als freifliessende Pulver zu beziehen oder erhältlich
und müssen für wirtschaftlich praktische Zellen irgendwie zusammenhaftend in Berührung mit einem Stromabnehmer für
den Kontakt mit einem äusseren Kreis angeordnet werden.
Die bevorzugten kathodischen Stoffe sind Kupfer(II)-sulfid
und Wolframoxid der Formel W0__ in der χ etwa 2,0 bis 2,9
?
beträgt. Die Volframoxide existieren., in zahlreichen Formen; die am eindeutigsten definierten von denjenigen, welche die oben stehende Formel erfüllen, sind jedoch braunes Wolframoxid (VOp) und blaues Wolframoxid, wobei χ etwa 2,7 beträgt. Die Wolframoxide bilden den Gegenstand des deutschen Patentes (DT-OS ; OE-5516) gleichen Zeitrangs.
beträgt. Die Volframoxide existieren., in zahlreichen Formen; die am eindeutigsten definierten von denjenigen, welche die oben stehende Formel erfüllen, sind jedoch braunes Wolframoxid (VOp) und blaues Wolframoxid, wobei χ etwa 2,7 beträgt. Die Wolframoxide bilden den Gegenstand des deutschen Patentes (DT-OS ; OE-5516) gleichen Zeitrangs.
Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Kathoden werden
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aktives Material und Bindemittel in einem wässrigen System auf ein leitfähiges Substrat aufgebracht. Das Wasser wird
dann vor dem Zusammenbauen der Zelle entfernt. Das als Lösungsmittel dienende Wasser lässt sich durch Wärmeanwendung
leicht und wirkungsvoll entfernen. Natürlich stellt dies eine wichtige Überlegung bei der kommerziellen Herstellung von
Kathoden und Zellen dar, weil eine rasche und gründliche Entfernung
von Wasser das Zusammenbauen der Zelleneinheiten erleichtert. .
Dieses Merkmal, dass das Lösungsmittel leicht entfernt werden
kann, schafft einen Vorteil, der die wasserlöslichen Polymeren vielen in organischen Stoffen löslichen Polymeren überlegen
macht, die auf Grund ihrer Lösungsmittelbedingungen höhere Temperatur für die vollständige Entfernung des organischen
Lösungsmittels erforderlich machen können. Es wurde auch gefunden, dass selbst eine offenbar vollständige Entfernung
von organischen Lösungsmitteln genug Lösungsmittel in dem Polymeren zurücklassen kann, so dass der Betrieb von
damit aufgebauten Zellen unterbrochen wird. Es wurde gefunden, dass die offenbarten Polymeren während der Konstruktion der
Kathode stark, sogar bis zum Punkt beginnenden Verkohlens, erhitzt werden können, ohne dass die Wirkungsweise der Zellen,
in denen diese Polymeren verwendet werden, beeinträchtigt wird.
Die Notwendigkeit einer Verwendung von die Leitfähigkeit erhöhenden
Hilfsstoffen, wie Graphit oder einer anderen Form von leitfähigem Kohlenstoff, um zu verhindern, dass das
Polymerenbindemittel Teilchen von aktiven Bestandteilen gegeneinander isoliert, ist bei den Kathoden wegen der geringen
Bindemittelemenge weitgehend abgeschwächt. Die Leitfähigkeit
erhöhende' Hilfsstoffe können natürlich, wenn dies erwünscht
ist, verwendet werden.
Der ausgezeichnete Kontakt mit dem aktiven Material, einschliesslich
jeglichem' "vorhandenen, die Leitfähigkeit erhöhen-
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den Eilfsstoff, der durch die Polymerenlösungen verliehen wird,
bleibt iü. der trockenen, fertiggestellten Kathode bestehen,
und es wird eine wesentliche Homogenität des aktiven Materials, des die Leitfähigkeit erhöhenden Hilfsstoffs,falls ein solcher
vorliegt, und des Polymeren erzielt. Das Polymere sorgt sowohl für Zusammenhalt unter den Teilchen des aktiven Materials
als auch für ihre Haftung an das Strom sammlende Substrat,
ohne dass eine gute Leitfähigkeit in der Kathode verhindert wird. Kathoden, die, wie hier offenbart, hergestellt
worden sind, können gebogen und sogar massig gerieben werden, ohne dass der Überzug aus aktivem Material reisst
oder dass wesentliche Mengen an Material von dem Substrat entfernt werden.
Zu leitfähigen Metallsubstraten, die verwendet werden können,
gehören rostfreier Stahl, Stahl, Aluminium, Blei, Kupfer und andere leitfähige Metalle. Bevorzugte Metalle sind rostfreier
Stahl und Aluminium, die in sehr dünnen, jedoch festen Blechen erhalten und verwendet werden können. Blei und Kupfer
geben eine zufriedenstellende Arbeitsleistung, weisen aber nicht die Festigkeit der bevorzugten Stoffe auf. Die Dicke
des Metall substrates ist von der G-rössenordnung von etwa
0,0127 bis 2,54 mm (O.5 to 100 mils) und vorzugsweise von
0,0254 bis 0,127 mm. Die Kathode kann als ganzes 0,0127 "bis
3,048 mm dick sein, ist aber vorzugsweise 0,0508 bis 0,254 mm dick. Die Gesamtzellendicke kann von etwa 0,254 mm
bis etwa 9»525 mm reichen.
Zur Herstellung von Kathoden werden in Abhängigkeit von den Eigenschaften des speziellen Polymeren etwa 0,1 bis 5 %
Polymeres in Wasser normalerweise verwendet, und genügend viel aktives Kathodenmaterial wird gleichzeitig oder: nachfolgend
zugesetzt, um eine homogene, verarbeitbare Aufschlämmung, Paste oder Lösung zu bilden. Üblicherweise wird eine
Menge an Kathodenmaterial innerhalb etwa plus oder minus 50 % der Wassermenge verwendet. Diese Mengenanteile können
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in Abhängigkeit von der Dicke der Kathode, die für die in Aussicht gestellte Anwendung der Zelle erwünscht ist, stark
variieren. Ein die Leitfähigkeit erhöhender Hilfsstoff, wie
fein-zerteilter, leitfähiger Kohlenstoff, kann zugegeben und
in die Aufschlämmung oder Lösung in einer Menge, die bis zu dem Gewicht des aktiven Bestandteils, aber vorzugsweise von
etwa O1I % bis 5 % jenes Gewichtes reicht, eingemischt werden.
Die Suspension oder Lösung, welche das aktive Material enthält, kann in jeder beliebigen Weise auf das leitfähige Substrat
aufgebracht werden. Sie kann auf das Substrat aufgestrichen,
durch Sauchen oder Seidenrasterdrucken aufgebracht, aufgewalzt, gesprüht oder nach Methoden des Drückens aufgebracht
werden. Venn notwendig, wird die Dicke des Überzugs durch Abziehen überschüssigen Materials von der Oberfläche
mit einer geraden Kante eingestellt. Der Verbundstoff kann durch Erhitzen getrocknet tirerden. Zusätzliche Mengen der
wässrigen Kasse können aufgebracht werden, um die Dicke der
Abscheidung zu erhöhen. Gewöhnlich werden für das Trocknen der Kathoden Temperaturen von etwa 100° C bis 180° C angewandt,
eine kurzzeitige Einwirkung von sogar noch höheren Temperaturen von bis zu 400° C ist jedoch zulässig, da ein.
geringfügiges Verkohlen des Polymeren ohne bedeutenden Verlust an anderen erwünschten Eigenschaften die Leitfähigkeit
verbessern kann. Zur Unterstützung des Trocknens kann auch ein Vakuumofen angewandt werden.
Wasser sollte im wesentlichen vollständig entfernt werden, d. h., dass nicht mehr als 0,1 % in der getrockneten Kathode,
bestimmt nach der Karl Pischer-Methode, nachweisbar sein sollten.
Ein solcher Trockenheitsgrad kann mit den erfindungsgemässen,
polymerengebundenen Kathoden ohne Schwierigkeit erhalten
werden und wird durch die beständige Arbeitsleistung der Zellen am besten veranschaulicht. Sie haben Lagerzeiten
bei 25 C von mehr als 6 Monaten gezeigt und ergeben bei der
Prüfung von unmittelbar nach dem Zusammenbau bis mehr als 6-Monate
später im wesentliehen dieselbe Arbeitsleitung. Es
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wurde kein Anzeichen für unangemessenes Gasen oder andere unsrwünschte Merkmale, wie übermässige Polarisation, beobachtet.
Bei einem alternativen Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen,
polymerengebundenen Kathoden wird zunächst ein Überzug aus der Polymerenlösung auf das Metall substrat
aufgebracht, und auf das nasse oder teilweise getrocknete,
polymere Bindemittel wird gepulvertes, kathodisch-aktives Material aufgebracht. Der Verbundstoff wird dann durch
Erhitzen, wie bereits beschrieben, getrocknet. Die getrocknete Kathodenplatte kann zur weiteren Verdickung des Polymerenkathodisch-aktiven
Materials und Substrats durch Druck ausübende Walzen hindurchgeführt werden.
Bei allen diesen Verfahren der Kathodenherstellung versteht es sicii, dass die Menge des teilchenförmigen Materials, einschliesslich
jeglichen, die Leitfähigkeit erhöhenden Hilfsstoffs,
und die angewandten Bedingungen genügen sollten, um einen Kontakt der Teilchen untereinander und auch der Teilchen
an das St romabnehmer substrat so zu gewährleisten, dass
für eine leitfähige Kathode gesorgt wird.
Die Kathoden können in Abhängigkeit von der Art der Zelle,
in der sie verwendet werden sollen, in vielfältigen Formen und vielerlei Gestalt hergestellt werden. Sie können für die
Verwendung in gewundenen Zellen, in Kapselzellen und in flachen Zellen hergestellt werden. Die erfindungsgemässen,
polymerengebundenen Kathoden sind am nützlichsten in derartigen galvanischen Zellen, die einen starken Stromabfluss für
eine verhältnismässig kurze Zeitspanne bereitstellen, auf die
eine Ruhe- oder Erholungszeit folgt, bevor Strom wiederum abgezogen wird. Bei dieser Art der Anwendung ist die Leitfähigkeit
der Elektroden sehr geschätzt, weil ein sehr grosser Anteil des aktiven Materials für die Energieerzeugung verfügbar
sein muss, wenn Strom abgezogen wird. Erfindungsgemässe,
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dünne Elektroden hoher Oberfläche sind für diesen Verwendungszweck,
gleichgültig ob sie in flachen Zellen, gewundenen Zellen oder in anderer Weise vorliegen, gut geeignet. Die
fellen enthalten eine Anode, eine Kathode, eine nichtleitfähige Scheidewand dazwischen sowie einen leitfähigen Elektrolyten,
der mit Anode und Kathode gemeinsam in Berührung steht. I1Ur sowohl die Anode als auch die Kathode ist ein
Stromabnehmer mit Anschluss an einen ausseren Kreis zur
Verwendung der verfügbaren Energie vorgesehen.
Jedes beliebige, hochieitfähige Anodenmaterial ist für die
vorliegende Erfindung verwendbar. Das bevorzugte Anodenmaterial ist Lithium, das sehr leitfähig und zur gleichen Zeit
ausreichend kohäsiv ist, um es in Platten, Bändern, Schnitzeln usw. ohne übermässige Schwierigkeit bei der Herstellung
und dem Gebrauch verwenden zu können. Ausserdem kann Lithium
leicht an Metallsubstrate, wie Stahl oder Aluminium, gebunden
werden. ■ .
In erfindungsgemässen Zellen können nicht-wässrige Elektrolyte
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mit einer Leitfähigkeit von mindestens 1 χ 10 Ohm cm verwendet werden. Zu den nützlichen, nicht-wässrigen Lösungsmitteln
gehören Tetrahydrofuran, Dimethylcarbonat, Propylencarbonat,
1,3-Dioxolan, 4-Methyl-i,3-dioxolan, 1 ,2-Dimethoxyäthan,
Dimethyl formamid, Trimethylcarbamat, Äthyl-li,N-dimethylcarbamat,
der Dimethyläther des Diathylenglykols und verschiedene Mischungen dieser Verbindungen. Zu nützlichen,
gelösten Stoffen gehören Perchlorate, Hexafluorophosphate,
Tetrafluoroborate, Tetrachloraluminate und Hexafluorarsenate
von Lithium, Katrium, Kalium, Aluminium, Magnesium, Calcium
und Beryllium.
Ein bevorzugtes Elektrolyt-Lösungsmittel ist Dioxolan oder substituiertes Dioxolan der Formel
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(I) E1-CH O
E2-OH
in der E^, Ep und E, dieselbe oder unterschiedliche Bedeutung
haben und für Wasserstoff oder Alkyl mit .1 bis 3 Kohlenstoffatomen
stehen, wobei die Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome in E,,, B-2 1121O- R* 6 nicht übersteigt. Noch mehr bevorzugte
Elektrolyt-Lösungsmittel.sind diejenigen der Formel (I),
in der E^ und E^ Wasserstoff und E2 Wasserstoff oder Methyl
bedeuten. Das wegen seiner sehr hohen Arbeitsleistung am meisten bevorzugte Lösungsmittel ist Dioxolan, d. h. diejenige
Verbindung der Formel (I), bei der E,,, E2 und E^ Wasserstoff
bedeuten.
Das Elektrolytsalz liegt in ausreichender Konzentration vor,
so dass eine Leitfähigkeit bei 25° C von mindestens 1 χ 10 Ohm cm bereitgestellt wird, und kann in Mengen
zugegen sein,cüe bis zum Sättigungswert reichen. Üblicherweise
vermeidet man vorzugsweise eine gesättigte Lösung, weil beim Abkühlen der Batterie so viel Salz ausfallen kann, dass die
Arbeitsweise der Batterie gestört wird. Daher bestehen bevorzugte Elektrölyte gewöhnlich im wesentlichen aus etwa 5 his
etwa 30 Gew.% Salz und etwa 95 his etwa 70 Gew.% Lösungsmittel.
Eine sehr bevorzugte Kombination besteht im wesentlichen aus etwa 10 Gew.% LiClO^ und etwa 90 Gew.% Dioxolan. Das LiClO^-
Dioxolansystem ist nicht nur sehr leitfähig, sondern im wesentlichen auch nicht-reaktionsfähig mit Lithiummetall.
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Bisweilen ist es vorteilhaft, zusätzlich zu einem Dioxolan als dem primären Lösungsmittel ein sekundäres Lösungsmittel, wie
einen aliphatischen oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffäther mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als etwa I65,
zu verwenden. Repräsentativ für solche sekundären Lösungsmittel sind andere cycloaliphatische Kohlenwasserstoffäther als Dioxolan,
die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen und 5 bis 6 Glieder einschliesslich eines Sauerstoffatoms oder
zweier nicht-benachbarter Sauerstoffatome in dem Ring aufweisen, wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Dioxan, Tetrahydropyran,
Dihydrofuran und Tetrahydrofuran. Andere derartige sekundäre
Lösungsmittel sind aliphatische Äther, die sich durch die Formel RO {CH2CH2O.)nR kennzeichnen, in der η für 0, 1 oder
2 steht und vorzugsweise R Methyl oder Äthyl bedeutet und η für 1 oder 2 steht» Repräsentativ für solche aliphatischen Äther
sind Diäthyläther, 1,2-Dimethoxyäthan, 1,2-Diäthoxyäthan, der
Dimethylather des Diäthylenglykols und der Diäthyläther des Diäthylenglykols.
Bevorzugt sind 1,2-Dimethoxyäthan und der Dimethy lather des Diäthylenglykols.
Das sekundäre Lösungsmittel setzt die Mengen des während der Entladung gebildeten Gases herab. Die Menge eines solchen sekundären
Lösungsmittels kann bei dem Dioxolan bis zu etwa einem Gewientsverhältnis von 1:1 reichen. Die Konzentrationsbereiche
für das Salz in einem derartigen binären Lösungsmittel sind dieselben wie diejenigen für ein Dioxolan allein, wobei etwa
10 Gew.-% LiClO2. und etwa 90 Gew.-% eines binären (1:1) Lösungsmittels
am meisten bevorzugt werden. Geringe Mengen (bis zu etwa 25 Gew.-?) anderer Lösungsmittel können ebenfalls in
der Lösungsmittelmischung zur Entwicklung der oben beschriebenen
Eigenschaften verwendet werden. Zu solchen Lösungsmitteln gehören Methylacetat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat
und andere.
Eine tertiäre Stickstoffbase, wie Dimethylisoxazol, Pyridin
oder Triäthylamin, kann dem Elektrolytlösungsmittel in gerin-
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OR-5254
gen Mengen, die normalerweise bis zu IO Gew.-? gehen, aber diesen
Wert (IO Gew.-?) nicht umschliessen und vorzugsweise von
etwa 0,1 Gew.-? bis etwa 1 Gew.-? reichen, ebenfalls zugegeben
werden, um die Neigung des Elektrolytsystems, Polymeres zu bilden, zu unterdrücken.
Eine grosse Anzahl von Elektrolytsalzen sind in den Elektrolyten nützlich. Solche Salze müssen ausreichende Löslichkeit und
Dissoziationsfähigkeit aufweisen,·damit für eine Leitfähigkeit von mindestens etwa 1 χ 10 0hm cm in der Elektrolytlösung
gesorgt wird. Im allgemeinen sind die nützlicheren Salze diejenigen mit Kationen, die aus Gruppen IA und HA des Periodensystems
der Elemente ausgewählt sind. Die nützlichsten Salze sind diejenigen, in denen die Kationen Lithium, Natrium, Kalium
oder Tetraalky!ammonium sind. Ausser einfachen Halogensalzen
sind viele Komplexsalze nützlich, z. B. Tetrafluoroborate, Hexafluorophosphate, Hexafluoroarsenate, Tetrachloraluminate
und Perchlorate.
Nützlich sind auch Salze der Trichloressigsäure, Trifluoressigsäure
und Trifluormethansulfonsäure. Wie oben angegeben, ist das bevorzugteste Salz LiClO^.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen, aber nicht begrenzen.
Zellen, welche die hier beschriebenen Kathoden enthalten und aktives Material aufweisen, das an Stromabnehmer gebunden ist,
lassen sich in beliebiger Weise, die vom Fachmann ins Auge gefasst wird, herstellen. Die vorliegende Erfindung betrifft nicht
speziell die Gestalt der Zelle oder die Gestalt der Kathode, sondern hauptsächlich Kathoden (sowie diese Kathoden enthaltende
Zellen), denen die hier beschriebenen, speziellen Bindemittel einverleibt sind. Die praktische Durchführung der vorliegenden
Erfindung liegt klar auf der Hand.
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Der Vollständigkeit halber wird eine kurze Beschreibung der Herstellung
eines Zellentyps, einer runden Kapselzelle, gebracht:
Aus z.B. etwa 0,0635 cm (0.025 inch) Stahlblech werden kreisförmige
Metallbecher ausgestanzt, die einen Durchmesser von etwa 2,921 cm und z.B. etwa 0,635 cm weit hochstehende Seiten
aufweisen. Im Inneren des Bechers und dicht an ihm anliegend sind ein Kunststoff-Isolierring, eine Lithiumscheibe, eine nicht
leitende Scheidewand und eine scheibenförmige Kathode angeordnet, die kathodisch aktives Material, einschliesslich eines
erfindungsgemässen, polymeren Bindemittels, in Form eines
dünnen Films einer bevorzugten Dicke zwischen 0,0251J und
0,508 mm, der an eine biegsame Metallsubstratplatte gebunden ist (z.B. etwa 0,0251J bis 0,251J mm dick), aufweist. Der Elektrolyt
wird zugesetzt, und ein Deckel wird auf die Kante des Isolierringes
gelegt. Die hochstehenden Seiten werden umgebogen und hinab auf den Isolierring gedrückt, so dass sie gegen den
Deckel drücken und ihn festhalten und den Metalldeckel an die Kathode im Inneren der Zelle andrücken.
Die in diesen Beispielen angewandte Stossentladungsprüfung ist so berechnet, dass sie die Eignung der geprüften Zellen für
eine Verwendung auf Anwendungsgebieten zeigt, die einen hohen Stromabfluss für kurze Zeitspannen verlangen, auf welche eine
Zeitspanne der Erholung folgt. Ein Beispiel für eine Anwendung dieser Art ist die Verwendung einer Zelle oder Batterie in
einer Kamera zur Betätigung des Filmtransportes, zur automatischen
Linseneinstellung und dergleichen. Die Prüfung wird ausgeführt, indem die Zelle oder Batterie mit einer Elektrodenfläche
von 6,8 cm (6.8 sq.cm.) 1,1 Sekunden lang unter einer Widerstandsbelastung von 9,5 0hm entladen wird und man
die Zelle oder Batterie sich dann 3 Sekunden lang erholen lässt. Der Zyklus wird elfmal wiederholt, und,dabei wird
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die Spannungsänderung vermerkt, die sich mit fortschreitendem
Versuch ergibt. Durch die Versuche wurde nachgewiesen, dass die Zellen unter den beschriebenen Bedingungen
eine sehr gute Spannung für 11 Zyklen beibehalten.
Die lange Lagerzeit von Kathoden und Zellen, in denen das (die) hier beschriebene(n) Bindemittel verwendet wird (werden)
, wurde nachgewiesen., indem bestimmte Zellen, die mehr als 6 Monate bei 25 °C gelagert worden waren, geprüft wurden.
Ihre Arbeitsleistung war sehr zufriedenstellend, wie sich dadurch anzeigte, dass sie mehr als 2,0 Volt nach 11
Entladungen lieferten.
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Es wurde eine Lösung von 0,5 g Natriumcarboxymethylcellulose
in 10 ml entionisierten Wassers hergestellt, und 0,5 g feinzerteilter, leitfähiger Kohlenstoff wurden zugegeben und
vermischt, so dass sich eine homogene Suspension oder Paste ergab.. Die Suspension wurde mit 10,0 g von im Handel erhältlichem,
blauem Wolframoxid (VO0 n) versetzt. Das Wolframoxid
war zuerst durch ein 325 Maschen-Sieb geseiht worden.
Die erhaltene homogene Suspension wurde unter Verwendung einer Gardner-Rakel auf ein 0,0381 mm (1.5 mil) dickes,
etwa 6,35 cm (2.5 inches) χ 7»62 cm grosses Stahlblech unter
Ausbildung einer glatten Oberfläche aufgebracht. Das überzogene Blech wurde bei 80° C etwa 30 Minuten lang getrocknet
und dann in einem Vakuumofen bei 140 C 3 Standen lang
weiter getrocknet. Das trockene, überzogene Blech wurde dann zur weiteren Glättung der Oberfläche durch Stahlwalzen geführt.
Der Widerstand des überzogenen Bleches, das eine Gesamtdicke von 0,114-3 mm aufwies, betrug 70 x 10~* 0hm. Von dem überzogenen
Blech wurden Kathodenstücke abgeschnitten und unter Verwendung von Lithiumanoden, Papier Scheidewänden und eines
Elektrolyten, der sich aus 16,5 % Lithiumperchlorat, 68 %
1,3-Dioxolan, 15 % Äthylenglykoldimethyläther und 0,5 %
4-, 5-Dimethylisoxazol zusammensetzte, zu galvanischen Zellen
vom Kapseltyp zusammengebaut. Bei der Herstellung der Kathode war die Uatriumcarboxymethylcellulose-Kohlenstoff-Wolframoxid-Aufschlämmung
sehr gleichmässig und bedeckte das Blech, auf das sie aufgestrichen wurde, glatt. Natriumcarboxymethylcellulose
war in dem Elektrolyten unlöslich, und die Kathode zeigte ausgezeichnete Haftung an das Substrat, wenn sie durch
Biegen geprüft wurde.
Fünf der hergestellten Zellen, in denen Matriumcarboxymethylcellulose
verwendet wurde, wurden geprüft, indem sie stossweise unter einer Belastung von 9i5 0hm (1,1 Sekunden im
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eingeschalteten und 3,0 Sekunden im ausgeschalteten Zustand)
entladen wurden. Die Werte sind in der Tabelle I wiedergegeben.
| Prüf | Zellenentladung; sp ruf ung, | Volt | |
| Zelle | temperatur | erste Stoss- | elfte Stoss - |
| 25°C | entladung | entladung | |
| 1 | 250C | 2,41 | 2,30 |
| 2 | 25°C | 2,39 | 2,30 |
| 3 | 25°C | 2,40 | 2,30 |
| 4 | O0C | 2,31 | 2,18 |
| 5 | 2,27 | 2,13 | |
Im Gegensatz zu der guten Arbeitsleistung von Carboxymethylcellulose
gebundenen Kathoden waren Kathoden, in denen PoIyvinylmethylätiier
oder Polyäthylenglykole mit Molekulargewichten von 15OO oder 5OOO verwendet wurden, in dem offenbarten,
bevorzugten Elektrolyten unbefriedigend. Kathoden, die in derselben Weise, wie oben angegeben, aber unter Verwendung
dieser Polymeren als Bindemittel hergestellt worden waren» flockten stark, wenn sie mehrere Stunden der Elektrolytlösung
ausgesetzt wurden.
Es wurde eine Lösung von 0,4 g liatriumcarboxymethylcellulose
in 10 ml Wasser hergestellt, und zu dieser Lösung wurden 0,5 g fein-zerteilter, leitfähiger Kohlenstoff und 10,0 g
blaues Wolframsäureoxid (WO0 n) gegeben. Die gut gemischte,
gleichmässige Suspension wurde auf ein 0,0381 mm dickes,
flaches, 6,35 cm x 7,62 cm grosses Stahlblech gegossen, und
eine Gardner-Rakel wurde darüber hinweg gezogen, um einen glatten Überzug zu erzielen. Das überzogene Blech wurde in
einem Ofen bei 60° C mehrere Stunden lang getrocknet. Der Widerstand der getrockneten Kathode war 80 χ 10~* 0hm. Die
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Kathode wurde dann für etwa 2 Minuten in einen Muffelofen bei 400° C unter ein Argongaskissen gestellt. Der Widerstand
der Kathode betrug nach dem Erhitzen auf 400° C 38 χ 10"^ Ohm.
Der Kathodenüberzug riss nicht und krümmelte auch nicht, wenn das Blech wiederholt gebogen wurde.
Ein Teil des Blechs wurde in einer galvanischen Kapselzelle mit einer Lithiumanode, einer Papierscheidewand und einem
Elektrolyten derselben Zusammensetzung, wie in Beispiel 1
angegeben, benützt. Bei der Prüfung durch Stossentladung wie in Beispiel 1 wurden die in der Tabelle II angegebenen Werte
erhalten.
Entladungs- erste Stoss- elfte Stoss-
temperatur entladung entladung
25°C 2,25 Volt 2,12 Volt
O0C 2,15 Volt 2,00 Volt
Dieses Beispiel veranschaulicht die Toleranz der Kathodenmasse
gegenüber Hochtemperatur-Trocknungsbedingungen. Solche Bedingungen ersparen Zeit beim Zusammenbau und sind einer
leistungsfähigen, kommerziellen Zellenproduktion dienlich.
Es wurde eine Lösung von 0,6 g Natriumcarboxymethylcellulose
in 20 ml Wasser hergestellt, und zu dieser Lösung wurden 29 »4 g blaues Wolframsäureoxid (VJO0 o) gegeben. Die gut gemischte
Aufschlämmung wurde als Überzug auf ein 0,0381 mm
.dickes, 6,35 cm x 7j87 cm grosses Stahlblech aufgebracht und
getrocknet, und zwar zunächst in Luft bei 50° C und dann in
Einem Vakuumofen bei 120° C. Das erhaltene, überzogene und
getrocknete Kathodenblech war 0,2286 mm dick. Es wurde zu einer flachen, galvanischen Zelle mit einer Lithiumanode,
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einer nicht-leitfähigen Papierscheidewand und einem Elektrolyten, der 20 % Lithiumperehlorat, 57,4 % 1,3-Dioxolan, 22,2 %
Äthylenglykoldimethyläther und 0,4 % 3»5-Dimethylisoxazol
enthielt, zusammengebaut. Die Zelle wurde durch Stossentladung "bei 0° C unter einer Belastung von 1,6 Ohm (1,1 Sekunden
im. eingeschalteten Zustand und 3jO Sekunden im ausgeschalteten
Zustand) in 11 Stossentladungen geprüft. Die erste Stossentladung ergab 2,05 "Volt und die elfte ergab
2,12 Volt.
Diese Werte zeigen, dass zufriedenstellende, erfindungsgemässe Zellen ohne Zusatz von leitfähigem Kohlenstoff oder anderen
Hilfsstoffen für die Erhöhung der Leitfähigkeit hergestellt
werden können. Die Haftung des aktiven IFilms an dem Metallsubstrat
war vollständig zufriedenstellend.
Kathoden wurden, wie in Beispiel 2 beschrieben, mit Wolframoxid (WO0 π) als Kathodenmaterial unter Verwendung von fünf unterschiedlichen,
wasserlöslichen Polymeren anstelle der in jenem Beispiel verwendeten Ratriumcarboxymethylcellulose hergestellt.
Die Kathoden wurden emehrere Stunden lang bei 60 C und dann in einem Vakuumofen 3 Stunden lang bei 140° C getrocknet. Sie
wurden unter Verwendung von Lithiumanoden, nicht-leitenden,
keramischen Scheidewänden und der Elektrolytzusammensetzung
des Beispiels 1 zu flachen, galvanischen Zellen zusammengebaut. Die fertiggestellten Zellen wurden in der Stossentladungsprüfung
unter einer Belastung von 1,6 0hm bei Raumtemperatur
geprüft (1,1 Sekunden im eingeschalteten und 3*0 Sekunden im
ausgeschalteten Zustand). Es wurde die in der Tabelle III angegebenen Werte erhalten.
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Tabelle III
| Zellenspannung | erste Stoss- entladung |
elfte Stoss entladung |
|
| Beispiel | Kathodenpolymeres | 2,20 | 2,12 |
| 4 | Dextrin | 2,25 | 2,25 |
| 5 | Stärkegummi | " 2,20 | 2,15 |
| 6 | Umgewandelt e Stärke |
2,25 | 2,30 |
| 7 | Polyvinylalkohol | 2.37 | 2.22 |
| 8 | Hydroxyäthyl- cellulose |
Die Kathoden zeigten bei allen diesen Zellen gute Haftung des Kathodenmaterials an dem rostfreien Stahlsubstrat und guten
Zusammenhalt, wie sich durch die Beständigkeit gegen .Abreiben
zeigte. Ihre gute Arbeitsleistung (Beibehaltung der elektromotorischen Kraft) zeigte an, dass die anderen Bedingungen
der Polymerenreaktionsträgheit, Stabilität und der Mcht-Beeinflussung
der Leitfähigkeit zufriedenstellend erfüllt wurden.
Beispiele ft und 10
Nach der Arbeitsweise des Beispiels 3 wurden flache Zellen
zusammengebaut, wobei im einen Falle Kupfersulfid (CuS)
und im anderen Falle Vanadiumpentoxid (Vo^r) anstelle des
blauen Wolframsäureoxids des Beispiels 3 verwendet wurden.
Die Zelle, welche die Kupfersulfid-Kathode enthielt,wurde
14 Tage lang bei 52° C gelagert und dann bei 0° C unter
einer Belastung von 1,1 0hm (1,1 Sekunden im eingeschalteten Zustand und 3>0 Sekunden im ausgeschalteten Zustand) und in
ähnlicher Weise bei 25° C stossentladen. Die Ergebnisse werden in der untenstehenden Tabelle IV gezeigt.
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Entladungs- erste Stoss- elfte Stosstemperatur
entladung entladung
O0C 1,45 1,40
25°C 1,63 1,67
Die Zelle, welche die Vanadiumpentoxid-Kathode enthielt,
wurde in ähnlicher Weise unter einer Belastung von 1,6 Ohm, nachdem sie frisch zusammengebaut worden war, nach 3 Tagen
"bei Räumtemperatur und nach 14tägigem Lagern bei 52° C stossentladen.
Die erhaltenen Werte sind in der untenstehenden Tabelle V wiedergegeben.
Entladungs- erste Stoss- elfte Stoss- Vorgeschichte
temperatur entladung entladung der Zelle
25° C 2,85 2,57 frisch
0° C 2,15 2,00 ■ 3 Tage alt
0° C 1,95 2,05 14 Tage bei 520C
- 22 -
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Claims (12)
- ΛΛ, Mai 1974 Patentansprüche[Λ.ι Zelle hoher Energiedichte, enthaltend eine aktive Leichtmetallanode, eine Kathode und einen nicht-wässrigen Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode ein dünnes, leichtfähiges, nicht-durchlöchertes Metallsubstrat in Berührung mit einem teilchenförmigen, kathodisch-aktiven Material, das mit einem wasserlöslichen, organischen Polymeren, und zwar Carboxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, löslicher Stärke, Polyvinylalkohol oder von Protein abgeleitetem Casein ader Gelatine gebunden ist, aufweist, das Polymere zu nicht mehr als etwa 0,1 %, bezogen auf das Elektrolyt-Gewicht, in dem Elektro? lyten löslich ist und das teilchenförmige Material und das Polymere einen praktisch homogenen, leitfähigen Film darstellen.
- 2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymere Carboxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose oder lösliche Stärke ist.
- J. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymere Carboxymethylcellulose oder Hydroxyäthylcellulose ist.
- 4. Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymere Carboxymethylcellulose ist.
- 5. Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Carboxymethylcellulose Natriumcarboxymethylcellulose ist.
- 6. Zelle nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymere Hydroxyäthylcellulose ist.
- 7. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das- 23 409848/0897OR- 5254 Vleitfähige Metallsubstrat eine biegaame Platte mit einer Dicke von etwa 0,0254- bis 0,254 mm ist und: das kathodischaktive Material in Form eines Films mit einer Dicke von etwa 0,0254 bis 0,508 mm vorliegt.
- 8. Zelle nach Anspruch. 7» dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Metallsubstrat rostfreier Stahl oder Aluminium ist.
- 9. Zelle nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Metallsubstrat eine biegsame, etwa 0,0254 bis 0,254 mm dicke Platte ist, und das kathodisch-aktive Material in Form eines etwa 0,0254 bis 0,508 mm dicken Films vorliegt.
- 10. Zelle nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Metallsubstrat rostfreier Stahl oder Aluminium ist.
- 11. Zelle nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Metallsubstrat eine biegsame, etwa 0,0254 bis 0,254 mm dicke Platte ist und das kathodisch-aktive Material in Form eines etwa 0,0254 bis 0,508 mm dicken Films vorliegt.
- 12. Zelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Metallsubstrat rostfreier Stahl oder Aluminium ist.£09848/0897
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US360939A US3877983A (en) | 1973-05-14 | 1973-05-14 | Thin film polymer-bonded cathode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2423270A1 true DE2423270A1 (de) | 1974-11-28 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2423270A Pending DE2423270A1 (de) | 1973-05-14 | 1974-05-14 | Durch polymere gebundene duennfilmkathode |
Country Status (7)
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|---|---|
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| DE (1) | DE2423270A1 (de) |
| FR (1) | FR2230090B1 (de) |
| GB (1) | GB1458881A (de) |
| NL (1) | NL7406275A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2704710A1 (de) * | 1977-02-04 | 1978-08-10 | Polaroid Corp | Primaerzelle und daraus aufgebaute primaerbatterie in flachbauweise |
Families Citing this family (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4091191A (en) * | 1976-12-17 | 1978-05-23 | Exxon Research & Engineering Co. | Battery having an electrode comprising mixtures of Al and TiS2 |
| US4048402A (en) * | 1976-12-27 | 1977-09-13 | Union Carbide Corporation | Non-aqueous cell having a cathode of lead monoxide-coated lead dioxide particles |
| US4048403A (en) * | 1976-12-27 | 1977-09-13 | Union Carbide Corporation | Non-aqueous lead dioxide cell having a unipotential discharge voltage |
| US4049892A (en) * | 1976-12-27 | 1977-09-20 | Union Carbide Corporation | Non-aqueous cell having as cathode a mixture of lead dioxide and lead monoxide and/or lead particles |
| JPS5446344A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-12 | Sanyo Electric Co | Method of producing positive plate for nonnaqueous battery |
| US4118550A (en) * | 1977-09-26 | 1978-10-03 | Eic Corporation | Aprotic solvent electrolytes and batteries using same |
| US4252876A (en) * | 1979-07-02 | 1981-02-24 | Eic Corporation | Lithium battery |
| US4279972A (en) * | 1979-08-27 | 1981-07-21 | Duracell International Inc. | Non-aqueous electrolyte cell |
| US4332870A (en) * | 1979-12-26 | 1982-06-01 | Duracell International Inc. | Cell having a gelled anode containing a polyhydric alcohol |
| US4401735A (en) * | 1979-12-28 | 1983-08-30 | Duracell International Inc. | Non-aqueous Li/MnO2 cell |
| JPH0624122B2 (ja) * | 1980-11-24 | 1994-03-30 | メドトロニツク・インコ−ポレ−テツド | 電気化学セル |
| US4380578A (en) * | 1981-08-31 | 1983-04-19 | Duracell Inc. | Electrochemical cell with gelled anode |
| US4435488A (en) * | 1982-03-08 | 1984-03-06 | Duracell Inc. | Gelling agent for alkaline cells |
| US4489145A (en) * | 1983-10-18 | 1984-12-18 | Abraham Kuzhikalail M | Lithium battery |
| US5545429A (en) * | 1994-07-01 | 1996-08-13 | International Business Machines Corporation | Fabrication of double side fully metallized plated thru-holes, in polymer structures, without seeding or photoprocess |
| US5721065A (en) * | 1995-05-05 | 1998-02-24 | Rayovac Corporation | Low mercury, high discharge rate electrochemical cell |
| FR2738396B1 (fr) * | 1995-09-05 | 1997-09-26 | Accumulateurs Fixes | Anode de generateur electrochimique rechargeable au lithium et son procede de fabrication |
| JP3286516B2 (ja) * | 1995-12-06 | 2002-05-27 | 三洋電機株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| US5776635A (en) * | 1996-09-16 | 1998-07-07 | Wilson Greatbatch Ltd. | Ternary solvent nonaqueous organic electrolyte for alkali metal electrochemical cells |
| US6017656A (en) * | 1996-11-27 | 2000-01-25 | Medtronic, Inc. | Electrolyte for electrochemical cells having cathodes containing silver vanadium oxide |
| US5766797A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-16 | Medtronic, Inc. | Electrolyte for LI/SVO batteries |
| US6534220B2 (en) | 2000-12-29 | 2003-03-18 | 3M Innovative Properties Company | High-boiling electrolyte solvent |
| US20040043291A1 (en) * | 2002-09-04 | 2004-03-04 | Kim Nam In | Cathode containing muticomponent binder mixture and lithium-sulfur battery using the same |
| CA2411695A1 (fr) | 2002-11-13 | 2004-05-13 | Hydro-Quebec | Electrode recouverte d'un film obtenu a partir d'une solution aqueuse comportant un liant soluble dans l'eau, son procede de fabrication et ses utilisations |
| US7316868B2 (en) * | 2004-02-11 | 2008-01-08 | Sion Power Corporation | Electrolytes for lithium-sulfur electrochemical cells |
| US20060024579A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-02-02 | Vladimir Kolosnitsyn | Battery electrode structure and method for manufacture thereof |
| JP5651284B2 (ja) * | 2005-01-18 | 2015-01-07 | オクシス・エナジー・リミテッド | リチウム−硫黄電池 |
| US20100148128A1 (en) * | 2005-01-18 | 2010-06-17 | Ashish Shah | Pad printing of cathode active materials for incorporation into electrochemical cells |
| WO2006078866A2 (en) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Arizona Board Of Regents, Acting For And On Behalf Of Arizona State University | Electric current-producing device having sulfone-based electrolyte |
| EP1867000B1 (de) | 2005-03-22 | 2011-10-05 | Oxis Energy Limited | Lithiumsulfidbatterie und verfahren zu ihrer herstellung |
| US20070054188A1 (en) * | 2005-09-07 | 2007-03-08 | Miller Melvin N | High-temperature electrochemical cell and battery |
| FR2902929B1 (fr) * | 2006-06-26 | 2009-05-22 | Commissariat Energie Atomique | Dispersion aqueuse a base d'amidon et d'oxyde mixte de lithium et de titane, pour une electrode d'accumulateur au lithium. |
| DE102007036653A1 (de) * | 2007-07-25 | 2009-02-05 | Varta Microbattery Gmbh | Elektroden und Lithium-Ionen-Zellen mit neuartigem Elektrodenbinder |
| WO2009042958A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University | Non-aqueous electrolyte solution for rechargeable lithium batteries |
| CN103633285B (zh) | 2007-10-26 | 2017-07-07 | 赛昂能源有限公司 | 用于电池电极的底涂料 |
| EP2629352A1 (de) | 2012-02-17 | 2013-08-21 | Oxis Energy Limited | Verstärkte Metallfolienelektrode |
| PL2784851T3 (pl) | 2013-03-25 | 2015-12-31 | Oxis Energy Ltd | Sposób ładowania ogniwa litowo-siarkowego |
| EP2784852B1 (de) | 2013-03-25 | 2018-05-16 | Oxis Energy Limited | Verfahren zum Laden einer Lithium-Schwefel-Zelle |
| EP2784850A1 (de) | 2013-03-25 | 2014-10-01 | Oxis Energy Limited | Verfahren zum Zyklisieren einer Lithium-Schwefel-Zelle |
| GB2517228B (en) | 2013-08-15 | 2016-03-02 | Oxis Energy Ltd | Laminate cell |
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Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2866840A (en) * | 1954-04-05 | 1958-12-30 | Eagle Picher Co | Polyelectrolytes in battery pastes |
| US3004093A (en) * | 1958-06-03 | 1961-10-10 | Union Carbide Corp | Continuous process for making solid electrolyte batteries |
| US3271195A (en) * | 1962-07-30 | 1966-09-06 | Yardney International Corp | Electrodes and methods of making same |
| US3421944A (en) * | 1964-06-01 | 1969-01-14 | Trw Inc | Pulse battery |
| US3455742A (en) * | 1966-02-10 | 1969-07-15 | Mallory & Co Inc P R | High energy density solid electrolyte cells |
| US3413154A (en) * | 1966-03-23 | 1968-11-26 | Mallory & Co Inc P R | Organic electrolyte cells |
| US3579384A (en) * | 1969-03-19 | 1971-05-18 | Honeywell Inc | Electric current-producing cells |
| US3726716A (en) * | 1970-12-16 | 1973-04-10 | Mallory & Co Inc P R | Organic electrolytes for batteries |
| US3778310A (en) * | 1972-05-01 | 1973-12-11 | Du Pont | High energy density battery having unsaturated heterocyclic solvent containing electrolyte |
-
1973
- 1973-05-14 US US360939A patent/US3877983A/en not_active Expired - Lifetime
-
1974
- 1974-05-09 NL NL7406275A patent/NL7406275A/xx not_active Application Discontinuation
- 1974-05-13 CA CA199,893A patent/CA1011807A/en not_active Expired
- 1974-05-14 FR FR7416590A patent/FR2230090B1/fr not_active Expired
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- 1974-05-14 DE DE2423270A patent/DE2423270A1/de active Pending
- 1974-05-14 GB GB2128274A patent/GB1458881A/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2704710A1 (de) * | 1977-02-04 | 1978-08-10 | Polaroid Corp | Primaerzelle und daraus aufgebaute primaerbatterie in flachbauweise |
Also Published As
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| GB1458881A (en) | 1976-12-15 |
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| CA1011807A (en) | 1977-06-07 |
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