DE2539736B2 - Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem stark elektropositiven Metall und einem nichtwäßrigen Elektrolyten - Google Patents
Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem stark elektropositiven Metall und einem nichtwäßrigen ElektrolytenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem stark elektropositiven
Metall, einem nichtwäßrigen Elektrolyten und einer Silberverbindungen enthaltenden positiven Elektrode.
Primärelemente mit nichtwäßrigem Elektrolyten und positiven Elektroden aus Silberverbindungen sind
beispielsweise aus der DE-OS 21 54 092 und der US-PS 34 45 290 bekannt. Dort sind elektrische Zellen mit
negativer Lithiumelektrode und positiver Silberchromatelektrode bzw. Zellen mit Leichtmetallelektrode
und positiver Silberthiocyanatelektrode beschrieben.
Nachteilig ist bei diesen positiven Elektroden beispielsweise, daß bei Silberchromatelektroden bei höheren
Belastungen ein hoher Spannungsabfall auftritt und daß bei Silberthiocyanat-Elektroden lösliche Komplexverbindungen
gebildet werden können, die die Selbstentladung erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein galvanisches Primärelement zu schaffen, welches eine
hohe Ausbeute an elektrischer Energie liefert, welches hochbelastbar ist und welches eine hohe Energiedichte
besitzt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der elektrochemisch reduzierbare Bestandteil
der positiven Elektrodenmasse aus Silbercarbonat besteht
Die Verwendung von Silbercarbonat besitzt eine Anzahl von wesentlichen Vorteilen. So besitzt eine Zelle
mit einer positiven Silbercarbonatelektrode und beispielsweise einer negativen Lithiumelektrode eine hohe
Entladespannung und eine hohe auf das Volumen bezogene Energiedichte. Die Silbercarbonatelektrode
läßt sich gut belasten und mit hoher Stromausbeute entladen. Aufgrund der hohen Entladespannung des
Systems Lithium/Silbercaibonat, die etwa doppelt so
hoch ist wie diejenige der herkömmlichen Leclancho-Zellen,
ist dieses Primärelement gut zum Aufbau von Batterien mit höherer Spannung geeignet, die ohne
Schwierigkeiten mit herkömmlichen Batterien austauschbar sind. Es ist dann beispielsweise möglich, eine
9 Volt-Batterie, für die beim herkömmlichen Leclanchfe-System
bisher 6 Zellen benötigt werden, aus nur
ίο 3 Zellen aufzubauen. Eine wesentliche Voraussetzung
für eine gute Lagerfähigkeit der erfindungsgemäßen galvanischen Elemente ist eine geringe Löslichkeit des
aktiven positiven Silbercarbonats im Elektrolyten.
IS ren Lösungen von Lithiumperchlorat in Tetrahydrofuran,
Propylencarbonat, Butyrolacton, Dimethylcarbonat und Dimethoxiäthan. Diese Elektrolytlösungen besitzen
auch ausreichende Leitfähigkeiten. Lithiumperchlorat enthaltende Mischungen von Propylencarbonat bzw.
Butyrolacton (40 bis 80 Vol.-%) mit Tetrahydrofuran, Dimethylcarbonat oder Dimethoxiäthan (20 bis
60Vol.-%) besitzen eine verbesserte Leitfähigkeit, jedoch teilweise etwas höhere Löslichkeit für Silbercarbonat;
dafür wird aber bei Verwendung solcher
Besonders gut geeignet sind Lösungen von Lithiumperchlorf-t
in einem Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat (70 bis 85 Vol.-%) und Dimethylcarbonat
(15 bis 30VoL-Vo).
Als negative Elektroden kommen neben Lithium die Metalle Calcium, Magnesium, Aluminium und Zink in
Betracht Die Lithiumelektrode wird jedoch aufgrund ihres hohen Standardpotentials für Zellen mit hoher
Energiedichte bevorzugt
Zur Herstellung einer positiven Elektrode wird Silbercarbonat mit geringen Mengen (1 bis 6 Gew.-%)
eines Leitmittels, z. B. Grafit bzw. Ruß und eventuell (0,5 bis l,5Gew.-%) eines Bindemittels, beispielsweise
Polytetrafluoräthylen, vermengt. Diese Masse wird zu einer Elektrodentablette gepreßt und in ein Knopfzellengefäß
eingesetzt
Als Separator kann ein ca. 1,5 mm dickes Vliesmaterial
aus Glasfaser oder Polypropylenfaser verwendet werden. Die negative Elektrode wird durch Einpressen
einer Lithiumscheibe entsprechender Dicke in ein im Deckel des Zellgefäßes angepunktetes Stück Nickelstreckmetall
hergestellt Auf die positive Elektrode und auf den Scheider wird der Elektrolyt z. B. eine
einmolare Lösung von Lithiumperchlorat in einem Gemisch von 80 Vol.-% Propylencarbonat und
20 Vol.-% Dimethylcarbonat aufgetropft. Die Zelle wird in der üblichen Weise verschlossen.
Erfindungsgemäße Zellen haben Ruhespannungen von 3,6VoIt und mittlere Entladespannungen von
3,2 Volt. Eine Entladekurve bei einer Belastung der Zelle mit 1 mA/cm2 ist der Figur zu entnehmen. Bei der
Entladung werden 95 Gew.-% der positiven Masse für den Entladevorgang ausgenutzt; die Energiedichte der
Zellen liegt über 700 Wh/1.
Claims (4)
1. Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem stark elektropositiven Metall,
einem nichtwäßrigen Elektrolyten und einer Silberverbindungen enthaltenden positiven Elektrode,
dadurch gekennzeichnet, daß der elektrochemisch reduzierbare Bestandteil der positiven
Elektrodenmasse aus Silbercarbonat besteht
2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer
Lösung von Lithiumperchlorat in einem Gemisch von 70 bis 85 VoL-% Propylencarbonat und 15 bis
30 VoL-% Dimethylcarbonat besteht
3. Galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet dsß die positive
Elektroiienmasse mit ca. 1 bis 6 Gew.-% Graphit
und ca. 0,5 bis l,5Gew.-% eines Bindemittels,
vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, vermischt ist
4. Galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die negative
Elektrode aus Lithium besteht.
Priority Applications (9)
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