DE2539736C3 - 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 Elektrolyten

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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 nichtw jßriger.. Elektrolyten und positiven Elektroden aus Cilr-erverbindungen sind beispielsweise aus der DE-OS 21 54 0 1 und der US-PS 34 45 290 bekannt. Dort sind elektrische Zellen mit negativer L.ithiumelektrode und positiver Silberchromatelektrode bzw. Zellen mi! 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-Eleklroden 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 Bestand teil der positiven Flektrodenmasse aus Silbercarbonat besteht.
Die Verwendung von Silbercarbonat besitzt eine Anzah1 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 mil hoher Siromausbeute entladen. Aufgrund der hohen Entladespannung des Systems Lithium/Silbercarbonat, die etwa doppelt so hoch ist wie diejenige der herkömmlichen Leclanche-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 Leclanche-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 ak-;ven positiven Silbercarbonats im Elektrolyten.
Silbercarbonat besitzt geringe Löslichkeit in 1-molaren 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 80VoI.-%) mit Tetrahydrofuran, Dimethylcarbonat oder Dimethoxiäthan (20 bis 60 Vol.-%) besitzen eine verbesserte Leitfähigkeit, jedoch teilweise etwas höhere Löslichkeit für Silbercarbonat; dafür wird aber bei Verwendung solcher Mischungen die Ausbec "e erhöht.
Besonders gut geeignet sind Lösungen von Lithiumperchlorat in einem Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat (70 bis 85 Vol.-°/o) und Dimethylcarbonat (15bis30Vol.-%).
jo Ais 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 -0Ia) eines Leitmittels, z. B.Grafit bzw. Ruß t'nd 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 ι· !er 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 adf den Scheider wird der Elektrolyt, z. B. eine einmolare Lösung von Lithiu'.iperchlorat in einem Gemisch von 80 Vol.-°/n Propylencarbonat und 20 Vol.-% Dimethylcarbonat aufgetropft. Die Zelle wird in der üblichen Weise verschlossen.
Erfindungsgemäße Zellen haben Ruhespannungen von 3.6 Volt und mittlere Entladespannungen von 3.2 Volt. Eine Entladekurve bei einer Belastung der Zelle mit I mA/crn- ist der Figur zu entnehmen. Bei der Entladung werden 95 Gew-% der positiven Masse für den Entladevorgang ausgenutzt; die Energiedichte der Zellen hegt über 700 Wh/1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

  1. Patentansprüche:
    J. Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem stark elektropositiven Metall, einem nichtwäßrigen Elektrolyten und einer Silberverbindungen enthaltenden positiven Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß der dektrochemisch reduzierbare Bestandteil der positiven Elektrodenmasse aus Silbercarbonat besteht.
  2. 2. Galvanisches Element nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Lösung von Lithiumperchlorat in einem Gemisch von 70 bis 85 VoI.-°/o Propylencarbonat und 15 bis 30 Vol.-°/o Dimethylcarbonat besteht.
  3. 3. Galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrodenmasse mit ca. 1 bis 6 Gew.-% Graphit und ca. 0,5 bis l,5Gew.-% eines Bindemittels, vor7ijgsweise Polytetrafluoräthylen. vermischt ist.
  4. 4. Galvanisches Element nach den Ansprüchen ί bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus Lithium besteht.
DE2539736A 1975-09-06 1975-09-06 Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem stark elektropositiven Metall und einem nichtwäßrigen Elektrolyten Expired DE2539736C3 (de)

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