DE2628752C2 - Elektrochemisches Element - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft das in den Patentansprüchen beschriebene elektrochemische Element.
Galvanische Elemente mit einer negativen Elektrode aus Lithium, einer positiven Elektrode und einem nichtwäßrigen Elektrolyten sind in vielen Ausführungsformen,
beispielsweise aus den DE-AS 22 05 099 und 19 35 943, den DE-OS 24 42 411 und 22 62 660 und der
US-PS 36 81 144 bekannt. Aus der DE-AS 19 35 943 und
der DE-OS 22 62 660 ist auch der Einsatz von Lithium-Aluminium-Legierungen als Material für die negative
Elektrode bekannt.
Lithium und Lithiumlegierungen wurden als Material für negative Elektroden in elektrochemischen Elementen
vorgeschlagen, da Lithium stark elektronegativ ist und Lithium und seine Legierungen niedrige Atomgewichte
aufweisen. Die Kombination aus einer starken Elektronegativität und einem geringen Atomgewicht
ermöglicht den Bau von Elementen mit hoher Energiedichte. Lithium und Lithiumlegierungen haben zwar viele
erwünschte Eigenschaften für die Verwendung als Material für negative Elektroden, es bestehen jedoch
Schwierigkeiten, die ihre Anwendung als derartiges Material in Batterien begrenzt haben.
Lithium ist stark reaktionsfähig und reagiert leicht mit verschiedenen potentiellen organischen Lösungsmitteln.
Derartige Reaktionen in der Umgebung einer Batterie führen zu unerwünschten Selbstentladungen,
so daß Lösungsmittel, die mit Lithium reagieren, nicht zur Lösung geeigneter Lithiumsalze unter Bildung des
Elektrolyten verwendet werden können. Um diese Schwierigkeit auszuräumen, sollte das Lithium mit einem
weniger reaktionsfähigen Metall, wie Aluminium, legiert werden. Soweit Lithium mit Aluminium legiert
wurde, um die vorstehenden Schwierigkeiten auszuräumen, wurden Legierungen verwendet, die weniger als
20 Gew.-% Lithium und vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% Lithium (oder auf Atombasis 30 bis 50% Lithium) ent
hielten. Die Anwesenheit derart großer Mengen an Aluminium verringert die Reaktionsfähigkeit des Lithiums,
f hat aber den Nachteil, daß das Gewicht der negativen
Elektrode erhöht wird (Aluminium ist mehr als 5 mal so dicht wie Lithium) und die negative Elektrode im Vergleich
zu einer negativen Bezugselektrode aus reinem Lithium etwa 0,3 Volt positiver wird.
ίο Ein weiterer Grund für die Verwendung von Lithium
als Material der negativen Elektrode besteht darin, daß Lithium aus sich heraus aufladbar ist, d, h. aus organischen
Lösungen, die Lithiumionen enthalten, elektrophoretisch abgeschieden werden kann. Die praktische
Aufladbarkeit von Lithium ist jedoch schlecht, da metallisches Lithium elektrophoretisch in Form von Dendriten
abgeschieden wird, die schließlich zu einem Kurzschluß
des Elementes führen können. Um die Wirkungen eines Dendritenwachstums auf ein Minimum herabzusetzen,
wurde vorgeschlagen, in der Zelle Trennwände, wie z. B. durchlässige Membranen, einzusetzen, die
als physikalische Barriere gegen ein Dendritenwachstum wirken. Wenn auch die Trennwände in der Zelle
zunächst wirksam sind, so können schließlich doch Lithium-Dendriten die Trennwände durchdringen und vorübergehend
oder permanent Entladnngskurzschlüsse bewirken. Ein derartiges Dendritenwachstum muß daher
auf ein Minimum herabgesetzt werden, wenn Lithium oder lithiumhaltige Legierungen in größerem Umfang
als Material der negativen Elektrode eingesetzt werden sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrochemisches Element für den Betrieb bei Temperaturen
unterhalb 15O0C mit einer negativen Elektrode auf der Bais einer Lithium-Aluminium-Legierung, einer positiven
Elektrode und einem nichtwäßrigen Elektrolyten bereitzustellen, das einerseits eine möglichst hohe Energiedichte
und ein möglichst hohes Zellenpotential aufweist, andererseits aber nicht zu Selbstentladungen
fühlt und ein minimales Dendritenwachstum von Lithium
beim Aufladen ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die negative Elektrode aus 63 bis 92% Lithium und
als Rest im wesentlichen aus Aluminium besteht.
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher erläutert.
F i g. I stellt ein Phasen-Gleichgewichtsdiagramm für Lithium und Aluminium, wobei über der Zusammensetzung
die Temperatur aufgetragen ist (wie in »The Constitution auf Binary Alloys« von M. Hansen, 2. Auflage
1958, Seite 104 beschrieben), dar, in das überlagert eine
graphische Darstellung des Elektrodenpotentials über der Zusammensetzung eingefügt wurde. Das Elektrodenpotential
wurde gegen eine reine Lithiumelektrode gemessen.
F i g. 2 ist eine graphische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Energiedichte der negativen
Elektrode und dem Lithiumgehalt der negativen Elektrode zeigt.
F i g. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderung der Überpotentiale für die Aufladung und Entladung
von Elektroden aus Lithium und Aluminium wie- | dergibt, und die daneben eine Kurve enthält, in der die
Leerlaufspannung für verschiedene Zusammensetzungen von Lithium und Aluminium gezeigt wird.
Fig.4 ist eine graphische Darstellung, die die Aufladung
und Entladung für verschiedene Aufeinanderfolgen oder Zyklen zeigt.
Krfindiiiig.sgeinüß werden die Hnergiedichten von
elektrochemischen Elementen dadurch verbessert, daß sie negative Elektroden aus Lithium-AIumhiium-Legierungen
enthalten, die aus 63 bis 92% Lithium und als Rest im wesentlichen Aluminium bestehen. Die verbesserten
negativen Elektroden werden vorteilhaft in Kombination mit elektrochemisch wirksamen Übergangsmetallchalkogeniden
und nichtwäßrigen Elektrolyten verwendet, wobei elektrochemische Elemente entstehen,
die erneut aufladbar sind und hohe Energiedichten aufweisen.
Lithium-Aluminium-Legierungen, die 63 bis 92% Lithium enthalten, weisen bedeutende Mengen an Dilithiumaluminid
auf, und negative Elektroden, die aus diesen Legierungen hergestellt sind, haben viele der Vorteile
von negativen Elektroden aus reinem Lithium, wobei aber die ungünstigen elektrochemischen Wirkungen
großer Mengen Aluminium auf ein Minimum herabgesetzt sind. Die Vorteile der erfindungsgemäßen negativen
Elektroden sind die folgenden:
1. verminderter Verlust an Halbzellenspannung;
2. erhöhte Halbzellenenergiedichte; und
3. verminderte Polarisationsspannung während der Aufladung und Entladung.
Diese Verbesserungen tragen zur erhöhten Zellspannung, erhöhter Energiedichte und verminderter Zellenpolarisation
bei.
Die Kurve I der Fig. 1 ist ein Phasendiagramm des
Systems Lithium-Aluminium. Berechnungen auf der Grundlage der Regel der umgekehrten Einflüsse (vgl.
Moffatt u. a., »The Structure and Properties of Materials«, John Wiley and Sons, 1964, S. 156) zeigen, daß Legierungen
mit einem Gehalt von 63% Lithium im wesentlichen aus etwa 64% Dilithiumaluminid und als Rest
im wesentlichen aus Monolithiumaluminid bestehen, und daß Legierungen, die 92% Lithium enthalten, im
wesentlichen aus etwa 24% Dilithiumaluminid und als Rest im wesentlichen aus metallischem Lithium bestehen.
Ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das chemische Potential von
Lithium in Lithium-Aluminium-Legierungen für Zusammensetzungen, die 63% oder mehr Lithium enthalten,
rasch ansteigt. Wie bereits angegeben, bestehen Legierungen, die 63% Lithium enthalten, im wesentlichen aus
64% Dilithiumaluminid und enthalten als Re-.t im wesentlichen Monolithiumaluminid. Dabei ist es das Lithium
in dem Dilithiumaluminid, das das erhöhte chemische Potential aufweist, so daß der überwiegende Teil
des Dilithiumaluminids sicherstellt, daß das Lithium in den Legierungen, die die geringeren Mengen an Lithium
enthalten, ein hohes chemisches Potential aufweist. Legierungen, die mehr als 66, 7% Lithium enthalten, weisen
verminderte Mengen an Dilithiumaluminid auf, wobei die Mengen an Lithium ansteigen und das Diüthiumaluminid
durch eine feste Lösung von Aluminium in Lithium ersetzt wird. Ansteigende Mengen der festen
Lösung verbessern weiter das chemische Potential des Lithiums in der Legierung, verursachen jedoch, daß sich
die Legierung wie elementares Lithium verhält. Wenn das Verhalten der Legierung sich dem von elementarem
Lithium nähert, gehen die Vorteile, die mit dem Legieren verbunden sind, verloren. Beispielsweise tritt während
der Aufladung ein Dendritenwachstum auf den negativen Elektroden, die aus Legierungen mit einem Gehalt
von mehr als 92% Lithium bestehen, in weit größerem Umfang auf.
Das ansteigende chemische Poteniial von Lithium in
Aluminium-Lithium-Legierungen mit ansteigenden Lithium-Gehalten zeigt sich direkt in den Halbzellenpotentialen
dieser Legierungen. Wenn der Lithium-Gehall dieser Legierungen von 63 auf 92% ansteigt, nähert sich
das Halbzellenpotential, gemessen gegen eine Bezugselektrode aus reinem Lithium, dem von elementarem
Lithium. Die Verbesserung der Halbzellenpotentiale mit ansteigenden Lithiumkonzentrationen wird in
ίο Fig. 1, Kurvell gezeigt. Das in Kurve II der Fig. 1
nicht gezeigte Halbzellenpotential von elementarem Aluminium, gemessen gegenüber einer Bezugselektrode
aus reinem Lithium, beträgt 1,385 Volt Die Halbzellenpotentiale von Legierungen, die ansteigende Mengen
Lithium enthalten, gemessen gegenüber Bezugselektroden aus reinem Lithium, fallen zunächst rasch auf
0, 485 Volt für einen Lithiumgehalt von 20% und bleiben dann über einen Bereich der Lithiumgehalte von 20
bis 60% im wesentlichen konstant. Die Differenz des Halbzellenpotentials für Legierungen, die 20% Lithium
und 60% Lithium enthalten, beträgt 0,085 Volt. d. h. AE^
in F i g. 1. Die Stabilität der Halbzellenpotentiale in diesem Bereich der Zusammensetzungen kann der Gegenwart
von nicht-stöchiometrischem Monolithiumaluminid zugeschrieben werden. Legierungen, die mehr als
63% Lithium enthalten, haben Halbzellenpotentiale, die sich rasch dem von elementarem Lithium nähern, wobei
Legierungen, die 82,5% Lithium enthalten, Halbzellenpotentiale, die dem von elementarem Lithium nahezu
gleich sind, aufweisen. Wenn überhaupt, so besteht nur eine geringe Stabilisierung des Halbzellenpotentials bei
0,275VoIt (Halbzellenpotential von Dilithiumaluminid)
für Legierungen, die ansteigende Mengen Lithium oberhalb 63% enthalten, da eine Stabilisierung der Halbzellenpotentiale
bei etwa 0,360 Volt für Legierungen besteht, die 20 bis 60% Lithium enthalten. Eine mögliche
Erklärung für dieses ungleiche Verhalten besteht darin, daß Monolithiumaluminid nicht-stöchiometrisch ist,
während Dilithiumaluminid stöchiometrisch ist.
Wie auch immer die Erklärung für dieses Verhalten sein möge, so beträgt jedenfalls die Differenz des Halbzellenpotentials
zwischen 63% Lithium und 92% Lithium etwa0,32 Volt.d. \y.AE\\ in Fig I.
Eine Verminderung der Differenz zwischen dem Halbzellenpotential der Aluminium-Lithium-Legierung und einer Bezugselektrode aus Lithium auf ein Minimum durch Vergrößerung des Lithiumgehaltes der Aluminium-Lithium-Legierung erhöht die Kapazität einer Zelle, in der die Legierung als negative Elektrode verwendet wird. Wenn mehr und mehr Aluminium durch Lithium ersetzt wird, so wird das Gewicht der Zelle bedeutend vermindert. Die Kombination aus erhöhter Kapazität und vermindertem Gewicht führt zu unerwartet höheren Energiedichten. Dieses Ergebnis ist in F i g. 2 dargestellt. In F i g. 2 werden die Energiedichten in Watt-Stunden/g Material der negativen Elektrode für Legierungen mit ansteigenden Lithium-Gehalten gezeigt. Für einen Gehalt von 0 bis eta 61,5% Lithium steigt die Energiedichte der negativen Elektrode linear von 0 auf 6,2 Watt-Stunden/g an. Bei 61,5% Lithium beginnen die Energiedichten der negativen Elektrode mit höheren Lithiumgehalten mit wesentlich höheren Geschwindigkeiten als die der negativen Elektrode mit Lithiumgehalten unterhalb 61,5% anzusteigen. Bei einem Gehalt von 82,5% Lithium ist die Energiedichte einer derartigen negativen Elektrode um mehr als 1 Watt-Stunde/g größer als erwartet werden sollte, wenn man lediglich die anfängliche Anstiegs'geschwin-
Eine Verminderung der Differenz zwischen dem Halbzellenpotential der Aluminium-Lithium-Legierung und einer Bezugselektrode aus Lithium auf ein Minimum durch Vergrößerung des Lithiumgehaltes der Aluminium-Lithium-Legierung erhöht die Kapazität einer Zelle, in der die Legierung als negative Elektrode verwendet wird. Wenn mehr und mehr Aluminium durch Lithium ersetzt wird, so wird das Gewicht der Zelle bedeutend vermindert. Die Kombination aus erhöhter Kapazität und vermindertem Gewicht führt zu unerwartet höheren Energiedichten. Dieses Ergebnis ist in F i g. 2 dargestellt. In F i g. 2 werden die Energiedichten in Watt-Stunden/g Material der negativen Elektrode für Legierungen mit ansteigenden Lithium-Gehalten gezeigt. Für einen Gehalt von 0 bis eta 61,5% Lithium steigt die Energiedichte der negativen Elektrode linear von 0 auf 6,2 Watt-Stunden/g an. Bei 61,5% Lithium beginnen die Energiedichten der negativen Elektrode mit höheren Lithiumgehalten mit wesentlich höheren Geschwindigkeiten als die der negativen Elektrode mit Lithiumgehalten unterhalb 61,5% anzusteigen. Bei einem Gehalt von 82,5% Lithium ist die Energiedichte einer derartigen negativen Elektrode um mehr als 1 Watt-Stunde/g größer als erwartet werden sollte, wenn man lediglich die anfängliche Anstiegs'geschwin-
digkeit der Energiedichte extrapolieren würde. Auf prozentualer
Basis ist die tatsächliche Energiedichte etwa 12% größer bei einem Lithiumgehalt von 82,5% als auf
der Grundlage der unteren Lithiumgehalte vorhergesagt werden könnte. Der Anstieg in der Anstiegsgeschwindigkeit
der Energiedichten vergrößert Lithiumgehalte oberhalb 61,5% und fällt zusammen mit den
steigenden Mengen an Dilithiumaluminiden, die in derartigen Legierungen vorhanden sind.
Ein anderer Vorteil, den negative Elektroden aus Aluminium-Lithium-Legierungen
mit einem Gehalt von mehr als 63% Lithium aufweisen, besteht in geringeren Überpotentialen sowohl beim Aufladen als auch beim
Entladen. Die Veränderung des Überpotentials mit ansteigenden Lithiumgehalten ist in Fig.3 gezeigt. Die
Daten für die in F i g. 3 gezeigten Kurven wurden für die Aufladung und Entladung in einer Geschwindigkeit von
4 mA/cm2 für Legierungen mit steigenden Mengen an Lithium erhalten, die durch elektrophoretische Abscheidung
als eine Aluminiumfolie einer Dicke von 50,8 μίτι in
einer 2molaren Lithiumperchloratlösung in einem Elektrolyten aus 70% Tetrahydrofuran und 30% Dimethoxyäthan
hergestellt wurden. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß Legierungen, die weniger als 50% Lithium enthalten,
unerwünscht große Überpotentiale sowohl für das Aufladen, Ec, als auch für das Entladen, Ed, aufweisen,
wenn sie mit der Leerlaufspannung, Eocv verglichen werden. Legierungen, die 63 oder mehr Prozent Lithium
enthalten, weisen weit geringere Überpotentiale auf. Geringere Überpotentiale erhöhen die Wirksamkeit der
Zellen durch Erhöhung der verfügbaren Energie für die Entladung und durch Verringerung der für die Aufladung
erforderlichen Energiemenge.
Lithium-Aluminium-Legierungen, die 63 bis 92% Lithium enthalten, können als Materialien der negativen
Elektrode eingesetzt werden. Negative Elektroden aus Legierungen innerhalb dieser Grenzen ergeben größere
Zellenpotentiale, höhere Energiedichten, geringere Überpotentiale sowohl bei der Aufladung als auch bei
der Entladung, und ein minimales Dendritenwachstum. Legierungen, die 75 bis 90% Lithium enthalten, werden
jedoch aufgrund bemerkenswerter Spannung bei der ersteren und hoher Energiedichte bei der letzteren bevorzugt.
Negative Elektroden aus Lithium-Aluminium-Legierungen können hergestellt werden, indem man eine Paste
aus einem Pulver der Lithium-Aluminium-Legierung der erforderlichen Zusammensetzung in einem Bindemittel
auf einem leitfähigen Träger formt und dann das geformte Bauelement sintert Das Pulver aus der Lithium-Aluminium-Legierung
kann hergestellt werden, indem man die entsprechenden Anteile an Lithium und
Aluminium in einer inerten Atmosphäre schmilzt. Die Schmelze kann dann in einer senkrechten Säule in Form
eines Stromes von oben nach unten geleitet wrden, wobei man den Strom durch Inertgasströme hoher Energie
unterbricht, um feinteilige Pulver der erforderlichen Zusammensetzung aus Lithium und Aluminium zu erhalten.
Negative Elektroden, die aus der Lithium-Aluminium-Legierung hergestellt wurden, werden am besten
zusammen mit einem aktiven Material der positiven Elektrode aus einem Übergangschalkogenid, insbesondere
Dichalkogeniden, verwendet. Als Übergangsmetall kann mindestens eines der Metalle Titan und Niob eingesetzt
werden. Beispiele für Übergangsmeiallchalkogenide sind u. a. Titandisulfid, Niobtrisulfid und Titantrisulfid.
Aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften, seines Gewichtes und seiner Kosten wird Titandisulfid|
als aktives Material der positiven Elektrode besonders'! bevorzugt. |f)
Übergangsmetalldichalkogenide haben eine Schicht-? struktur, in die auf elektrochemische Weise Lewis-Ba-;
sen eingeschoben werden können, wobei dieser Ein-|| Schiebungsprozess dadurch rückgängig gemacht wcr-f
den kann, daß man an die Zelle ein umgekehrtes Potcn-j
tial anlegt. Die Kapazität der Übcrgangsmcgallclichal
ίο kogenide für eine elektrochemische Einschiebung undi
Entfernung der Einlagerung macht diese Materialien besonders brauchbar als wirksame Materialien der posi-|
tiven Elektrode in Zellen für hohe Energien. Dies ist| besonders bei elektrochemischen Zellen der Fall, die -J'
negative Lithium-Elektroden enthalten, da Lithiumio-·
nen rasch in Übergangsmetalldichalkogenide, insbeson-.'· dere Titandisulfid, eingelagert werden. Eine derartige;
rasche Einlagerung und Entfernung der Einlagerung begünstigen rasche Entladungs- und Aufladungsgeschwin-
digkeiten.
Der nichtwäßrige Elektrolyt enthält als Grundlage· ein organisches Lösungsmittel, in dem ein Lithiumsalz
gelöst ist. Zu den organischen Lösungsmitteln, die als Elektrolyten zusammen mit der negativen Lithium-Aluminium-Elektrode
und der positiven Titandisulfid-Elek-*
trode eingesetzt werden können, gehören Dioxolan, Te-; trahydrofuran, Dimethoxyäthan und Propylencarbonat,
Dioxolan hat sich als besonders vorteilhaftes Lösungsmittel erwiesen, da es das Dendritenwachstum während;
der erneuten Aufladung auf ein Minimum herabsetzt.' ,
Jedes Lithiumsalz, das in dem organischen Lösungsmit-,
te! löslich ist, kann eingesetzt werden. Vorzugsweise, werden solche Salze verwendet, die die größte Löslich-'
keit aufweisen. Beispiele für brauchbare Lithiumsalze, sind u.a. Lithiumperchlorat, Lithiumhexafluorophosphat,
Lithiumtetrafluoroborat, Lithiumaluminium-1 tetrachlorid und Lithiumthiocyanat. Lithiumperchlorat;
hat sich als besonders brauchbar erwiesen, da es eine ^ hohe Löslichkeit und eine geringe Reaktionsfähigkeit;·
gegenüber dem Kathoden- und dem Anodenmaterial |
aufweist. 5
Viele Batterien für hohe Energien, die Lithium oder|
andere Alkalimetalle als Materialien der negativen j
Elektrode enthalten, müssen bei höheren Temperaturen § betrieben werden. Batterien, die die negative Lithium- jjj
Aluminium-Elektrode der vorliegenden Erfindung zu-|'
sammen mit positiven Übergangsmetalldichalkogenid- h Elektroden enthalten, können bei Umgebungstempera-1
tür oder bei höheren Temperaturen, vorzugsweise Un- £·
terhalb 1500C, betrieben werden. ι
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel e>"!äu- f
tert: s,
Aus einer Legierung, die auf Atombasis 87,5% Lithium und als Rest im wesentlichen Aluminium enthielt,
wurde eine gesinterte negative Elektrode mit den Maßen 2,54 · 2,54 · 0,076 cm hergestellt Die negative Elek-
60· trode hatte eine Porosität von 45—50% und eine theoretische
Kapazität von etwa 46,5 mA-Stunden/cm2. Eine positive Elektrode gleicher Größe aus Titandisulfid mit
einer Porosität von 35—40% und einer theoretischen Kapazität von etwa 19,4 mA-Stunden/cm· wurde cbcn-
M falls hergestellt In der negativen Elektrode wurde ein
Stromsammler aus Nickel verwendet und in der positiven Elektrode wurde ein Stromsammler aus Aluminium
verwendet Weiterhin wurde eine Zellentrennwand her-
gestellt, die aus einer ersten Schicht aus Faserglas-Filtrierpapier
mit einer Stärke von 0,0548 cm und einer zweiten Schicht aus einer porösen Polyäthylenfolie mit
einer Stärke von 0,00254 cm bestand. Die Zelle wurde zusammengesetzt, indem man die negative Elektrode
und die positive Kathode parallel zueinander anordnete und die Trennwand in üblicher Weise parallel zwischen
den Elektroden (nach Art eines Sandwich) anordnete, und das erhaltene Bauelement sodann zwischen gegenüberliegenden
Glasplatten (2,54 ■ 3,81 cm) anordnete, die von einer unter Spannkraft gehaltenen Klammer
zusammengehalten wurden. Die zusammengeklammerte Anordnung wurde in einen Polyäthylen-Behälter gebracht,
und ein Elektrolyt aus 2,5molarem Lithiumperchlorat in Dioxolan wurde in solcher Menge in den Be- !5
halter gegeben, daß die Elektroden bedeckt waren.
Dann wurden Leitungen an den Elektroden befestigt, und die Zelle wurde durch Entladen in einem Ausmaß
von 10,0mA/cm2 und Aufladen in einem Ausmaß von 2,5 mA/cm2 betrieben. Die Zelle wurde auf 1,25VoIt
entladen und dann auf 2,65 Volt aufgeladen. Es wurden 113 derartiger Aufeinanderfolgen oder Zyklen durchgeführt,
ohne daß ein bedeutendes Dendritenwachstum auftrat. Die Aufladungs-Entladungs-Kurven für verschiedene
Aufeinanderfolgen sind in F i g. 4 gezeigt. Die Abweichung in den Aufladungs-Entladungs-Kurven für
verschiedene Aufeinanderfolgen war auf Begrenzungen der Zellspannung beim Aufladen und Entladen zurückzuführen,
wie durch den die positive Elektrode begrenzenden Betrieb bestimmt wurde.
Es sei hervorgehoben, daß alle hier angegebenen festen
Zusammensetzungen, sofern nichts anderes angegeben ist, auf Atombasis angegeben sind. Flüssige Zusammensetzungen
sind auf Volumenbasis angegeben, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes vermerkt ist.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
40
45
60
65
Claims (6)
1. Elektrochemisches Element mit hoher Energiedichte für den Betrieb bei Temperaturen unterhalb
150° C mit einer negativen Elektrode auf der Basis
einer Lithium-Aluminium-Legierung, einer positiven Elektrode und einem nichtwäßrigen Elektrolyten,
dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus 63 bis 92% Lithium und als Rest im
wesentlichen aus Aluminium besteht
2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine positive Elektrode aus einem
elektrochemisch aktiven Übergangsmetallchalkogenid enthält
3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine positive Elektrode aus elektrochemisch
aktivem Titandisulfid enthält.
4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Elektrolyten eine Lösung von
Lithiumperchlorat in einem organischen Lösungsmittel enthält, das praktisch inert gegenüber der negativen
Elektrode und der positiven Elektrode ist
5. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Elektrolyten Lithiumperchlorat
gelöst in Dioxolan enthält.
6. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine negative Elektrode mit einem
Lithiumgehalt von 75 bis 90% enthält.
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