DE2817708A1 - Elektrochemisches festkoerperelement - Google Patents

Elektrochemisches festkoerperelement

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Description

DR.-IN6. H. J. BROMMER PATENTANWÄLTE KARLSRUHE 1
P. R. MALLORY & CO. INC., 3029 East Washington Street, Indianapolis, Indiana 46206, USA
Elektrochemisches Festkorperelement
809843/ 1
817708
Die Erfindung bezieht sich auf elektrochemische Zellen mit hoher Energiedichte, wobei Peststoff-Elektrolyte, feste negative Elektroden aus einem Aktivmetall und neuartige positive Feststoff-Elektroden verwendet werden. Sie bezieht sich insbesondere auf solche Zellen, t in denen die positiven Elektroden ein Aktivmaterial enthalten, das sowohl Ionen als auch Elektronen leitet.
In der jüngeren Vergangenheit hat die Elektronik insbesondere im Hinblick auf integrierte Schaltkreise für Quarzuhren, Taschenrecnner, Kameras, Herzschrittmacher u. dgl. eine stürmische Entwicklung durchgemacht. Die Kiniaturisierung dieser Bausteine, der geringe Energieabfluß und die hohe Lebensdauer verlangen nach Stromquellen, die sich durch robuste Konstruktion, lange Lagerzeit, hohe Zuverlässigkeit und Energiedichte sowie durch Einsatzbereitschaft über eineia. weiten Temperaturbereich auszeichnen. Hinzu kommt, daß die Abmessungen dieser Stromquelle ebenfalls kleinstmöglich ausfallen sollen. Diese Anforderungen sind bei den konventionellen Zellen, deren Elektrolyten in gelöster oder in pastöser Form vorliegen, nur schwer zu erfüllen, insbesondere hinsichtlich der Lagerzeit. Die Elektrodenwerkstoffe reagieren nämlich mit der Zeit mit der Elektrolytlösung und neigen zum Selbstentladen, wobei die Se.Tbstentladezeit relativ gering ist, verglichen mit der potentiellen Lebensdauer von Peststoffbatterien. Ferner kann es zur Gasentwicklung kommen, wodurch der Elektrolyt aus der Eatteriedichtung herausgedrückt wird und andere Nachbarteile beschädigt werden, was vor allem bei hochwertigen Geräten sehr kostspielig wird. Die Erhöhung der Zuverlässigkeit der Zellenverschlüsse erhöht sowohl deren Größe als auch deren Kosten und beseitigt doch nicht das Problem der Selbstentladung, hinzu kommt, daß Zellen, die mit Lösungen
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arbeiten, einen durch die Temperatur begrenzten Betriebsbereich aufweisen, je nachdem, wo der Gefrier- und der Siedepunkt der in der Zelle enthaltenen Lösung liegt.
Die zuvor geschilderten Probleme wurden durch Zellen mit festen Elektrolyten und Elektroden gelöst, die nicht die Nachteile der mit gelöstem Elektrolyten arbeitenden Zellen aufweisen. Es kommt auch nicht zur Gasentwicklung noch zur Selbstentladung bei langer Lagerzeit und auch nicht zu Problemen mit der Abdichtung des Elektrolyten. Allerdings haben diese Peststoffzellen wiederum spezielle Nachteile oder Einschränkungen, die bei den Zellen mit gelöstem Elektrolyten nicht vorliegen.
Ideal wäre eine Zelle mit hoher Spannung, hoher Energiedichte und hohem Leistungsvermögen. Die bekannten Peststoffzellen sind jedoch in zumindest einem dieser Punkte mangelhaft.
Ein Hauptgesichtspunkt, der für den Betrieb einer Peststoff seile v/esentlich ist, ist die Wahl des festen Elektrolyten. Um ein hohes Leistungsvermögen sicherzustellen, sollte der feste Elektrolyt eine hohe Ionen-Leitfähigkeit aufweisen, die den Ionentransport durch Defektstellen in der kristallinen Elektrolytstruktur des Elektroden-Elektrolyten-Systems ermöglicht. Ein zusätzlicher und sehr wesentlicher Gesichtspunkt für den festen Elektrolyten besteht darin, daß er nahezu ausschließlich ein Ionenleiter sein muß. Die Leitfähigkeit aufgrund der Beweglichkeit von Elektronen muß vernachlässigbar klein sein, denn sonst würde es zu einem teilweisen inneren Kurzschluß kommen und die Elektrodenwerkstoffe wurden trotz offenen Kreislaufes an den Polklemmen aufgebraucht
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werden. Deshalb enthalten gewöhnlich Zellen mit gelöstem Elektrolyten einen Separator zwischen den Elektroden, der keine Elektronen leitet und damit einen Kurzschluß verhindert, während vei den Feststoffzellen der feste Elektrolyt sowohl als Elektronensperre als auch als Ionenleiter fungiert.
Die Erzielung hoher Ströme wurde ^bei Peststoffzellen durch den Gebrauch von stoffen erreicht, die ausschließlich Ionenleiter sind, wie beispielsweise RbAg.JL (0,27 Ohm" cm Leitfähigkeit bei Raumtemperatur). Diese Leiter sind jedoch nur dann als Electrolyte zu gebrauchen, wenn es sich uir Zellen mit geringer Spannung und geringer Energiedichte handelt. So ist beispielsweise die Feststoffzelle
bei 40 rr.A/cm" unter Raumtemperatur zu
c/bl,
entladen, bringe aber nur etwa 0,012 V,h/cnr (0,2 Wh/in5) und eine offene Klemmenspannung von 066 V. Werkstoffe für die negative Elektrode mit hoher Energiedichte und hoher Spannung, wie etwa Lithium, beginnen, mit solchen Leitern chemisch zu reagieren, weshalb diese Kombination nicht möglich ist. Elektrolyten, die chemisch verträglich sind mit Stoffen hoher Energiedichte und hoher Spannung für die negative Elektrode, wie beispielsweise LiI, bringen
4_5 -1 -A bei Raumtemperatur nur eine Leitfähigkeit von 5.10 0hm cm selbst dann, wenn sie zwecks höherer Leitfähigkeit dotiert sind. Das heißt, daß Zellen mit hoher Energiedichte, die bei 0,3 bis 0,6 Wh/cm5 (5 bis 10 Wh/in5) liegt und mit einer Spannung von etv/a 1,9 V, wie sie bei dem laufend produzierten Typ Lil/Pbl, PbS, Pb vorliegt, keine höhere Leistung erbringen können als etwa 50 liA/cm bei Raumtemperatur. Ein weiterer Nachteil neben der geringen Stromstärke bei Zellen hoher Energiedichte Ist die geringe Leitfähigkeit (sowohl hinsichtlich der Elektronen als auch der Ionen) der Aktivstoffe für die positive Elektrode. Die Erhöhung der Leitfähigkeit durch beispielsweise Graphit für die Elektronenleitung oder durch den
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• 1-
Elektrolyten für die lonenleitung, wobei die Stromstärke auf den von der Leitfähigkeit des Elektrolyten erlaubten Maximalwert angehoben werden kann, führt dazu, daß die Energiedichte der Seile abnimmt wegen der hinzu kommenden Volumina.
Ein anderer wesentlicher Gesichtspunkt bei der Herstellung Ton Peststoffzellen ist die Eignung des Elektrolytmaterials. So schließen die physikalischen Eigenschaften von Elektrolyten wie BaMg1-S,- und BaMg1-Se,-, die zwar mit einer negativen Elektrode aus Magnesium, aber nicht aus Lithium verträglich sind, und von Natrium-Beta-Tonerde wie Na^O.11 AIpO-, das mit einer negativen Natriumelektrode verträglich ist, die Herstellung von Zellen mit hoher Energiedichte aus, selbst dann, wenn kostspielige Produktionsmaßnahmen ergriffen werden. Denn diese Elektrolytem. weisen keramische Eigenschaften auf, die ihre Bearbeitung sehr erschweren, insbesondere darin, wenn irr: Laufe der Herstellung der Stoff gemahlen und pelletiert werden soll, wobei im allgemeinen ein Brennen notwendig ist, um dem Stoff die gewünschte Struktur zu geben. Außerdem verhindert das derart hergestellte, glasierte Material einen guten Oberflächenkontakt mit den Elektroden, woraus eine schlechte Leitfähigkeit und somit eine geringe Zellenleistung resultiert. Diese Elektrolyten werden deshalb vor allem in Zellen mit geschmolzenen Elektroden verwendet.
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Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die leitfähigkeit der positiven Elektrode in Peststoffzellen zu erhöhen, wobei für die negative Elektrode Stoffe hoher Energiedichte und die hiermit verträglichen Elektrolyte verwendet werden sollen, so daß man eine Erhöhung der Energiedichte erhält, ohne daß das Leistungsvermögen abnimmt. Die chemische Stabilität zwischen den Zellenbestandteilen soll unbedingt gewährleistet sein.
Erfindungsgemäß enthält die Feststoffzelle eine negative, feste Metallelektrode, einen Festkörperelektrolyt und eine feste, positive Elektrode, wobei die positive Elektrode mindestens 90 Gewichtsprozent Aktivmaterial aufweist und ein Aktivmaterial enthält, das bei Raumtemperatur eine Ionen- und Elektronen-Leitfä-
-10 2-1 —1 higkeit im Bereich von 10 und 10 0hm cm , sowie ein kathodenaktives, nicht leitendes Chalcogenhat.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Verwendung eines Materials für die positive Elektrode einer Feststoff zelle, das dadurch ausgezeichnet ist, daß es sowohl ionen- als auch elektronenleitend ist und das gleichermaßen als Aktivmaterial für die positive Elektrode geeignet ist. Normalerweise verlangen die positiven Elektroden die Zugabe einer nicht unerheblichen Menge (beispielsweise über 20 Gewichtsprozent) eines Ionenleiters, wie er etwa als Elektrolyt verwendet wird, um den Ionenfluß innerhalb der positiven Elektrode während der Zellenreaktion zu begünstigen. Dies gilt besonders, wenn das Material der positiven Elektrode ein Elektronenleiter ist, da anderenfalls ein Reduktionsprodukt an der Berührungsfläche der positiven Elektrode mit dem Elektrolyten entstehen würde, das
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möglicherweise den Jonenfluß während der Entladung erheblich erschweren würde. In den vorbekannten Zellen waren jedoch die zugefügten Ionenleiter im allgemeinen keine Aktivstoffe der positiven Elektrode - mit dem Ergebnis eines erheblichen Kapazitätsverlustes. Hinzu kommt, daß für die positive Elektrode geeignete Stoffe mit schlechter Elektronen-Leitfähigkeit die Zugabe von guten Elektronenleitern erfordern, wodurch sich die Zellenkapazität weiter vermindert. Durch die erfindungsgemäße Kombination der Elektronen- und der Ionenleitung mit der-Aktivität der positiven Elektrode wird eine höhere Energiedichte und zugleich auch eine höhere Stromstärke erreicht, ohne daß Raum für zusätzliche Leiterstoffe benötigt wird.
Beispiele für Werkstoffe, die über die gewünschte Ionen- und Elektronen-Leitfähigkeit verfügen und die als Aktivmaterial für die positive Elektrode dienen und außerdem mit den in Zellen hoher Energiedichte verwendeten Elektrolyten verträglich sind, beinhalten Metalloxide, Jodide und Hydroxide sowie metallische und nicht-metallische Chalcogen^T Spezielle Beispiele solcher Materialien sind die folgenden MetallehalcogenwT ΟοΤβρ, Cr2S,, HfS2, HfSe2, HfTe2, IrTe2, MoS2, MoSe2, MoTe2, NbS2, NbSe2, WbTe2, NiTe2, PtS2, PtSe2, PtTe2, SnS2, SnSSe, SnSe2, TaS2, TaSe2, TaTe2, TiS2, tiSe2, TiTe2, VS2, VSe2, VTe2, WSp, WSe2, WTe2, ZrS2, ZrSe2 und ZrTe2, wobei das Ghalcogeni^ein Sulfid, Selenid, Tellurid oder eine Kombination daraus ist.
Auch geeignet sind nicht-stöchiometrische Metallchalcogenfcrwie Li TiS9, wobei x<1, das in einem gewissen Ausmaß die komplexe Form eines der positiven Elektrodenwerkstoffe mit dem Kation der negativen Elektrode
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enthält und von denen can arnir.rr.t, daß sie .--"-■"'3 chenreaktionsprodukte wahren"! der - ellenentla'j -τ. -ind.
V/eitere Materialien, die ionen- und elektr :: :eiten:. sowie kathodenaktiv sind, enthalten nicht-stocniometrische Metalloxide wie KnCu, TiO2, MoO_, und V/0,; Metalljodide wie GdJ2, PeJ2, GeJ2, KnJ2, TU2, VJ2 und YbJ2; Metallhydroxide wie Gd(OH)2, F Mn(OH)2 und Ki(OH)2; nicht-metallische Chaleogen£*wie SeTe2 und CSn, wobei η zwischen 0,001 und 1,0 liegt. Die CS -Komponente wird gemäß einem Verfahren hergestellt, das in einem Artikel durch R. C. Croft im Australian Journal of Chemistry, Vol. 9, pp. 201 bis 205, 1956 geschildert ist. Die dortige Offenbarung wird zum hiesigen Gegenstand gemacht.
Damit das ionen- und elektronenleitende positive Aktivmaterial kommerziell für Zellen mit hoher Ausgangsspannung mit negativen Lithiumanoden brauchbar ist, sollte es vorzugsweise in der Lage sein zu einer Spannungsverbindung mit Lithium bei einer Klemmspannung von mindestens 1,5 V und noch besser über 2 V.
Die Arbeitsspannung des ionen- und elektronenleitenden positiven Aktivmaterials sollte vorzugsweise im wesentlichen entsprechend der Spannung des nicht leitenden positiven Aktivmaterials höherer Energiedichte sein, das damit gemischt ist, um nachteilige Spannungsverluste zu vermeiden.
Ein weiteres Kriterium für das genannte positive Elektrodenmaterial besteht darin, daß sowohl dessen lonenals auch dessen Elektronen-Leitfähigkeit im Bereich
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—10 2 —1 — 1 zwischen 10 und 10 Ohm cm liegen sollte, wobei vorzugsweise die Ionen-Leitfähigkeit oberhalb 10~ und die Elektronen-Leitfähigkeit oberhalb 10 liegen sollte, dies alles auf Eaumtemperatur bezogen.
Außerdem ist es besonders wichtig, daß die Ionen- und Elektronen-Leitfähigkeit des positiven Elektrodenmaterials mit dem Pestkörperelektrolyten verträglich ist, der in dem Element hoher Energiedichte verwendet wird.
Ein besonders geeignetes Material ist Titaniumdisulfid (TiS2).
Die Feststoffelektrolyte für Lithiumzellen hoher Energiedichte sind meist Lithiumsalze, die eine Ionen-Leit-
-9 -1 —1 fähigkeit oberhalb 10 0hm cm bei Raumtemperatur aufweisen. Diese Salze können entweder in reiner Form vorliegen oder mit leitfähigkeitserhöhenden Zusätzen versehen sein, um die Leistungsfähigkeit der Zelle zu verbessern. Beispiele von Lithiumsalzen mit der geforderten Leitfähigkeit sind Lithiumiodid (LiJ) und Lithiumiodid, das mit Lithiumhydroxid (LiOH) und Aluminiumoxid (AlpO_) vermischt ist, wobei die letztgenannte Mischung als LLA bezeichnet wird und in dem US-Patent 3,713,897 beschrieben ist.
Pestkörperelektrolytelemente hoher Energiedichte können als ihre negativen Elektroden Materialien ähnlich wie Lithium aufweisen, die eine hohe Spannung und ein niedriges elektrochemisches Äquivalentgewicht haben. Geeignete negative Elektrodenmaterialien umfassen Metalle der Gruppen I A und II A des Periodensystems wie Natrium, Kalium, Beryllium, Magnesium und Calzium ebenso wie Aluminium der Gruppe III A und andere Metalle
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oberhalb Wasserstoff innerhalb der elektrochemischen Spannungsreihe.
Zellen mit anderen Werkstoffen für die negative Elektrode können die entsprechenden Salze als Elektrolyt verwenden, also beispielsweise ein Natriumsalz für eine Zelle mit einer negativen Natriumelektrode. Außerdem können auch Elektrolytsalze mit geeigneter Leitfähigkeit und mit einem Kation eines Metalls mit geringerer elektrochemischer Spannung als die des Metalls der negativen Elektrode verwendet werden.
Es wird davon ausgegangen, daß das zuvor erwähnte Aktivmaterial der positiven Elektrode, das sowohl ionenals auch elektronenleitend ist, mit den Ionen der negativen Elektrode (beispielsweise Lithium-Kationen) reagieren wird, um während der Zellenentladung einen nicht-stöchiometrischen Komplex zu bilden. Diese Komplexbildung der Kationen gestattet ihnen, ihren Sitz zu verlagern und dadurch die erwünschte Ionenleitung herbeizuführen. Daneben liefern die oben erwähnten Verbindungen freie Elektronen, die zur Elektronenleitung notwendig sind.
Die genannten leitenden und aktiven Komponenten werden mit anderen aktiven Komponenten oder Elementen gemischt, die zu einer höheren Energiedichte führen, jedoch nicht allein verwendet werden können, weil sie nicht als Ionen- und/oder Elektronenleiter wirken können. Daher steigert der Einschluß ionen- und elektronenleitenden, positiven Elektrodenmaterials die Leistungsfähigkeit des Elementes unter Erübrigung nicht entladbaren Leitermaterials. Wenn außerdem das leitende Aktivmaterial homogen mit der Komponente höherer Energiedichte ge-
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mischt ist, erreicht die realisierbare Nutzbarkeit eines so ausgebildeten Elementes den theoretischen Wert. Eine Grenze bei der Ausbildung von Festkörperelementen ist die Leitfähigkeit der Reaktionsprodukte des Elementes. Ein Produkt niedriger Leitfähigkeit besteht bei einem großen inneren Widerstandsverlust, der die Brauchbarkeit des Elementes nachhaltig beeinträchtigt. Bei Elementen, die in der vorstehenden Weise ein ionen- und elektronenleitendes, positives Elektrodenmaterial haben, erhält das komplexe Reaktionsprodukt die Leitfähigkeit aufrecht, wodurch die volle Brauchbarkeit der anderen aktiven positiven Elektrodenmaterialien aufrecht erhalten bleibt, die nicht leitende Reaktionsprodukte in ihrer Nähe haben. Ein Nachteil bei Elementen, deren positiven Elektroden zur Bildung von Reaktionsprodukten niedriger Ionen-Leitfähigkeit führen, insbesondere beim Übergang zwischen positiver Elektrode und Elektrolyt, besteht im Unterbinden von Reaktionsprodukten, die den Weitergebrauch des Elementes gestatten. Demgegenüber sorgt der Einschluß ionen- und elektronenleitenden positiven Aktivmaterials für eine gleichmäßigere Verteilung der Reaktionsprodukte über die Struktur der Elektrode, was durch die Ionen-Leitfähigkeit begründet ist, die eine homogene Verteilung gewährleistet. Soweit die Reaktionsprodukte der ionenleitfähigen Materialien die Leitfähigkeit einschränken, ist ein Weitergebrauch des Elementes trotzdem mit den nicht leitfähigen Aktivmaterialien möglich, die sich in leitfähiger Nähe zu den leitenden Aktivmaterialien befinden.
Beispiele für nicht leitende Chalcogenil als positive Elektrodenmaterialien, die mit dem ionen- und elektronenleitenden positiven Material gemischt werden können,
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sind Silbersulfid (Ag3S), Bleisulfid (PbS), Kupfersulfid (CuS), Bleiselenid (PbSe), Bleitellurid (PbTe), Antimonsulfid (Sb9S,- und Sb2S3}' Wismutsulfid (Bi2S3), Zinntellurid (SnTg), Quecksilbersulfid (HgS), Arsensulfid (As2S,), Arsenselenid (As2Se3), Antimontellurid (Sb2Te,) und Selensulfid (SeS2), vorzugsweise As2S-, Sb2S5, Sb3S5 oder SeS3.
Außerdem kann eine kleine Menge des Elektrolyten in die positive Elektrode eingeschlossen sein, um den Übergang zwischen Elektrode und Elektrolyt zu verwischen bzw. zu überbrücken, indem ein engerer elektrischer Kontakt zwischen positiver Elektrode und Elektrolyt hergestellt wird. Dies befähigt das Element, längere Zeit bei hoher Stromabgabe zu arbeiten. Außerdem kann der Elektrolyteinschluß in der positiven Elektrode deren Ionen-Leitfähigkeit heraufsetzen für den Fall, daß die Ionen-Leitfähigkeit des Aktivmaterials der positiven Elektrode eine geringere Leitfähigkeit als der Elektrolyt hat. Sollte aber ein solcher Elektrolyteinschluß gemacht werden, so sollte er nicht höher als 10 Gewichtsprozent sein, da größere Mengen lediglich die Energiedichte des Elementes bei - wenn überhaupt - geringer weiterer Verbesserung der Stromabgabefähigkeit herabsetzen. Deshalb sollen die Aktivmaterialien der positiven Elektrode mindestens 90 Gewichtsprozent ausmachen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die hohe Energiedichte und Brauchbarkeit einer positiven Elektrode, die ein nicht leitendes Chalcogen4- in Verbindung mit einem ionen- und elektronenleitenden Material als aktives positives Elektrodenmaterial enthält.
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Bei den nachfolgenden Beispielen wie auch sonst innerhalb der gesamten Beschreibung und der Ansprüche- sind alle Anteile und Prozente Gewichtsprozente, wenn es nicht ausdrücklich anderweitig gesagt ist. Die Beispiele sind lediglich zur Veranschaulichung gedacht und ihre Einzelheiten sollen keine Einschränkung des Gegenstandes der Erfindung darstellen.
Beispiel I:
Pestkörperelement aus einer Lithiumscheibe mit 1,47 cm Oberfläche und 0,01 cm Dicke; eine positive Elektroden-
2 scheibe mit einer Oberfläche von 1,82 cm und 0,02 cm Dicke, bestehend aus 50 $ TiS2 und 50 $ As2S, mit einem Gewicht von 100 mg; und ein Festkörperelektrolyt dazwischen mit den gleichen Abmaßen wie die positive Elektrode und bestehend aus LiJ, LiOH, AIpO, im Verhältnis 4!1ϊ 2. Ein solches Element ist durch Zusammenpressen von Elektrolyt und positiver Elektrode bei
O ρ
einem Druck von etwa 6,8 χ 10 N/m hergestellt, wobei anschließend die negative Elektrode auf die andere Seite gepreßt wird mit einem Druck von etwa 3,4 x 10 N/m . Das Element wurde bei 72 C bei einer Belastung von 188 ^A entladen. Das Element liefert 2ty*A Stunden (mAH) bei 2 V, etwa 31 mAH bei 1,5 V und etwa 38 mAH bei 1 V.
Beispiel II:
Ein Eestkörperelement entsprechend Beispiel I wurde bei Raumtemperatur mit einer Belastung von 36 ^uA entladen. Das Element lieferte etwa 22 mAH bei 1,5.V und etwa 27 mAH bei 1 V.
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Beispiel III;
Ein Festkörperelement wurde gemäß Beispiel I hergestellt, aber mit SbpS, anstelle von AspS~. Das Element wurde bei Raumtemperatur unter einer Belastung von 36 ^uA entladen. Das Element lieferte etwa 22 mAH bei 1,5 V und etwa 32 mAH bei 1 V.
Beispiel IV
Ein Festkörperelement wurde entsprechend Beispiel I hergestellt, jedoch mit Sb2S1- anstelle von AspS, und mit einem positiven Elektrodengewicht von 200 mg. Es wurde bei Raumtemperatur entladen mit einer Belastung von 27 /iA. Das Element lieferte etwa 7 mAH bei 2 V und etwa 11 mAH bei 1,5 V und etwa 14 mAH bei 1 V.
Beispiel V;
Ein Festkörperelement, hergestellt gemäß Beispiel I, jedoch mit SeSp anstelle von AspS-, und mit einem positiven Elektrodengewicht von 50 mg wurde bei 600C mit einer Belastung von 180 uA entladen. Das Element lieferte etwa 5 mAH bei 2 V, etwa 18 mAH bei 1,5 V und etwa 22 mAH bei 1 V.
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Claims (8)

  1. DIPL-ΙΝΘ. R. LEMCKE - i/- 2817703
    DR.-IN6. H. J. BROMMER
    PATENTANWÄLTE
    KARLSRUHE 1
    Patentansprüche
    Festkörper element mit einer festen, positiven Elektrode, wobei diese Elektrode ein nicht leitendes Aktivmaterial und ein leitendes Material enthält, dadurch gekennzeichnet,
    daß die positive Elektrode aus mindestens 90 fi Aktivmaterial besteht und als Leitermaterial ein kathodenaktives Material enthält, das bei Raumtemperatur eine Ionen- und Elektronen-Leitfähigkeit im Bereich zwischen
    — 10 2 —1 — 1
    10 und 10 0hm cm aufweist, und daß das positive, nicht leitende aktive Elektrodenmaterial ein Chalcogenid ist.
  2. 2. Festkörperelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende, aktive positive Elektrodenmaterial aus Metalloxiden, Metalljodiden, Metallhydroxiden und metallischen und nicht-metallischen Ghalcogeniden ausgewählt ist«
  3. 3. Festkörperelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive, leitende positive Elektrodenmaterial ein Metallchalcogenid ist.
  4. 4. Festkörperelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive, leitende positive Elektrodenmaterial Titandisulfid ist.
    ORIGIiNAL INSPECTS 809843/1020
  5. 5. Festkörperelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht leitende aktive Chalcogenid ausgewählt ist aus Silbersulfid (Ag2S), Bleisulfid (PbS), Kupfersulfid (CuS), Bleiselenid (PbSE), Bleitellurid (PbTe), Antimonsulfid (Sb2S5 und Sb3S5), Wismutsulfid (Bi2S5), Zinntellurid (SnTe), Quecksilbersulfid (HgS), Arsensulfid (As3S Arsenselenid (As2Se5), Antimontellurid (Sb2Te5) und Selensulfid (SeS2).
  6. 6. Festkörperelement nach einem der Ansprüche 1 bis
    5, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Festkörperelektrode Lithium enthält.
  7. 7. Festkörperelement nach einem der Ansprüche 1 bis
    6, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörperelektrolyt Lithiumiodid enthält.
  8. 8. Festkörperelement nach Anspruch 6, wobei das aktive, leitende positive Elektrodenmaterial Titaniumdisulfid ist, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht leitende Chalcogenid ausgewählt ist aus AspS-,, SbpS_, SbpS,- und SeS2.
    8098^3/1020
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