DE2900087C3 - Galvanische Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyten und mit einer negativen Elektrode auf Lithiumbasis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle mit nichtwäßrigem Elektrolyten und mit einer negativen Elektrode auf Lithiumbasis, deren positive aktive Masse im Lösungsmittel des Elektrolyten geringfügig löslich

Das trifft zum Beispiel auf Lithium-Bleioxid-Zellen zu, deren Elektrolyt Dixolan ist.

Bei der Lagerung derartiger Zellen wandert das in Lösung gegangene Bleioxid zur negativen Elektrode, wo es zu Blei reduziert wird, das sich auf dem Lithium ablagert Da die so verlorene Bleimenge gering ist, wären die Folgen dieser Reaktion unbedeutend, wenn das Blei sich nicht, anstatt sich gleichmäßig auf der Oberfläche der Lithiumelektrode zu verteilen, an bestimmten bevorzugten Stellen ablagert, bei dieser punktuellen Ablagerung bilden sich Dendriten, die senkrecht zur Elektrodenoberflächen wachsen. Dabei kann es geschehen, daß diese dendritischen Bleiablagerungen den Separator durchdringen und mit der positiven Elektrode in Berührung treten und so in der Zelle einen Kurzschluß herstellen.

Dieser Nachteil soll durch die Erfindung behoben werden. Gegenstand der Erfindung ist eine galvanische Zelle mit nichtwäßrigem Elektrolyten, der einen gelösten Stoff und mindestens ein Lösungsmittel umfaßt, mit einer negativen Elektrode auf Lithiumbasis und mit einer positiven aktiven Masse, die in dem Lösungsmittel geringfügig löslich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der negativen Elektrode mit mindestens einem Metall legiert ist, das aus der aus Blei, Zinn, Antimon und Silber bestehenden Gruppe von Metallen gewählt wird.

Vorteilhafterweise wird Blei gewählt, wenn die positive aktive Masse Bleioxid ist und wenn das Lösungsmittel Dioxolan ist

Unter »Oberfläche der negativen Elektrode« ist eine

sehr dünne, etwa einige Hundertstel Millimeter dicke Schicht zu verstehen, vorzugsweise zwischen 0,005 und 0,03 mm Etark, wenn die negative Elektrode zwischen 0,5 und 1,5 mm dick ist

Nachstehend wird eine erfindungsgemäße Knopfzelle unter Bezugnahme auf die Figur⁵ näher erläute^rt Die

ίο Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Knopfzelle.

Eine derartige Knopfzelle besteht aus einem Gehäuse, dessen Außendurchmesser etwa 10 mm und dessen Höhe etwa 5 mm mißt Das Gehäuse besteht aus zwei Schalen 1 und 7 aus vernickeltem oder rostfreiem Stahl, die durch eine Kunststoffdichtung 8 elektrisch getrennt und dicht miteinander verbunden sind.

Die positive Schale 1 enthält eine pulverförmige Masse 2, beispielsweise Bleioxid, dem auf bekannte Weise ein Elektronenleiter und eventuell ein Binder zugesetzt wird. Diese aktive Masse wird in die Schale 1 gepreßt, die einen Metallring 9 aus vernickeltem oder rostfreiem Stahl aufweist Der Ring 9 soll für die gepreßte aktive Masse einen Halt bieten und die Auflagefläche der Dichtung 8 verstärken, auf die die untere Schaie mit ihrem oberen Rand umgebördelt ist Die negative Schale 7 nimmt ein Lithiumplättchen 5 auf, das auf einen aus einem an die Schale 7 angelöteten Gitter aus vernickeltem oder rostfreiem Stahl gebildeten Stromkollektor 6 gepreßt ist Die Dicke des Lithiumscheibchens liegt zwischen 0,5 und 1,5 mm. Die zur positiven Elektrode hingewandte Oberfläche dieser Elektrode ist mit Blei legiert, und diese Legierungsschicht 10 hat eine Stärke von 0,005 bis 0,03 mm. Die positive und negative Elektrode werden voneinander durch eine Papiersperre 3 und elektrolytgetränkte Zellulosefilzlagen 4 getrennt Der Elektrolyt enthält Dioxolan alleine oder in Kombination mit anderen nichtwäßrigen Lösern.

Die Legierungsschicht 10 kann sehr einfach dadurch hergestellt werden, daß man auf die Oberfläche der Lithiumelektrode eine extrem dünne Bleifolie (einige Hundertstel Millimeter dick) aufpreßt Dabei ergibt sich eine Diffusion des Metalls im Lithium und es entsteht eine echte Legierung. Das von der positiven Elektrode kommende Blei setzt sich nun gleichmäßig auf der gesamten so behandelten Oberfläche der negativen Elektrode ab, ohne sich, wie bei einer unbehandelten Elektrode aus reinem Lithium, an bestimmten Stellen zu

so konzentrieren.

Die oberflächliche Legierung stört in keiner Weise bei der Entladung der Zelle.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt. Das Blei kann durch Zinn, Antimon oder Silber ersetzt werden. Die Erfindung wird auch bei Lithiumzellen mit anderen positiven aktiven Massen als Bleioxid eingesetzt, wenn diese aktiven Massen geringfügig im Lösungsmittel des Elektrolyten löslich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

29 OO 087 Patentansprüche:

1. Galvanische Zelle mit nichtwäßrigem Elektrolyten, der einen gelösten Stoff und mindestens ein Lösungsmittel umfaßt, mit einer negativen Elektrode auf Lithiumbasis und mit einer positiven aktiven Masse, die in dem Lösungsmittel geringfügig löslich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der negativen Elektrode mit mindestens einem Metall legiert ist, das aus der aus Blei, Zinn, Antimon und Silber bestehenden Gruppe von Metallen gewählt wird.

2. Galvanische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsschicht (10) eine Stärke von einigen Hundertsteln Millimeter aufweist, insbesondere zwischen 0,005 und 0,03 mm liegt

3. Galvanische Zelle nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die positive aktive Masse Bleioxid und das Lösungsmittel Dioxolan ist