DE2926323C2 - Galvanisches Element - Google Patents
Galvanisches ElementInfo
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
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Description
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Element gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1, wie es aus dem
Hauptpatent 24 53 726 bekannt ist. Obwohl der dort beschriebene Elektrolyt durch den stabilisierenden Zusatz
von LiBF4 bereits eine stark verbesserte Stabilität aufweist,
hat sich bei Langzeitlagerung solcher Elemente bei extrem hohen Temperaturen eine nicht mehr vertretbare
Ausfallquote gezeigt, so daß der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, die Stabilität solcher
galvanischer Elemente noch weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1
gekennzeichnete Zusatzerfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Mohs'sche Härteskala wird im Rahmen dieser Erfindung als Auswahlkriterium für das Auffinden geeigneter
Legierungen benutzt. Diese Härteskala dient als Standard in erster Linie für die Härte nichtmetallischer
Elemente und Mineralien. Sie umfaßt 10 Stufen, von denen jede einem bestimmten Mineral zugeordnet
ist. Die einzelnen Stufen, d. h. die Härteunterschiede, ergeben sich dadurch, daß jedes in der Stufenleiter aufgeführte
Mineral in der Lage ist, das in der darunterliegenden Stufe genannte Mineral anzuritzen. Diese Härteskala
enthält folgende Stufen:
1. Talkum;
2. Gips;
3. Kalzit;
4. Fluorit;
5. Apatit;
6. Orthoklas;
7. Quarz;
8. Topas;
9. Saphir oder Korund;
10. Diamant
10. Diamant
Diese ais Standard ausgewählten Minerale werden zunehmend härter, von TaJg, als weichstem aller Minerale,
bis zu Diament, dem härtesten.
Wie bereits erwähnt, enthält der Elektrolyt zur Stabilisierung
bereits einen kleinen Anteil von LiBF4 und zwar im Bereich zwischen etwa 0,05 und 0,8 Mo!, bezogen
auf das Methylformiat Vorzugsweise beträgt die Menge 0,2 bis 0,6 Mol.
Galvanische Elemente dieser Art haben eine negative Lithiumelektrode (Anode) sowie eine Kathode aus einem
gegenüber dem Elektrolyten inerten Material. Hierzu gehören V2O5, Ag2CrO4, MoO3, CF, MnO2, CuS,
CuF2 und dergleichen. Für die Verbesserung der Stabilität
des Elektrolyten ist dabei die Zusammensetzung der Kathode von untergeordneter Bedeutung. Es ist ledig-Hch
erforderlich, daß sie gegenüber dem Elektrolyten inert ist.
Der Anteil der zur erhöhten Stabilisierung dienenden Lithiumlegierung hängt in erster Linie von der beabsichtigten
Verwendung des Elektrolyten ab. Normalerweise sollte im Elektrolyten eine Menge Lithiumlegierung
zwischen 1 mg und 15 mg pro cm3 Methylformiat vorhanden sein. Vorzugsweise liegt diese Menge zwischen
6 mg und 10 mg.
Zum Nachweis der durch die Erfindung erzielten Vorteile wurden einige Experimente durchgeführt. In jedem Fall fand eine 2 Mol-Lösung von LiAsF6 in Methylformiat Anwendung. Die Untersuchungen verglichen die Stabilität des Elektrolyten allein und mit dem erfinuungsgemäßen Zusatz einer Lithiumlegierung.
Zum Nachweis der durch die Erfindung erzielten Vorteile wurden einige Experimente durchgeführt. In jedem Fall fand eine 2 Mol-Lösung von LiAsF6 in Methylformiat Anwendung. Die Untersuchungen verglichen die Stabilität des Elektrolyten allein und mit dem erfinuungsgemäßen Zusatz einer Lithiumlegierung.
Bei einer ersten Gruppe von Experimenten wurde eine genau bestimmte gleiche Menge von Elektrolyt in
ein Laborprüfgerät eingebracht. Dieses Gefäß wurde dann dicht verschlossen und auf'71°C aufgeheizt. Mit
Hilfe eines Druckfühiers wurde der Innendruck im Gefaß
gemessen. Bei einem Elektrolyten aus in Methylformiat gelöstem LiAsF6 ohne Zusätze wurde ein Innendruck
von 7 bar innerhalb von vier bis fünf Tagen erreicht. Gleiche Untersuchungen wurde mit einem Elektrolyten
durchgeführt, der zusätzlich 0,4 Mol LiBF4 enthielt. Ein Innendruck von 7 bar wurde hier in etwa sechs
Tagen erreicht. Bei einer weiteren Testserie wurde ein Elektrolyt, bestehend aus in Methylformiat gelösten
LiAsF6 untersucht, der zusätzlich sechs mg pro cm3 einer
Lithiumlegierung mit 73 Gewichtsprozenten Lithium und 27 Gewichtsprozenten Kalzium enthielt. Der Innendruck
erreicht den Wert von 7 bar in etwa vier bis fünf Tagen, so daß gegenüber dem zusatzfreien Elektrolyten
keine Verbesserung erkennbar war. Schließlich wurde ein Elektrolyt gemäß der Erfindung untersucht, welcher
die gleiche Menge von LiAsF6, gelöst in Methylformiat enthielt, und darüber hinaus eine 0,4 Mol-Lösung von
LiBF4 sowie 6 mg pro cm2 der gleichen Lithium/Kalziumlegierung
aufwies. Erneut wurde der Druck beobachtet und es ergab sich, daß mit diesem Elektrolyten der
so Druck von 7 bar erst nach 60 Tagen erreicht wurde. Dies bedeutet eine Verbesserung um den Faktor 10.
Bei einer anderen Testserie wurden verschiedene Lithiumlegierungen
mit einer Mohs'schen Härte von mehr als 0,6 in einer 2 Mol-Lösung von LiAsF6 in Methylformiat
mit 0,4 Mol LiBF4 verwendet. Diese Elektrolyten mit der Lithiumlegierung wurden in Glasampullen abgefüllt
und verschlossen. Sie wurden dann bei einer Temperatur von 84° C gelagert. Bei dem Vergleichselek-
trolyten ohne Lithiumlegierung explodierten oder zerbrachen etwa die Hälfte der Ampullen nach einer Lagerzeit
von nur 13 Tagen, obwohl IJBF4 als Stabilisator anwesend war. Diejenigen Ampullen hingegen, welche
außer LiBRi auch noch die Lithiumlegierung enthielten, blieben unversehrt, selbst über eine Lagerzeit von 90
Tagen bei 840C. Hierbei waren Legierungen mit folgender
Zusammensetzung in Gewichtsprozenten: 83% Lithium/17% Aluminium; 73% Lithium/27% Kalizium;
50% Lithium/50% Magnesium; 83% Lithium/17% Magnesium; 86% Lithium/14% Silizium; 67% Lithium/
33% Zink.
Die Erfindung führt also zu einer bedeutenden Verbesserung der Speicherfähigkeit und Stabilität von
Elektrolyten aus LiAsFo und Methylformiat, wie er in
Lithiumbatterien Anwendung findet. Er erweist sich auch bei hohen Temperaturen als besonders stabil. Damit
werden der Lithiumbatterie, welcne sich bekanntlich durch eine sehr hohe Stromausbeute auszeichnet, neue
Anwendungsgebiete erschlossen.
20
Claims (6)
1. Galvanisches Element nach Patent 24 53 726 mit einer negativen Lithiurnelektrode, einem eine Lösung
von Lithiumhexatluorarsenat LiAsFb in Methylformiat
enthaltenden Elektrolyten und einer in bezug auf den Elektrolyten inerten positiven Elektrode,
wobei im Elektrolyten 0,05 bis 0,8 Mol Lithiumtetrafluoroborat LiBF4 gelöst ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektrolyt ferner zur Stabilisierung eine Lithiumlegierung enthält.
2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lithiumlegierung eine
Härte von mehr als 0,7 nach der Mohs'schen Härteskala aufweist
3. Galvanisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lithiumlegierung
außer Lithium ein Metall aus der Aluminium, Kalzium, Magnesium, Silizium, Zink und Mischungen
hiervon enthaltenden Gruppe enthä/L
4. Galvanisches Element: nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt
1 bis 15 mg Lithiumlegierung pro cm3 des Elektrolyten enthält.
5. Galvanisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt 0,2 bis
0,6 Mol LiBF4 sowie 6 bis 10 mg Lithiumlegierung pro cm3 des Elektrolyten enthält.
6. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lithiumlegierung
wenigstens 60% Lithium enthält.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/921,381 US4221851A (en) | 1978-07-03 | 1978-07-03 | Stable electrolyte for lithium batteries |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2926323A1 DE2926323A1 (de) | 1980-01-17 |
DE2926323C2 true DE2926323C2 (de) | 1984-07-12 |
Family
ID=25445343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2926323A Expired DE2926323C2 (de) | 1978-07-03 | 1979-06-29 | Galvanisches Element |
Country Status (5)
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US4664830A (en) * | 1985-07-17 | 1987-05-12 | Nippon Chemi-Con Corp. | Electrolyte for electrolytic capacitor |
US4710310A (en) * | 1986-01-24 | 1987-12-01 | Nippon Chemi-Con Corp. | Electrolyte for electrolytic capacitor |
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US4107404A (en) * | 1977-01-31 | 1978-08-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Stabilization of LiAsF6 /dimethyl sulfite electrolyte solution |
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1978
- 1978-07-03 US US05/921,381 patent/US4221851A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-06-12 GB GB7920390A patent/GB2025117B/en not_active Expired
- 1979-06-28 NL NL7905044A patent/NL7905044A/nl not_active Application Discontinuation
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US4221851A (en) | 1980-09-09 |
NL7905044A (nl) | 1980-01-07 |
GB2025117A (en) | 1980-01-16 |
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GB2025117B (en) | 1982-10-20 |
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Legal Events
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