DE3114879C2 - Elektrochemische Zelle - Google Patents
Elektrochemische ZelleInfo
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
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Abstract
In einer elektrochemischen Zelle mit Lithiumanode, einem Elektrolyten mit Thionylchlorid sowie einer Kathode mit Stromkollektor wird die Kathode mit einem Metall-Phthalocyaninkomplex beschichtet. Man erhält hierdurch eine höhere Strom ausbeute. Besonders bewährt haben sich Übergangsmetall-Phthalocyaninkomplexe wie Kupfer- und Kobaltphthalocyanin.
Description
Bekannte elektrochemische Zellen auf der Basis Lithium/Thionylchlorid zeigen zwar eine hohe Spannung,
jedoch keine ausreichende Entladestromstärke. Die Stromdichte, welche der Entladegeschwindigkeit proportional
ist muß vergrößert werden, wenn eine Zelle mit 150 mA/cm2 Entladestromdichte erreicht werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es folglich, die Entladestromdichte solcher Zellen zu erhöhen. Dies gelingt durch die
im Anspruch 1 gekenzeichnete Erfindung. Man erreicht mit ihr das Zwei- bis Dreifache der bisher erzielten
Entladestromstärke. Zu den besonders vorteilhaften Phthalocyaninkomplexen gehören die Übergangsmetall-Phthalocyaninkomplexe
wie Nickel, Kupfer, Kobalt und dergleichen sowie polymere Phthalocyanine und substituierte
Phthalocyanine. Die Erfindung eignet sich für alle Arten von Zellen des Systems Lithium/Thionylchlorid
und hat sich als besonders vorteilhaft in Verbindung mit jenen elektrochemischen Zellen erwiesen, deren
Kathode aus Platin, Nickel, rostfreiem Stahl oder anderen Metallen besteht Sie zeigt jedoch die gleichen
Vorteile, auch bei Kathoden aus Kohlenstoff in der einen oder anderen Form, beispielsweise in Form glasiger
Kohlenstoffscheiben.
Zum Aufbringen der Beschichtung mit dem Phthalocyaninkomplex wird eine Lösung des Komplexes, beispielsweise
Kobaltphthalocyanin oder Kupferphthalocyanin in einem organischen Lösungsmittel hergestellt,
und zwar in einer Menge von etwa 2 bis 10 Gewichtsprozenten. Typische Lösungsmittel sind Tetrahydrofuran,
Dimethylformamid, Trichloräthylen, Azetonitril, Nitromethan usw. Der Kathodenwerkstoff, beispielsweise Platin
oder glasiger Kohlenstoff wird in die Lösung eingetaucht, letztere entfernt und anschließend wird das
Kathodenmaterial in einem Vakuumofen getrocknet. Eine Behandlung über 15 Minuten bei einer Temperatur
von 15O0C entfernt das Lösungsmittel hinreichend. Es verbleibt auf der Kathode eine dünne Schicht des
Phthalocyaninkomplexes.
Zur Überprüfung der Erfindung wurden mehrere Versuche durchgeführt, und zwar mit verschiedenen Phthalocyaninkomplexen
in elektrochemischen Zellen vom Typ Lithium/Thionylchlorid. In all diesen Fällen hatten
diejenigen Zellen mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung auf der Kathode 50% bis weit mehr als 100%
höhere Entladestromstärken zu verzeichnen. Die Ergebnisse sind in der untenstehenden Tabelle aufgeführt. Es
zeigte sich ferner in allen Fällen, daß das Reduktionspotential für die beschichtete Kathode gegenüber einer
unbeschichteten Kathode um etwa 100 mV zu einem positiven Wert hin verschoben wurde. Mit einem positiven
Reduktionspotentia! dieses Betrages kann die Zelle bei niedrigeren Temperaturen betrieben werden und es wird
während der Schnellentladung weniger Wärme erzeugt.
Kathodenkollektor Zusatz Strom (μΑ)
Kohlenstoff, glasig — 660
Kohlenstoff, glasig Kobalt-Phthalocyanin 2200(10% beschichtet)
Platin - 400
Platin Kobalt-Phthalocyanin 600(5% beschichtet)
Platin Kupfer-Phthalocyanin 580(5% beschichtet)
Diese Ergebnisse stellen die durch die Erfindung erzielte wesentliche Verbesserung von elektrochemischen
Zellen der eingangs genannten Art unter Beweis.
Claims (9)
1. Elektrochemische Zelle mit einer Lithiumanode, einem Thionylchlorid enthaltenden Elektrolyten sowie
einer Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode mit einer Beschichtung aus einem
Phthalocyaninkompk χ versehen ist.
2. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem
Übergangsmetall-Phthalocyaninkomplex besteht
3. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsmetall Kupfer
oder Kobalt ist
4. Elektrochemische Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode
metallisch ist
5. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Kathodenmetall Platin,
Nickel oder rostfreier Stahl ist
6. Elektrochemische Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Kathode aus
Kohlenstoff besteht
7. Elektrochemische Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß der Komplex
durch Vakuumtrocknen einer zuvor mit einer Lösung eines Metallkomplexes in einem Lösungsmittel in
Berührung gebrachten Kathode aufgebracht ist
8. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 2 bis 10% des
Komplexes enthält
9. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel
Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Trichlorethylen, Azetonitril oder Nitromethan ist
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