DE3230249C2

DE3230249C2 -

Info

Publication number: DE3230249C2
Application number: DE3230249A
Authority: DE
Inventors: James Alexander Robert North Vancouver British Columbia Ca Stiles; Klaus Vancouver British Columbia Ca Brandt
Original assignee: Moli Energy Ltd
Current assignee: HER MAJESTY QUEEN IN RIGHT OF PROVINCE OF
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1990-12-13
Also published as: CA1190279A; GB2105512A; IT8222796A0; DE3230249A1; SE8204620D0; GB2105512B; SE456202B; SE8204620L

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenvorrichtung, eine Batteriezelle und ein Verfahren zur Steigerung bzw. Verbesserung der Umkehrbarkeit einer Batteriezelle.The invention relates to an electrode device, a battery cell and a method for increasing or improving the Reversibility of a battery cell.

Die Anzahl der möglichen Wiederholungen der Entladung und Nachladung einer Metallelektrode, beispielsweise einer Alkalimetallanode (d. h., der negativen Elektrode), einer elektrochemischen Zelle (nachstehend als Batteriezelle bezeichnet) legt im allgemeinen die Umkehrbarkeit der Batteriezelle fest. Unter der Annahme, daß ein Überschuß des Elektrolyten vorhanden ist, handelt es sich bei der Umkehrbarkeit (R) um die Zahl der vollständigen Ladungen und Entladungen (Zyklen), die mit einer Batteriezelle erzielbar sind, und die Umkehrbarkeit (R) ist durch das Produkt der Zahl der für die Elektrode erzielbaren Umsetzungen (T) des Verhältnisses (α) der Menge des in der Elektrode enthaltenen Metalls zu der für die vollständige Reaktion der Gegenelektrode erforderlichen stöchiometrischen Menge des Metalls gegeben (d. h. R = α T). Eine Umsetzung (T) ist definiert als eine vollständige Entplattierung (Entfernung) des Metalls von der Elektrode, auf die eine vollständige, erneute Plattierung bzw. Nachplattierung des Metalls auf die Elektrode bzw. eine vollständige Verbindung bzw. Vereinigung des Metalls mit der Elektrode folgt. Dieser Prozeß kann im allgemeinen nicht unbeschränkt wiederholt werden, weil eine Korrosion oder eine körperliche Isolierung des Metalls innerhalb der Elektrodenstruktur eine Entplattierung des Metalls in fortschreitendem Maße immer schwieriger macht. Das Metall wird in einigen Fällen für eine Entplattierung unzugänglich und elektrochemisch inaktiv. Um den fortschreitenden Verlust an aktivem, für die Entplattierung verfügbarem Metall zu kompensieren, enthalten Batteriezellen in der Elektrode oft mehr Metall, als für eine vollständige Reaktion mit dem elektrochemisch aktiven Bestandteil der Gegenelektrode erforderlich ist. Die Umkehrbarkeit ist demzufolge im allgemeinen eine Funktion des Verfahrens der Entplattierung und Nachplattierung, der Menge des in der Elektrode verfügbaren Metalls und der Menge des verfügbaren Elektrolyten.The number of possible repetitions of unloading and reloading a metal electrode, for example an alkali metal anode (i.e., the negative electrode), an electrochemical Cell (hereinafter referred to as battery cell) generally sets the reversibility of the battery cell. Under the assumption, that there is an excess of the electrolyte Reversibility (R) is the number of complete Charges and discharges (cycles) with a battery cell are achievable, and the reversibility (R) is due to the Product of the number of reactions that can be achieved for the electrode (T) of the ratio (α) of the amount of in the Included metal to that for the complete Response of the counter electrode required stoichiometric Amount of metal given (i.e. R = α T). An implementation (T) is defined as a complete one Deplating (removal) of the metal from the electrode, a complete, new plating or post-plating of the metal on the electrode or one complete connection or union of the metal with the electrode follows. This process can generally not repeated indefinitely, because of corrosion or physical isolation deplating of the metal within the electrode structure of the metal to an ever increasing degree makes more difficult. The metal is used in some cases inaccessible and electrochemical for deplating inactive. To keep up with the progressive loss of active, to compensate for metal available for plating, battery cells often contain more metal in the electrode, than for a full reaction with the electrochemical active component of the counter electrode required is. The reversibility is therefore general a function of the process of deplating and post-plating, the amount of that in the electrode available metal and the amount of available Electrolytes.

Der Maximalwert der Umsetzungen (T) liegt beispielsweise bei einer Batterie mit freistehenden (nicht unter Druck gesetzten) Lithiumelektroden zwischen etwa 1,6 und 2,5, wenn Elektrolyte eingesetzt werden, die aus 1 m LiAsF₆ oder 1 m LiClO₄ in Propylencarbonat bestehen. Eine Verbesserung der Umkehrbarkeit solcher Elektroden und Batteriezellen ist in hohem Maße erwünscht. The maximum value of the conversions (T) is, for example for a battery with free-standing (not under pressure placed) lithium electrodes between about 1.6 and 2.5, if electrolytes are used, which consist of 1 m LiAsF₆ or 1 m LiClO₄ in propylene carbonate. An improvement the reversibility of such electrodes and Battery cells are highly desirable.

Aus der DE-AS 21 37 753 ist eine wiederaufladbare, abgedichtete, alkalische Batteriezelle mit einer Zink enthaltenden negativen Elektrode und einem mehrschichtigen Separator bekannt, die einen Behälter und eine in dem Behälter spiralförmig gewickelte Zellpackung aufweist. Die Zellpackung enthält zwischen den Elektroden entgegengesetzter Polarität unter einem Wickeldruck von mindestens 16,7 bar stehende Separatorschichten und weist einen axialen Hohlraum auf. Als Beispiele für die bekannnte Batteriezelle sind Nickel-Cadmium- und Nickel-Zink-Batteriezellen erwähnt. Bei solchen Batteriezellen wird als Elektrolyt eine wäßrige KOH-Lösung bevorzugt. Die Elektrodenreaktion in solchen Batteriezellen ist mit der Oxidation oder Reduktion eines Metalls oder eines Metalloxids in der Elektrode verbunden. Das Ladungsgleichgewicht der Elektrode wird durch Durchgang von Hydroxylionen durch den Separator aufrechterhalten. In solchen Batteriezellen werden während der Ladung und Entladung Metallkörner gelöst bzw. gebildet und entsprechend Metalloxidkörner gebildet bzw. gelöst. In jedem Zeitpunkt ist die Elektrode aus einer Mischung von Metallkörnern (oder Körnern einer Verbindung mit dem Metall in einem relativ reduzierten Zustand) und Metalloxid (oder einer ähnlichen Verbindung mit dem Metall in einem relativ oxidierten Zustand) zusammengesetzt. Zum Optimieren der Ausnutzung des aktiven Materials in solchen Elektroden ist im allgemeinen die Zugänglichkeit eines möglichst großen Anteils der Körner erwünscht.DE-AS 21 37 753 describes a rechargeable, sealed, alkaline battery cell with a zinc containing negative Known electrode and a multilayer separator, the a container and one spirally wound in the container Has cell packing. The cell pack contains between the electrodes opposite polarity under a winding pressure of separator layers at least 16.7 bar and has one axial cavity. As examples of the well-known battery cell nickel-cadmium and nickel-zinc battery cells are mentioned. In such battery cells, an aqueous electrolyte is used KOH solution preferred. The electrode reaction in such Battery cells is concerned with the oxidation or reduction of a metal or a metal oxide connected in the electrode. The charge balance the electrode is replaced by the passage of hydroxyl ions maintained by the separator. In such Battery cells become metal grains during charging and discharging dissolved or formed and accordingly metal oxide grains formed or solved. The electrode is off at all times a mixture of metal grains (or grains of a compound with the metal in a relatively reduced state) and metal oxide (or a similar connection with the metal in one relatively oxidized state). To optimize the Utilization of the active material in such electrodes is im generally the accessibility of as large a part as possible the grains desired.

Aus der DE-OS 29 33 738 ist eine Elektrolysezelle mit einer Lithiumanode, einem nicht wäßrigen Elektrolyten und einer Kathode, die Li_xMoS₂ enthält, bekannt.From DE-OS 29 33 738 an electrolytic cell with a lithium anode, a non-aqueous electrolyte and a cathode containing Li _x MoS₂ is known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenvorrichtung mit einer Metallelektrode bereitzustellen, bei der die Zugänglichkeit des Metalls für eine Entplattierung von der Metallelektrode verbessert ist, so daß eine verbesserte Umkehrbarkeit einer die Elektrodenvorrichtung enthaltenden Batteriezelle erzielt wird. The invention has for its object an electrode device to provide with a metal electrode in which the Accessibility of the metal for deplating from the metal electrode is improved, so that improved reversibility a battery cell containing the electrode device is achieved.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektrodenvorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This task is performed by an electrode device with the characterizing part of claim 1 specified features solved.

Bei der erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung kann für Elektroden, die darauf poröse, äußere, verbundene bzw. vereinigte Abscheidungen bilden, eine bedeutende Erhöhung der Zahl der Umsetzungen (T) erzielt werden.In the electrode device according to the invention, for electrodes, the porous, outer, connected or united on it Deposits form a significant increase in the number of implementations (T) can be achieved.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einer Batteriezelle, die eine erfindungsgemäße Elektrodenvorrichtung enthält.A special embodiment of the invention consists in a battery cell, an electrode device according to the invention contains.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Steigerung bzw. Verbesserung der Umkehrbarkeit einer Batteriezelle, die eine Kathode, eine Alkalimetallanode und einen Elektrolyten enthält, worin von der Kathode und der Alkalimetallanode mindestens eine Elektrode darauf eine poröse, äußere, verbundene bzw. vereinigte Abscheidung bildet. Bei diesem Verfahren wird auf die Elektrode derart eine Druckbelastung von 3,45 bis 34,5 bar ausgeübt, daß die Abscheidung, wenn sie gebildet ist bzw. wird, so zusammengedrückt wird, daß die Entplattierung von der Außenfläche der verbundenen bzw. vereinigten Abscheidung verstärkt bzw. erhöht wird, was dazu führt, daß die Zahl der bei der Elektrode erzielbaren Umsetzungen (T) erhöht wird.Another embodiment of the invention consists in a method to increase or improve the reversibility of a Battery cell that has a cathode, an alkali metal anode and one Contains electrolytes, wherein of the cathode and the alkali metal anode at least one electrode thereon a porous, outer, combined or combined deposition. With this Process is applied to the electrode in such a pressure load 3.45 to 34.5 bar that the deposit exercised when formed is or will be so compressed that the plating from the outer surface of the bonded or combined deposit is increased or increased, which leads to the fact that the Number of reactions (T) achievable with the electrode increased becomes.

Bei der erfindungsgemäßen Batteriezelle und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Druckbelastung vorzugsweise sowohl während der Entladung als auch während der Nach- bzw. Aufladung kontinuierlich auf die Elektrode ausgeübt. In the battery cell according to the invention and in the invention The pressure loading process is preferably both during unloading as well as during reloading or charging continuously applied to the electrode.

Die erfindungsgemäße Elektrodenvorrichtung und Batteriezelle und das erfindungsgemäße Verfahren haben eine Anzahl won besonderen Vorteilen. Durch das Ausüben der Druckbelastung werden die Teilchen oder Körner der vereinigten bzw. verbundenen Abscheidung auf der Elektrode näher zusammengedrückt. Wie nachstehend näher erläutert wird, kann dadurch auch der elektrische Widerstand zwischen den Körnern vermindert und ein erhöhter Widerstand gegen eine Wanderung von Metallionen aus den betreffenden Körnern durch die poröse Abscheidung erzielt werden. Auf diese Weise wird die Entplattierung von Metall von der Außenfläche der Elektrode (d. h. von der Vorderseite der Abscheidung) verstärkt bzw. erhöht.The electrode device and battery cell according to the invention and the method of the invention have a number won special advantages. By applying the pressure load the particles or grains of the united or associated deposition on the electrode pressed together. As explained in more detail below, the electrical resistance between the grains diminished and increased resistance to a migration of metal ions from the concerned Grains can be achieved by the porous deposition. On this way the plating of metal from the outer surface of the electrode (i.e. from the front of the separator) elevated.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batteriezelle enthält mindestens eine Kathode, eine Alkalimetallannode (vorzugsweise eine Lithiumanode), mindestens einen zwischen der Alkalimetallanode und der Kathode angeordneten Separator, einen nicht wäßrigen Elektrolyten und eine Einrichtungzum Ausüben einer Druckbelastung von 3,45 bis 34,5 bar auf die Elektroden. Diese Druckbelastung überschreitet die Druckfestigkeit der vereinigten bzw. verbundenen Abscheidung, die auf der Alkalimetallanode ausgebildet ist, und deformiert bzw. verformt die Abscheidung derart, daß die Körner der Abscheidung näher zusammengedrückt werden und die Porosität der Abscheidung sowie der elektrische Widerstand zwischen den Körnern der Abscheidung vermindert werden. Die Druckbelastung überschreitet vorzugsweise die Druckfestigkeit des Substrats, worauf die Abscheidung galvanisch abgeschieden ist, d. h., die Druckbelastung reicht vorzugsweise aus, um das Substrat mechanisch zu verformen. Wie erwähnt wurde, verstärkt bzw. erhöht diese Druckbelastung die Entplattierung von Alkalimetall von den galvanisch abgeschiedenen Alkalimetallkörnern an der Außenfläche der verbundenen bzw. vereinigten Abscheidung (zwischen der Alkalimetallanode und dem Separator), was dazu führt, daß die Umkehrbarkeit der Batteriezelle in bedeutendem Maße verbesert wird.An embodiment of the invention Battery cell contains at least one cathode, an alkali metal anode (preferably a lithium anode), at least a separator arranged between the alkali metal anode and the cathode, a non-aqueous electrolyte and one Device for exerting a pressure load of 3.45 to 34.5 bar on the Electrodes. This pressure load exceeds the compressive strength the combined deposition on the alkali metal anode is formed, and deforms or deforms the deposition in such a way that the grains of the deposition are pressed closer together and the porosity of the deposition as well the electrical resistance between the grains of the Deposition can be reduced. The pressure load exceeds preferably the compressive strength of the substrate, whereupon the deposition is galvanically deposited, d. that is, the pressure load is preferably sufficient to mechanically deform the substrate. As mentioned was increased or increased this pressure load Unplating of alkali metal from the galvanic deposited alkali metal grains on the outer surface of the connected or united Deposition (between the alkali metal anode and the separator), which leads to the reversibility of the Battery cell is significantly improved.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt bei Lithiumanoden zu besonders vorteilhaften Ergebnissen. Bei einem kritischen Druck, oberhalb dessen die Lithiumanode verformt wird, wird eine galvanische Abscheidung erhalten, deren Gestalt bzw. äußere Struktur sich von der Gestalt der bei niedrigen Drücken gebildeten galvanischen Abscheidung stark unterscheidet. Galvanische Abscheidungen, die mit Lithium bei niedrigem Druck erhalten werden, zeigen bei der Beobachtung unter einem Rasterelektronenmikroskop eine sehr poröse Beschaffenheit mit Körnern in Form von losen Plättchen oder mit dünnen, miteinander verbundenen, tafelartigen Körnern. Galvanische Abscheidungen, die oberhalb des kritischen Druckes erhalten werden, haben im wesentlichen eine nicht poröse Beschaffenheit. Die Körner sind reguläre bzw. regelmäßige Säulen, deren Achsen senkrecht zu der Oberfläche des Substrats ausgerichtet sind. Die Säulen sind gegeneinander dicht gepackt, so daß die Enden der Säulen eine nicht poröse, glatte, zu der Substratoberfläche parallele Oberfläche bilden. Dieser Abscheidungstyp kann über viele aufeinanderfolgende Auflösungs- und Plattierungszyklen (Entladungs- und Ladungszyklen) beibehalten werden. In besonderen Fällen, bei denen sich der Druck über einer Lithiumanode ändert, ist beobachtet worden, daß zwischen porösen Abscheidungstypen und dem glatten, säulenartigen Abscheidungstyp eine scharfe Grenze existiert. Daraus geht hervor, daß die Gestalt bzw. äußere Struktur der galvanischen Abscheidung in der Nähe des kritischen Druckes stark von dem Druck abhängt.The method according to the invention leads particularly to lithium anodes beneficial results. With a critical pressure, above which the lithium anode is deformed an electrodeposition is obtained, its shape or outer structure differ from the shape of the low Press formed galvanic deposition strongly differs. Electroplating using lithium can be obtained at low pressure, show at Observation under a scanning electron microscope very porous with loose grains Platelets or with thin, interconnected, tabular grains. Electroplating that obtained above the critical pressure essentially a non-porous nature. The Grains are regular or regular pillars whose Axes aligned perpendicular to the surface of the substrate are. The columns are packed tightly against each other, so the ends of the pillars are a non-porous, smooth surface parallel to the substrate surface form. This type of deposition can be done over many consecutive Dissolution and plating cycles (discharge and charge cycles) are maintained. In particular Cases where the pressure is above a lithium anode changes, it has been observed that between porous separation types and the smooth, columnar Deposition type a sharp boundary exists. Out of it shows that the shape or external structure of the galvanic deposition near the critical pressure strongly depends on the pressure.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Kathode eingesetzt, die für eine gleichmäßige Stromdichte sorgt, z. B. eine MoS₂-Kathode, und die Alkalimetallanode ist ein Alkalimetall mit einem Innenbereich aus einem Alkalimetallsubstrat und einem (vorzugsweise durch Nachplattieren von Alkalimetall auf die Alkalimetallanode gebildeten) Außenbereich aus einer verbundenen bzw. vereinigten Abscheidung, die galvanisch abgeschiedene Alkalimetallkörner mit einzelnen Passivierungsfilmen enthält. Bei einer solchen bevorzugten Ausführungsform ist die Kathode ein Li_xMoS₂ enthaltendes Übergangsmetallchalkogenid, und die Alkalimetallanode ist Lithium. Das kathodenaktive Li_xMoS₂- Material wird vorzugsweise vorbehandelt, damit es in "Phase II" arbeitet, wie es in der US-PS 42 24 390 beschrieben wird.In another preferred embodiment of the method according to the invention, a cathode is used which ensures a uniform current density, e.g. B. a MoS₂ cathode, and the alkali metal anode is an alkali metal with an inner region from an alkali metal substrate and an outer region (preferably formed by plating alkali metal onto the alkali metal anode) from a connected or combined deposition which contains electrodeposited alkali metal grains with individual passivation films. In such a preferred embodiment, the cathode is a transition metal chalcogenide containing Li _x MoS₂, and the alkali metal anode is lithium. The cathode-active Li _x MoS₂ material is preferably pretreated so that it works in "Phase II", as described in US Pat. No. 4,224,390.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below with reference to the accompanying drawings explained.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batteriezelle. Fig. 1 is a schematic representation of a battery cell according to the invention.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer spiralförmigen erfindungsgemäßen Batteriezelle. Fig. 2 is a schematic representation of a spiral battery cell according to the invention.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Wickelvorgangs für eine spiralförmige Batteriezelle. Fig. 3 is a schematic representation of the winding process for a spiral-shaped battery cell.

Bestimmte Elektrodenmaterialien, beispielsweise Alkalimetalle wie Lithium, sind in Gegenwart von mittels Metallionen leitenden Elektrolyten, die bei Umgebungstemperatur Flüssigkeiten sind, thermodynamisch instabil. Wäßrige Elektrolyte reagieren beispielsweise heftig mit Alkalimetallen unter Bildung von Alkalihydroxiden und Wasserstoffgas. Diese Reaktion ist oft so heftig, daß eine Explosion eintritt. Einige Elektrolyte reagieren jedoch weniger heftig mit Elektrodenmetallen und bilden auf der Oberfläche der Metallelektrode kinetisch stabile Passivierungsfilme. Man kann diese an letzter Stelle genannten Elektrolyte anwenden, um für die praktische Anwendung geeignete Batteriezellen zu bauen, bei denen Metallelektroden eingesetzt werden.Certain electrode materials, such as alkali metals such as lithium, are in the presence of metal ions conductive electrolytes at ambient temperature Liquids are unstable, thermodynamically. For example, aqueous electrolytes react violently with alkali metals to form alkali hydroxides and hydrogen gas. This reaction is often so violent that an explosion occurs. Some electrolytes react however less violent with electrode metals and form kinetically stable on the surface of the metal electrode Passivation films. You can do this in the last place apply mentioned electrolytes to for practical Application to build suitable battery cells using metal electrodes be used.

Nach der Durchführung von Zyklen mit einer solchen metallelektrolytischen Batteriezelle können beispielsweise zwei Bereiche der Elektrode unterschieden werden. Bei diesen Bereichen handelt es sich (1) um ein in der Mitte befindliches, im wesentlichen nicht poröses Metallsubstrat mit einem Passivierungsfilm und (2) um eine poröse, galvanisch abgeschiedene, verbundene bzw. vereinigte Abscheidung von elektrochemisch aktiven Metallkörnern, wobei jedes Metallkorn einen Passivierungsfilm aufweist.After performing cycles with one metal electrolytic battery cells can, for example, two Differentiated areas of the electrode will. These are the areas (1) around a center, essentially non-porous metal substrate with a passivation film and (2) a porous, electrodeposited, connected or combined deposition of electrochemically active metal grains, where each metal grain has a passivation film.

Wo auch immer eine solche Metallelektrode dem Elektrolyten ausgesetzt ist, beginnt eine chemische Reaktion. Die Reaktion des Elektrolyten mit dem Metall erzeugt auf der Oberfläche des Metalls einen Passivierungsfilm. Dieser Passivierungsfilm ist im wesentlicen nicht porös, jedoch ist er für Ionen durchlässig. Der Passivierungsfilm führt zu einer elektrochemischen Isolierung der Metallkörner bzw. neigt dazu. Die gewünschte elektrische Leitfähigkeit für den Passivierungsfilm auf den Metallkörnern hält sich im Gleichgewicht zwischen einem Wert, der zu hoch ist und die Geschwindigkeit der Passivierungsreaktion erhöht, und einem Wert, der zu niedrig ist und die elektrochemische Aktivität der Metallkörner vermindert. Eine niedrige Leitfähigkeit vermindert zwar die Geschwindigkeit der Reaktion von Elektrolyt und Metall, erhöht jedoch eher die Entplattierung von Metall aus dem Substrat als die Entplattierung von Metall aus dem Inneren der Metallkörner (aufgrund des hohen Berührungswiderstandes zwischen Metallkörnern).Wherever such a metal electrode the electrolyte a chemical reaction begins. The reaction of the electrolyte with the metal creates a passivation film on the surface of the metal. This passivation film is essentially non-porous, however, it is permeable to ions. The passivation film leads for electrochemical isolation of the metal grains or tends to. The desired electrical conductivity for the passivation film on the metal grains keeps in balance between a value that is too high and the Passivation reaction speed increased, and a value that is too low and the electrochemical Activity of the metal grains reduced. A low conductivity indeed slows down the speed of the reaction of electrolyte and metal, but rather increases deplating of metal from the substrate as the deplating of metal from inside the metal grains (due to the high contact resistance between metal grains).

Für die Erzielung einer hohen Zahl von Umsetzungen (T) und für eine Herabsetzung der Oberfläche der Metallelektrode auf ein Minimum (so daß die unter Bildung von zusätzlichem passiviertem Metall ablaufende Reaktion mit dem Elektrolyten auf ein Minimum herabgesetzt wird) ist es vorteilhaft, daß die Entplattierung des elektrochemisch aktiven Metalls vorzugsweise eher von der Außenfläche der Abscheidung geschieht als innerhalb der Abscheidung oder an der Oberfläche des darunterliegenden, nicht porösen Substrats. Wenn die Außenfläche nicht entplattiert wird, während darunterliegende Bereiche des Substrats entplattiert werden, verliert die Außenfläche den körperlichen Kontakt mit dem Rest der Abscheidung und dem Substrat, was dazu führt, daß die Außenfläche elektrochemisch inaktiv wird. Wenn die Metallelektrode unter einen Druck gesetzt wird, der über der Druckfestigkeit der Abscheidung liegt, d. h. unter einem Druck, bei dem die Abscheidung so verformt wird, daß die Metallkörner der Abscheidung zusammengedrückt werden, wird eine bevorzugte Entplattierung von der Außenfläche ermöglicht.To achieve a high number of implementations (T) and for lowering the surface of the metal electrode to a minimum (so that the under education reaction of additional passivated metal with the electrolyte is reduced to a minimum) it is advantageous that the plating of the electrochemically active metal preferably from the outer surface the deposition happens as within the deposition or on the surface of the underlying, non-porous substrate. If the outside surface is not plated while underlying Areas of the substrate are plated, the outer surface loses the physical Contact with the rest of the deposition and the Substrate, which causes the outer surface to be electrochemical becomes inactive. If the metal electrode is under one Pressure that is above the compressive strength of the Deposition is d. H. under a pressure where the deposition is deformed so that the metal grains of the Separation is a preferred Allows deplating from the outer surface.

Zu dem Widerstand gegen die Entplattierung der verschiedenen Bereiche der Metallelektrode während des Betriebes der Batteriezelle können drei Faktoren beitragen. Diese Widerstandsfaktoren sind:The resistance to the plating of the various Areas of the metal electrode during operation of the Battery cells can contribute three factors. These Resistance factors are:

(1) the electrical resistance between the concerned Grain (the deposition) and the pantograph:
(2) the one with the migration of metal ions from that Grain connected by the porous deposition Ion resistance and
(3) the resistance associated with the plating of a Metal ions from a grain and the carriage of this Ions is connected by a passivation film.

In bezug auf Faktor (1) ist zu bemerken, daß der elektrische Wiserstand im allgemeinen für die Körner am höchsten ist, die der Außenfläche der Abscheidung am nächsten sind. Tatsächlich ist es sinnvoll, anzunehmen, daß der elektrische Widerstand für Körner, die an der Oberfläche des Substrats liegen, im wesentlichen Null ist. In bezug auf Faktor (2) ist zu bemerken, daß der Ionenwiderstand für das Substrat am höchsten ist und daß sich der Ionenwiderstand für Körner, die näher an der Außenfläche der Abscheidung liegen, vermindert. Der Ionenwiderstand hat den niedrigsten Wert an der Außenfläche der Abscheidung, wo der Diffusionsweg der Ionen bis zum Erreichen von aktiven Körnern am kürzesten ist, und der Ionenwiderstand hat den höchsten Wert an dem Substrat, zu dem der Diffusionsweg am längsten ist. Schließlich ist in bezug auf Faktor (3) zu bemerken, daß der Widerstand des Passivierungsfilms durch die chemische Beschaffenheit des Passivierungsfilms reguliert wird und durch eine Veränderung der physikalischen Parameter der Abscheidung nicht wesentlich verändert werden kann. With respect to factor (1) it should be noted that the electrical Wisdom level generally highest for the grains is closest to the outer surface of the deposit are. In fact, it makes sense to assume that the electrical resistance for grains on the surface of the substrate are substantially zero. In relation on factor (2) it should be noted that the ion resistance is highest for the substrate and that the ion resistance for grains that are closer to the outer surface the deposition, reduced. The ion resistance has the lowest value on the outer surface of the deposit, where the diffusion path of the ions to reach of active grains is shortest, and the ion resistance has the highest value on the substrate to which the diffusion path is longest. Finally in with respect to factor (3) notice that the resistance of the passivation film due to the chemical nature of the passivation film is regulated and by a change in the physical parameters of the deposition cannot be changed significantly.

Dadurch, daß auf die Oberfläche der verbundenen bzw. vereinigten Abscheidung (vorzugsweise senkrecht zu der Abscheidung) eine die Druckfestigkeit der Abscheidung überschreitende Druckbelastung von 3,45 bis 34,4 bar ausgeübt wird, wie vorstehend erläutert wurde, wird eine zweifache Wirkung erzielt. Erstens wird die Porosität der Abscheidung vermindert, indem die Körner während des Zusammendrückens der Abscheidung näher zusammengebracht werden. Die Verminderung der Porosität hat die Wirkung, daß der Ionenwiderstand gegen die Entplattierung für das Substrat stärker erhöht wird als für die Außenfläche. Gleichzeitig wird der elektrische Widerstand zwischen Körnern der Abscheidung vermindert, weil die Oberflächen- Berührungsfläche zwischen benachbarten Körnern ansteigt. Das Gesamtergebnis des Zusammendrückens besteht folglich in einer Vergrößerung der Summe der drei Widerstandsfaktoren nahe dem Substrat und einer Verminderung der Summe dieser Widerstandsfaktoren für Körner, die der Außenfläche der Abscheidung nahe sind, wodurch die gewünschte Wirkung der Verbesserung der Umkehrbarkeit der Batteriezelle erzielt wird. (Die Außenfläche wird auch geeigneterweise mit der Grenzfläche zwischen der Elektrode und dem Separator gleichgesetzt). Die Druckbelastung führt infolgedessen zu einer glatten, nicht porösen Oberfläche, die eine gute elektromotorische Aktivität für die Elektrode ergibt und eine Entplattierung der Elektrode von deren Außenfläche ermöglicht.The fact that on the surface of the connected or combined deposition (preferably vertical to the deposition) a the compressive strength of the Deposition pressure of 3.45 to 34.4 bar exerted as explained above becomes two Effect. First, the porosity of the Deposition reduced by the grains during the Squeezing the deposition closer together will. The reduction in porosity has the effect that the ion resistance against deplating for the substrate is increased more than for the outer surface. At the same time, the electrical resistance between Grains of the deposition is reduced because the surface Contact area between adjacent grains increases. The overall result of the squeeze is therefore in an increase in the sum of the three resistance factors close to the substrate and a decrease in Sum of these resistance factors for grains that the Outer surface of the deposit are close, creating the desired Effect of reversibility improvement the battery cell is achieved. (The outside surface will too suitably with the interface between the electrode and equated to the separator). The pressure load consequently leads to a smooth, non-porous surface, which is a good electromotive There is activity for the electrode and deplating the electrode from its outer surface enables.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf jede Batteriezelle angewandt werden, bei der eine Elektrode eingesetzt wird, die mit dem Elektrolyten unter Bildung einer äußeren verbundenen bzw. vereinigten, porösen Abscheidung auf der Elektrode reagiert, und zwar insbesondere während der Nach- bzw. Aufladung. Beispielsweise bilden Anodenmaterialien wie Alkalimetalle, Erdalkalimetalle und Übergangsmetalle wie Zink darauf durch Reaktion mit bestimmten Elektrolyten Abscheidungen. So bilden Alkalimetalle, z. B. Lithium, in Gegenwart eines nicht wäßrigen Elektrolyten wie Propylencarbonat, das LiClO₄ enthält, auf dem Alkalimetall und auf Körnern des während der Nach- bzw. Aufladung (während der erneuten bzw. Nachplattierung) abgeschiedenen Alkalimetalls eine Salzabscheidung.The method according to the invention can be applied to any battery cell, where an electrode is used, which with the Electrolytes to form an outer connected or unified, porous deposition on the electrode reacts, especially during recharging or recharging. For example, anode materials such as alkali metals form Alkaline earth metals and transition metals such as zinc thereon by reaction with certain electrolyte deposits. So form alkali metals, e.g. B. lithium, in the presence a non-aqueous electrolyte such as propylene carbonate, contains the LiClO₄, on the alkali metal and on grains during recharging (during renewed or post-plating) deposited alkali metal a salt separation.

Die Druckbelastung ist, wie vorstehend erläutert wurde, derart, daß sie die Abscheidung verformt bzw. deformiert, indem die Teilchen oder Körner der Abscheidung näher zusammengedrückt werden. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandte Druckbelastung hängt demnach von der Beschaffenheit der Elektrode, des Elektrolyten und der Abscheidung ab. Bei einem weicheren Metall ist eine geringere Druckbelastung erforderlich. Beispielsweise ist die Druckbelastung, unter der Alkalimetalle verformt werden, typischerweise niedrig, und alle Alkalimetalle sind weich und duktil, so liegt die Zugfestigkeit von Lithium beispielsweise in dem Bereich von 4,14 bis 5,52 bar. Im Hinblick darauf, daß die Abscheidung eine poröse Metallabscheidung ist, in der die Hohlräume mit flüssigem Elektrolyten gefüllt sind, ist die Druckfestigkeit (d. h. die Kraft, bei deren Einwirkung das Material unter Druck verformt wird) der Abscheidung geringer als oder genauso wie die Druckfestigkeit für das reine Metall.The pressure load is, as explained above, such that it deforms the deposition, by bringing the particles or grains closer to the deposition be squeezed together. The in the method according to the invention applied pressure load therefore depends on the nature of the electrode, the electrolyte and deposition. For a softer metal, one is lower pressure load required. For example is the pressure load under which alkali metals are deformed are, typically low, and all alkali metals are soft and ductile, the tensile strength of Lithium, for example, in the range from 4.14 to 5.52 bar. In view of the fact that Deposition is a porous metal deposition in which the cavities are filled with liquid electrolyte, is the compressive strength (i.e. the force at which Action the material is deformed under pressure) Deposition less than or equal to the compressive strength for the pure metal.

Die Druckbelastung muß nicht notwendigerweise kontinuierlich während der Ladung und Entladung ausgeübt werden. Das zum Zusammendrücken der Abscheidung dienende Ausüben der Druckbelastung kann vielmehr von kurzer Dauer sein, indem beispielweise eine Druckbelastung über eine Zeitdauer während des Endes des Nach- bzw. Aufladezyklus ausgeübt wird oder indem die Druckbelastung sogar nach der Aufladung und vor der weiteren Anwendung ausgeübt wird. Die Druckbelastung wird jedoch vorzugsweise kontinuierlich mindestens während der Nach- bzw. Aufladung ausgeübt.The pressure load does not necessarily have to be continuous be exercised during loading and unloading. The exercise used to compress the separation the pressure load can rather be of short duration, by, for example, a pressure load over a period of time during the end of the recharge or recharge cycle is exercised or even by the pressure load after exercised before charging and before further use becomes. However, the pressure load is preferably continuous at least during the reload or recharge exercised.

Bei Lithium wird vorzugsweise eine Druckbelastung von 3,45 bis 34,5 bar kontinuierlich während der Nach- bzw. Aufladung ausgeübt. Wie vorstehend erwähnt wurde, führt das Ausüben einer solchen auf Druckbelastung auf die Lithiumanode (z. B. auf Lithium mit einem geeigneten Substrat) während der Nach- bzw. Aufladung zu Körnern aus einem darauf plattierten bzw. galvanisierten Material, die Säulen aufweisen, deren Achsen im wesentlichen senkrecht zu dem Substrat ausgerichtet sind.With lithium, a pressure load of 3.45 to 34.5 bar exercised continuously during reloading or recharging. As mentioned above, exercise leads such a pressure load on the lithium anode (e.g. on lithium with a suitable substrate) during reloading or loading into grains from one on top plated or galvanized material, the pillars have whose axes are substantially perpendicular to are aligned with the substrate.

Das Ausüben einer Druckbelastung auf die Elektrode führt zu einer Einschränkung der Materialien, aus denen die gesamte Batteriezelle gebaut wird. Die Bauteile der Batteriezelle sind vorzugsweise weich und biegsam, damit die Druckbelastung gleichmäßig ausgeübt werden kann. Von der Verwendung von Streckmetallgittern als Stromabnehmern und von harten, körnigen bzw. sandartigen Pulvern als elektrodenaktiven Materialien ist abzuraten. Auch das Separatormaterial sollte biegsam sein. Als Stromabnehmer werden vorzugsweise Metallfolien eingesetzt, und für die Kathode werden vorzugsweise weiche Materialien wie Graphit oder Molybdänsulfit (Kathoden mit Übergangsmetallchalkogenid als kathodenaktivem Material) eingesetzt. Falls möglich, stellt die Kathode eine gleichmäßige Stromdichte zur Verfügung, um eine gleichmäßige Verwendung des Substrats zu gewährleisten. Separatoren aus Polypropylen oder andere geeignete, flexible, poröse oder semipermeable Separatoren werden bevorzugt.Applying pressure to the electrode will result to limit the materials from which the entire battery cell is built. The components of the battery cell are preferably soft and flexible, so that the pressure load can be exercised evenly. From use of expanded metal grids as current collectors and of hard, granular or sand-like powders as electrode-active Materials are not advisable. The separator material too should be flexible. As a pantograph preferably used metal foils, and for the cathode are preferably soft materials such as graphite or Molybdenum sulfite (cathodes with transition metal chalcogenide used as cathode active material). If possible, provides the cathode with a uniform current density Available to even use of the substrate to guarantee. Polypropylene separators or other suitable, flexible, porous or semi-permeable separators are preferred.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, kann die Einrichtung zum Ausüben einer Druckbelastung eine einfache Spiralfeder 10 sein, die die Druckbelastung auf eine auf die Batteriezelle aufgeschichtete Preßplatte 12 überträgt. Es können auch andere geeignete Einrichtungen zum Ausüben einer Druckbelastung angewandt werden. Fig. 2 zeigt eine spiralförmige Batteriezelle, bei der ein elastischer Separator und eine C-förmige Klammer 10a radial auf die Batteriezelle drücken, um die gewünschte Druckbelastung auszuüben. In beiden Fällen reicht die Druckbelastung durch die Feder bzw. die C-förmige Klammer aus, um die gewünschte Verminderung der Porosität der Abscheidung und des elektrischen Widerstandes zwischen Körnern der Abscheidung zu erzielen.As shown in FIG. 1, the device for exerting a pressure load can be a simple spiral spring 10 , which transfers the pressure load to a press plate 12 stacked on the battery cell. Other suitable means for applying a pressure load can also be used. Fig. 2 shows a spiral battery cell, in which an elastic separator and a C-shaped bracket 10 a press radially on the battery cell to exert the desired pressure load. In both cases, the pressure load by the spring or the C-shaped clamp is sufficient to achieve the desired reduction in the porosity of the deposit and in the electrical resistance between grains of the deposit.

Die in Fig. 1 erläuterte Batteriezelle weist außerdem eine schichtweise zwischen zwei Kathoden 16 (mit entsprechenden Stromabnehmern) angeordnete Anode 14 (mit einem entsprechenden Stromabnehmer) auf. Mit Elektrolyt gesättigte Separatoren 18 isolieren die Anode 14 von den Kathoden 16 und tragen in ihren Poren den Elektrolyten für die Batteriezelle. Die Anode, die Kathoden und die Separatoren bilden eine Batteriezelle, die für die Erzeugung von Strom elektrochemisch aktiv ist. Die Anode ist so aufgebaut bzw. zusammengesetzt, daß darauf in der vorstehend erläuterten Weise eine poröse, verbundene bzw. vereinigte Abscheidung gebildet wird. Die in ein Gehäuse 20 hineingebrachte Batteriezelle wird in der vorstehend beschriebenen Weise zusammengedrückt. Das Gehäuse 20 wird vorzugsweise in einer nicht reaktiven Atmosphäre luftdicht abgeschlossen.The battery cell explained in FIG. 1 also has an anode 14 (with a corresponding current collector) arranged in layers between two cathodes 16 (with corresponding current collectors). Separators 18 saturated with electrolyte isolate the anode 14 from the cathodes 16 and carry the electrolyte for the battery cell in their pores. The anode, the cathodes and the separators form a battery cell that is electrochemically active for the generation of electricity. The anode is constructed or assembled in such a way that a porous, connected or united deposition is formed thereon in the manner explained above. The battery cell inserted into a housing 20 is compressed in the manner described above. The housing 20 is preferably sealed airtight in a non-reactive atmosphere.

In der in Fig. 3 erläuterten Weise ist bei der Herstellung einer spiralförmigen Batteriezelle die Erzielung einer radial auf die gewünschte Elektrode, d. h. entweder die Anode 14 oder die Kathode 16, ausgeübten Druckbelastung durch die Elastizität von zwei Separatorschichten 18-18, von denen sich die eine zwischen der Anode 14 und der Kathode 16 befindet, während sich die andere an der Außenseite befindet, bedingt. Die radiale Druckbelastung wird erzielt, indem man die Schichten unter Bildung einer Spirale fest um einen Leiter herumwickelt. Die Spannung bzw. Zugspannung an den Separatorschichten wird durch die C-förmige Klammer 10a aufrechterhalten, damit die gewünschte Druckbelastung erhalten wird. Für die Schichten 18-18 kann Polypropylen eingesetzt werden. In the manner illustrated in FIG. 3, in the manufacture of a spiral battery cell , the achievement of a pressure load exerted radially on the desired electrode, ie either the anode 14 or the cathode 16 , is achieved by the elasticity of two separator layers 18-18 , of which the one is between the anode 14 and the cathode 16 , while the other is on the outside. The radial pressure load is achieved by tightly wrapping the layers around a conductor to form a spiral. The tension or tensile stress on the separator layers is maintained by the C-shaped bracket 10 a, so that the desired pressure load is obtained. Polypropylene can be used for layers 18-18 .

Die nachstehenden Beispiele dienen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Elektrodenvorrichtung und Batteriezelle und des erfindungsgemäßen Verfahrens.The following examples serve to explain the electrode device and battery cell according to the invention and the method according to the invention.

example 1

Zwischen zwei flachen, starren bzw. festen Preßplatten wurde eine Batteriezelle gebaut. Die Kathode bestand aus einem Molybdänitpulver mit behandelter Oberfläche, was gleichmäßig auf ein Substrat aus Aluminiumfolie aufgetragen worden war, wie es in der US-PS 42 51 606 beschrieben wird. Die Kathode versorgt die Zelle mit einer gleichmäßigen Stromdichte. Das Molybdänitpulver wurde in einer Menge von 10 mg/cm² auf der Aluminiumfolie ausgebreitet. Die Kathodenfläche betrug 5,6 cm². Die Anode war eine Lithiumfolie mit einer Dicke von etwa 125 µm in derselben Größe, die schichtweise zwischen zwei Kathoden mit Separatoren aus mikroporösem Polypropylen (Celguard 2500, erhältlich von Celanese Corporation) angeordnet war. Der Elektrolyt war 1 m LiAsF₆ in Propylencarbonat. Das Propylencarbonat war anfänglich so gereinigt, daß der Gesamtgehalt der Verunreinigungen weniger als etwa 100 ppm betrug. Die Kathode und die Separatoren waren anfänglich mit Elektrolyt gesättigt.Between two flat, rigid or solid press plates a battery cell was built. The cathode consisted of a molybdenite powder with a treated surface, what evenly on a substrate made of aluminum foil had been applied as in the US-PS 42 51 606 is described. The cathode supplies the Cell with a uniform current density. The molybdenite powder was in an amount of 10 mg / cm² on the Spread aluminum foil. The cathode area was 5.6 cm². The anode was with a lithium foil a thickness of about 125 µm in the same size, layered between two cathodes with separators made of microporous Polypropylene (Celguard 2500, available from Celanese Corporation) was arranged. The electrolyte was 1 m LiAsF₆ in propylene carbonate. The propylene carbonate was initially cleaned so that the total content of impurities was less than about 100 ppm. The cathode and the separators were initially with electrolyte saturated.

Die Batteriezelle wurde zwischen Preßplatten eingebaut, und auf die Batteriezelle wurde durch die Platten ein Druck von 1,86 bar ausgeübt. Die gesamte Batteriezelle war in einem luftdicht abgeschlossenen, mit Argongas gefüllten Behälter eingeschlossen. Zur Stromdurchführung für den negativen Anschluß der Batteriezelle wurde eine Glas-Metall-Verschmelzung angewandt. Die Batteriezelle wurde behandelt bzw. konditioniert, um das kathodenaktive Material in Li_xMoS₂ der "Phase II" umzuwandeln, wie es in der US-PS 42 24 390 beschrieben wird. Es wurde darauf achtgegeben, daß sich der Elektrolyt während des Umwandlungsprozesses nicht zersetzte. Mit der Batteriezelle wurden wiederholt Zyklen durchgeführt (bei denen die Batteriezelle geladen und entladen wurde), wobei die Stromstärke sowohl bei der Nach- bzw. Aufladung als auch bei der Entladung 2 mA betrug, und zwar zwischen einer Untergrenze der Spannung von 1,3 V bei der Entladung und einer Obergrenze von 2,6 V bei der Nach- bzw. Aufladung. Die Durchführung der Zyklen wurde fortgesetzt, bis die Ladungskapazität bzw. das Ladungsaufnahmevermögen bei der Entladung auf 50% des am Ende des zehnten Zyklus gemessenen Wertes der Ladungskapazität gesunken war. Die Berechnung der über alle Zyklen integrierten Gesamtmenge der bei der Entladung aus der Batteriezelle erhaltenen Ladung ergab 210 mAh. Die Zahl der Umsetzungen (T) für die Lithiumanode, die als Verhältnis dieser Ladungsmenge zu der Ladung, die theoretisch erwartet wird, wenn die gesamte Lithiumanode in einem Zyklus entladen wird, berechnet wurde, betrug drei.The battery cell was installed between press plates and a pressure of 1.86 bar was applied to the battery cell through the plates. The entire battery cell was enclosed in an airtight container filled with argon gas. A glass-metal fusion was used to conduct the current for the negative connection of the battery cell. The battery cell was treated or conditioned to convert the cathode active material into Li _x MoS₂ of "Phase II" as described in US Pat. No. 4,224,390. Care was taken to ensure that the electrolyte did not decompose during the conversion process. Cycles were repeatedly performed on the battery cell (in which the battery cell was charged and discharged), the current strength being 2 mA both for recharging, charging and discharging, between a lower limit of the voltage of 1.3 V. when discharging and an upper limit of 2.6 V during recharging or charging. The execution of the cycles was continued until the charge capacity or the charge absorption capacity had decreased to 50% of the value of the charge capacity measured at the end of the tenth cycle. The calculation of the total amount of the charge received during discharge from the battery cell was 210 mAh. The number of reactions (T) for the lithium anode, calculated as the ratio of this amount of charge to the charge that is theoretically expected when the entire lithium anode is discharged in one cycle, was three.

Example 2

Mit einer Batteriezelle, die in jeder Hinsicht der in Beispiel 1 gebauten Batteriezelle gleich war, jedoch mit dem Unterschied, daß auf die Elektroden ein Druck von 3,45 bar ausgeübt wurden, wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben Zyklen durchgeführt. Die Zahl der Umsetzungen (T) für die Lithiumanode betrug bei dieser zweiten Batteriezelle acht. With a battery cell that in every way the battery cell built in Example 1 was the same, however with the difference that a pressure on the electrodes of 3.45 bar were exercised under the same conditions as described in Example 1 Cycles performed. The number of implementations (T) for the lithium anode in this second battery cell eight.

Example 3

Mit einer Batteriezelle, die in jeder Hinsicht der in Beispiel 1 gebauten Batteriezelle gleich war, jedoch mit dem Unterschied, daß auf die Elektroden ein Druck von 6,89 bar ausgeübt wurden, wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben Zyklen durchgeführt. Die Zahl der Umsetzungen (T) für die Lithiumanode betrug bei dieser dritten Batteriezelle neun.With a battery cell that in every way the battery cell built in Example 1 was the same, however with the difference that a pressure on the electrodes of 6.89 bar were exercised under the same conditions as described in Example 1 Cycles performed. The number of implementations (T) for the lithium anode in this third Battery cell nine.

Example 4

Mit einer Batteriezelle, die in allen Einzelheiten der Batteriezelle von Beispiel 1 gleich war, jedoch mit dem Unterschied, daß auf die Elektroden ein Druck von 11,7 bar ausgeübt wurde, wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben Zyklen durchgeführt. Die Zahl der Umsetzungen (T) der Lithiumanode betrug bei dieser vierten Batteriezelle elf.With a battery cell in every detail the battery cell of Example 1 was the same, but with the difference that a pressure of 11.7 bar was exercised under the same conditions as described in Example 1 cycles carried out. The number of implementations (T) of the Lithium anode was eleven in this fourth battery cell.

Example 5

Mit einer Batteriezelle, die in jeder Hinsicht der in Beispiel 4 gebauten Batteriezelle gleich war, jedoch mit dem Unterschied, daß als Träger- bzw. Leitelektrolyt 0,5 m LiClO₄ anstelle von 1 m LiAsF₆ verwendet wurde, wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 gebaut und geprüft. Die Zahl der Umsetzungen (T) betrug sieben.With a battery cell that is in all respects battery cell built in Example 4 was the same, but with the difference that as a carrier or lead electrolyte 0.5 m LiClO₄ was used instead of 1 m LiAsF₆ was made under the same conditions as in Example 3 built and tested. The number of implementations (T) was seven.

Beispiel 5 zeigt, daß das Ausüben von Druck für die Festlegung der Zahl der Umsetzungen (T) mindestens eine genauso wichtige Rolle spielte wie die Auswahl des Elektrolyten in der Batteriezelle. Die Zahl der Umsetzungen (T) ändert sich zwar mit der Auswahl des Elektrolyten, jedoch ist die beim Ausüben von Druck auf die Batteriezelle erzielbare Zahl der Umsetzungen (T ) immer größer als die Zahl der Umsetzungen (T), die möglich ist, wenn die Batteriezelle freistehend (ohne Druckausübung) in Betrieb genommen wird.Example 5 shows that applying pressure to the Definition of the number of implementations (T) at least played an equally important role as the selection of the electrolyte in the battery cell. The number of implementations (T) changes with the choice of the electrolyte, however, that is when pressure is applied to the battery cell achievable number of conversions (T) always greater than the number of conversions (T) that is possible if the battery cell is free-standing (without exerting pressure) is taken.

Claims

1. Electrode device, characterized by an alkali metal electrode ( 14 ), which is formed on a porous, outer, connected or combined deposition, and a device ( 10 , 10 a) for exerting a pressure load of 3.45 to 34.5 bar the electrodes ( 14 , 16 ) such that the deposit, when formed, is compressed so that the deplating is increased from the outer surface of the bonded deposit.

2. Electrode device according to claim 1, characterized in that the alkali metal electrode ( 14 ) contains lithium.

3. Electrode device according to claim 1 or 2, characterized in that the device ( 10 , 10 a) continuously exerts the pressure load.

4. battery cell, characterized in that it is a Electrode device according to one of the preceding claims.

5. Battery cell according to claim 4, characterized in that a separator ( 18 ) is arranged between the alkali metal anode ( 14 ) and the cathode ( 16 ).

6. Battery cell according to claim 4 or 5, characterized in that the cathode ( 16 ) is a Li _x MoS₂ containing transition metal chalcogenide cathode and the alkali metal anode ( 14 ) is lithium.

7. A method for increasing or improving the reversibility of a battery cell which contains a cathode, an alkali metal anode and an electrolyte, wherein at least one electrode of the cathode and the alkali metal anode thereon forms a porous, external, bonded or combined deposit, characterized in that that a pressure load of 3.45 to 34.5 bar is exerted on the electrode ( 14 , 16 ) in such a way that the deposit, when it is or is formed, is pressed together in such a way that the plating is removed from the outer surface of the connected or combined deposition is increased or increased.

8. The method according to claim 7, characterized in that as Alkali metal anode lithium is used.

9. The method according to claim 8, characterized in that the Alkali metal anode on a substrate contains lithium and that the pressure load during reloading or charging continuously is exercised in such a way that during this Charging on the alkali metal anode plated or galvanized deposited material contains grains having pillars whose Axes aligned substantially perpendicular to the substrate are.

10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that Li _x MoS₂ is used as the cathode.

11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized characterized in that the pressure load during discharge and the recharge or recharge is exercised continuously.