DE3532428A1 - Verkapseltes lithium und herstellungsverfahren dafuer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Energie- oder Wärmeerzeu­ gungseinrichtung, wobei Lithiumtabletten, die in einem vor­ wiegend fluorsubstituierten Polymeren verkapselt sind, unter Erzeugung von Wärme oxidiert werden; ferner auf verkapselte Lithiumtabletten sowie ein Verfahren zur Herstellung der­ selben.

Im Lauf der Jahre ist eine Vielzahl von Energieerzeugungs­ einrichtungen vorgeschlagen worden, die mit bei der Oxidation von metallischem Lithium erzeugter Wärme arbeiten (z. B. US-PS 33 28 957). In einem solchen System werden Wasser und Lithium miteinander umgesetzt unter Erzeugung von Lithiumhydroxid, Wasserstoff und Dampf. An anderer Stelle im System wird der durch die Reaktion zwischen Lithium und Wasser erzeugte Wasserstoff mit Sauerstoff unter Bildung von zusätzlichem Dampf kombiniert. Der Dampf wird dann zum Antrieb einer Tur­ bine od. dgl. genutzt, so daß man eine Energieerzeugungsquelle erhält.

In letzter Zeit wurden ähnliche Systeme vorgeschlagen, bei denen metallisches Lithium in der Festphase in einen Kessel eingebracht wird. Wenn Antriebskraft benötigt wird, wird das Lithium geschmolzen und mit Schwefelhexafluorid oxidiert. Die resultierende Wärme verdampft ein Arbeitsfluid, typischerweise Wasser, in einem Arbeitsfluidraum, der mit der Oxidatdions­ kammer des Kessels in Wärmeaustausch steht. Dabei kann wie­ derum eine Turbine durch das Arbeitsfluid angetrieben werden.

Das letztgenannte System ist zwar wirksam, es hat jedoch auch Nachteile. Im Normalfall wird der Anfahrvorgang des Systems eingeleitet, indem eine thermische Startvorrichtung, die Kaliumalumoperchlorat verwendet, gezündet wird. Diese Vorrich­ tung soll die thermisch wirksame Masse des Kessels und den darin befindlichen Lithium-Brennstoff auf die Betriebstempera­ tur erwärmen. Das eingesetzte Kaliumalumoperchlorat erzeugt extrem hohe Temperaturen, die typischerweise im Bereich von 2980-4700°C liegen, und muß zur Förderung der Zündung des Systems tablettiert und dicht gepackt werden. Um dies zu erreichen, werden im Lithium Kernlöcher vorgesehen, die mit dem Kaliumalumoperchlorat und einem Zündkörper innerhalb des Kernlochs gefüllt werden. Der Kern wird dann mit einem Lithiumstopfen verschlossen. Während der Zündung des Kalium­ alumoperchlorats können erhebliche Drücke erzeugt werden, die eine hohe mechanische Festigkeit der Kesselkonstruktion erfor­ dern. Wenn ferner das Kaliumalumoperchlorat während der Oxi­ dation Kesselflächen kontaktiert, kann es Teile des Kessels durchbrennen, wobei das System beschädigt wird. Es kann ferner Düsen durchbrennen oder beschädigen, die zur Injektion von Schwefelhexafluorid in die Reaktionsmasse dienen. Auch hier kann wiederum das System beschädigt werden.

Wenn ferner der Zündkörper nicht ordnungsgemäß angeordnet oder anderweitig unwirksam ist, kann der Systembetrieb möglicher­ weise nicht eingeleitet werden.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eines oder mehrere der vorgenannten Probleme zu überwinden.

Möglicherweise noch relevanter Stand der Technik (außer der bereits genannten US-PS): Chemical Abstracts, Bd. 70, 1969, S. 34, 120 326 (c), sowie die US-PS 38 43 557, 39 09 444 und 40 16 099.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer neuen und verbesserten Energieerzeugungseinrichtung, die Lithium als Brennstoff verwendet, ferner die Bereitstellung eines Lithiumbrennstoffs aus metallischen Lithiumtabletten, die in einem Reaktionspartner in Form eines überwiegend fluor­ substituierten Polymeren verkapselt sind, das bei den Tempera­ turen, denen der Brennstoff typischerweise ausgesetzt ist, stabil ist, sowie ferner die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen tablettierten Brennstoffs.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch Bereit­ stellung eines verkapselten Lithiumbrennstoffs, gekennzeichnet durch einen perlenförmigen und perlengroßen Lithiummetall- Körper, der in einer darauf haftend aufgebrachten dünnen Schicht eines überwiegend fluorsubstituierten Polymeren auf Polyolefinbasis verkapselt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung haben die Lithiumtabletten einen Nominaldurchmesser von 1-25 mm.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Lithiummetall wenigstens 60 Gew.-% des verkapselten Lithiums umfaßt und das Polymere direkt auf das Lithiummetall aufge­ bracht ist.

Dabei kann das Polymere ein Polyperfluoralkoxy, Polytetra­ fluorethylen, ein Tetrafluorethylen-Telomeres oder Gemische davon sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verkapse­ lungsverfahren bereitgestellt, das gekennzeichnet ist durch Überziehen metallischer Festphase-Lithiumtabletten mit einem überwiegend fluorsubstituierten Polymeren.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung sind dabei folgende Verfahrensschritte vorgesehen: Beaufschlagen von Festphase- Lithiummetall mit einer Flüssigkeit, die das Polymere sowie einen mit Lithium in der Festphase reaktionsunfähigen Träger enthält, und anschließendes Verdampfen des Trägers.

Typischerweise werden diese Schritte in einer für Lithium­ metall inerten Atmosphäre durchgeführt, die z. B. durch eines der Inertgase des Periodensystems wie Argon gebildet ist.

In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens werden der Beaufschlagungs- und der Verdampfungsschritt mehrfach aufein­ anderfolgend durchgeführt, bis eine erwünschte Dicke des Poly­ meren auf dem Lithium erzielt ist.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung enthält die Flüssigkeit außerdem ein Verdünnungsmittel, um die Ver­ dampfungsgeschwindigkeit des Trägers zu vermindern. Dabei wird der Beaufschlagungsschritt bevorzugt durch Aufsprühen unter Bewegen der Lithiumtabletten durchgeführt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Warmeer­ zeugungseinrichtung vorgesehen, gekennzeichnet durch eine Kammer, eine Lithiumtablettenmasse in der Kammer, wobei die Tabletten mit einem überwiegend fluorsubstituierten Polymeren überzogen sind, und durch einen Initiator in der Tabletten­ masse, der ausreichend Wärme erzeugt, um eine Oxidationsreak­ tion zwischen wenigstens einigen Tabletten und deren jeweili­ gen Überzügen einzuleiten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kammer eine Oxidationskammer, die Teil eines Kessels bildet, der außerdem einen Arbeitsfluidraum in Wärmeaustausch mit der Oxidationskammer aufweist. An den Arbeitsfluidraum sind Lei­ tungen angeschlossen, die erwärmtes Arbeitsfluid zu einem Verbraucher leiten. Ferner ist ein regelbarer Oxidationsmit­ tel-Einlaß in die Oxidationskammer vorgesehen, und ein Oxi­ dationsmittel-Vorratsbehälter ist mit dem Einlaß verbunden zur geregelten Zuführung eines Lithium-Oxidationsmittels in die Oxidationskammer, um eine einmal eingeleitete Oxidationsreak­ tion mit dem Lithium aufrechtzuerhalten.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung beträgt das Leerraum-Volumen der Lithiummenge ca. 20%, und der Gewichtsprozentsatz von Lithium, bezogen auf das Gesamtgewicht von Lithium und Überzug, beträgt wenigstens ca. 60%.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer verkapselten Lithium- Brennstofftablette nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Verkapseln von Lithiumtabletten; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Energieerzeugungseinrich­ tung, in der der tablettierte Lithiumbrennstoff eingesetzt wird.

Fig. 1 zeigt eine beispielsweise Ausführung einer Lithium- Brennstofftablette; sie umfaßt einen perlengroßen und perlen­ förmigen Körper 10 aus Lithiummetall, der in eine dünne Schicht 12 eines vorwiegend fluorsubstituierten Polymeren auf Polyolefinbasis eingekapselt ist. Der Lithiumkörper 10 ist praktisch kugelförmig und hat gemäß einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform einen Nenndurchmesser von 1-25 mm. Die Körper 10 können in irgendeiner geeigneten Weise geformt werden, wobei dies jedoch im Hinblick auf das Reaktionsvermögen von Lithium mit Vorsicht zu geschehen hat. Beispielsweise besteht eine Möglichkeit zum Formen der Körper 10 darin, kleine Tröpfchen geschmolzenen Lithiummetalls zu bilden und diese durch eine Inertatmosphäre in ein inertes Kühlmittel fallen zu lassen, wobei das Kühlmittel z. B. Mineralöl oder ein verflüssigtes Inertgas des Periodensystems, etwa Argon, ist.

Die Polymerschicht 12 kann unterschiedliche Dicke haben, sie verkapselt den Körper 10 jedoch im wesentlichen vollständig. Sie kann direkt auf den Körper 10 oder auf einen erwünsch­ tenfalls bereits darauf aufgebrachten Überzug aufgebracht werden. Die Dicke hängt vom erwünschten Verhältnis des Poly­ meren zu Lithium im Endprodukt ab. Somit bestimmen die Stöchiometrie der Reaktion, bei der der Brennstoff eingesetzt wird, die An- oder Abwesenheit weiterer Oxidantien zusätzlich zu dem Polymeren und weitere ähnliche Faktoren die Dicke der Schicht 12.

Gemäß bevorzugten Ausführungsformen liegt die Dicke der Schicht 12 im wesentlichen bei 1,52 mm oder weniger und kann sogar 14 µm oder weniger betragen.

Ob eine weitere Schicht aus einem anderen Werkstoff vor der Schicht 12 direkt auf den Körper oder auf die Schicht 12 nach deren Aufbringen auf den Körper 10 aufgebracht wird, hängt in hohem Maß von der erwünschten Dichtheit der Verkapselungs­ schicht 12 ab. Wenn die Dichtheit wichtig und die Schicht 12 sehr dünn ist, kann ein weiteres Überzugsmaterial, das die erwünschte Dichtheit liefert, eingesetzt werden. Bei Antriebs­ systemen der nachstehend angegebenen Art wird es im allgemei­ nen vorgezogen, die Anwendung einer zusätzlichen Schicht des­ halb zu vermeiden, weil eine solche zusätzliche Schicht, um mit dem Lithium kompatibel und somit bei typischen Lagerbe­ dingungen mit Lithium reaktionsunfähig zu sein, einen relativ hohen Wasserstoffgehalt aufweisen kann, der wiederum zur Erzeugung unerwünscht hoher Drücke während des Oxidationspro­ zesses führen könnte.

Wie bereits erwähnt, besteht die Schicht 12 aus einem über­ wiegend fluorsubstituierten Polymeren auf Polyolefinbasis. Dies wiederum bedeutet, daß generell ungefähr 70-75% oder mehr der Wasserstoffatome des Grund-Polyolefins durch andere Komponenten, normalerweise Fluor, substituiert sind. Typische handelsübliche Materialien sind z. B. Polytetrafluorethylen (Warenzeichen Teflon) und Polyperfluoralkoxy-Verbindungen. Eine besonders bevorzugte Verbindung wird unter dem Warennamen Vydax, insbesondere Vydax 550, vertrieben. Dabei handelt es sich um ein Tetrafluorethylen-Telomer mit an den Enden ange­ lagertem Fluor, dispergiert in einem Trichlortrifluorethan- Lösungsmittel. Solche Materialien werden von der Firma E.I. DuPont de Nemours in den Handel gebracht.

Es wird angenommen, daß nahezu jedes Polytetrafluorethylen oder eine ähnliche analoge Verbindung zur Bildung der Schicht 12 eingesetzt werden kann, soweit die Kompatibilität, also die Reaktionsunfähigkeit mit Lithium bei üblichen Lagertempera­ turen, betroffen ist. In manchen Fällen können sich jedoch beim Aufbringen der Schicht 12 Schwierigkeiten einstellen, weil die Schicht bei einer Temperatur unterhalb der Schmelz­ temperatur von Lithium von ca. 180°C, bevorzugt unterhalb 148°C, aufgebracht werden muß, um eine erwünschte Sicher­ heitstoleranz einzuhalten. Dies kann wiederum das Aufbring­ verfahren auf das Aufbringen des Materials in einem lösungs­ mittelähnlichen Träger, der ebenfalls bei der Aufbringtempe­ ratur mit Lithium reaktionsunfähig ist, beschränken; und geeignete lösungsmittelähnliche Träger, die in einem erwünsch­ ten Überzug zur Bildung der Schicht 12 resultieren, sind der­ zeit nicht für sämtliche wirksamen, überwiegend fluorsubstitu­ ierten Polymeren, die mit gutem Wirkungsgrad verwendbar wären, verfügbar.

Die Schicht 12 wird z. B. in einer Vorrichtung entsprechend Fig. 2 aufgebracht. Die Vorrichtung umfaßt eine hermetische Trommel 14, in die die Lithiumkörper 10 eingebracht und durch Drehen der Trommel 14 um eine Achse 16 bewegt werden. Das Überzugsmaterial aus einem geeigneten Vorrat 18 kann durch eine Leitung 20 auf der Rotationsachse 16 der Trommel 14 deren Innerem sowie einer darin befindlichen Sprühdüse 22 zugeführt werden. Die Sprühdüse 22 sprüht das Überzugsmaterial auf die Körper 10, während diese bewegt werden, so daß ein gleich­ mäßiger Überzug entsteht.

Der Innenraum der Trommel 14 kann eine Inertgas-Spüleinheit 24 aufweisen; Argon hat sich als für diesen Zweck brauchbar erwiesen.

Ein Austrittsrohr 26 auf der Rotationsachse 16 der Trommel 14 kann an eine Unterdruckversorgung 28 für geringen Unterdruck angeschlossen sein.

Im Normalfall werden die Körper 10 durch Rotation der Trommel bewegt, während der Überzug aus der Sprühdüse 22 aufgesprüht wird. Nach einer erwünschten Ausbildung des Überzugs auf den Körpern 10 kann ein Ventil 30 geschlossen werden, um den Sprühvorgang zu beenden. Gleichzeitig kann ein Ventil 34 geöffnet werden, um das Innere der Trommel 14 mit einem leich­ ten Unterdruck zu beaufschlagen. Im Normalfall braucht der Unterdruck nur ca. 76-100 mm WS zu betragen, wenn ein leicht­ flüchtiges Lösungsmittel wie Trichlortrifluorethan eingesetzt wird.

Nach Verdampfen des Lösungsmittels aus der auf die Körper 10 in der Trommel 14 aufgebrachten Flüssigkeit kann das Ventil 34 geschlossen und das Ventil 30 wieder geöffnet werden, um einen zweiten Sprühvorgang einzuleiten. Dieses Vorgehen wird so oft wiederholt, bis eine erwünschte Dicke der Schicht 12 auf den Körpern vorliegt.

Es ist höchst erwünscht, daß das Innere der Trommel 14 nur mit einem geringen Unterdruck beaufschlagt wird, wenn als Träger für das Polymere leichtflüchtige Lösungsmittel eingesetzt werden. Wenn die Verdampfungsrate zu hoch ist, können Fehler in der Schicht 12 auftreten. Durch Anwendung eines relativ geringen Unterdrucks kann daher verdampftes Lösungsmittel aus dem Trommelinneren abgezogen werden, ohne eine zu hohe Ver­ dampfungsrate und damit Beschädigung der Schicht 12 herbei­ zuführen. In manchen Fällen ist es außerdem erwünscht, ein Verdünnungsmittel in die auf die Körper 10 gesprühte Flüssig­ keit einzuleiten, um die Verdampfungsrate weiter herabzuset­ zen. Bei Anwendung von Vydax 550 z. B. kann ein mit dem Lithium nichtreaktionsfähiges Verdünnungsmittel wie 1,1,1-Trichlorethan eingesetzt werden.

Die resultierenden verkapselten Lithium-Brennstofftabletten werden nach Entnahme aus der Trommel 14 bevorzugt in einer Inertgasatmosphäre gelagert, wobei ein Inertgas des Perioden­ systems, etwa Argon, eingesetzt wird. Es ist jedoch zu beach­ ten, daß die verkapselten Treibstofftabletten zu diesem Zeit­ punkt relativ stabil sind, so daß eine leichte Überführung zur Lagerhaltung möglich ist. Sie können auch einige Minuten der Luft ausgesetzt werden, ohne daß eine merkliche Reaktion ein­ tritt. Auch sind sie relativ unempfindlich gegen Stöße.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Energieversorgungseinrich­ tung, in der die verkapselten Lithium-Tabletten als Brennstoff verwendbar sind. Sie können auch als Antriebsquelle für einen Torpedo od. dgl. eingesetzt werden. Auch könnten sie als mit Reaktionsenergie arbeitendes Stromerzeugungssystem zum Betrei­ ben eines elektrischen Generators oder für praktisch jedes sonstige Einsatzgebiet verwendet werden, auf dem durch Oxida­ tion der verkapselten Lithium-Brennstofftabletten erzeugte Wärme vorteilhaft einsetzbar ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist ein Kessel 100 mit einem Arbeitsfluidraum 102 und einer damit in Wärmeaustausch befindlichen Oxidationskammer 104 vorgesehen. Der Arbeits­ fluidraum 102 kann eine Serie von innerhalb der Kammer 104 angeordneten Rohren oder irgendeine andere Konstruktion auf­ weisen.

Die Oxidationskammer 104 ist mit den verkapselten Lithium- Brennstofftabletten gefüllt und umfaßt ferner eine Oxidations­ mittel-Injektionsdüse 106 sowie einen Initiator 108. Wegen der im Kessel 100 nach dem Anfahren des Systems erzeugten Tempe­ raturen ist bevorzugt Leerraum in der Größenordnung von ca. 20% des Volumens der Oxidationskammer 104 vorgesehen. Dies gestattet eine erhebliche Wärmeausdehnung der Lithium-Brenn­ stofftabletten beim Erwärmen auf die Betriebstemperatur, ohne daß hohe mechanische Drücke auf das Innere des Kessels infolge der Wärmeausdehnung des Brennstoffs einwirken.

Der Initiator 108 kann irgendeine Wärmequelle sein, die die verkapselten Lithium-Brennstofftabletten in ihrer unmittel­ baren Umgebung auf die Temperatur bringen kann, bei der eine Oxidatonsreaktion zwischen dem Lithium und dem Polymerüberzug erfolgt. Wie bereits erwähnt, wird angenommen, daß eine der­ artige Reaktion beim Schmelzpunkt von Lithium, also bei ca. 180°C, einsetzt.

Wenn der Initiator eingeschaltet wird, z. B. durch einen konventionellen Regler 110, wird in die Oxidationskammer 104 durch die Düsen 106 ein Lithium-Oxidationsmittel injiziert. Gemäß einer Ausführungsform kann das eingesetzte Lithium- Oxidationsmittel Schwefelhexafluorid sein, das seinerseits in einem Oxidationsmittelbehälter 112 vorgesehen ist. Verkettete Stellventile 114 und 116 sind in einer vom Behälter 112 zur Düse 106 führenden Leitung angeordnet. Außerdem kann ein Drossel- oder Regelventil 118 in die Leitung eingeschaltet sein, das den Volumenstrom des gasförmigen Schwefelhexa­ fluorids zur Düse 106 regelt.

Im Normalfall befindet sich der Hauptanteil des Schwefelhexa­ fluorids in Flüssigform im Behälter 112, und sein Dampfdruck über der Flüssigkeitsmasse reicht aus, um das Schwefelhexa­ fluorid durch ein Filter 120 und einen Druckregler 122 zum System und zur Düse 106 zu treiben.

Somit wird die Oxidationsreaktion im Kessel 100 durch eine Oxidationsreaktion zwischen dem Lithium und dem als Überzug darauf befindlichen Polymeren eingeleitet. Reaktionsprodukte sind u. a. Lithiumfluorid und eine Lithium-Kohlenstoff-Ver­ bindung. Auf die anfängliche Oxidationsreaktion folgt nahezu sofort eine weitere Oxidationsreaktion zwischen dem Lithium­ metall und dem Schwefelhexafluorid unter erneuter Bildung von Lithiumfluorid und eines Lithiumsulfidprodukts.

Die Geschwindigkeit, mit der die zweite Reaktion erfolgt, wird durch die Zuleitungsrate von Schwefelhexafluorid zum Kessel 100 durch Betätigung des Ventils 118 über den Regler 110 bestimmt.

Zum Einschaltzeitpunkt des Systems kann der Regler 110 eine Zündkapsel 124 zünden, die einem Wasserbehälter 126 zugeordnet ist, der Wasser enthält, das im vorliegenden Fall als Arbeits­ fluid dient. Die Druckerhöhung bringt eine Berstscheibe 128 zum Bersten und treibt Wasser durch eine Leitung 130 durch ein Absperrventil 132 zum Arbeitsfluidraum 102 innerhalb des Kessels 100. Die Hitze der Oxidationsreaktion verdampft das Wasser, und der Dampf tritt aus dem Kessel durch eine Leitung 134 aus und wird zu einer Turbine 136 geleitet, die er an­ treibt. Die Turbine weist eine Abtriebswelle 138 auf, die mit einer anzutreibenden Einheit gekoppelt ist, z. B. mit den Propellern eines Torpedos. In konventioneller Weise ist der Abtriebswelle 138 ein Drehzahlfühler 140 zugeordnet und liefert Ausgangssignale an den Regler 110, der seinerseits das Ventil 118 zur Erzielung einer Solldrehzahl betätigt.

Aus der Turbine 136 austretendes Arbeitsfluid strömt zu einem Kondensator/Unterkühler 142. Ein Bruchteil des Fluids kann auch durch eine Leitung 144 einem Wärmetauscher 146 innerhalb des Oxidationsmittelbehälters 112 zugeleitet werden, um das dort befindliche Oxidationsmittel zur Unterstützung der Ver­ dampfung desselben zu erwärmen. Der Rücklauf vom Wärmetauscher 146 wird mit dem Strom aus dem Kondensator/Unterkühler 142 vereinigt und strömt durch eine Leitung 148 zu einer Wasser­ pumpe 150, die von der Turbine 136 angetrieben werden kann. Das Wasser wird dann von der Pumpe 150 zu einem Wärmetauscher 152 gefördert und schließlich zur erneuten Verdampfung über ein Absperrventil 154 zum Arbeitsfluidraum 102 zurückgeführt.

Der Wärmetauscher 152 kann zur Kühlung von Schmiermittel in einem Schmiermittelsystem 156 für die beweglichen Teile des Systems eingesetzt werden.

Ein Vorteil des angegebenen Systems liegt darin, daß keine hohen Zündtemperaturen erforderlich sind, so daß die bei be­ kannten Konstruktionen, die Initiatoren aus Kaliumalumoper­ chlorat einsetzen, auftretenden Schwierigkeiten beseitigt sind. Insbesondere ist es hier nur erforderlich, die Tempera­ tur von relativ wenigen Tabletten auf den Schmelzpunkt von Lithium zu bringen; dies wird ohne weiteres aufgrund der geringen Masse jeder einzelnen Tablette erreicht. Infolge­ dessen tritt das Problem einer Beschädigung von Kesselteilen nicht auf.

Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung hoher Drücke. Selbst bei der Zündung tritt nur eine sehr geringe Überdruckspitze auf.

Der Lithium-Brennstoff ist leicht handhabbar, und selbst wenn die Tabletten keinen dichten Überzug aufweisen, wird keine merkliche Reaktion des Lithiums mit der Luft während mehrerer Minuten beobachtet.

Claims (21)

1. Verkapseltes Lithium, gekennzeichnet durch einen perlenförmigen und perlengroßen Lithiummetallkörper (10), der in einer dünnen Schicht (12) von haftend aufgebrach­ tem, vorwiegend fluorsubstituiertem Polymerem auf Polyolefin­ basis verkapselt ist.

2. Verkapseltes Lithium, gekennzeichnet durch einen ungefähr kugelförmigen Lithiummetallkörper (10) mit einem Nominaldurchmesser von ca. 1-25 mm, der in einer dünnen Schicht (12) aus vorwiegend fluorsubstituiertem Polymerem verkapselt ist.

3. Verkapseltes Lithium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Lithiummetall 68-86 Gew.-% des verkapselten Lithiums bildet.

4. Verkapseltes Lithium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere direkt auf das Lithiummetall aufgebracht ist. 5. Verkapseltes Lithium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere Polymerfluoralkoxy, Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Telomere oder Gemische derselben ist.

6. Verkapseltes Lithium, gekennzeichnet durch eine Tablette aus metallischem Lithium mit einem Nominaldurch­ messer von ca. 1-25 mm, die in einer dünnen Schicht Tetra­ fluorethylen-Telomer verkapselt ist, wobei das metallische Lithium ca. 60-86 Gew.-% und das Telomere ca. 40-14 Gew.-% bildet und die Schicht eine nominelle Dicke von ca. 1,52 mm oder weniger hat.

7. Verfahren zum Verkapseln von Lithiummetall, gekennzeichnet durch

• a) Beaufschlagen von Lithiummetall in der Festphase mit einer Flüssigkeit, die ein vorwiegend fluorsubstituiertes Poly­ meres und einen Träger dafür enthält, wobei der Träger mit dem Lithium reaktionsunfähig ist; und
• b) Verdampfen des Trägers;
• c) wobei wenigstens Schritt (a) in einer für Lithiummetall inerten Atmosphäre durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a) und (b) mehrfach und aufeinanderfolgend durchgeführt werden, bis eine erwünschte Dicke des Polymeren auf dem Lithium erreicht ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ferner ein Verdünnungsmittel enthält, um die Verdampfungsrate des Trägers in Schritt (b) zu reduzieren.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertatmosphäre durch Argon gebildet ist.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lithiummetall perlenförmig vorliegt und daß Schritt (a) durch Aufsprühen unter Bewegen der Perlen durchgeführt wird.

12. Verfahren zum Verkapseln von Lithiummetall-Perlen, gekennzeichnet durch

• a) Bewegen der Perlen;
• b) Besprühen der bewegten Perlen mit einer flüssigen Dis­ persion oder Lösung eines vorwiegend fluorsubstituierten Polymeren in einem mit Lithium kompatiblen Lösungsmittel bei einer unter dem Siedepunkt des Lösungsmittels liegen­ den Temperatur; und
• c) langsames Verdampfen des Lösungsmittels aus der Dispersion nach Aufbringen auf die Perlen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (a), (b) und (c) in einem geschlossenen Raum durchgeführt werden und daß dieser Raum mit einem Inertgas gespült wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) mit Hilfe eines geringen Unterdrucks durch­ geführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Dispersion oder Lösung ein Tetrafluorethylen- Telomer in Trichlortrifluorethan-Lösungsmittel ist.

16. Verkapselungsverfahren, gekennzeichnet durch Überziehen von metallischen Festphasen-Lithiumtabletten mit einem vorwiegend fluorsubstituierten Polymeren.

17. Energieerzeugungseinrichtung, gekennzeichnet durch

• - einen Kessel mit einer Oxidationskammer (104) und einem damit in Wärmeaustausch befindlichen Arbeitsfluidraum (102);
• - an den Arbeitsfluidraum (102) angeschlossene Leitungen zum Fördern von erwärmtem Arbeitsfluid zu einem Verbraucher; - eine Lithiumtabletten-Masse in der Oxidationskammer (104), wobei die Tabletten mit einer dünnen Schicht aus vorwiegend fluorsubstituiertem Polymerem überzogen sind;
• - eine regelbare Wärmequelle (108) in der Tablettenmasse, die die Temperatur einiger Tabletten so weit erhöht, daß eine Oxidationsreaktion zwischen diesen und dem darauf befind­ lichen Überzug eingeleitet wird;
• - einen regelbaren Oxidationsmittel-Einlaß (106) für die Oxidationskammer (104); und
• - einen Oxidationsmittel-Vorratsbehälter (112), der mit diesem Einlaß (106) verbunden ist zur geregelten Zufuhr eines Lithium-Oxidationsmittels in die Oxidationskammer (104), um eine Oxidationsreaktion mit dem Lithium nach deren Einlei­ tung aufrechtzuerhalten.

18. Energieerzeugungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerraum-Volumen der Tablettenmenge in der Größen­ ordnung von 20% liegt.

19. Energieerzeugungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsprozentsatz von Lithium, bezogen auf das Gesamtgewicht von Lithium und Überzug, wenigstens ca. 60 Gew.-% beträgt.

20. Wärmeerzeugungseinrichtung, gekennzeichnet durch

• - eine Kammer (104);
• - eine Lithiumtabletten-Masse in der Kammer, wobei die Tablet­ ten mit einem vorwiegend fluorsubstituierten Polymeren über­ zogen sind; und
• - einen in der Tablettenmasse befindlichen Initiator (108), der so viel Wärme erzeugt, daß eine Oxidationsreaktion zwischen wenigstens einigen Tabletten und ihren jeweiligen Überzügen eingeleitet wird.

21. Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten einen Nominaldurchmesser von ca. 1-25 mm haben.

22. Wärmeerzeugungseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere ein Fluortelomer von Tetrafluorethylen ist.