DE3842856A1

DE3842856A1 - Verfahren zur herstellung von elektroden aus organischen verbindungen fuer sekundaerelemente

Info

Publication number: DE3842856A1
Application number: DE3842856A
Authority: DE
Inventors: Anton Dr Rer Nat Bartl; Hans-Georg Dr Rer Nat Doege; Guenter Dr Rer Nat Domschke; Lothar Prof Dr Sc Nat Wuckel; Ruediger Dr Rer Nat Wolt; Gerd Dipl Chem Fehrmann; Ernst Dr Rer Nat Brackmann
Original assignee: RUHLA FAHRZEUGELEKTRIK
Current assignee: FER Fahrzeugelektrik GmbH
Priority date: 1988-12-20
Filing date: 1988-12-20
Publication date: 1990-06-21

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der organischen Chemie und der Elektrotechnik/Elektronik und betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden aus organischen Verbindungen für Sekundärelemente, die eine Speicherkapa zität von 250 mAh/g bei einer Arbeitsspannung von 2,3- 2,5 V aufweisen und in der Elektrotechnik/Elektronik, der Feingerätetechnik und der Medizin-Anwendung finden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, in Sekundärelementen Elektroden aus orga nischen Verbindungen, die Polymere sind, einzusetzen und als Gegenelektrode eine Lithiumelektrode zu verwenden. Nach der US-PS 43 21 114 besteht die Elektrode aus elektroche misch dolierbaren konjugierten Polymeren. Die Energiespei cherkapazität beträgt ca. 150-250 Wh/kg, wenn als Ein lagerungskomponenten Anichen wie ClO_-4, BF_-4 oder AsF_-6 ver wendet werden. Als Polymer wird hauptsächlich Polyacetylen verwendet, das aber eine hohe Empfindlichkeit gegen diese Anionen aufweist und außerdem relativ schnell mit Luftsauer stoff reagiert, wodurch sich die guten elektrochemischen Eigenschaften rapide verschlechtern.

Dieser Nachteil wird durch das DD-WP 2 40 286 überwunden, das ein thermostrukturiertes Polymer, das Neterosteme enthält, als Polymerelektrode eingesetzt. Zur Anwendung kommen dabei insbesondere solche Verbindungen wie Poly acrylnitrit, Polyvinylpyridins, Polychinoline oder eines derer Copolymerisate. Weiterhin ist durch das DD-WP 2 40 285 bekannt, ein thermostrukturiertes Styrol-Divenylbenzon- Copolymerisat mit einem Vernetzungsgrad von 20 bis 70% als Polymerelektrode zu verwenden. Der Nachteil dieser Polymerelektroden besteht in der z.T. aufwendigen Her stellung dieser Produkte und der zusätzlich erforderlichen Prozeßstufe der thermischen Strukturierung.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der ökonomischen Her stellung von Elektroden aus organischen Verbindungen für Sekundärelemente.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, organische Ver bindungen anzugeben, die leicht verfügbar sind und ohne zusätzliche Vorbehandlung zu einer Elektrode verarbeitet werden können. Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Elektroden unter Verwendung von Farb pigmenten, der Derivate der Perylentetracarbonsäure sind, hergestellt werden. Diese Farbpigmente sind beispielsweise unter den Bezeichnungen C.I. pigment red 123, 149, 178, 179, 190 und pigment brown 26 oder als Perylenschwarzpigmente bekannt. Die pulverförmigen Pigmente können nach Zugabe von Zusätzen, die zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit üblicherweise den organischen Verbindungen zugesetzt werden, ohne eine weitere Vorbehandlung sofort zu Elektroden ver arbeitet werden.

Entweder wird das pulverförmige Material zu einem der gewünschten Form der Elektrode entsprechenden Formkörper verpreßt, wobei der Kollektor mit eingepreßt werden kann, oder es wird in eine thermoplastische Folie eingearbeitet. Eine unter der Verwendung der genannten Farbpigmente her gestellte Elektrode ist in aprotischen Elektrolyten unlös lich, die in Sekundärelementen mit Lithium als Gegenelektrode üblicherweise eingesetzt werden, beispielsweise in Ethinyl carbonat. Die Speicherkapazität des Sekundärelements beträgt bei einer Arbeitsspannung von 2,3 bis 2,5 V 250 mAh/g und entspricht damit den Anforderungen vieler Anwendungszwecke der Elektronik, der Feingerätetechnik und der Medizin. Das Sekundärelement weist eine große Lebensdauer auf und arbeitet reversibel über 50 Be- und Entladezyklen.

Nachstehend soll die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Ausführungsbeispiel

Eine Elektrode wird unter Verwendung von Schwarzpigment (2,9 - Bis (p-methoxybenzyl)-anthra (2,1,9-def : 5,10,d′e′f′) diisochinolin-1,3,B,10 (2H,9H)-tetran) hergestellt. Dieses Schwarzpigment ist leicht verfügbar, es wird in der Lack industrie als Farbstoff eingesetzt. Die Herstellung der Elektrode erfolgt durch Aufpressen einer Pulvermischung, bestehend aus 70 Massenanteilen in % Schwarzpigment und 30 Massenanteilen in % Ruß als leitfähigkeitsverbessender Zusatz, mit einem Druck von 1 t/cm² auf einen Kollektor. Der Kollektor besteht aus einer runden Scheibe eines Nickel drahtnetzes mit einer Maschenweite von 0,1 mm und enthält zur Stromableitung einen angeschweißten Nickeldraht. Die Elektrode wurde in Ethinylcarbonat eingesetzt und mit einer Lithiumelektrode zu einem Sekundärelement verbunden.

Das Sekundärelement ist sofort einsatzbereit, die Arbeits spannung 2,5 V, die Speicherkapazität 250 mAh/g, das Sekundärelement arbeitet über 50 Be- und Entladezyklen reversibel ohne Veränderung.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Elektroden aus organischen Verbindungen für Sekundärelemente durch Aufpressen pulver förmiger Gemische, bestehend aus einer oder mehreren organischen Verbindungen und leitfähigkeitsverbessernden Zusätzen auf einen Kollektor oder Einarbeiten des Gemisches in eine thermoplastische Folie, gekennzeichnet dadurch, daß als organische Verbindungen Farbpigmente, die Derivate der Perylentetracarbonsäure sind, verwendet werden.