DE60033083T2 - Oxyhalid enthaltende elektrochemische Hochtemperaturzellen - Google Patents

Oxyhalid enthaltende elektrochemische Hochtemperaturzellen Download PDF

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Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie und im Speziellen eine elektrochemische Alkalimetall-Oxyhalogenid-Zelle, die zur Entladung bei Temperaturen bis zu etwa 200 °C fähig ist.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • Es ist bekannt, dass der nutzbare Arbeitstemperaturbereich einer elektrochemischen Lithiumzelle wie z.B. einer Lithium-Oxyhalogenid-Zelle über den Schmelzpunkt von Lithium, nämlich 180,54 °C hinaus bis auf etwa 200 °C ausgedehnt werden kann. Konventionelle Lithiumzellen, die für solche Hochtemperaturanwendungen hergestellt werden, funktionieren zwar, sind aber mit erheblichen Nachteilen behaftet. Insbesondere wurde beobachtet, dass bestimmte, für Lithiumzellen nach dem Stand der Technik verwendete Konstruktionsmaterialien die Fähigkeit zum erneuten Starten der unter einen bestimmten Wert entladenen Zelle erheblich einschränken oder vollständig verhindern. Dies erfordert, dass die Zelle aus der mit ihr betriebenen Vorrichtung ausgebaut werden muss, bevor die Vorrichtung mit einer anderen Zelle erneut gestartet wird.
  • Es wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung gefunden, dass die Neustarteigenschaften einer Lithium-Oxyhalogenidprimärzelle oder -batterie, die für Hochtemperaturanwendungen bestimmt ist, durch die Verwendung bestimmter Komponenten und Konstruktionsmaterialien erheblich verbessert werden kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Anoden-Stromabnehmer hoher Kapazität, der in einer Lithium-Oxyhalogenid-Zelle thermisch stabil ist und zu dem das elektrochemisch aktive Anodenmaterial eine im Vergleich zu metallischen Stromabnehmern nach dem Stand der Technik überlegene Bindungsstärke aufweist. Es ist wohlbekannt, dass Lithiummetall bei einer Temperatur von näherungsweise 180,54 °C erweicht und schmilzt. Falls das Lithiummetall schmilzt, kommt es gewöhnlich zu einem inneren Kurzschluss. Dies kann zu einer Entgasung der Zelle oder zu einer heftigen Explosion führen.
  • Als eine mögliche Lösung wurden bestimmte Anodenlegierungen entwickelt, welche die thermische Stabilität von Lithiumzellen über 180,54 °C hinaus erstrecken. Diese umfassen eine Lithium-Aluminium-Legierung, in welcher der Lithium-Gewichtsanteil zwischen etwa 50 % and 99,9 % variiert, eine Lithium-Magnesium-Legierung, in welcher der Lithium-Gewichtsanteil zwischen etwa 67 % and 99,9 % variiert, eine ternäre Lithium-Aluminium-Magnesium-Legierung, in welcher der Lithium-Gewichtsanteil zwischen etwa 50 % and 99,9 % variiert, und a Lithium-Bor-Legierung, in welcher der Lithium-Gewichtsanteil zwischen etwa 40 % and 99,9 % variiert. Zwar sind auch andere Anodenlegierungen bekannt, aber die oben genannten Legierungen sind die am weitest verbreiteten.
  • Es ist insbesondere bekannt, dass eine Lithium-Magnesium-Legierung verwendet werden kann, um die Temperaturbeständigkeit einer Lithiumanode deutlich über 180 °C hinaus zu erstrecken. Differential-Scanning-Kalorimetrie-Messungen haben ergeben, dass diese spezielle Legierung in einem Temperaturbereich von 180 °C bis weit über 230 °C erweicht und schmilzt, was von der vorhandenen Magnesiummenge abhängt.
  • Es wurde ebenfalls gefunden, dass sich die Legierung mit einem Anstieg des Magnesiumgehalts im Anodenmaterial verfestigt und weniger verformbar wird. Dies hat wichtige Implikationen für die Konstruktion des Stromabnehmers. Herkömmlicherweise ist der Anoden-Stromabnehmer in einer Lithium-Oxyhalogenid-Zelle aus Nickel, Edelstahl oder mit Nickel plattiertem Edelstahl gefertigt. Diese Stromabnehmermaterialien werden zur Erzielung überlegener Adhäsion bei gleichzeitiger Maximierung der Energiedichte der Zelle oft in weichgeglühter, expandierter Form bereitgestellt. Diese Materialien können noch verwendet werden, wenn der Lithiumgehalt der Legierung über 95 Gew.-% liegt. Bei einer Verringerung des Lithiumgehalts verfestigt sich das Anodenmaterial indessen und die Adhäsion zum Stromabnehmer wird problematisch. Wenn der Magnesiumgehalt der Lithiumanode auf etwa 15 Gew.-% oder mehr erhöht wird, wird die Anode beim Verbiegen, Rollen oder Deformieren anfällig für eine Delaminierung vom Stromabnehmer. Dies ist unerwünscht, da der innige Kontakt zwischen dem Anodenmaterial und dem Stromabnehmer verloren geht, was eine Erhöhung der Polarisation der Zelle zur Folge hat. Zusätzlich ist bekannt, dass eine Delaminierung zu Sicherheitsproblemen wie z.B. zu einer Entgasung der Zelle oder einer Explosion führt, wenn die Lithium-Oxyhalogenid-Zelle zur Entsorgung entladen wird.
  • Erfindungsgemäß wird ein expandiertes Metallsieb sowohl ausgezogen als auch weichgeglüht, wodurch ein neuartiger Stromabnehmer für eine Lithiumzelle, vorzugsweise eine Lithium-Oxyhalogenid-Zelle, zur Verfügung gestellt wird. Wenn der Magnesiumgehalt der Lithiumlegierung zwischen 23 % und 27 % liegt, ist die Bindungsstärke zwischen der Anodenlegierung und dem Stromabnehmer höher als nach dem Stand der Technik. Darüber hinaus kann die so hergestellte Anodenanordnung wiederholt gebogen, gerollt oder deformiert werden, ohne dass eine sichtbare Delaminierung der Legierung vom Stromabnehmer stattfindet. Eine derartige Anodenanordnung weist eine geringere Polarisierung, eine höhere Energiedichte und eine höhere Sicherheit auf, wenn sie in einer erfindungsgemäßen Lithium-Oxyhalogenid-Zelle verwendet wird. Es stellt somit die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung dar, einen Anoden-Stromabnehmer hoher Kapazität bereitzustellen, welcher thermisch stabil ist und mit welchem eine elektrochemisch aktive Lithiumlegierung mit einem Magnesiumgehalt von 23 Gew.-% bis 27 Gew.-% in Berührung gebracht wird. Diese Anodenlegierung weist eine im Vergleich zu Konstruktionen nach dem Stand der Technik überlegene Bindungsstärke zum Stromabnehmer auf.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft eine Hochtemperatur-Lithium-Oxyhalogenid-Primärzelle, bei welcher die Energiedichte der Zelle erhöht und die Neustarteignung der Zelle im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik bekannten Zellen wesentlich verbessert ist. Dies wird durch die Verwendung einer neuartigen Kombination eines Separators, eines Elektrolyts und eines Elektrolytsalzes erreicht.
  • Wie weiter oben besprochen wurde, weisen Lithiumzellen nach dem Stand der Technik, nachdem sie auf einen bestimmten Wert entladen wurden, bekanntermaßen erhebliche Neustartschwierigkeiten auf. Herkömmlicherweise wurden Probleme hinsichtlich des erneuten Starts von Lithium-Primärzellen als mit der Anode, mit der Kathode oder mit dem Elektrolyten in Bezug stehende Probleme identifiziert. Indessen ist erfindungsgemäß bei Lithium-Oxyhalogenid-Zellen und insbesondere bei Lithium-Oxyhalogenid-Zellen mit einer Lithium-Magnesium-Anode das Neustart-Phänomen alleine dem verwendeten Separatortyp zuzuschreiben. Darüber hinaus erhöht sich die Energiedichte der Zelle durch die Verwendung einer speziellen Kombination eines Separators und eines Elektrolyts.
  • In diesem Sinne wurde auch gefunden, dass die Verwendung eines Separators aus MANNIGLASS 1200 zusammen mit Thionylchlorid als Depolarisationsmittel und dem Salz Lithiumtetrachloraluminat eine Lithium-Oxyhalogenid-Zelle ergibt, die eine im Vergleich zur Verwendung von Lithiumelektrolytsalzen wie z.B. Lithiumtetrachlorgallat erhöhte Energiedichte aufweist. Daher betrifft die vorliegende Erfindung eine Hochtemperatur-Lithium-Oxyhalogenid-Zelle mit im Vergleich zu den Zellen nach dem Stand der Technik erhöhter Energiedichte und verbesserter Eignung zum erneuten Starten.
  • Diese und weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden sich dem Fachmann anhand der nachfolgenden Beschreibung noch deutlicher erschließen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die erfindungsgemäße Oxyhalogenid-Zelle umfasst als Anode eine anodische, 23 bis 27 Gew.-%-ige Lithium-Magnesium-Legierung. Magnesium ermöglicht die thermische Stabilität, die für den Betrieb einer Lithium-Oxyhalogenid-Primärzelle bei Temperatu ren von bis zu etwa 200 °C erforderlich ist, während es gleichzeitig die Energiedichte der Zelle maximiert. Falls der Magnesiumgehalt unter 23 % liegt, weist das resultierende Anodenmaterial nicht die thermische Stabilität auf, die für eine Schnellentladung bei 200 °C erforderlich ist. Falls der Magnesiumgehalt über 27 % liegt, ist die Energiedichte der Zelle auf Grund des reduzierten Lithiumgehalts herabgesetzt.
  • Die Anode umfasst des Weiteren ein einstückiges leitfähiges Element, das als Stromabnehmer dient und aus einem dünnen Metallblech hergestellt ist, vorzugsweise aus Nickel. Der Anoden-Stromabnehmer liegt vorzugsweise als weichgeglühtes expandiertes Sieb vor. Das Weichglühen wird durch ein mindestens zweistündiges Erhitzen des Siebes in einer reduzierenden Atmosphäre bei 610 °C (1130 °F) vorgenommen. Vor dem Weichglühen wird der Stromabnehmer sowohl in einer Längsrichtung als auch in einer Querrichtung ausgezogen. Die weichgeglühte und expandierte Form des Anoden-Stromabnehmers erleichtert das Anheften an das aktive Anodenmaterial aus Lithium.
  • Das aktive Material der Kathode ist ein kohlenstoffhaltiges Material, das mit dem Kathoden-Stromabnehmer in Berührung gebracht wurde. Das kohlenstoffhaltige Material umfasst vorzugsweise Ruß und/oder Acetylen-Ruß. Weitere geeignete Materialien umfassen graphitische und nicht-graphitische Kohlenstoffformen wie z.B. Koks, Holzkohle oder Aktivkohle. Bei Bedarf kann auch ein Bindemittel-Material verwendet werden. Bevorzugte Bindemittel umfassen Fluor-Kunststoffe in Pulverform wie z.B. pulverisiertes Polytetrafluorethylen (PTFE).
  • Der Kathoden-Stromabnehmer ist vorzugsweise ein aus der Gruppe, bestehend aus Kobalt-Nickel-Legierungen, Chrom-Ferrit-Legierungen, Nickel, Aluminium, Edelstahl, Weichstahl und Titan, ausgewähltes Sieb. Ein bevorzugtes Material für den Kathoden-Stromabnehmer 14 ist ein Nickelsieb vom Typ 200 oder 201 gemäß der ASTM B-162 Spezifikation. Vor seiner Verwendung muss das Sieb sauber, glänzend und frei von allen Fetten und Prozessölen sein. Das Sieb wird vorzugsweise mindestens zwei Stunden lang in einer reduzierenden Atmosphäre bei 610 °C (1130 °F) weichgeglüht.
  • Eine erfindungsgemäße Oxyhalogenid-Zelle umfasst des Weiteren eine nichtwässrige, ionisch leitfähige Kathodenflüssigkeit als Depolarisationsmittel, welches mit der Anode und der Kathode in einem Wirkungszusammenhang steht. Die Kathodenflüssigkeit dient als Medium zur Wanderung der Ionen zwischen der Anode und der Kathode während der elektrochemischen Reaktionen der Zelle, und die nicht-wässrigen Depolarisationslösungsmittel werden so ausgewählt, dass sie die zum Ionentransport erforderlichen physikalischen Eigenschaften aufweisen (niedrige Viskosität, niedrige Oberflächenspannung und Benetzbarkeit). Geeignete nicht-wässrige Depolarisationsmittel umfassen ein anorganisches Salz, das in einem nicht-wässrigen Co-Depolarisationssystem gelöst ist. Weiter bevorzugt umfasst das nicht-wässrige Depolarisationsmittel ein Alkalimetallsalz, das in einer Kathodenflüssigkeit gelöst ist, welche ein in einem nicht-wässrigen Lösungsmittel gelöstes Halogen und/oder Interhalogen umfasst, wobei das Halogen und/oder Interhalogen als lösliches Depolarisationsmittel in der erfindungsgemäßen Zelle hoher Energiedichte dient. Das Halogen und/oder Interhalogen kann in der elektrochemischen Zelle auch als Co-Solvens dienen. Das Halogen ist aus der Gruppe von Iod, Brom, Chlor oder Fluor ausgewählt, während das Interhalogen aus der Gruppe von CIF, CIF3, ICI, ICI3, IBr, IF3, IF5, BrCl, BrF, BrF3, oder BrF5 und Mischungen davon ausgewählt ist.
  • Das nicht-wässrige Depolarisationslösungsmittel kann ein organisches Lösungsmittel sein, welches den Materialien der Anode und Kathode gegenüber im Wesentlichen inert ist, wie z.B. Tetrahydrofuran, Propylencarbonat, Acetonitril, Dimethylsulfoxid, Dimethylforamid, Dimethylacetamid und andere. Das nicht-wässrige Depolarisationslösungsmittel kann auch eines oder ein Gemisch aus mehreren der anorganischen Lösungsmittel sein, die sowohl als Lösungsmittel als auch als Depolarisationsmittel dienen können wie z.B. Thionylchlorid, Sulfurylchlorid, Selenoxychlorid, Chromylchlorid, Phosphorylchlorid, Phosphorthiotrichlorid und andere.
  • Die ionische Leitfähigkeit der nicht-wässrigen Kathodenflüssigkeit wird vorzugsweise durch Auflösen eines Metallsalzes im nicht-wässrigen Depolarisationsmittel erleichtert. Diese Metallsalze sind beispielsweise Lithiumhalogenide wie z.B. LiCl und LiBr sowie Lithiumsalze des Typs LiMXn wie z.B. LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiSbFs6 LiClO4, LiAlCl4, LiGaCl4, LiC(SO2CF3)3, LiN(SO2CF3)2, LiSCN, LiO3SCF2CF3, LiC6F5SO3, LiO2, LiO2CCF3, LiSO3F, LiB(C6H5)4 und LiCF3SO3 sowie Mischungen davon. Geeignete Salzkonzentrationen liegen typischerweise im Bereich von etwa 0,1 bis 1,8 M.
  • Somit dienen die Lösung von Halogen und/oder Interhalogenen, das nicht-wässrige Depolarisationslösungsmittel und wahlweise das ionische Salz als Co-Depolarisationsmittel und Kathodenflüssigkeit der Zelle.
  • Die erfindungsgemäße elektrochemischen Zelle arbeitet wie folgt: Wenn die ionisch leitfähige Kathodenflüssigkeit mit der Anode und der Kathode der Zelle in einen Wirkungszusammenhang tritt, entwickelt sich zwischen den wirksam mit ihnen verbundenen Anschlüssen eine elektrische Potentialdifferenz. Während der Entladung der Zelle umfasst die elektrochemische Reaktion an der Anode die Oxidation unter Bildung von Metall-Ionen. Die elektrochemische Reaktion an der Kathode umfasst die Umwandlung von Ionen, die von der Anode an die Kathode wandern, in atomare oder molekulare Formen. Darüber hinaus wird angenommen, dass das Halogen und/oder Interhalogen der Kathodenflüssigkeit eine Reaktion oder Reaktionen mit seinem nicht-wässrigen Lösungsmittel eingeht, was die Bildung einer Verbindung oder eines Komplexes zur Folge hat, welcher die beobachtete Leerlaufspannung der Zelle aufweist. Eine Erhöhung der Konzentration des Halogens und/oder des Interhalogens in der Kathodenflüssigkeit erhöht die Leerlaufspannung der Zelle, insbesondere in den anfänglichen Stadien der Entladung.
  • Erfindungsgemäß wird in der Lithium-Oxyhalogenid-Zelle ein MANNIGLASS 1200-Separator, hergestellt von Lydall Manning of Troy, New York verwendet. Die Verwendung von MANNIGLASS 1200 verringert die Neustart-Probleme von Lithium-Oxyhalogenid-Primärzellen, insbesondere wenn diese eine Lithium-Magnesium-Anode enthalten, die mit Thionylchlorid als einem Depolarisationsmittel gekoppelt ist, in welchem LiAlCl4 als Elektrolytsalz gelöst ist. MANNIGLASS 1200 ist ein nicht-gewebtes zerfaserbares Glastuch, das gewöhnlich als E-Glas bezeichnet wird. E-Glas besteht im Wesentlichen aus etwa 52 Gew.-% bis etwa 56 Gew.-% SiO2, etwa 12 Gew.-% bis etwa 16 Gew.-% Al2O3, etwa 0 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-% MgO, etwa 16 Gew.-% bis etwa 25 Gew.-% CaO, etwa 0 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% Na2O + K2O, etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% B2O3, etwa 0 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% TiO2, etwa 0 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% F2 und etwa 0,8 Gew.-% FeO. (Vergl. Tabelle 1, S. 402 des Engineering Materials Handbook, Band 4, Ausgabe 1991.)
  • Ein bevorzugter MANNIGLAS 1200-Separator hat ein Grundgewicht von etwa 1 Pfund (Ib.)/72 Quadratfuß (square feet) (gemäß ASTM D-646), eine Dicke von etwa 0,015" (gemäß TAPPI T-411), eine Reißfestigkeit von 15 Pfund (Ibs.)/Zoll (inch) in Verarbeitungsrichtung und 8 Pfund (Ibs.)/Zoll (inch) in Querrichtung (gemäß ASTM D-858), eine Weiterreißfestigkeit von 155 g in Verarbeitungsrichtung (gemäß TAPPI T-414), eine Porosität von 240 Kubikfuß (cubic feet)/Minute (gemäß TAPPI T-251) und einen Aschegehalt von 95 % (gemäß TAPPI T-413).
  • Nachdem der Anoden/Kathoden-Aufbau in ein leitfähiges Gehäuse platziert wurde, wird ein Deckel z.B. mittels Verschweißens hermetisch mit dem Gehäuse verbunden. Die Zelle wird durch das vorstehend beschriebene flüssige Depolarisationsmittel aktiviert, welches im Gehäuse bereitgestellt und mittels eines Verschlusses darin versiegelt wurde, der in eine Einfüllöffnung eingeschweißt wurde, um die Zelle hermetisch zu verschließen. Derartige Zellen werden typischerweise in einer Anordnung mit negativem Gehäuse gebaut, wobei die Anode im wirksamen Kontakt mit dem leitfähigen Gehäuse steht und die Kathode im elektrischen Kontakt mit einem Leiter steht, der mittels einer Glas/Metall-Abdichtung elektrisch vom Gehäuse isoliert ist.
  • Der Deckel des Gehäuses besteht vorzugsweise aus Edelstahl. Ein geeignetes Glas für die Glas/Metall-Abdichtung, welche den Kathoden-Leiter elektrisch vom Gehäuse der vorliegenden Lithium-Oxyhalogenid-Zelle isoliert, ist GBC614U, während ein geeignetes Anschlussleitermaterial 52-er Legierung darstellt. Da bekannt ist, dass 52-er Legierung in bestimmten Oxyhalogenid-Elektrolyten korrosionsanfällig ist, wird der Anschlussstift der 52-er Legierung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit vorzugsweise mit einer Nickelschicht plattiert. Die Nickelschicht ist allgemein 100 m (microns) bis 0,002 Zoll (inches) dick. Andere Materialien, die für die Glasdichtung 72 geeignet sind, umfassen hermetisch dichtendes CABAL 12 TA-23-, FUSITE 425- oder FUSITE 435-Glas, und der Verschluss der Zelle besteht aus Edelstahl, Titan oder Nickel, wobei Edelstahl bevorzugt wird.
  • Das metallische Gehäuse kann Materialien wie Edelstahl, Weichstahl, Nickel, mit Nickel plattierten Weichstahl, Titan, Tantal oder Aluminium umfassen, wobei Edelstahl bevorzugt wird, ist aber nicht darauf beschränkt, solange das metallische Material zur Verwendung mit den Komponenten der Zelle kompatibel ist. Im Falle eines Edelstahldeckels besteht das Gehäuse vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl.
  • Somit umfasst der bevorzugteste chemische Aufbau der erfindungsgemäßen Oxyhalogenid-Zelle eine Lithium-Magnesium-Anodenlegierung, welche von einem Stromabnehmer aus einem Nickelsieb getragen wird. Die Lithium-Anode enthält 23 Gew.-% bis 27 Gew.-% Magnesium. Der Stromabnehmer aus Nickel ist vorzugsweise sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung expandiert und in einer reduzierenden Atmosphäre zumindest zwei Stunden lang bei mindestens 610 °C (1130 °F) weichgeglüht. Die Kathode umfasst vorzugsweise Ruß und/oder Acetylen-Ruß, die mit Bindemittel aus PTFE vermischt sind und von einem Stromabnehmersieb aus Nickel getragen werden. Das bevorzugteste Sieb ist weichgeglühtes Nickel vom Typ 200 oder 201. Die Anode und die Kathode sind voneinander durch einen Separator aus MANNIGLASS 1200 abgetrennt. Das Depolarisationsmittel umfasst Thionylchlorid mit dem darin gelöste Elektrolytsalz LiAlCl4. Diese Oxyhalogenid-Chemie ist in einem leitfähigen Edelstahlgehäuse untergebracht, das mit einem Edelstahldeckel verschlossen ist. Die Zelle wird in einem Design mit negativem Gehäuse bereitgestellt, wobei die Anode elektrisch mit dem Gehäuse und die Kathode elektrisch mit einem Anschlussleiter verbunden ist. Der Anschlussleiter besteht vorzugsweise aus mit Nickel plattierter 52-er Legierung. Der Anschlussleiter ist vom Gehäuse und dem Deckel mittels einer Glas/Metall-Abdichtung aus GBC614U-Glas isoliert. Eine derartige elektrochemische Zelle weist eine überlegene Energiedichte und, was genau so wichtig ist, eine im Vergleich zu herkömmlichen Oxyhalogenid-Zellen überlegene Neustartfähigkeit auf.
  • Die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle kann auch in einer elektrischen Konfiguration mit positivem Gehäuse konstruiert werden, indem die Kathode mit dem leitfähigen Gehäuse der Zelle in Kontakt gebracht wird und die Anode mit dem Anschlussleiter in elektrischen Kontakt gebracht wird. Eine derartige Konstruktion mit positivem Gehäuse ist dem Fachmann wohlbekannt.
    (1 Pfund (Ib.) = 0,4359 kg; 1 Fuß (foot) = 0,3048 m; 1 Zoll (inch) = 25,4 × 10–3 m)

Claims (16)

  1. Elektrochemische Zelle, umfassend: (a) eine Alkalimetallanode, nämlich eine Lithiumanode, die 23 bis 27 Gew.-% Magnesium enthält; (b) eine Kathode; (c) eine Kathodenflüssigkeit; und (d) einen Separator, der ein zwischen der Anode und der Kathode angeordnetes E-Glas-Material umfasst.
  2. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1, wobei die Kathodenflüssigkeit ein organisches Lösungsmittel oder ein anorganisches Depolarisationslösungsmittel umfasst und die Anode und die Kathode vorzugsweise in einem Gehäuse angeordnet sind.
  3. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anodenmetall durch einen Stromabnehmer aus Nickel gestützt ist.
  4. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromabnehmer aus Nickel vor dem in Berührung Bringen mit dem Anodenmetall sowohl in einer Längsrichtung als auch in einer Querrichtung expandiert ist.
  5. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromabnehmer aus Nickel in einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von zumindest 610 °C (1130 °F) mindestens zwei Stunden lang weichgeglüht ist.
  6. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anode und die Kathode in einem Gehäuse angeordnet sind und dieses Gehäuse als ein erster Anschluss für eine Elektrode, ausgewählt aus der Anode und der Kathode, dient und ein Leiter als Anschluss für die andere Elektrode, ausgewählt aus der Anode und der Kathode, dient und dieser Leiter aus 52-er Legierung besteht.
  7. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 6, wobei der Leiter mit Nickel plattiert ist.
  8. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das E-Glas-Material im Wesentlichen aus 52 bis 56 Gew.-% SiO2, 12 bis 16 Gew.-% Al2O3, bis zu 6 Gew.-% MgO, 16 bis 25 Gew.-% CaO, bis zu 2 Gew.-% Na2O + K2O, 5 bis 10 Gew.-% B2O3, bis zu 1,5 Gew.-% TiO2 und bis zu 1 Gew.-% F2 und 0,8 Gew.-% FeO besteht.
  9. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kathodenflüssigkeit mit einem darin gelösten Halogen oder Interhalogen verstehen ist, wobei diese ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Iod, Brom, Chlor, CIF, CIF3, ICI, ICI3, IBr, IF3, IF5, BrCl, BrF, BrF3, BrF5 sowie Mischungen davon.
  10. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das organische Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Tetrahydrofuran, Propylencarbonat, Acetonitril, Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Dimethylacetamid sowie Mischungen davon.
  11. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das anorganische Depolarisationslösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Thionylchlorid, Sulfurylchlorid, Selenoxychlorid, Chromylchlorid, Phosphorylchlorid, Phosphorthiotrichlorid sowie Mischungen davon.
  12. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kathodenflüssigkeit in Thionylchlorid gelöstes LiAlCl4 umfasst.
  13. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kathode ein kohlenstoffhaltiges Material umfasst.
  14. Elektrochemische Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kathodenflüssigkeit ein Salz, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus LiCl, LiBr, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiSbF6, LiClO4, LiAlCl4, LiGaCl4, LiC(SO2CF3)3, LiN(SO2CF3)2, LiSCN, LiO3SCF2CF3, LiC6F5SO3, LiO2, LiO2CCF3, LiSO3F, LiB(C6H5)4, LiCF3SO3 sowie Mischungen davon, beinhaltet.
  15. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 14, wobei die Salzkonzentration im Bereich von etwa 0,1 bis 1,8 molar liegt.
  16. Verfahren zur Bereitstellung einer elektrochemischen Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das die Schritte umfasst, dass: a) eine wie in Anspruch 1 definierte Alkalimetallanode bereitgestellt wird; b) ein Kathoden-Stromabnehmer bereitgestellt wird; c) die Anode und die Kathoden-Stromabnahme mit einer Kathodenflüssigkeit aktiviert werden; und d) ein Separator aus E-Glas-Material zwischen der Anode und der Kathode angeordnet wird.
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