IT8967999A1 - Cella elettrochimica. - Google Patents
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Description
La presente invenzione si riferisce ad una cella elettrochimica avente una pila di elettrodi avvolti a spirale ed un elettrolito che aumenta la placcatura del metallo anodico durante l'inversione di tensione. La sicurezza di tali celle viene migliorata concentrando la corrente, durante l'inversione di tensione, tra un segmento dell'anodo e una lamiera metallica collegata al catodo, per cui il metallo anodico placca essenzialmente la lamiera metallica. Cos?, viene evitata la condizione pericolosa di placcare metallo anodico sul catodo.
I consumatori spesso collocano inavvertitamente celle nuove in serie con celle parzialmente scaricate in dispositivi azionati da batteria. L'inversione di tensione delle celle parzialmente scaricate si verifica quando queste celle hanno esaurito la loro capacit?, ma continuano ad essere scaricate a forza dalle celle nuove. Le celle elettrochimiche ad elevata densit? di energia, quali le celle al litio, sono diventate largamente disponibili per i consumatori durante il passato decennio. Durante l'inversione di tensione delle celle al litio, si pu? formare sul catodo un deposito di litio. Eventualmente. Il deposito pu? crescere ad una dimensione sufficiente a collegare l'intercapedine tra gli elettrodi e cortocircultare la cella.
La morfologia del deposito di litio dipende fortemente dai componenti dell'elettrolito, cio? dal sale dell'elettrolito e dai solventi. I sali comunemente impiegati nelle celle al litio primarie comprendono LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF 4, LiPF6 e LiClO4. Ognuno di questi sali ha un effetto differente sulla morfologia del litio placcato. i E' pure vero che i solventi impiegati nell'elettrolito influiscono sulla morfologia e, in effetti, un solvente reattivo presente in quantit? sufficiente avr? un effetto livellatore e mascherer? la differenza tra i sali. Tuttavia, le formulazioni di elettroliti comunemente impiegate utilizzano combinazioni di solventi che non sono altamente reattivi, ad esempio propilen-carbonato e dimetossietano in un rapporto di volume 1/1. Cos?, per una determinata formulazione di solvente non reattiva, si ? trovato che, tra i sali elencati sopra, LiCLO4 aumenta il processo di placcatura con litio in modo che sul catodo si forma un deposito metallico coerente, il quale deposito ? pi? a placca che non dendritico. Il risultato di avere un deposito a placca ? quello di creare un contatto intimo tra il litio placcato e il catodo. Se si verifica un cortocircuito tra l'anodo e il catodo durante l'inversione di tensione, la miscela intima di litio sul catodo viene riscaldata e questo riscaldamento pu? fare reagire violentemente la miscela. In aggiunta a LiClO4, anche LiAsF6 e LiPF6 sono sali che aumentano la formazione di un deposito di litio metallico eoerente.
Varie strutture sono state utilizzate dai produttori per proteggere una cella da condizioni pericolose durante l'inversione di tensione. I brevetti statunitesi 4.385.101, 4.482.615 e 4.622.277 descrivono una variet? di approcci per migliorare la sicurezza delle celle al litio avvolte a spirale durante l'inversione di tensione. Sebbene questi brevetti descrivano accorgimenti efficaci per la sicurezza quando vengono formati depositi dendritici, essi non sono altrettanto efficaci nel provvedere una sicurezza quando si formano depositi a placca.
La presente invenzione viene discussa pi? in dettaglio in seguito con riferimento alle figure, in cui
la figura 1 illustra una sezione schematica di una pila di elettrodi avvolti a spirale fatti secondo la presente invenzione;
la figura 2 illustra la temperatura e la tensione di una cella della tecnica precedente durante l'inversione di tensione;
la figura 3 illustra la temperatura e la tensione di una cella fabbricata secondo la presente invenzione durante l'inversione di tensione; e
la figura 4 illustra una forma di realizzazione di un elemento conduttore laminato con nastro adesivo secondo la presente invenzione
La presente invenzione si riferisce a celle al litio avvolte a spirale, in cui l'elettrolito comprende un sale, quale LiClO4, il quale, quando utilizzato, porta alla formazione di depositi a placca di litio durante l'inversione di tensione. Generalmente, tali celle comprendono un anodo, un catodo ed un separatore avvolti a spirale insieme in modo tale che detto separatore si trovi tra detti anodo e catodo. Secondo la presente invenzione, una linguetta dell'anodo viene disposta su una sezione dell'anodo che non ? completamente utilizzata durante la scarica Un elemento elettricamente conduttore viene disposto trasversalmente dalla faccia di detta sezione dell'anodo che non porta detta linguetta. Detto elemento ? accoppiato elettricamente con il catodo, ad esempio mediante contatto fisico. e viene isolato da detta sezione dell'anodo mediante detto separatore. Durante l'inversione di tensione, il metallo anodico viene preferibilmente placcato su detta lamiera.
Con riferimento specifico alle figure, la figura 1 illustra una sezione di una pila di elettrodi avvolti a spirale 10, in cui il catodo 12 ? pi? lungo dell'anodo 14. Le lunghezze relative dell'anodo 14 e del catodo 12 sono tali che. quando questi elettrodi sono avvolti a spirale insieme con il separatore 16 posizionato tra loro, soltanto il segmento pi? esterno dell'anodo 14 (indicato con 18 e che si estende da D a E) forma una parte della circonferenza esterna della pila di elettrodi, come illustrato nella figura 1. Il resto della circonferenza della pila di elettrodi ? formato da un segmento pi? esterno del catodo 14 (indicato con 19), per cui il segmento pi? esterno dell'anodo ? pi? corto del segmento pi? esterno del catodo. Una linguetta metallica 20 viene fissata alla superficie interna del segmento di anodo 18. Questa linguetta funziona come contatto elettrico tra l'anodo e il terminaie negativo della cella. Secondo la oresente invenzione, un elemento elettricamente conduttore 22 viene disposto lungo la circonferenza della pila di elettrodi avvolti a spirale. in modo tale che l'elemento sia in contatto meccanico ed elettrico con il segmento esterno del catodo 19. E' importante che una sezione del separatore 16 sia disposta tra il segmento 18 dell'anodo e l'elemento 22, come .illustrato, allo scopo di impedire un cortocircuito tra questi. Un mezzo isolante 24, discusso pi? ampiamente in seguito, ? disposto tra la superficie interna del segmento di anodo 18 e la superficie adiacente del catodo. La funzione del mezzo 24 ? di provvedere una barriera impermeabile agli ioni o ad elevata resistenza tra il segmento di anodo 18 e il catodo adiacente in modo che il metallo anodico non possa placcarsi su tale sezione del catodo. Come discusso pi? ampiamente in seguito, durante la scarica forzata o l'inversione di tensione, un deposito di litio a placca si forma preferenziale mente sulla superficie dell'elemento 22 rivolta verso il segmento di anodo 18. Qualora si verifichi un cortocircuito poich? tale deposito a placca viene in contatto con il di anodo 18, il cortocircuito shunta con sicurezza la corrente di scarica forzata attraverso la celi senza provocare forti tensioni negative nella cella invertita.
Allo scopo di assicurare l'efficacia della presente invenzione, ? oreferibile che la linguetta dell?anodo 20 e l'elemento_ 22 siano associati con un segmento dell'anodo che non viene volutamente utilizzato durante 1a scarica. La quantit? "extra" di materiale anodico ? richiesta allo scopo di creare efficacemente un cortocircuito tra l'elemento 22 e il segmento anodico opposto a questo. Sebbene sia richiesto materiale anodico extra, ? preferibile che il segmento esterno 18 non superi cirea il 10% della lunghezza totale dell'anodo. Il materiale anodico al di sopra di questa quantit? non ? necessario per creare un cortocircuito e cos? occuperebbe spazio nella_ cella che potrebbe altrimenti essere occupato dal materiale catodico che viene utilizzato durante la scarica.
Riferendosi nuovamente alla figura 1, l'anodo 14 pu? essere descritto come comprendente quattro zone consecutive (A-B. B-C. C-D, D-E) che diffe-. riscono l'una dall'altra per la velocit? alla quale esse vengono consumate durante la scarica. La velocit? alla quale queste zone scaricete ? in relazione con la quantit? di materiale catodico che racchiude zone di anodo La velocit? di scarica determina a sua volta la quantit? di materiale anodico che viene utiliz-!zato. Iniziando all'estremit? interna, A. dell'anodo 14, e spostandosi verso l'esterno
la lunghezza dell'anodo, la prima zona definita dalla lunghezza A-B. Questa lungi di anodo ? attraversata da un segmento di catodo dalla sua superficie interna, il quale segmento di catodo non ha alcun anodo giustapposto sul suo altro lato. Cos?, il materiale catodico in questo segmento viene scaricato soltanto dal segmento di anodo A-B. La velocit? alla quale il segmento di anodo A-B viene consumato ? maggiore della velocit? di scarica nella successiva lunghezza di anodo B-C poich? la lunghezza di anodo B-C ? intramezzata su entrambi i lati da un segmento di catodo il quale a sua volta ha un anodo su entrambi lati. Cos?, la lunghezza di anodo B-C scarica meno materiale catodico per lunghezza unitaria che non la lunghezza A-B e come conseguenza la lunghezza B-C viene consumata durante la scarica ad una velocit? inferiore.
La successiva lunghezza di anodo spostandosi verso l'esterno lungo la spirale dell'anodo ? C-D. Questa lunghezza ha caratteristiche di scarica simili alla lunghezza A-B poich? questa lunghezza ha un segmento di catodo adiacente il quale non ha un anodo su entrambi i lati. Cos?, la lunghezza di anodo C-D viene scaricata ad una velocit? maggiore della lunghezza B-C e viene consumata prima della lunghezza B-C durante la scarica. La quarta lunghezza di anodo ? D-E, (pure indicata come segmento anodico 18). Questa lunghezza viene scaricata .alia velocit? pi? bassa delle quattro zone, .poich? D-E ? attraversata da un catodo soltanto dalla superficie interna. Perci?. la lunghezza di anodo D-E viene consuinata alla velocit? pi? bassa durante la scarica.
Le quattro zone dell'anodo consumate ne11'ordine seguente durante la scarica. Le zone A-B e C-D vengono consumate per prime poich? esse vengono scaricate alla velocit? pi? elevata. La zona B-C viene scaricata ad una velocit? intermedia e viene consumata in misura minore di A-B o C-D. La zona D-E viene consumata meno di tutte le auattro zone poich? essa viene scaricata alla velocit? pi? bassa.
La posizione della linguetta anodica 20 pu? essere su uno dei segmenti B-C o D-E. le quali sezioni hanno una auantit? d? litio che rimane alla fine della scarica sufficiente a creare un cortocircuito. Tuttavia, con la struttura specifica illustrata nella figura 1, ? preferibile disporre la linguetta 20 sulla sezione D-E poich? questa sezione ha la quantit? maggiore di litio che rimane al termine della scarica. Il termine della scarica viene raggiunto mentre la cella viene scaricata a forza quando la sezione C-D ? praticamente consumata e la sezione B-C viene scollegata elettricamente dalla zona D-E dove ? disposta la linguetta. A questo punto, la sezione D-E non pu? sopportare una tensione positiva ad una elevata densit? di corrente e si verifica una inversione di tensione.
La presente invenzione funziona insieme con i fenomeni suddescritti nel modo seguente, con riferimento alla figura 1. In una forma di realizzazione preferita, un elemento conduttore 22, comprendente un foglio metallico, viene dlsposto lungo la circonferenza della pila di elettrodi avvolti a spirale in modo tale che il foglio metallico sia in contatto con il catodo. Il foglio metallico 22 si estende pure su tutta la superficie esterna del segmento anodico 16 e leggermente oltre il suo bordo esterno. E' necessario che il foglio metallico 22 venga mantenuto a potenziale del catodo affinch? il litio si placchi su questo durante l'inversione di tensione qualora questa si verifichi. Qualora una tale cella venga scaricata a forza oltre la sua capacita, allora il solo litio collegato alla linguetta 20 sarebbe, per le ragioni definite sopra, il segmento 18. Se la cella viene forzata nella inversione di tensione, il litio incomincia a formare depositi a placca su quella porzione di foglio metallico 22 che ? attraverso il segmento anodico 18. Come discusso in seguito, il mezzo isolante 24 impedisce che il litio si placchi nella direzione opposta sul catodo, in modo che il litio pu? soltanto placcarsi sul foglio metallico 22. Se questo deposito cresce ad uno spessore sufficiente per venire in contatto con il segmento anodico 18 si verifica un cortocircuito. Questo cortocircuito shunta in modo sicuro la corrente di scarica forzata attraverso la cella senza provocare alcuna condizione pericolosa, che altrimenti si verificherebbe.
In una forma di realizzazione preferita, il mezzo isolante 24 ? un pezzo di nastro impermeabile agli ioni avente una sopporto di pollestere e un adesivo di acrilato. L'adesivo pu? essere omesso per cui la pellicola di poliestere viene mantenuta in posizione con la pressione tra gli elettrodi. Tuttavia, l'impiego di un adesivo semplifica la fabbricazione trattenendo la pellicola in posizione sino a che la pila di elettrodi sia completamente avvolta. Le dimensioni del nastro dovrebbero essere tali da ricoprire una porzione sostanziale della superficie del segmento anodico 1B che ? rivolta verso il catodo. Inaspettatamente, si ? scoperto che non ? necessario che il mezzo 24 copra tutta la superficie interna del segmento anodico 18, tuttavia il mezzo 24 dovrebbe coprire almeno circa il 66% e preferibilmente almeno circa l'80% della superficie interna di detto segmento anodico. Cos?, quando la cella viene azionata nella lnversione di tensione, il litio non pu? placcarsi attraverso il nastro impermeabile agli ioni sul catodo. Viene perci? assicurato che il litio placchi il foglio metallico 22. In un'altra forma di realizzazione, il mezzo 24 ? un pezzo di materiale, quale un feltro di polipropilene non tessuto avente una densit? maggiore per unit? di lunghezza che non il separatore 16. La maggiore densit? dell'unit? di lunghezza assicura che il mezzo 24 sia pi? resistivo per placcare il litio che non il separatore 16. La maggiore resistenza assicura che il litio effettui la placcatura preferenzialmente attraverso il percorso di minore resistenza fino al foglio metallico 22.
Secondo la presente invenzionef l'elemento conduttore 22 e il mezzo isolante 24 sono essenziali anche quando il mezzo isolante 24 ricopre tutta la superficie interna del segmento anodico 18. In quest'ultima condizione, ci si potrebbe aspettare che il litio fosse completamente bloccato dal placcare il catodo e che l'elemento conduttore 22 non fosse necessario. Tuttavia, la placcatura del litio sul catodo si verificherebbe ancora poich? corrente passa attraverso il litio al bordo del nastro. Quando ? presente il foglio metallico 22, questo serve come contro-elettrodo e il litio preferibilmente si placca su questo.
Con la struttura di cella avvolta a spirale illustrata nella figura 1, ? desiderabile includere un protettore del bordo del catodo 26. Il protettore del bordo 26 viene collocato tra il bordo pi? esterno del catodo 12 e l'anodo di litio 14 che giace immediatamente dietro il bordo del catodo allo scopo di creare una protezione perch? le punte affilate sul bordo del catodo non passino attraverso il separatore 16 e provochino un cortocircuito con l'anodo 14. Affinch? la presente invenzione funzioni correttamente, il protettore 26 dovrebbe essere fatto da un materiale altamente poroso, cosicch? non venga ostacolata la placcatura del foglio metallico 22. Materiali adatti comprendono tessuti non tessuti fatti da poliolefine, quali polipropilene o polietilene. Il polipropilene ? il materiale preferito.
Le caratt-eristiche e i vantagg-i della presente invenzione vengono dimostrati negli esempi seguenti.
ESEMPIO COMPARATIVO A
Quattro celle al litio/biossido di manganese foglio di litio, un catodo di hinnslrin di mangnnp. se e un separatore microporoso di polipropilene avvolti insieme a spirale con il separatore tra l'anodo e il catodo. L'anodo di litio ? lungo 8,7" (220,98 mm), largo 0.9" (22.86 mm) e spesso 0,007" (0,177 mm). Il catodo di biossido di mangane se lungo 9,3" (336,2 mm) largo 1" (25.4 mm) e spesso 0,015" (0,88 mm). L'anodo e il catodo vengono avvolti insieme a spirale con interposizione di un separatore di polipropilene microporoso spesso 1 mil (0,0254 mm) in modo che circa 0,6" (15,24 mm) giacciano la circonferenza esterna della pila di elettrodi avvolti spirale. Una linguetta anodica metallica c rendente nichel viene disposta sulla superficie interna di questo segmento esterno dell'anodo. Un pezzo di nastro adesivo costituito da sopporto di Mylar e da un adesivo acrilato e lungo circa 0,4" (10,16 mm) viene applicato sopra la linguetta anodica meta1-lice sulla superficie del litio. Le celle vengono riempite con un elettrolito comprendente 0,65 moli di LiClO^ in una miscela di carbonato di propilene e di^ossolano. Ogni cella ha una tensione a circuito aperto di circa 3,2V ed ha una capacit? di circa l,4A-ora ad una interdizione di due volt sotto un carico di 100 ohm.
Una delle celle viene scaricata a circa il 40% della sua capacit? originale. Questa cella viene quindi collegata in serie con le altre celle non scaricate. Questa disposizione simula la condizione in cui un consumatore collega una cella parzialmente scaricata con celle nuove. Viene impiegato un resistore da 6 ohm per scaricare le quattro celle collegate in serie. La figura 2 illustra le caratteristiche di tensione e temperatura della cella parzialmente scaricata. La figura dimostra che entro le prime quattro ore la tensione della cella parzialmente scaricata viene portata al di sotto di 0 volt. Il litio si placca sul catodo sino a che la tensione della cella rimane al di sotto di zero. Dopo circa un'ora la temperatura della cella raggiunge un picco e incomincia a diminuire poich? la corrente che viene alimentata dalle tre celle "pilota" incomineia a diminuire. Leggermente dopo due ore, si verifica un cortocircuito, detto cortocircuito essendo provocato dal litio placcato che forma un contatto tra l'anodo e il catodo. Il cortocirculto viene messo in evidenza dal fatto che la tensione della cella scende a zero. Una sovratensione transitoria deriva dal cortocircuito e Drovoca un enorme riscaldamento. La temoeratura della cella va fuori scala nella figura. ma viene misurata a circa 442?C. Questa temperatura ? il risultato di reazioni pericolose tra i prodotti chimici nella cella che ne provocano una fusa termica.
ESEMPIO 1
Vengono costruite tre celle al litio/biossido di manganese tipo 2/3A in modo identico alle celle descritte precedentemente.
Una quarta cella viene costruita in modo identico eccetto che, secondo la presente invenzione, un pezzo di foglio di alluminio largo 1" (25,4 mm) e spesso 1 mil (0,0254 mm) viene avvolto intorno alla circonferenza degli elettrodi avvolti a spirale. Il foglio di alluminio viene mantenuto scostato dal segmento anodico esterno mediante il separatore. Un avvolgimento di separatore trattiene in posizione il foglio prima dell'introduzione nel recipiente della cella. Questa cella viene scaricata al 50% della sua capacit? originale e viene quindi collegata in serie con le tre celle non scaricate.
Le quattro celle vengono quindi scaricate attraverso un resistore da 6 ohm. La figura 3 illustra le caratteristiche di temperatura e di tensione della cella fatta secondo la presente invenzione. La temperatura della cella sale a
95?C ma la tensione della cella non viene portata ad elevati valori negativi come nell'esempio precedente. Viceversa, la tensione non scende al di sotto di circa -1 volt. La corrente viene shuntata con sicurezza attraverso la cella dal deposito di litio a placca sul foglio metallico. come descritto precedentemente.
Sebbene l'esempio precedente descriva il foglio m etallico come estendentesi lungo tutta la circonferenza della pila di elettrodi avvolti a spirale, la lunghezza del foglio metallico potrebbe essere inferiore. La lunghezza minima ? quella lunghezza che ricopra sia il segmento anodico esterno, sia venga in contatto con una lunghezza sufficiente di catodo per assicurare un buon contatto elettrico tra il foglio e il catodo. E? preferibile che il foglio metallico si estenda tra circa 50% e 100% della circonferenza degli elettrodi avvolti a spirale.
Il foglio metallico ? preferibilmente alluminio, ma esso pu? essere costituito da metalli diversi dall'alluminio. Il solo requisito del metallo ? che esso sia compatibile con l'ambiente della cella. Altri metalli adatti comprendono titanio, tantalio, niobio,, acciaio inossidabile, nichel e quei metalli che possono legarsi con il litio, quali l'alluminio.
Il foglio metallico dovrebbe essere sufficientemente spesso cos? da poter essere manipolato facilmente. Tuttavia, esso non dovrebbe essere cos? spesso da occupare spazio che potrebbe altrimenti essere occupato da materiali attivi. E' preferibile che lo spessore del foglio sia tra circa 0,5 e 5 mil (0,0127-0,127 mm).
Oltre a impiegare un foglio metallico, potrebbe essere desiderabile impiegare un laminato di foglio metallico e di un nastro adesivo, come illustrato nella figura 4. In tal caso, il laminato dovrebbe avere uno strato di nastro adesivo 28 che si estende oltre lo strato di foglio metallico 22 cosicch? l'adesivo possa essere impiegato per trattenere in oosizione il foelio. Lo spessore del foglio pu? essere molto sottile [cio? meno di 0.5 mil (0.127 mm)l se si impiega un laminato, poich? il sopporto del nastro provvede la richiesta resistenza meccanica. Tanto il sopporto di nastro quanto l'adesivo devono naturaimente essere compatibili con l'ambiente della cella.
Gli esempi precedenti descrivono l'impiego di un mezzo isolante costituito da un nastro adesivo avente un sopporto di Mylar e un adesivo di acrilato. Altri sopporti adatti comprendono poliestere, vinile, cellophane, polietilene a peso molecolare ultra elevato e polipropilene a peso molecolare ultra elevato. Altri adatti adesivi comprendono silicone e adesivi a base di gomma.
Un'alternativa alla struttura descritta neoli esempi sarebbe Quella di avere la disposizione di linguetta anodica e di foglio metallico disposta all'interno della pila di elettrodi e associata con la sezione dell?anodo corrispondente alla sezione B-C nella figura 2. L'effettiva posizione della linguetta anodica e del foglio metallico dipende dalla particolare configurazione degli elettrodi avvolti a spirale. Per una determinata configurazione, la posizione della linguetta anodica dovrebbe essere su una sezione dell?anodo che rimane al termine della scarica. Il foglio metallico,accoppiato elettricernente al catodo viene quindi collocato dalla parte opposta a detta sezione di anodo nel modo descritto sopra.
Nelle strutture di cella pi? comunmente impiegate avvolte a spirale. la cella PU? funzionare come il terminale negativo, cio? "a recipiente negativo" e il coperchio della cella funziona come il terminale positivo. Il collegamento degli elettrodi ai terminali viene ottenuto con una variet? di metodi ben noti nella tecnica. Con la struttura "a recipiente negativo", la superficie esterna del catodo e il foglio metallico devono essere ricoperti da uno strato o da strati di separatore per impedire il cortocircuito con il recipiente della cella che viene collegato all'anodo. Viceversa, se la struttura della cella ha il recipiente della cella come terminale positivo, cio? "a recipiente positivo" e la sommit? della cella come terminale negativo, non sarebbe necessario interporre un separatore tra il catodo e il recipiente della cella. In questa forma di realizzazione, il recipiente della cella funzionerebbe come il foglio metallico nella struttura "a recipiente negativo" e non risulterebbe necessario un pezzo separato di foglio metallico. Durante l'inversione di tensione il litio si placca dal segmento esterno dell'anodo al recipiente della cella e viene ottenuto lo stesso risultato che si otterebbe con il foglio metallico nella struttura "a recipiente negativo".
Come indicato precedentemente, la presente invenzione ? efficace al massimo in celle aventi elettroliti comprendenti sali che danno luogo a deposito a placca di litio. Sebbene la descrizione precedente si sia riferita specificamente a elettroliti contenenti LiClO4, con la presente invenzione sono utili altri sali che forniscono depositi a placca, quali LiAsF6 e LiPF6.
L'esempio specifico descrive l'invenzione attualmente descritta quale impiegata in una cella al litio/biossido di manganese. Tuttavia, l'invenzione ? genericamente utile insieme con qualsiasi catodo solido. Classi di catodi adatte comprendono ossidi metalici, fluoruri di carbonio, solfuri metallici, polisolfuri di metalli di transizione, alogenuri metallici, quali CFx, V205 , W03, Mo03 , MoS2, ossidi di piombo, ossidi di cobalto, ossidi di rame, CuS, CuS2, In203, solfuri di ferro, NiS, Ag2CrO4 Ag3PO4 , TiS2 e loro miscele. La presente invenzione potrebbe anche essere impiegata in celle aventi anodi diversi dal litio. Adatti materiali anodici corriprendono metalli alcalini e alcalino-terrosi, quali litio, sodio, potassio, calcio, magnesio, alluminio e loro leghe.
Gli esempi precedenti devono essere considerati come illustrativi della invenzione attuaimente descritta. E' sottinteso che si possono fare scostamenti ma rimanere ancora nell'ambito dell'invenzione attualmente descritta.
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1. - Cella elettrochimica avente una pila di elettrodi avvolti a spirale comprendente un anodo, un catodo e un separatore avvolti a spirale insieme , con il separatore disposto tra detti anodo e catodo, in cui un segmento esterno dell'anodo giace lungo la circonferenza esterna della pila di elettrodi e il resto della circonferenza comprende un segmento esterno del catodo, in cui detto segmento esterno dell'anodo comprende non pi? del 10% della lunghezza totale dell'anodo; una linguetta anodica fissata alla superficie interna del segmento esterno dell'anodo, un elettrolito; un elemento elettricamente conduttore in contatto meccanico ed elettrico con il segmento esterno del catodo, in cui detto elemento si estende sopra detto segmento esterno dell'anodo e oltre il suo bordo esterno: e un mezzo isolante disposto lungo la superficie interna del segmento anodico esterno, il quale mezzo ? una barriera alla migrazione di ioni: per cui. durante l'inversione di tensione, metallo anodico viene preferenzialmente placcato dalla superficie esterna del segmento anodico esterno sull'elemento conduttore che vi ? giustapposto.
- 2. - Cella secondo la rivendicazione 1. in cui l'elemento conduttore ? costituito essenzialmente da un foglio metallico.
- 3. - Cella secondo la rivendicazione 1. in cui l'elemento conduttore comprende una striscia di foglio metallico avente un nastro adesivo che si estende oltre le sue estremit? opposte in modo tale che il foglio metallico venga trattenuto in posizione dal nastro adesivo.
- 4. - Cella secondo la rivendicazione 1. in cui gli elettrodi avvolti a spirale sono contenuti entro una custodia metalica cilindrica e detto elemento conduttore comprende detta custodia metallica. 5. - Cella secondo la rivendicazione 1, in cui l'anodo ? scelto dal gruppo costituito da metalli alcalini, alcalino-terrosi e di terre e loro miscele e leghe, e in cui detto catodo comprende un materiale catodico attivo scelto dal gruppo costituito da ossidi metallici, fluoruri di carbonio, solfuri metallici, polisolfuri di metalli di transizione, alogenuri metallici quali MnO2, CFx, V205 W03, Mo03, MoS2 , ossidi di piombo, ossidi di cobalto, ossidi di rame, CuS, CuS2, ln203, solfuri di ferro, Ni
- S, Ag2CrO4, Ag3PO4,, TiS2, e loro miscele.
- 6. - Cella secondo la rivendicazione 1, in cui l'anodo comprende litio.
- 7. Cella secondo la rivendicazione 6, in cui l?elettrolito comprende un sale elettrolito scelto dal gruppo costituito da LiClO4, e LiAsF6.. 8. - Cella secondo la rivendicazione 3, in cui il foglio metallico ? fatto da un metallo scelto dal gruppo costituito da titanio, tantalio, niobio , acciaio inossidabile, nichel e metalli che si possono legare con il litio. 9. - Cella secondo la rivendicazine 8, in cui il mezzo isolante ricopre almeno 66% della superficie interna di detto segmento anodico esterno e detto mezzo isolante comprende un nastro adesivo avente un sopporto scelto dal gruppo costituito da poliestere , vinile , cellophane , polietilene a peso molecolare ultra elevato e polipropilene a peso molecolare ultra elevato e un adesivo scelto dal gruppo costituito da acrilato, silicone e adesivi a base di gomma. 10. - Cella secondo la rivendicazione 8, in cui il mezzo isolante comprende un materiale non tessuto avente una densit? maggiore del separatore
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