KR800000157B1 - 비수성 전지 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

비수성 전지

본 발명은 고도의 활성금속양극, 고체음극, 액체유기전해질을 이용하는 비수성 전지에 관계되는데, 전기한 전해질은 저점도성보조용매와 특정 용질로 결합되어 있는 설포란(sulfolane)이나 그것의 액체알킬치환 유도체(alkyl-substituted derivative)로 원천적으로 구성 된다.

고에너지 바테리 시스템의 개발에는, 바람직한 전기 화학적 성질을 갖는 전해질의 리튬, 칼슘같은 고반응성 양극물질과의 적합성과, 불화탄소, 황산동 같은 고에너지 밀도 음극 물질들의 효과적인 사용이 요구된다. 수성 전해질들의 사용은 이러한 시스템들에는 사용되지 않는데 왜냐하면 양극 물질들이 물과 화학적으로 잘 반응하기 때문이다. 따라서 이러한 고반응성 양극들과 고에너지 밀도 음극들의 사용으로 얻어지는 고에너지 밀도를 실현시키기 위해서는 비수성 전해질 시스템들의 연구와 특히 비수성 유기전해질 시스템들에 관심을 돌릴 필요가 있다.

기술분야에서 "비수성 유기 전해질(nonaqueous orgnic electrolyte)"이란 말은 주기율표의 그룹I-A,그룹Ⅱ-A 또는 그룹Ⅲ-A 원소들의 염이나 복합염 같은 용질이 적당한 비수성 유기 용매에 용해된 상태의 전해질을 일컫는데, 통속적인 용매류는 푸로필렌 탄산염, 에칠렌 탄산염 또는 감마부치로락톤(Υ-butyrolactone)같은 것이다(여기서 사용된 "주기율표"라는 말은 The Handbook of Chemistry and Physics, 48th edition, The Chemical Rubber Co, Coleveland, Ohio, 1967-1968의 뒷카버 안쪽에 실려있는 원소 주기율표를 일컫는다.

용질들이 많이 알려져 있고 또한 추천되고 있지만 적절한 용매의 선택은 특히 문제가 되어 왔는데 그것은, 용액을 통하여 효과적인 이온 이동이 가능하도록 전해질을 충분히 전도성이 있도록 하는데 사용될 수있는 많은 용매들은 앞에서 언급된 고도의 반응성 양극들과 반응하기 때문이다. 결국 적절한 용매를 찾는 연구들은 유기성 황, 인, 비소함유 화합물들에 주의하여 지방족과 방향족 질소, 산소함유 화합물들에 집중되었다. 이러한 연구의 결과들은 아직도 완전히 만족스러운 것이 못되는데 왜냐하면 여태까지 연구된많은 용매들이 불화탄소 같은 극히 고에너지 밀도 음극물질과 효과적으로 사용될 수 없었으며, 리튬 양극들에 충분히 부식되어 일정기간 이상에는 효과적인 작용 수행을 못하게 만들기 때문이다.

Blomgren 등에 의한 미국특허 3,547,703은 에칠렌글리콜설파이트에 용해된 용질을 사용하는 비수성 바테리 전해질 사용을 기술하고 있다. 미국특허3,536,532와 3,700,502는 경금속 양극과 통속적인 비수성전해질과 함께 활성 음극 물질로서 고체 불화탄소[(CF_x)_n]을 사용하는 비수성전지류를 기술한다.

불란서 특허 2,124,388은 용매로서 디옥소란(Dioxolane)을 사용하는 비수성 전해질을 기술한다.(AbnerBrenner에의한 J. Electrochemical Society-Vol. 118- March 1971, page 461-2에 나타나는 기사에는 설포란이나 3-메틸설포란 용매의 불화붕소리티움염 10% 용액으로 구성되는 전해질을 사용하는 리튬의 전극 원치에 지향한 약간의 실험 결과들이 기술되어 있다). 비록 기사에 기술된 전지류에는 높은 역기전력(EMF)가 관찰되었지만 저자의 결론에 의하면, 그 전지들은 기사에 묘사된 형태의 고에너지 밀도 바테리로서 어떠한 유용성도 가진다고는 제안하지 않는다.

Arden P. Zipp에 의해 저술된 Journal of Physical Chemistry-Vol.77, page 718-721 1973에 나타난 또 다른 기사는 여러가지 알카리 금속과 테트라알킬암모늄피크레이트를 함유하는 설포란과 3-메틸설포란용액들에 대한 전도성 측정결과들을 기술하고 있다. 저서 결론에 의하면, 3-메틸설포란의 전해질들이 설포란의 경우보다 보다 큰 친밀성(결합성)과 보다 낮은 운동성을 나타냈는데, 그것은 아마 보다 낮은 유전상수와, 수소원자가 메틸 그룹으로 치환되였기 때문에 생기는 보다 큰 분자 용적 때문일 것이다.

미국특허 3,542,601은 전기 화학적 전지류를 위한 비수성 전해질을 기술하고 있는데 여기서는 전해질의 용매는 유황과 산소로부터 취해진 최소한 하나의 이질 원자를 포함하는 하나의 포화환을 갖고 있는 복소환화합물이며 특히 전기한 환의 유황이나 산소원자에 적어도 하나의 자유전자쌍이 있어야 하도록 특성지어져 있다. 그래서 본 특허는 한정된 종류의 용매들에만 국한된다. Richard E. Johnson에 의한 National Aeronavtics and space Administration 발간물(NASATM X-1,283,1966년 8월)에서 개진된 바로는, 설포란은 전해성 용매 특성 연구에서 연구된 여러가지 유기 유황 화합물들중 하나였다. 설폰류(설포란 포함)는 약간의 가능성을 보여주기는 했지만 그들의 높은 융점 때문에 비교적 바람직스럽지가 못했다. 또한 크롬산카리움(KClO₄)으로 포화된 설포란에서 얻어진 전도성 데이타에 의하면 전해질류에 사용하는 좋은 품질의 용매로서 필요한 최소값 10^-3ohm^-1cm^-1보다 낮다는 것을 알 수 있다.

AMERDC Contract DA-44-009-AMC-1661(T)하의, 육군성에 대한 Douglas N. Bennion에 의한 ''비수성 전해질시스템"에 관한 1967년 9월의 Interim Report No.2에서는 비록 설포란(테트라 메틸렌설폰)이 좋은 전해질 용매임이 관찰되었지만, 너무 점성이어서 바테리에서 그것이 어떻게 작용하는가에 대해서는 아무런 결론도 내려질 수가 없었다.

이 계약하의 마지막 보고는 1971년 2윌에 나왔는데 단지 흥미있는 주 용매들만 보고하였는데 그것들은 디메틸설폭사이드, 테트라메틸렌설폭사이드 그리고 디메틸설파이트였다. 최종 보고에서 설포란이 빠진 것은 아마 그것의 높은 융점과 점도 때문에 더 이상의 연구를 하지 않았기 때문일 것이다.

한편, 이론적인 에너지, 즉 특정한 양극-음극 쌍으로부터 잠재적으로 사용할 수 있는 전기에너지는 비교적 계산하기가 쉬운 반면, 조립된 바테리에 의해 생성된 실제 에너지가 이론적 에너지에 근접하도록 하기 위해서는 그러한 커플에 대한 비수성 전해질을 선정할 필요가 있다. 보통 당면하게 되는 문제점으로서는, 비수성 전해질이 특정한 커플과 얼마나 잘 기능을 발휘할 것인가를 전혀 사전에 예측할 수 없다는 것이다. 그래서, 전지라는 것은 3개의 부분 즉 음극, 양극 그리고 전해질을 갖는 한개의 단위체로서 간주되어야 하는 것이며, 효과적이고 작동 가능한 전지를 생산하기 위해서 하나의 전지의 부분들이 다른 전지의 부분들과 쉽사리 교환될 수 없다는 것을 알아야 한다.

본 발명의 목적은 저점성 보조용매와 용질로 결합되어 있는 설포란이나 그것의 액체성 알킬치환된 유도체에 기초한 액체 유기 전해질을 사용하는 비수성 전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 리튬같은 고활성 금속 양극(CF_x)_n이나 황산 제1동 같은 고체 음극, 그리고 저점성 보조용매, 그리고 용질로 결합되어 있는 설포란이나 그것의 액체 알킬 치환 유도체류에 기초한 액체 유기 전해질을 이용하는 비수성 전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 저점성 보조용매, 그리고 용질로 결합되어 있는 3-메틸 설포란으로 구성되는 비수성 고체 음극 전지류를 위한 전해질 용매 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은, 리튬 양극, 고체(CF_x)_n음극, 그리고 디옥소린 같은 지점성 보조용매와 LiClO₄같은 용질로 결합되어 있는 설포란이나 3-메틸 설포란에 기초한 액체 유기 전해질을 이용하는 비수성 전지를 제공하는 것이다.

본 발명은 새로운 고에너지 밀도 비수성 전지를 제공하는데 그것은 고도의 활성 금속 양극, 고체음극, 그리고 설포란, 그것와 액체 알킬 치환 유도체 그리고 그것들의 혼합물들로 구성되는 그룹중 선택된 하나의 용매, 최소한 하나의 지점도성 보조용매, 그리고 이온화 가능한 용매로 원천적으로 구성되는 액체 유기전해질로 구성된다.

본 발명에 적절한 고활성 금속 양극류는 리튬(Li), 포타슘(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 그리고 그것들의 합금류를 포함한다. 이러한 활성 금속류중에서, 리튬이 우선적인데 왜냐하면, 그것이 전지에 쉽사리 조립될 수 있는 유연한 금속이라는 점 이외에도 그것은 적절한 양극 금속류 중에서 가장 높은 무게당 에너지 비율을 가졌다는 것이다. 소듐 양극류는 설포란과 반응하기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에 사용하는 음극류는 고체 전극들인데 그것들은 식(CF_x)_n으로 표시되는 불화탄소(여기시 X는 약 0.5에서 1.2까지이고, n은 단량체 단위 숫자로서 광범위하게 변할 수 있다.) 유화구리(CuS), 산화구리(CuO), 2산화망간(MnO₂), 2산화납(PbO₂), 유화철(FeS₂), 염화구리(CuCl₂), 염화은(AgCl), 그리고 유황(S)가 포함된다.(CF_x)_n전극들은 탄소와 불소로 구성되어지는데 전기한 탄소는 석탄, 목탄 또는 활성탄 같은 탄소의 흑연성과 비흑연성 형태들은 포함한다. 미국 특허 3,536,532와 3,700,502에 묘사된 바와같이, 고형 불화탄소 전극들은 X값의 범위가 0에서 1사이에서는 화학물질에 극히 안정하고 저항력이 있다. 우선적으로는 X값이 약 0.8에서 1.1사이의 (CF_x)_n음극류가 발명의 특정한 전해질과의 사용에 적절한 것인데 왜냐하면 이 범주가 음극 물질들의 유용한 에너지 밀도와 전도성의 최적 조합상태를 나타내기 때문이다.

설포란과 그것의 알킬치환 유도체들은 고도의 활성 금속양극들과의 사용에 이상적으로 적합한데 왜냐하면, 그들은 고도의 활성 양극들을 효과적으로 무반응화시켜 전지의 수명을 언장시키는 반면, 전지가 작동하지 않도록 까지는 양극들을 무반응화 시키지 않기 때문이다.

비록 이론에 억매이고 싶지는 않지만, 설포란이나 그것의 액체 알킬 치환 유도체들은 활성 양극의 표면상에 반응 억제성 막을 형성하여 전지 저장중의 소모성 부식을 효과적으로 방지하거나 극소화시키는 것으로 믿어진다.

본 발명에 사용하는 우선적인 용매들은 설포란과 3-메틸 설포란이다. 설포란은 1,1-디옥 소테트라하이드로 치오펜(dioxotetrahydrothiophene)이며 때때로 테트라 메틸렌 설폰으로 불리어지기도 하는데 그것은 다음 구조의 포화된 복소환화합물(saturated heterocyclic compound of the structure)이다.

설포란의 물리적 성질들은 테이블 1에 보여진다.

[표1]

3-메틸 설포란은 전기한 구조의 액체 알킬치환 유도체이며, 다음 구조를 갖는다.

설포란과 3-메틸설포란 같은 설포란의 액체 알킬치환 유도체들은 훌륭한 비수성 용매들이지만 그들이 비교적 높은 점도를 갖는다는 단점이 있다. 그래서 용매들의 전도성을 개선할 목적으로 이러한 용매들에 금속염들이 용해될 때에는, 용액의 점도가 비수성 전지 용융에 전해질로서 사용하기에는 너무 높아지게된다. 그래서, 본 발명에 따르면, 만약에 설포란과 그것의 액체 알킬치환 유도체들이 고에너지 밀도에서 작용할 수 있는 비수성 전지류의 전해질로서 사용되기 위해서는 저점도성 보조용매의 첨가가 필요하다.그래서 발명은 리튬 같은 고도의 활성 금속 양극, (CF_x)_n같은 고체 음극, 그리고 저점도성 보조용매와 이온화 가능한 용질과 함께 설포란이나 그것의 액체 알킬치환 유도체류로 구성되는 비수성 전해질을 갖는 새로운 고에너지 밀도 전지로 지향되는 것이다.

설포란이나 그것의 액체 알킬 치환 유도체들은 전해질의 용매와 보조용매 성분들의 용적에 대해 80%용적 이하로 구성되어져야 하는데 왜냐하면 그 이상이면 전해질은 효과적인 고에너지 밀도전지 용융에는 너무 점성이 클 것이기 때문이다.

약 20%용적 이하의 양이라도 부적합한데, 왜냐하면 고도의 반응성 양극 물질을 반응억제할 정도의 충분한 설포란이 모자라서 전기한 반응 억제력이 없으면, 전지 수명은 매우 손상을 받을 것이기 때문이다. 전해질에서의 설포란이나 그것의 액체 알킬치환 유도체들의 우선적인 양은 약 65%와 약 45%용적 사이이다. 설포란이나 그것의 액체 알킬치환 유도체들은 근본적으로 무수상태일 필요가 있다. 결국은, 본 발명에 유용한 시판 용매물질들은 보통 비수성 전지에 효과적으로 사용되기에는 너무 많은 량의 물을 함유하고 있기 때문에, 용매물질들은 보통 약 200ppm이하, 우선적으로는 50ppm이하 수준으로 함수량을 제거키위해 처리되어야 하는 것이다. 그러나, 본 발명의 용매류 사용에 의한 반응억제 효과 때문에 비수성전지시스템에서의 통속적인 전해질류에서 일반적으로 필요하고 받아들여지는 수준에 대비하여 위 범주내에 소량의 물이 허용될 수 있는 것은 반가운 일일 것이다. 또한 만약에 설포란이 SO₂+부타디엔으로부터 제조되어 2수소화합물로 수소화 반응이 되는 경우라면, SO₂+부타디엔이 잔유물로 남게될 가능성이 있다. 140°-150℃에서 알콘깨스하에서(알콘 기포기에 의한 교반과 함께함이 우선적인) NaOH와 함께 가열함으로서 SO₂와 부타디엔은 모두가 제거될 수 있다. 연이어서, 감압하에 증류를 하면 맑은 액체가 생성되는데, 그것은 약 28℃에서 무색 고체로 응고된다. 그 물질은, 생성될때의 자극성 내음과는 반대로, 처리후에는 향기로운 내음을 가지며, 자극성 내음은 설포란의 특성이 아니다. 또한 이외에도, 용매물질로부터는 200ppm 이상의 초과 함수량을 제거시킬 필요가 있는데 이것은 예를 들어 시판중인 적절한 분자체에 의한 처리로 성취될 수 있다.

액체 물질로부터 과량의 수분을 제거하기 위한 다른 기술들은 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 여기서 더 묘사될 필요가 없다.

본 발명에 사용하는 저점도 보조용매류에는 테트라하이드로푸란(THF), 디옥소란디메톡시에탄(DME),디 메틸이소옥사졸(DMI), 디 에틸카보네이트(DEC), 에틸렌그리콜설파이트(EGS), 디옥산, 디 메틸설파이트(DMS), γ-부틸로락톤(GBL) 등이 포함된다.

테트라하이드로푸란과 1,3-디옥소란이 우선적인 보조용매류인데 왜냐하면, 액체 설포란이나 그것의 액체 알킬치환 유도체들에 용해된 금속염들과의 적합성과, 전지 성분들에 대한 그들의 화학적인 불활성 때문이다. 특히, 첨가되는 지점도성 보조용매(들)의 전체양은 용질을 제외한 전체 용매와 보조용매 용적에대해 약 20-80% 범위이어야 하는데 왜냐하면 전지 사용에 적절하도록 점도를 낮추기 위해서이다. 전기한 적절한 수준이라는 것은 일반적으로 30℃에서 약 5센티 포이즈 이하이다.

본 발명에 사용하는 이온화 용질은 단일염(LiClO₄)나 2중염 또는 그것들의 혼합물일 것인데, 그것들은 하나 또는 그 이상의 용매들에 용해될 때에는 이온적으로 전도용액을 생성할 것이다.

우선적인 용질류는 무기 또는 유기 루이스(Lewis) 산류의 복합치들과 무기 가이온화성 염류들이다. 그것들을 사용하는데 한가지 요구되는 사항은 염류가 단일체이거나 복합체이던간에 사용되는 용매와 보조용매(류)에 적합하여야 하며, 그들이 예를 들면 최소한 약 10^-4ohm^-1cm^-1정도의 이온전도성을 갖는 용액을 생성하여야 한다. 일반적으로는, 최소한 약 0.5M(moles/liter)의 양이면 대부분의 전지응용에는 충분할 것이다. 산류와 염기류에 대한 루이스나 전자 개념에 따르면, 활성수소를 갖지 않은 많은 물질들은 산류나 전자쌍의 수용체로서 작용할 수 있다.

기본적인 개념은 화학문헌(Journal of Franklin Institute, Vol.226, July/Decermber 1988, page 293-313, G.N. Lewis)에 수록되어 있다.

이러한 복합체들이 용매에서 작용하는데 대한 제기된 반응은 미국특허 3,542,602에 자세히 기술되어 있는데 거기서 제안된 바로는, 루이스 산과 가이온화성 염간에 형성된 복합체나 복염은 양 성분들의 단독의 경우보다 안정한 물질을 생성한다는 것이다.

대표적인 적절한 루이스 산류에는 불화알미늄, 브롬화알미늄, 염화알미늄, 5염화안티 몬,4염화지르코니윰, 5염화인, 5불화인 불화 보론(붕소), 염화붕소, 취화붕소, 5불화 비소등이 포함된다. 루이스 산류와함께 사용할 수 있는 가이온화성 염류에는 불화리튬, 염화리튬, 브롬화리튬, 황화리튬, 불화나토륨, 염화나트륨, 브롬화나트륨, 불화포타슘(카리), 염화카리, 브롬화카리 등이 포함된다.

루이스산과 무기 가이온화성 염과의 반응에 의해 형성된 복염류들은 그렇게 사용되거나 또는 개개의 성분들은 용매에 따로 가해져서, 복염이나 원래의 결과 이온들을 형성할 것이라는 것은 기술분야에 숙달된사람에게는 분명한 사실일 것이다. 그러한 복염의 우선적인 한예는 염화알미늄과 염화리튬간의 작용에 의해 생성된 리튬알미늄 테트라크로라이드를 들 수 있다. 또 다른 우선적인 복염류로서는 리튬 테트라흘루오보레이트(LiBF₄) 리티움 헥사푸루오르알젠네이트(LiAsF₆) 리티움헥사푸루오로포스페이트(LiPF₆) 포타시움헥사푸루오로알제네이트(KAsF₆)가 있다.

가이온화성 염을 선택하는 주 기준은 그것이 전지의 용매, 보조용매 그리고 전극들과 적합하고, 비반응성이어야 한다는 것이다. 또한 비수성 전해질은 고반응성 양극 금속과는 불활성이어야 하고 반면에 그 양극은 그 전지가 방전시에 전류 흐름의 지연이 초래될 정도로 완전히 반응성이 억제되지 말아야 한다.

비록 용매류, 보조 용매류 그리고 용질들의 모든 화합이 모든 양극 음극 전지 시스템에 효과적인 전해질로서 작용하는 것은 아닐 것이라는 것을 알아야 하겠지만, 일단 비수성 전지의 양극과 음극 성분들이 선정되면, 비수성 전지 시스템에 효과적으로 사용될 수 있는 전해질을 생성하기 위해 본 발명의 용매들과 사용되는 적절한 보조용매와 용질을 선택하는 문제는 기술자의 기술 범주 이내의 문제이다.

본 발명에 따른 우선적인 비수성 전지 시스템들은 테이블 2에 보여진다.

[TABLE 2]

Nonaqueous cell system

[실시예 1]

평판 시험 전지들이 공기밀폐 유리 용기들안에 만들어졌는데, 그것들의 크기들은 직경 3.8cm, 높이 0.7cm였다. 전선들이 epoxy cement 봉인들을 통과하여 용기내의 전극들에 연결되었다.

각 전지의 양극은 표면적 4㎠의 리튬 박판이었다. 각 음극은 유사한 표면적이었다. 음극은 80% 무게의 활성물질(=CF_1.0) 10% 무게의 카본블랙,10% 무게의 하이드록시 에틸렌셀루로오즈와 섬유성 세루로즈 바인더 또는 10% 무게의, 펼쳐진 닉켈 스크린상에 압착된, 포리테트라푸루오로에틸렌을 함유하였다. 테이블 3에서 나타난 바와같이 선정된 전해질 약 30ml가 각 전지에 사용되었다.

(CF_x)_n(여기서 x=1)의 이론적 용량은 미국특허출원번호462,792에 기술된 바와같이 0.864Ah/g으로계산되었다. 전지들은 활성 음극물질 약 0.23-0.28g으로서 만들어졌다. 전지들은 특정한 전압 차단에 대한 저항 하중에서 방전시킴으로서 시험되었다. 시험 결과는 테이블 3에 나타나 있다.

[TABLE 3]

^*Calculated from actual dimensions of cathode.

100%를 넘는 음극 효율들은 활성 카본블랙 물질의 사용때문인 것으로 믿어지는데 그것은 매우 활성이 강한 탄소이며, 이전의 비수성 전지 시스템에서 방전중의 전지의 용량에 기여하는 것으로 관찰되어 왔다.

[실시예 2]

실시예 1에서 묘사된 형태의 평판 전지들이 유화구리(CuS) 음극들을 사용하여 만들어졌다. 적당량의 미세, 구리분말과 유황을 밤새껏 얼버무려 완전히 혼합하여 닉켈 스크린상에 압착한 후,100。C 알곤 깨스하에서 16시간 동안 열처리하였다. 전지에 사용된 전극의 면적은 4㎠이었다. 양극과 전해질은 실시예 1과동일하였다.

실시예 1에서와 같이 전지들이 시험되었으며 그 결과는 테이블 4에 나타나 있다.

[TABLE 4]

*Using an average voltage of 1.9V.

** Calculated from actual dimensions of cathode.

주목할 점으로는, 이러한 결과들은 유화구리의 환원의 제1단계를 말하는 것으로서, 즉 이 시스템에서는 Cu²⁺+1e^-→Cu¹⁺이다; 제2단계 Cu¹⁺+1e^-→Cu⁰는 없다. 이러한 것은 대체로 모든 전지들의 츨력이 제1단계의 포텐샬이라는 중요한 잇점이 있다.

[실시예 3]

실시예 1의 것과 유사한 전지들과 실시예 2에서 묘사된 형태의 CuS음극들을 사용하여,6개의 전지들이 전해질로서 용적 50/50 설포란 디메톡시에탄 +IMLiClO₄를 사용하여 만들어졌다.

이러한 전지들이 위에서 기술된 바와같이 실험되었으며, 그 평균시험 데이타가 테이블 5에 보여진다.

[TABLE 5]

*Based on a cutoff voltage of 2.0V.

**Based on a Cutoff voltage of 1.62V.

***Calculated from actual dimensions of cathode.

[실시예 4]

실시예 1에 기술되어 있는 여러가지 전지들이 테이블 6에 보여지는 여러가지 전해질들과 또는 각각 다른 음극들을 사용하여 만들어졌다. 전지들은 500ohm에서 방전되었으며, 결과 데이타도 또한 테이블 6에 보여진다. 산화구리 전극들은 Fisher공인물질들과, 25.0g의 CuO,3.5g의 포리테르라프루오로에틸렌유제, 1.0g의 카본블랙 그리고 0.4g의 그라스 화이버로 구성되는 혼합물로부터 만들어졌다. 음극 전류는 별도 언급이 없는한 1mA/㎠이었다.

[TABLE 6]

(Cathode Current Density Run at 1 ㎃/㎠)

* x=0.85-1.0 for all (CF_x)_ncathodes.

**bsaed on 2mA/㎠ current density.

[실시예 5]

4개의 봉인된 젤리롤 전지 (Jelly roll cell)들이 강철통들을 사용하여 만들어졌다. 0.020인치(0.05cm)두께(1.9cm 폭×20.5cm길이)크기의 리튬 박판 양극들, 같은 크기의(CF_0.85-1.0)_n박판 음극들, 그리고 포리프로피렌격벽들이 50/50%용적의 1.0M과 염화리티움 함유 설포란-디옥소란 용매와 함께 사용되었다. 테이블 7은 10ohm과 44ohm언속 유출에서 이러한 전지들로 부터 얻어진 데이타이다.

[TABLE 7]

Jelly Roll Cells

* Calculated from actual dimensions of cathode.

[실시예 6]

5개의 봉인된 젤리롤 전지(Jellyroll cell)들이 여러가지 전해질들을 사용하여 만들어졌다.

그 전지들은 실시예 5형태와 유사했는데 스트립들의 길이만은 18.0cm였다. 이러한 전지들은 전류밀도 0.65mA/㎠을 주고 차단전압 1.5V으로 50-ohm저항부하에서 방전되었다. 이 테스트결과는 테이블 8에 실려 있다.

[TABLE 8]

* These were all (CF_x)_nwhere x=0.85 to 1. 0

[실시예 7]

7개의 여러가지 평판 전지들이 실시예 1에 기술된 것들과 동일하게 만들어져서 71℃에서 9일동안 저장후에 차단전압 1.5V로 500ohm부하(전류밀도=1mA/㎠)에서 시험되었다. 7개의 동일한 전지들이 25℃에서 같은 방법으로 다시 테스트되었다. 그 결과는 테이블 9에 보여진다.

[TABLE 9]

일반적으로 71℃에서의 1주일 저장은 대략 25℃에서의 1년 저장에 해당함으로, 전기한 데이타에 의하면 본 발명에 의한 전지들은 그들의 출력의 감쇠없이 긴 수명을 갖는 것으로 특징지어질 수 있음이 명백하다.

[실시예 8]

5개의 젤러를 전지(Jelly roll cell)들이 실시예 5의 것들과 동일하게 (CF_x)_n음극을 사용하여 만들어졌으며, 71℃에서 11일 동안 저장한 후에 차단 전압 1.5V로 50ohm 저항부하(0.65mA/㎠)에서 테스트 되었다. 이 테스트의 결과는 테이블 10에 보여진다. 또한 데이타가 가르키는 바로는, 본 발명에 의한 전지들은 긴 수명을 갖는 것으로 특징지어질 수 있음을 증명한다.

[TABLE 10]

본 발명이 그것의 특별한 많은 상세들에 대하여 기술되어 있지만 이러한 상세들이 본 발명의 범주를 제한시키는 것으로 해석될 의사는 아니다.

Claims (1)

1. 그 활성 금속 양극과, 고체 음극과, 그리고 설포란, 그것의 액체 알킬 치환 유도체 그리고 그것들의 혼합물들로 구성되는 그룹중 선택된 하나의 용매와, 최소한 하나의 저점성 보조용매, 그리고 이온화 가능한 용질로 원천적으로 구성되는 액체 유기 전해질로 구성되는 비 수성전지.