NO152392B - Sekundaer elektrisk celle. - Google Patents
Sekundaer elektrisk celle. Download PDFInfo
- Publication number
- NO152392B NO152392B NO802656A NO802656A NO152392B NO 152392 B NO152392 B NO 152392B NO 802656 A NO802656 A NO 802656A NO 802656 A NO802656 A NO 802656A NO 152392 B NO152392 B NO 152392B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- electric cell
- stated
- electrolyte
- active material
- negative electrode
- Prior art date
Links
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- -1 hexafluorophosphates Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 3
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000005677 organic carbonates Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 101100038645 Streptomyces griseus rppA gene Proteins 0.000 claims 1
- 238000005267 amalgamation Methods 0.000 claims 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims 1
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 claims 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 25
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N N-Butyllithium Chemical compound [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 2-[(2-hydroxy-5-methylphenyl)methyl]-4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(CC=2C(=CC=C(C)C=2)O)=C1 XZXYQEHISUMZAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CCFKWUMXBUQERQ-UHFFFAOYSA-N FP(=O)=O Chemical class FP(=O)=O CCFKWUMXBUQERQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATTZFSUZZUNHBP-UHFFFAOYSA-N Piperonyl sulfoxide Chemical compound CCCCCCCCS(=O)C(C)CC1=CC=C2OCOC2=C1 ATTZFSUZZUNHBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940107816 ammonium iodide Drugs 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- ZJZXSOKJEJFHCP-UHFFFAOYSA-M lithium;thiocyanate Chemical compound [Li+].[S-]C#N ZJZXSOKJEJFHCP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M potassium thiocyanate Chemical compound [K+].[S-]C#N ZNNZYHKDIALBAK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229940116357 potassium thiocyanate Drugs 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000008279 sol Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 150000003567 thiocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G1/00—Methods of preparing compounds of metals not covered by subclasses C01B, C01C, C01D, or C01F, in general
- C01G1/12—Sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Description
Det er i de senere år gjennomført en rekke undersøkelser ved-rørende elektriske celler med høy energidensitet under anvendelse av positive elektroder som inneholder lamellforbindelse hvori det negative aktive material lamelldannes under oppladning. Det nevnte negative aktive material utgjøres av et alkalimetall, spesielt litium. Slike elektriske celler er beskrevet spesielt i fransk patentskrift nr. 2.381.395.
Vismutoksyd B^O^ er også blitt anbefalt for bruk som et positivt aktivt material, som beskrevet i "Journal of the Electrochemical Society, 1978, bind 125, nr. 1, side 14", og likeledes bruk av forbindelser som f .eks. Pb2Bi20^ og PbBi20^ som publisert i "The proceedings of the llth International Power Sources Symposium, nr. 7, Brighton 1978", på side 623, publisert av Academic Press.
Slike forbindelser som tillater oppnåelse av høy energidensitet er imidlertid ikke egnet for fremstilling av oppladbare eller sekundære elektriske celler.
En rekke utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse av-hjelper de nevnte ulemper og oppfinnelsen tilveiebringer en elektrisk celle med høy energidensitet som er i stand til å underkastes et stort antall av ladning/utladning-sykluser. En slik elektrisk celle er videre ikke særlig dyr i fremstilling.
Oppfinnelsen vedrører således en sekundær elektrisk celle som inkluderer en ikke-vandig elektrolytt, en negativ elektrode hvor det aktive material inkluderer i det minste et alkalimetall i kontakt med elektrolytten, og en positiv elektrode hvor det aktive material er egnet for innlammellering i det aktive material i den negative elektrode, og det særegne ved den elektriske celle i henhold til oppfinnelsen er at den positive elektrode inkluderer en aktiv forbindelse eller fast oppløsning med den generelle formel M^X . RyX3 hvori:
M er et element valgt fra bly og tinn,
R er et element valgt fra vismut og antimon, og
X er et element valgt fra svovel og selen,
idet x har en verdi fra mer enn 0 til og med 1, og y har en verdi fra mer enn 0 til og med 2.
Eksempler på oppfinnelsen er beskrevet med henvisning til de vedføyde tegninger hvori: Fig. 1 er et tverrsnitt gjennom en elektrisk celle av den så-kalte knappetype, i samsvar med oppfinnelsen; og Fig. 2 og 3 er grafiske fremstillinger som illustrerer den elektriske yteevne av elektriske celler i samsvar med oppfinnelsen .
En elektrisk celle i samsvar med oppfinnelsen inkluderer følg-ende hovedkomponenter:
POSITIV ELEKTRODE
Den positive elektrode i en celle i henhold til oppfinnelsen inkluderer som nevnt en forbindelse med følgende generelle f ormel:
hvori
M representerer et element valgt fra bly og tinn;
R representerer et element valgt fra vismut og antimon; X er et element valgt fra svovel og selen, og
x har en verdi fra mer enn 0 til og med 1 og y har en verdi fra mer enn 0 til og med 2.
Som eksempel nevnes at slike forbindelser kan omfatte PbBi2S4 og SnBi2S4>
Et slikt aktivt material kan anvendes alene hvis det er tilstrekkelig ledende, men bor ellers anvendes i forbindelse med en elektrisk ledende bærer som f.eks. karbon, kobber, nikkel, zink, solv eller lignende,
sammen med et bindemiddel som f.eks. polytetrafluoretylen, som kan anvendes for å styrke strukturen.
Det aktive material avsettes på bæreren eller danner en poros tekstur ved sammenpressing på en kollektor.
Det nevnte aktive material kan også blandes med et ledende pulver som f.eks. karbon, grafitt eller en blanding derav.
Generelt er strukturen av det positive aktive material i lag basert på Schoenflyes romgruppering. Disse lag er forbundet med hverandre ved hjelp av van der Waals krefter. De enkelte lag danner i det minste et ark som inneholder metallatomer og er beliggende mellom ark av ikke-metallatomer. Lamelldannelses- og delamellerings-reaksjoner foregår mellom lagene og er mulig på grunn av svakheten av de nevnte van der Waals krefter.
Hastigheten for lamelldannelsen og delamelleringen (som tilsvarer ladning og utladning av den elektriske celle) antas å være en viktig faktor for å bestemme mulige vesentlige konsentrasjons-polarisasjoner som kunne opptre ved elektroden under de elektrokjemiske prosesser i nærvær av de forbindelser som anvendes som positive aktive materialer.
Den folgende tabell gir et antall parametre for en for-forbindelse anvendt ved oppfinnelsen, d.v.s.
PbBi2S^, i sammenligning med tidligere kjente forbindelser:
I den foregående tabell:
d betegner densiteten;
m(g) er molekylvekt;
F/mol (primær) er antall Faraday pr. mol aktiv forbindelse utladet i en primær celle;
Ah/kg er den teoretiske spesifikke kapasitet;
E/(volt) er den initiale spenning i forhold til litium;
Wh/kg er energidensitet pr. vektenhet;
Wh/dm 3er energidensitet pr. volumenhet.
NEGATIV ELEKTRODE
Den negative elektrode inkluderer i det minste ett alkalimetall.
Metallet kan anvendes alene, avsatt på en elektrisk ledende bærer fremstilt av f.eks. kobber, stål, nikkel, karbon e.1.
En legering av det nevnte alkalimetall kan også anvendes, bare legeringen er elektrisk ledende og i stand til elektrokjemisk å frigi ioner som reagerer med det positive aktive material.
Som et eksempel kan den negative elektrode fremstilles av en legering av litium og aluminium slik at derved hastigheten for dannelse og vekst av dendriter under oppladningen reduseres til et minimum.
ELEKTROLYTT
Elektrolytten inkluderer for det forste et opplosnings-middel som er kjemisk inert i forhold til elektrodene og som tillater at ioner kan vandre mot elektrodene, og for det annet et ioniserbart salt opplost i losningsmidlet. Saltet har folgende generelle formel:
L Z
hvori
L er et kation valgt fra ioner av alkalimetaller og Z er i det minste et anion valgt fra halider, sulfater, nitrater, fosfofluorider, tiocyanater, perklorater, heksafluorfosfater og hydroborider.
Spesielt fordelaktige salter er litiumperklorat, litiumheksafluorfosfat og litiumtiocyanat, ammoniumjodid og ammoniumheksafluorarsenid, kaliumtiocyanat, eller klorid og magnesiumklorid.
De anvendte løsningsmidler er polare organiske forbindelser som f.eks. esteie, etere, organiske karbonater, organiske laktoner, amider eller sulfoksyd.
Disse løsningsmidler kan anvendes enten alene eller i blanding. Konsentrasjonen av ioniserbart salt i losningsmidlet bestemmes av dets ledningsevne og kjemiske reaktivitet. Generelt anvendes konsentrasjoner på mellom 0,1 og 5 mol pr. liter.
Det bemerkes også at faste elektrolytter som f.eks.
(3-aluminiumoksyd kan anvendes. Likeledes er smeltede alkalimetallhalider egnet.
PRAKTISKE UTFORELSESFORMER
En praktisk utforelsesform av en elektrisk celle av knappetypen i samsvar med oppfinnelsen skal nå beskrives med henvisning til fig. 1.
Fig. 1 illustrerer en elektrisk celle av knappetypen med et negativt aktivt material 1, et positivt aktivt material 2 og en poros separator 3 som er impregnert med elektrolytt. Den positive kollektor 4 danner en skål og den negative kollektor 5 danner et lokk.
Det positive aktive material 2 komprimeres i skålen 4 under en belastning på 800 kg og under en torr nitrogen-atmosfære.
Det negative aktive material 1 komprimeres i lokket 5 under en argonatmosfære. Separatoren 3 er av cellulose-typen og er impregnert med elektrolytt. Etter montering utlades den således tildannede celle med 500 uA og opplades deretter med den samme strømstyrke.
Noen eksempler på elektriske celler skal nå gis.
1. EKSEMPEL
Forbindelsen PbBi2S4 ble fremstilt ved å oppvarme en blanding av PbS og Bi2S.j ved omtrent 700°C i 2 uker. En 1,5 M losning av butyl-litium i heksan ble bragt til å reagere med blandingen og resultatet analysert for å påvise at litium var blitt inlammelert i forbindelsen. Deretter ble 500 mg av substansen komprimert i skålen 4 til å danne en elektrisk celle av knappetypen som beskrevet ovenfor, men monteringen foregikk i utladet tilstand. Kapasiteten av den elektriske celle etter oppladning var 100 milliamp-timer ved gjentatte oppladninger.
2. EKSEMPEL
Forbindelsen PbBi2S4 ble fremstilt ved å oppvarme en blanding av PbS og B^S^ ved omtrent 700°C i 1 uke. Forbindelsen ble så blandet med 15 vekt% av en blanding
av 70% grafitt og 30% acetylensort. En elektrisk celle som beskrevet med henvisning til fig. 1 ble så fremstilt med den nevnte forbindelse, under anvendelse av en tomolar losning av LiClO^ i dioksolan som elektrolytt. Ekvivalent-kapasiteten av en slik elektrisk celle var 90 mAh for en katode med en overflate på 1,2 cm 2 og 1,6 mm tykk.
Fig. 2 viser utladningskurven for den elektriske celle ved en stromstyrke på 200 uA (kurve A) og 500 ] iA
(kurve B). Spenningen E i volt som en funksjon av antallet av F/mol er, avsatt langs X-aksen.
Fig. 3 viser kretslopkurven av en slik elektrisk celle, nemlig spenningen E i volt som en funksjon av antallet F/mol.
En slik elektrisk celle har en forhold energi/vekt på omtrent 1500 Wh/kg og er reversibel.
Oppfinnelsen kan finne anvendelse i elektriske celler for ur, pacemakere o.l.
Claims (9)
1. Sekundær elektrisk celle som inkluderer en ikke-vandig elektrolytt, en negativ elektrode hvor det aktive material inkluderer i det minste et alkalimetall i kontakt med elektrolytten, og en positiv elektrode hvor det aktive material er egnet for i nn 1amel1ering i det aktive material i den negative elektrode,
karakterisert ved at den positive elektrode inkluderer en aktiv forbindelse eller fast oppløsning med den generelle formel MxX . RyX3 hvori: M er et element valgt fra bly og tinn, R er et element valgt fra vismut og antimon, og X er et element valgt fra svovel og selen, idet x har en verdi fra mer enn 0 til og med 1, og y har en verdi fra mer enn 0 til og med 2.
2. Elektrisk celle som angitt i krav 1, karakterisert ved at den aktive forbindelse er Pbl^S^ eller SnE^S^.
3. Elektrisk celle som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den aktive forbindelse er forbundet med en elektrisk ledende bærer.
4. Elektrisk celle som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den aktive forbindelse er blandet med et ledende pulver inkluderende en substans valgt fra acetylen-sort, grafitt og blandinger derav.
5. Elektrisk celle som angitt i krav 1 - 4, karakterisert ved at elektrolytten inkluderer i det»minste et ioniserbart salt oppløst i et løsnings-middel i en konsentrasjon mellom 0,1 og 5 mol pr. liter.
6. Elektrisk celle som angitt i krav 5, karakterisert v-'e d at det ioniserbare salt har en generell formel LZ hvori L er et kation valgt fra ioner av alkalimetaller og Z er et anion valgt fra hal ider,sulfater, nitrater, f osf orf 1 uorid , tiocanater, perklorater, heksafluorfosfater og hydroborider.
7. Elektrisk celle som angitt i krav 5 eller 6,
karakterisert ved at løsningsmidlet inkluderer en organisk forbindelse valgt fra estere, etere, organiske karbonater, organiske laktoner, amider, sulfoksyder og blandinger derav.
8. Elektrisk celle som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at elektrolytten er en fast elektrolytt, spesielt /3-aluminiumoksyd fiksert til metallet av den negative elektrode.
9. Elektrisk celle som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at elektrolytten er et smeltet salt, spesielt et eller flere alkalimetallhalider.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7922644A FR2465326A1 (fr) | 1979-09-11 | 1979-09-11 | Generateur electrochimique a electrolyte non aqueux |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO802656L NO802656L (no) | 1981-03-12 |
| NO152392B true NO152392B (no) | 1985-06-10 |
| NO152392C NO152392C (no) | 1985-09-18 |
Family
ID=9229547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO802656A NO152392C (no) | 1979-09-11 | 1980-09-09 | Sekundaer elektrisk celle |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4309491A (no) |
| EP (1) | EP0025560B1 (no) |
| JP (1) | JPS5642963A (no) |
| AT (1) | ATE4151T1 (no) |
| AU (1) | AU531646B2 (no) |
| BR (1) | BR8005739A (no) |
| CA (1) | CA1148608A (no) |
| DE (1) | DE3064139D1 (no) |
| DK (1) | DK384880A (no) |
| ES (1) | ES494517A0 (no) |
| FR (1) | FR2465326A1 (no) |
| IE (1) | IE50234B1 (no) |
| MX (1) | MX154265A (no) |
| NO (1) | NO152392C (no) |
| NZ (1) | NZ194906A (no) |
| SG (1) | SG35685G (no) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4302520A (en) * | 1980-06-25 | 1981-11-24 | Union Carbide Corporation | Cathode comprising the reaction product of bismuth, sulfur and lead or iron |
| JPS5790865A (en) * | 1980-11-26 | 1982-06-05 | Toshiba Corp | Solid lithium battery |
| US4419422A (en) | 1982-03-22 | 1983-12-06 | Union Carbide Corporation | Sulfide-containing cathode for nonaqueous cells |
| CA1222543A (fr) * | 1984-04-11 | 1987-06-02 | Hydro-Quebec | Anodes denses d'alliages de lithium pour batteries tout solide |
| DE3715221A1 (de) * | 1987-05-08 | 1988-11-17 | Duracell Int | Kathoden aus unloeslichen gemischten schwermetallpolysulfiden |
| BE1000532A5 (fr) * | 1987-05-13 | 1989-01-17 | Duracell Int | Cathodes en polysulfures de metaux lourds mixtes insolubles. |
| US5051204A (en) * | 1988-11-30 | 1991-09-24 | Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Multi-element metal chalocogenide |
| IL103580A0 (en) * | 1991-10-29 | 1993-03-15 | Ivan D Kozmik | Energy storage device |
| US5351164A (en) * | 1991-10-29 | 1994-09-27 | T.N. Frantsevich Institute For Problems In Materials Science | Electrolytic double layer capacitor |
| US7537863B2 (en) * | 2003-09-16 | 2009-05-26 | The Gillette Company | Primary alkaline battery containing bismuth metal oxide |
| US7407726B2 (en) * | 2003-09-16 | 2008-08-05 | The Gillette Company | Primary alkaline battery containing bismuth metal oxide |
| US7300722B2 (en) * | 2005-04-11 | 2007-11-27 | The Gillette Company | Lithium battery containing bismuth metal oxide |
| US7972726B2 (en) * | 2006-07-10 | 2011-07-05 | The Gillette Company | Primary alkaline battery containing bismuth metal oxide |
| JP2011165565A (ja) * | 2010-02-12 | 2011-08-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 溶融塩電池 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2168866A2 (en) * | 1972-01-24 | 1973-09-07 | Comp Generale Electricite | Electrochemical cell - with catholytic electronic and/or ionic conductor consisting of copper sulphide or silver sulphide |
| US3988164A (en) * | 1974-04-25 | 1976-10-26 | P. R. Mallory & Co., Inc. | Cathode material for solid state batteries |
| US3933688A (en) * | 1974-07-12 | 1976-01-20 | Exxon Research And Engineering Company | Method for lithiating metal chalcogenides and intercalated products thereof |
| FR2381395A1 (fr) * | 1977-02-17 | 1978-09-15 | Comp Generale Electricite | Generateur electrochimique a electrode positive comportant un chalcogenure |
| US4229509A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-21 | Esb Technology Company | Non-aqueous primary battery having a bismuth (III) sulfide cathode |
| US4223079A (en) * | 1979-04-09 | 1980-09-16 | Esb Technology Company | Non-aqueous primary battery having a stannous sulfide cathode |
-
1979
- 1979-09-11 FR FR7922644A patent/FR2465326A1/fr active Granted
-
1980
- 1980-08-19 JP JP11392780A patent/JPS5642963A/ja active Pending
- 1980-08-26 ES ES494517A patent/ES494517A0/es active Granted
- 1980-08-26 US US06/181,622 patent/US4309491A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-08-28 MX MX183717A patent/MX154265A/es unknown
- 1980-09-04 AT AT80105265T patent/ATE4151T1/de not_active IP Right Cessation
- 1980-09-04 DE DE8080105265T patent/DE3064139D1/de not_active Expired
- 1980-09-04 EP EP80105265A patent/EP0025560B1/fr not_active Expired
- 1980-09-09 AU AU62171/80A patent/AU531646B2/en not_active Ceased
- 1980-09-09 NO NO802656A patent/NO152392C/no unknown
- 1980-09-09 BR BR8005739A patent/BR8005739A/pt unknown
- 1980-09-10 NZ NZ194906A patent/NZ194906A/xx unknown
- 1980-09-10 IE IE1892/80A patent/IE50234B1/en unknown
- 1980-09-10 DK DK384880A patent/DK384880A/da not_active Application Discontinuation
- 1980-09-10 CA CA000359990A patent/CA1148608A/fr not_active Expired
-
1985
- 1985-05-09 SG SG356/85A patent/SG35685G/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO802656L (no) | 1981-03-12 |
| AU531646B2 (en) | 1983-09-01 |
| NO152392C (no) | 1985-09-18 |
| DK384880A (da) | 1981-03-12 |
| SG35685G (en) | 1989-09-29 |
| BR8005739A (pt) | 1981-03-17 |
| EP0025560B1 (fr) | 1983-07-13 |
| CA1148608A (fr) | 1983-06-21 |
| MX154265A (es) | 1987-06-29 |
| IE50234B1 (en) | 1986-03-05 |
| ATE4151T1 (de) | 1983-07-15 |
| ES8104646A1 (es) | 1981-04-01 |
| IE801892L (en) | 1981-03-11 |
| FR2465326A1 (fr) | 1981-03-20 |
| FR2465326B1 (no) | 1981-09-11 |
| DE3064139D1 (en) | 1983-08-18 |
| JPS5642963A (en) | 1981-04-21 |
| US4309491A (en) | 1982-01-05 |
| AU6217180A (en) | 1981-03-19 |
| ES494517A0 (es) | 1981-04-01 |
| EP0025560A1 (fr) | 1981-03-25 |
| NZ194906A (en) | 1982-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4049887A (en) | Electrochemical cells with cathode-active materials of layered compounds | |
| US4002492A (en) | Rechargeable lithium-aluminum anode | |
| US8361652B2 (en) | Lithium sulphide battery and method of producing the same | |
| EP2828919B1 (en) | Non-aqueous electrolyte for high voltage rechargeable magnesium batteries | |
| AU729009B2 (en) | An iron-based storage battery | |
| US4049879A (en) | Intercalated transition metal phosphorus trisulfides | |
| CA1073043A (en) | Cathode for molten salt batteries | |
| US3960594A (en) | Primary or secondary electrochemical cell | |
| JPS5948512B2 (ja) | 遷移金属カルコゲン化物の陽極を備えたリチウム−溶融塩電池 | |
| NO152392B (no) | Sekundaer elektrisk celle. | |
| EP0000197A1 (en) | Rechargeable non-aqueous cell with a chalcogenide-containing electrode, a method for preparing the chalcogenide compound and a method for the preparation of the cell | |
| WO1998044578A1 (en) | A zinc sulfur battery | |
| GB2060242A (en) | Rechargeable nonaqueous silver alloy anode cell | |
| US4167608A (en) | Additive for lithium anode, thionyl chloride active cathode electrochemical cell | |
| AU593980B2 (en) | Electrolyte for lithium-sulfur dioxide electrochemical cell | |
| GB2083684A (en) | Electrochemical cell | |
| CN101128954B (zh) | 硫化锂电池及其制造方法 | |
| USRE30661E (en) | Electric current producing galvanic cell | |
| US4384028A (en) | Liquid cathode electrochemical cell additives | |
| JP2523997B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| JPS58137975A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JPH07176330A (ja) | 有機電解液二次電池およびその製造方法 | |
| Mamantov | Molten salt electrolytes in secondary batteries | |
| JPS6129101B2 (no) | ||
| WO2024116063A1 (en) | Aluminum alloys as anodes for manufacturing aluminum batteries |