NO801877L - NON-Aqueous cells using heat-treated MNO2 cathodes. - Google Patents
NON-Aqueous cells using heat-treated MNO2 cathodes.Info
- Publication number
- NO801877L NO801877L NO801877A NO801877A NO801877L NO 801877 L NO801877 L NO 801877L NO 801877 A NO801877 A NO 801877A NO 801877 A NO801877 A NO 801877A NO 801877 L NO801877 L NO 801877L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- electrolyte
- manganese dioxide
- cell
- cell according
- lithium
- Prior art date
Links
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 72
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-1,3-oxazolidin-2-one Chemical compound CN1CCOC1=O VWIIJDNADIEEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- AKUSZFPCJFNRSZ-UHFFFAOYSA-N 3,4-dimethyl-1,2-oxazole Chemical compound CC1=CON=C1C AKUSZFPCJFNRSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfite Chemical compound COS(=O)OC BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FZKPQHFEMFIDNR-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl hydrogen sulfite Chemical compound OCCOS(O)=O FZKPQHFEMFIDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 69
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 5
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229920006226 ethylene-acrylic acid Polymers 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical group [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WENQODKVXRYQIV-UHFFFAOYSA-N [As].[P].[S] Chemical compound [As].[P].[S] WENQODKVXRYQIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Chemical group 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical group [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical group [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012738 dissolution medium Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/502—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese for non-aqueous cells
-
- 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
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
-
- 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
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
- H01M6/162—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
- H01M6/164—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by the solvent
-
- 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)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en ikke-vandig celleThe present invention relates to a non-aqueous cell
som benytter en meget aktiv metallanode, en mangandioksydholdig katode som inneholder mindre enn 1% vann basert på vekten av mangandioksydet, og en flytende organisk elektrolytt basert på 3-mety1-2-oksazolidon i forbindelse med et medopp-løsningsmiddel og et utvalgt oppløst materiale. which uses a highly active metal anode, a manganese dioxide-containing cathode containing less than 1% water based on the weight of the manganese dioxide, and a liquid organic electrolyte based on 3-methyl-2-oxazolidone in conjunction with a co-solvent and a selected solute.
Utviklingen av høyenergibatterisystemer krever.forenelighet mellom en elektrolytt med deønskede elektrokjemiske egenskaper og på den annen side sterkt reaktive anodematerialer slik som litium, natrium og lignende, og effektive bruk av katodematerialer med høy energitetthet slik som mangandioksyd. Bruken av vandige elektrolytter er ikke mulig i disse systemer fordi anodematerialene er tilstrekkelig aktive til å reagere kjemisk med vann. Det har. derfor for å oppnå de høye energitettheter som kan oppnås ved bruk av disse sterkt reaktive The development of high energy battery systems requires compatibility between an electrolyte with the desired electrochemical properties and, on the other hand, highly reactive anode materials such as lithium, sodium and the like, and efficient use of cathode materials with high energy density such as manganese dioxide. The use of aqueous electrolytes is not possible in these systems because the anode materials are sufficiently active to react chemically with water. It has. therefore to achieve the high energy densities that can be achieved by using these highly reactive
.anoder og katoder med høy energitetthet også vært nødvendig.anodes and cathodes with high energy density have also been necessary
å vende seg mot undersøkelsen av ikke-vandige elektrolytt-systemer og mere spesielt ikke-vandige organiske elektrolytt-systemer. to turn towards the investigation of non-aqueous electrolyte systems and more particularly non-aqueous organic electrolyte systems.
Uttrykket "ikke-vandig organisk elektrolytt" henviserThe term "non-aqueous organic electrolyte" refers
i den kjente teknikk til en elektrolytt som består av et opp-løst materiale, f.eks. et salt eller et komplekst salt av elementer fra gruppe I-A, gruppe II-A eller gruppe III-A i det periodiske system, oppløst i et egnet ikke-vandig organisk oppløsningsmiddel. Konvensjonelle oppløste stoffer omfatter propylenkarbonat, ety lenkarbonat eller Y_t>utyrolakton . Uttrykket "periodisk system" som benyttes heri henviser til elementenes periodiske system slik dette er angitt på innsiden av bakpermen av "Handbook of Chemistry and Physics", 48. ut-gave, Chemical Rubber Co., Cleveland Ohio, 1967-1968. in the known technique to an electrolyte consisting of a dissolved material, e.g. a salt or a complex salt of elements from group I-A, group II-A or group III-A of the periodic table, dissolved in a suitable non-aqueous organic solvent. Conventional solutes include propylene carbonate, ethylene carbonate or yt>utyrolactone. The term "periodic table" as used herein refers to the periodic table of the elements as indicated on the inside back cover of "Handbook of Chemistry and Physics", 48th edition, Chemical Rubber Co., Cleveland Ohio, 1967-1968.
Et stort antall oppløste materialer er kjent og anbe-falt for bruk, men utvalget av et egnet oppløsningsmiddel har vært spesielt vanskelig fordi mange av de oppløsningsmidler. A large number of dissolved materials are known and recommended for use, but the selection of a suitable solvent has been particularly difficult because many of the solvents.
som benyttes for å fremstille elektrolytter som er tilstrekkelig ledende til å tillate effektiv migrering gjennom oppløsnin-gen er reaktive med de ovenfor nevnte sterkt aktive anoder. which are used to prepare electrolytes that are sufficiently conductive to allow effective migration through the solution are reactive with the above-mentioned highly active anodes.
De fleste forskere på dette område har i sin søken etter egnede oppløsningsmidler konsentrert seg om alifatiske og aromati- ske nitrogen- og oksygenholdige forbindelser med en viss opp-merksomhet gitt til organiske svovel- og fosfor- og arsen-holdige forbindelser. Resultatet av denne forskning har ikke vært helt og holdent tilfredsstillende fordi mange av oppløs-ningsmidlene som ble undersøkt fremdeles virkelig kunne benyttes effektivt med katodematerialer med høy energitetthet slik som mangandioksyd (MnO^)/ og var tilstrekkelig korrosive overfor litiumanoder til å forhindre effektiv ytelse over lengre tid. In their search for suitable solvents, most researchers in this area have concentrated on aliphatic and aromatic nitrogen- and oxygen-containing compounds, with some attention paid to organic sulphur- and phosphorus- and arsenic-containing compounds. The results of this research have not been entirely satisfactory because many of the solvents investigated could still be effectively used with high energy density cathode materials such as manganese dioxide (MnO^)/ and were sufficiently corrosive to lithium anodes to prevent effective performance over longer time.
Selv om mangandioksyd har vært nevnt som mulig katode for celleanvendelser inneholder mangandioksyd i seg selv en uakseptabel mengde vann, både av absorbert og bundet (adsor-bert). type, som er tilstrekkelig til å forårsake anode (litium) korrosjon sammen med dermed forbundet hydrogenutvikling. Denne type korrosjon som forårsaker gassutvikling er et alvor-lig problem i lukkede celler, spesielt celler av miniknapp-typen. For å holde de batteridrevne elektroniske innretninger så kompakte som mulig blir disse apparater vanligvis konstruert med hulrom som skal passe til miniatyrcellene som kraftkilde. Disse hulrom lages vanligvis slik at cellen så vidt går inn i det dertil beregnede rom og slutter en elektrisk kontakt med egnede midler i hulrommet. Et hovedproblem ved bruken av batteridrevne .innretninger av denne type er at hvis gassutvikling bringer cellen til å bule opp vil cellen klemmes fast i hulrommet. Dette kunne resultere i skade på apparaturen. Hvis videre elektrolytt lekker ut fra cellen ville dette forårsake skade på innretningen. Således er det viktig at de fysiske dimensjoner for cellehuset forblir konstant under utladning og at cellen ikke lekker ut elektrolytt. Although manganese dioxide has been mentioned as a possible cathode for cell applications, manganese dioxide itself contains an unacceptable amount of water, both absorbed and bound (adsorbed). type, which is sufficient to cause anode (lithium) corrosion with associated hydrogen evolution. This type of corrosion causing gas evolution is a serious problem in closed cells, especially mini button type cells. In order to keep the battery-powered electronic devices as compact as possible, these devices are usually constructed with cavities to fit the miniature cells as a power source. These cavities are usually made so that the cell barely enters the space intended for that purpose and makes an electrical contact with suitable means in the cavity. A main problem with the use of battery-powered devices of this type is that if gas evolution causes the cell to bulge, the cell will be clamped in the cavity. This could result in damage to the equipment. If further electrolyte leaks from the cell, this would cause damage to the device. Thus, it is important that the physical dimensions of the cell housing remain constant during discharge and that the cell does not leak electrolyte.
US patent nr. 4.133.856 beskriver en fremgangsmåteUS patent no. 4,133,856 describes a method
for fremstilling av en- MnC^-elektrode (katode) for ikke-vandige celler hvorved MnC^først oppvarmes til en temperatur innen området 350° til 430°C for i det vesentlige å fjerne både absorbert og bundet vann og deretter, etter forming til en elektrode med et ledende middel og bindemiddel, blir det ytterligere oppvarmet til en temperatur innen området 200° til 350°C før det bringes inn i cellen. Britisk patent nr. 1.199.426 beskriver også varmebehandling av MnC^i luft ved 250° til for the production of a MnC^ electrode (cathode) for non-aqueous cells whereby the MnC^ is first heated to a temperature within the range of 350° to 430°C to substantially remove both absorbed and bound water and then, after forming to an electrode with a conductive agent and binder, it is further heated to a temperature in the range of 200° to 350°C before being brought into the cell. British Patent No. 1,199,426 also describes heat treatment of MnC^ in air at 250° to
450°C for i det vesentlige å fjerne vannkomponenten.450°C to essentially remove the water component.
De amerikanske patenter nr. 3.871.916, 3.951.685 og 3.996.069 beskriver en ikke-vandig celle som benytter en 3-metyl-2-oksazolidon basert elektrolytt i forbindelse med en fast katode valgt blant (CF ) , CuO, FeS„, Co,0,( 'V~Oc, Pb-,0., US Patent Nos. 3,871,916, 3,951,685 and 3,996,069 describe a non-aqueous cell using a 3-methyl-2-oxazolidone based electrolyte in conjunction with a solid cathode selected from (CF ) , CuO, FeS„ , Co,0,( 'V~Oc, Pb-,0.,
xn£J 4 z _> J 4 In2S3 og CoS2. xn£J 4 z _> J 4 In2S3 and CoS2.
Mens den teoretiske energi, dvs. den elektriske energi som potensielt er tilgjengelig fra et utvalgt anode-katodepar, er relativt lett å beregne, er' det nødvendig å velge en ikke-vandig elektrolytt for et par som'tillater at den virkelige energi som fremstilles av et sammensatt batteri nærmer.seg den teoretiske energi.'Problemet man vanligvis møter er at det er praktisk umulig å forutsi hvor godt hvis overhode en ikke-vandig elektrolytt virker med et utvalgt par. Således må en celle ansees som en enhet med tre. deler, en katode, en anode og en elektrolytt, og det skal være klart at deler av en.celle ikke uten videre kan skiftes med .deler av en annen celle og likevel gi en effektiv arbeidende- celle. While the theoretical energy, i.e. the electrical energy potentially available from a selected anode-cathode pair, is relatively easy to calculate, it is necessary to choose a non-aqueous electrolyte for a pair that allows the actual energy produced of a composite battery approaches the theoretical energy. The problem usually encountered is that it is practically impossible to predict how well any non-aqueous electrolyte will work with a selected pair. Thus, a cell must be considered a unit of three. parts, a cathode, an anode and an electrolyte, and it should be clear that parts of a cell cannot easily be replaced with parts of another cell and still produce an efficient working cell.
Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å frembringe en ikke-vandig celle som blant andre komponenter benytter en 3-metyl-2-oksazolidon-basert elektrolytt og en mangandioksydholdig katode hvori vanninnholdet er mindre enn 1 vekt-%, beregnet på vekten av mangandioksyd,- The object of the present invention is to produce a non-aqueous cell which, among other components, uses a 3-methyl-2-oxazolidone-based electrolyte and a manganese dioxide-containing cathode in which the water content is less than 1% by weight, calculated on the weight of manganese dioxide,
En annen gjenstand for oppfinnelsen er å frembringeAnother object of the invention is to provide
en mangandioksyd ikke-vandig celle som benytter en litiumanode. a manganese dioxide non-aqueous cell using a lithium anode.
Ytterligere en gjenstand for oppfinnelsen er å frembringe en litium/Mn02ikke-vandig celle som benytter en flytende organisk elektrolytt i det vesentlige bestående av 3-metyl-2-oksazolidon i kombinasjon med minst ett medoppløsningsmiddel og et oppløst materiale. A further object of the invention is to produce a lithium/MnO 2 non-aqueous cell which uses a liquid organic electrolyte essentially consisting of 3-methyl-2-oxazolidone in combination with at least one co-solvent and a dissolved material.
Oppfinnelsen frembringer en ny ikke-vandig celle med høy energitetthet omfattende en meget aktiv metallanode, en mangandioksydholdig katode og en flytende organisk elektrolytt omfattende 3-metyl-2-oksazolidon i kombinasjon med et ledende oppløst materiale med.eller uten minst ett medoppløsningsmiddel med en viskositet som er lavere enn den til 3-metyl-2-oksazo-lidon og hvori mangandioksyd har et vanninnhold på mindre-enn 1 vekt-%, beregnet på vekten av mangandioksydet. Fortrinnsvis bør vanninnholdet være lavere enn 0,5 vekt-% og aller helst er det under 0,2 vekt-%. The invention provides a new non-aqueous cell with high energy density comprising a highly active metal anode, a manganese dioxide-containing cathode and a liquid organic electrolyte comprising 3-methyl-2-oxazolidone in combination with a conductive solute with or without at least one co-solvent having a viscosity which is lower than that of 3-methyl-2-oxazolidone and wherein the manganese dioxide has a water content of less than 1% by weight, calculated on the weight of the manganese dioxide. Preferably, the water content should be lower than 0.5% by weight and most preferably it is below 0.2% by weight.
Vannet som uunngåelig foreligger både i elektrolytiskThe water that inevitably exists both in electrolytic
og kjemiske typer mangandioksyd kan i det vesentlige fjernes ved forskjellige behandlinger. F.eks. kan mangandioksydet oppvarmes i luft eller i en inert atmosfære til en temperatur av 350°C i ca. 8 timer eller ved en lavere temperatur i et lengre tidsrom. Man bør være omhyggelig med å unngå oppvarm-ing av mangandioksydet til over dekomponeringstemperaturen som er ca. 400°C i luft. I oksygenatmosfærer kan høyere tempera-turer benyttes. I henhold til oppfinnelsen bør mangandioksydet oppvarmes i tilstrekkelig tid til å sikre at vanninnholdet reduseres til under ca. 1 vekt-%, fortrinnsvis til under ca. and chemical types of manganese dioxide can be substantially removed by various treatments. E.g. the manganese dioxide can be heated in air or in an inert atmosphere to a temperature of 350°C for approx. 8 hours or at a lower temperature for a longer period of time. Care should be taken to avoid heating the manganese dioxide above the decomposition temperature, which is approx. 400°C in air. In oxygen atmospheres, higher temperatures can be used. According to the invention, the manganese dioxide should be heated for a sufficient time to ensure that the water content is reduced to below approx. 1% by weight, preferably to below approx.
0,5 vekt-% og aller helst til under 0,2 vekt-%, beregnet på vekten av mangandioksyd. En mengde vann på over 1 vekt-% vil reagere med den sterkt aktive metallanode slik som litium og derved forårsake korrosjon med medfølgende hydrogenutvikling. Som angitt ovenfor kan dette resultere i dimensjonsforandrin-ger i cellen og/eller elektrolyttutlekking fra cellen under lagring eller utladning. 0.5% by weight and most preferably below 0.2% by weight, calculated on the weight of manganese dioxide. An amount of water in excess of 1% by weight will react with the highly active metal anode such as lithium and thereby cause corrosion with accompanying hydrogen evolution. As indicated above, this can result in dimensional changes in the cell and/or electrolyte leakage from the cell during storage or discharge.
For effektivt å fjerne uønsket vann fra Mn02eller.To effectively remove unwanted water from MnO2or.
MnC^blandet med et ledende middel og et egnet bindemiddel,MnC^ mixed with a conductive agent and a suitable binder,
i den grad det er nødvendig for å gjennomføre oppfinnelsen anses det nødvendig at både absorbert og bundet vann fjernes to the extent that it is necessary to carry out the invention, it is considered necessary that both absorbed and bound water be removed
i vesentlig grad. Etter at vannfjerningsbehandlingen er fer- . dig er det vesentlig at mangandioksydet beskyttes for å hindre absorbsjon av vann fra atmosfæren. Dette kan gjøres ved å opp-bevare behandlet mangandioksyd i et tørkeskap eller lignende. Alternativt kan behandlet mangandioksyd eller mangandioksyd kombinert med et ledende middel og et egnet bindemiddel varmebehandles for å fjerne vann som kunne ha vært absorbert fra atmosfæren. to a significant extent. After the water removal treatment is fer- . it is essential that the manganese dioxide is protected to prevent absorption of water from the atmosphere. This can be done by storing treated manganese dioxide in a drying cabinet or similar. Alternatively, treated manganese dioxide or manganese dioxide combined with a conductive agent and a suitable binder can be heat treated to remove water that might have been absorbed from the atmosphere.
Fortrinnsvis varmebehandles mangandioksydet for å fjerne vanninnholdet til under ca. 1 vekt-% og deretter blandes det med et ledende middel slik som grafitt, karbon eller lignende og et bindemiddel slik som "teflon" (polytetrafluoretylen), etylen-akrylsyrepolymer eller lignende for å gi en fast katode- elektrode. Hvisønskelig kan en liten mengde elektrolytt inn-arbeides i mangandioksydblandingen. The manganese dioxide is preferably heat-treated to remove the water content to below approx. 1% by weight and then it is mixed with a conductive agent such as graphite, carbon or the like and a binder such as "Teflon" (polytetrafluoroethylene), ethylene-acrylic acid polymer or the like to provide a solid cathode electrode. If desired, a small amount of electrolyte can be incorporated into the manganese dioxide mixture.
En ytterligere fordel ved fjerning av i' det vesentlige alt vann fra mangandioksydet er at hvis en liten mengde vann er tilstede i cellens elektrolytt vil mangandioksydet absorbere hovedandelen av dette vann fra elektrolytten og derved forhindre eller i alle fall vesentlig forsinke reaksjonen mellom vann og en anode slik som litium.. I denne situasjon vil mangandioksyd virke som ekstråksjonsmiddel for vannuren-heter i organiske oppløsningsmidler. A further advantage of removing essentially all water from the manganese dioxide is that if a small amount of water is present in the cell's electrolyte, the manganese dioxide will absorb the majority of this water from the electrolyte and thereby prevent or in any case significantly delay the reaction between water and an anode such as lithium.. In this situation, manganese dioxide will act as an extraction agent for water impurities in organic solvents.
Elektrolytten for bruk.ifølge oppfinnelsen er en 3-metyl-2-oksazolidon-basert elektrolytt. Flytende organisk 3-metyl-2-oksazolidon, (3Me20x). The electrolyte for use according to the invention is a 3-methyl-2-oxazolidone-based electrolyte. Liquid organic 3-methyl-2-oxazolidone, (3Me20x).
er et utmerket ikke-vandig oppløsningsmiddel på grunn av sin høye dielektrisitetskonstant, på grunn av at det er kjemisk inert overfor batteribestanddeler, fordi det har et vidt område hvor det er flytende.og videre fordi det er gifitig. is an excellent non-aqueous solvent because of its high dielectric constant, because it is chemically inert to battery components, because it has a wide liquid range, and also because it is toxic.
Imidlertid er det funnet at når metallsalter er oppløst i flytende 3Me20x i den hensikt å forbedre ledningsevnen kan viskositeten i oppløsningen bli for høy for effektiv bruk som elektrolytt for enkelte ikke-vandige celler forskjellig fra de som krever meget lav strømuttapping. I enkelte anvendelser . ifølge oppfinnelsen vil derfor tilsetning av et medoppløsnings-middel med lav viskositet væreønskelig hvis 3Me20x skål benyttes som en elektrolytt for ikke-vandige celler som kan ar-beide ved høye energitetthetsnivåer.. Spesielt er det for å oppnå de høye energitetthetsnivåer ifølge, oppfinnelsen vesentlig å benytte en varmebehandleb MnC^-katode sammen med en meget aktiv metallanode. Således er oppfinnelsen rettet mot en ny celle med høy energitetthet og med en sterkt aktiv metallanode slik som litium, en varmebehandlet MnC^-katode og en elektrolytt som inneholder 3Me20x i kombinasjon med et ledende oppløst materiale med eller uten minst ett lawiskøst medopp-løsningsmiddel. However, it has been found that when metal salts are dissolved in liquid 3Me20x for the purpose of improving conductivity, the viscosity of the solution may become too high for effective use as an electrolyte for some non-aqueous cells other than those requiring very low current draw. In some applications. according to the invention, the addition of a low-viscosity co-solvent will therefore be desirable if the 3Me20x bowl is used as an electrolyte for non-aqueous cells that can work at high energy density levels. In particular, in order to achieve the high energy density levels according to the invention, it is essential to use a heat-treated MnC^ cathode together with a highly active metal anode. Thus, the invention is directed to a new cell with high energy density and with a highly active metal anode such as lithium, a heat-treated MnC^ cathode and an electrolyte containing 3Me20x in combination with a conductive dissolved material with or without at least one viscous co-solvent.
Lave viskøse medoppløsningsmidler hvis de benyttes ifølge oppfinnelsen omfatter tetrahydrofuran (THF), dioksolan (DIOX), dimetoksyetan (DME), propylenkarbonat (PC), dimetylisoksazol(DMI), dietylkarbonat (DEC), etylenglykolsulfit (EGS), dioksan, dimetylsulfit (DMS) eller lignende. Dimetoksyetan (DME), dioksolan (DIOX) og propylenkarbonat (PC) er foretrukne medoppløsningsmidler på grunn av sin forenelighet med metallsalter oppløst i flytende 3Me20x og fordi de er kjemisk inerte overfor cellekomponentene. Spesielt kan den totale mengde av lavviskøst medoppløsningsmiddel som tilsettes være mellom ca. 20.og ca. 80%, beregnet på det totale volum av oppløsnings-middle, dvs. eksklusive oppløst materiale, for å redusere viskositeten til et nivå som er egnet for bruk i en celle av an-gjeldende type. Ledende oppløste stoffer (metallsalter) for bruk ifølge oppfinnelsen sammen med flytende 3Me20x kan velges blant MCF^SO^, MBF^, MCIO^ og MM'Fg der M er litium, natrium eller kalsium og M' er fosfor, arsen eller antimon. Tilsetningen av oppløst materiale er nødvendig for å forbedre ledningsevnen for 3Me20x slik at dette kan benyttes som elektrolytt i ikke-vandige celler. Således må det spesielle salt som velges være forenelig og ikke reaktivt med 3Me20x og elektrodene i cellen.. Mengden oppløst materiale som oppløses i det flytende 3Me20x bør være -4 tilstrekkelig til å gi god ledningsevne, dvs. minst ca. 10 ohm ^ cm ^. Generelt er en mengde på minst ca. 0,5 molar tilstrekkelig for de fleste anvendelser. Low viscous cosolvents if used according to the invention include tetrahydrofuran (THF), dioxolane (DIOX), dimethoxyethane (DME), propylene carbonate (PC), dimethylisoxazole (DMI), diethyl carbonate (DEC), ethylene glycol sulfite (EGS), dioxane, dimethyl sulfite (DMS) etc. Dimethoxyethane (DME), dioxolane (DIOX) and propylene carbonate (PC) are preferred co-solvents due to their compatibility with metal salts dissolved in liquid 3Me20x and because they are chemically inert towards the cell components. In particular, the total amount of low-viscosity co-solvent that is added can be between approx. 20 and approx. 80%, calculated on the total volume of dissolution medium, i.e. excluding dissolved material, to reduce the viscosity to a level suitable for use in a cell of the type concerned. Conducting solutes (metal salts) for use according to the invention together with liquid 3Me20x can be selected from MCF^SO^, MBF^, MCIO^ and MM'Fg where M is lithium, sodium or calcium and M' is phosphorus, arsenic or antimony. The addition of dissolved material is necessary to improve the conductivity of 3Me20x so that it can be used as an electrolyte in non-aqueous cells. Thus, the particular salt chosen must be compatible and not reactive with 3Me20x and the electrodes in the cell. The amount of dissolved material that dissolves in the liquid 3Me20x should be -4 sufficient to give good conductivity, i.e. at least approx. 10 ohm ^ cm ^. In general, a quantity of at least approx. 0.5 molar is sufficient for most applications.
Sterkt aktive metallanoder som er egnet ifølge oppfinnelsen omfatter litium (Li), kalium (K), natrium (Na), kalsium (Ca), magnesium (Mg), aluminium (Al) samt legeringer derav. Strongly active metal anodes which are suitable according to the invention include lithium (Li), potassium (K), sodium (Na), calcium (Ca), magnesium (Mg), aluminum (Al) and alloys thereof.
Av disse aktive metaller er litium foretrukket fordi det i tillegg til å være et bløtt mykt metall som lett kan håndteres i en celle, har det høyeste forhold mellom energi og vekt for gruppen av egnede anodemetaller.. Of these active metals, lithium is preferred because, in addition to being a soft, soft metal that can be easily handled in a cell, it has the highest energy-to-weight ratio for the group of suitable anode metals.
Foreliggende oppfinnelse, en celle med høy energitetthet, med en 3Me20x-basert eletrolytt, en fast Mn02~holdig katode med mindre enn 1 vekt-% vann samt en sterkt aktiv metallanode, skal illustreres ytterligere i de følgende eksempler. The present invention, a cell with high energy density, with a 3Me20x-based electrolyte, a solid Mn02-containing cathode with less than 1% by weight of water and a highly active metal anode, will be further illustrated in the following examples.
Eksempel 1.Example 1.
Termogravimetrisk analyse (TGA) ble foretatt på forskjel lige prøver av kommersiell mangandioksyd. Enkelte av prøvene ble analysert slik de var oppnådd, andre ble varmebehandlet ved 3 50°C i 8 timer og andre prøver ble varmebehandlet ved 350°C i 8 timer og deretter blandet med karbon og "teflon" Thermogravimetric analysis (TGA) was carried out on different samples of commercial manganese dioxide. Some of the samples were analyzed as they were obtained, others were heat treated at 350°C for 8 hours and other samples were heat treated at 350°C for 8 hours and then mixed with carbon and "Teflon"
for å oppnå katodeblandingéf. De data som ble oppnådd frå de termogravimetriske analyser.er gjengitt i tabell 1. Disse data viser klart at kommersielle typer mangandioksyd inneholder store mengder vann. I tillegg viser de anførte data at selv etter at mangandioksydet er varmebehandlet som angitt ovenfor vil det absorbere vann fra atmosfæren selv etter kun et lite tidsrom. to achieve cathode mixingéf. The data obtained from the thermogravimetric analyzes are reproduced in table 1. These data clearly show that commercial types of manganese dioxide contain large amounts of water. In addition, the cited data show that even after the manganese dioxide is heat treated as indicated above, it will absorb water from the atmosphere even after only a short period of time.
Eksempel II.Example II.
Hver av to celler av flat type ble konstruert ved bruk av en nikkelmetallbase hvori det var en hulutpreging hvori celleinnholdet ble anbragt og hvorover det ble lagt en nikkel-hette for å lukke cellen. Inneholdet i hver prøvecelle besto av en litiumskive med en diameter på 25,4 mm bestående av fem ark av litiumfolie med en total'tykkelse på 2,5 mm, ca. 4 ml av en elektrolytt bestående av omtrent. 40 volum-% dioksolan, ca. 30 volum-% dimetoksyetan (DME), ca. 30 volum-% 3Me30x pluss ca. 0,1% dimetylioksazol (DMI) og inneholdende 1 M LiCF^SO^, Each of two flat-type cells was constructed using a nickel metal base in which was a hollow recess into which the cell contents were placed and over which a nickel cap was placed to close the cell. The contents of each test cell consisted of a lithium disk with a diameter of 25.4 mm consisting of five sheets of lithium foil with a total thickness of 2.5 mm, approx. 4 ml of an electrolyte consisting of approx. 40 volume-% dioxolane, approx. 30 volume-% dimethoxyethane (DME), approx. 30% by volume 3Me30x plus approx. 0.1% dimethylioxazole (DMI) and containing 1 M LiCF^SO^,
en porøs ikke-vevet polypropylenseparator med en diameter på 25,4 mm og en tykkelse på 0,25 mm,som separator og som absor-berte noe av elektrolytten, og 2 g katodeblanding presset sammen for å danne en katode med et tilsynelatende grenseflate-areal på o 5 cm 2. I de første celler besto katodeblandingen av "Tekkosha" elektrolytisk MnG^som var varmebehandlet ved 350°C i 2 0 timer, sot og "teflon". Den andre celle benyttet samme type bestanddeler som den første celle bortsett fra at "Tekkosha" MnC^var ubehandlet. Hver celle ble utladet over en 1200-ohms belastning til en cutoff på 1-volt og katodeeffek-tiviteten ble beregnet under antagelse av en 1-elektronreak-sjon sammen med de totale energitettheter. be data som ble oppnådd er vist i tabell II. a porous non-woven polypropylene separator with a diameter of 25.4 mm and a thickness of 0.25 mm, as a separator and absorbing some of the electrolyte, and 2 g of cathode mixture pressed together to form a cathode with an apparent interface area of o 5 cm 2. In the first cells the cathode mixture consisted of "Tekkosha" electrolytic MnG^ which was heat treated at 350°C for 20 hours, carbon black and "teflon". The second cell used the same type of components as the first cell except that the "Tekkosha" MnC was untreated. Each cell was discharged across a 1200-ohm load to a 1-volt cutoff and the cathode efficiency was calculated assuming a 1-electron reaction along with the total energy densities. be data that was obtained is shown in Table II.
Eksempel III. Example III.
Ti miniatyrknappceller ble konstruert ved bruk av en litiumanode, en elektrolytt bestående av ca. 40 volum-% dioksolan, ca. 30 volum-% DME, ca. 30. volum-% 3Me20x pluss ca, 0,1% DMI og inneholdende IM LiCF^SO^/ og en katode inneholdende 80 vekt-% uoppvarmet eller varmebehandlet MnC^, 1/5 vekt-% karbon, 13,5 vekt-% grafitt og 5,0 vekt-% etylen-akrylsyre-bindemiddel. Den oppvarmede MnC^ble oppvarmet til en temperatur på3 50°C i 18 timer under argonatmosfære. Hver celle med en diameter på 11,408 mm og en høyde på 4,216 mm inneholdt 0,30 45 g av katodeblandingen som inneholdt ubehandlet MnC^eller 0,3036 g varmebehandlet Mn02~holdig katodeblanding, 0,037 g litium, en polypropylenseparator og 140 yl elektrolytt. Hver celle ble anbrakt på én kontinuerlig 6200-ohms bakgrunns-belastning og ble pulset på en 250-ohms belastning i 2 sek. Ten miniature button cells were constructed using a lithium anode, an electrolyte consisting of approx. 40 volume-% dioxolane, approx. 30 volume-% DME, approx. 30% by volume 3Me20x plus about, 0.1% DMI and containing IM LiCF^SO^/ and a cathode containing 80% by weight unheated or heat treated MnC^, 1/5% by weight carbon, 13.5% by weight graphite and 5.0% by weight ethylene-acrylic acid binder. The heated MnC was heated to a temperature of 350°C for 18 hours under an argon atmosphere. Each cell with a diameter of 11.408 mm and a height of 4.216 mm contained 0.30 45 g of the cathode mixture containing untreated MnC^ or 0.3036 g of heat-treated MnO 2 -containing cathode mixture, 0.037 g of lithium, a polypropylene separator and 140 µl of electrolyte. Each cell was placed on one continuous 6200-ohm background load and was pulsed on a 250-ohm load for 2 sec.
en gang i uken. Ved en cutoff-spenning på 1 volt ble celle-kapasiteten og katodekolombeffektiviteten for hver celle beregnet og dette er gjengitt i tabell III. once a week. At a cutoff voltage of 1 volt, the cell capacity and cathode column efficiency for each cell were calculated and this is reproduced in Table III.
Eksempel IV. Example IV.
To celler ble konstruert tilsvarende cellene i Eksempel II bortsett fra at 1,5 ml av elektrolytten ble.benyttet og at i den første celle katodeblandingen med en porøsitet på 33% besto av 80 vekt-% "Tekkosha" MnC>2, 10 vekt-% sot og 10% "Teflon", og at i den andre celle katodeblandingen med en por-øsitet på 45% var den samme bortsett fra at den MnO^som ble benyttet var kommersielt tilgjengelig elektrolytisk MnG^. MnO^ i hver celle ble varmebehandlet og deretter blandet til katodepellets som ble tørket ved 120°C i vakuum. Det nominel-le grenseflateelektrodeareal for hver elektrode var 2 cm<2>. Cellene ble kontinuerlig utladet over en 3000-ohms belastning og katodekolombeffektiviteten ved anvendelse til en 2,0-volt cutoff ble beregnet til å være 88% for "Tekkosha" MnC^-holdig celle og 99% for den andre celle. Two cells were constructed similarly to the cells of Example II except that 1.5 ml of the electrolyte was used and that in the first cell the cathode mixture with a porosity of 33% consisted of 80% by weight "Tekkosha" MnC>2, 10% by weight % carbon black and 10% "Teflon", and that in the second cell the cathode mixture with a porosity of 45% was the same except that the MnO₂ used was commercially available electrolytic MnG₂. The MnO^ in each cell was heat treated and then mixed into cathode pellets which were dried at 120°C in vacuum. The nominal interface electrode area for each electrode was 2 cm<2>. The cells were continuously discharged across a 3000-ohm load and the cathode column efficiency when applied to a 2.0-volt cutoff was calculated to be 88% for the "Tekkosha" MnC 2 -containing cell and 99% for the other cell.
Eksempel V.Example V.
Det ble laget diverse celler med diameter 11,48 mm og høyde 4,216 mm under anvendelse av 0,36 g katodeblanding inneholdende 86 vekt-% "Tekkosha" Mn02, 8,5 vekt-% sot, 2,5 vekt-% grafitt og 3,0 vekt-% "Teflon", en litiumanode på 0,03 g samt 140 yl av elektrolytten fra eksempel III. Various cells of diameter 11.48 mm and height 4.216 mm were made using 0.36 g of cathode mixture containing 86 wt.% "Tekkosha" MnO 2 , 8.5 wt.% carbon black, 2.5 wt.% graphite and 3 .0% by weight "Teflon", a lithium anode of 0.03 g and 140 µl of the electrolyte from Example III.
MnC>2 ble før forming til katodeblanding varmebehandlet ved 3 50°C i 8 timer. Deretter ble formede katodeblandingspel- lets eksponert til forskjellig fuktighetsnivåer i forskjellige tidsrom og deretter montert i cellene. Utbulningsmålinger og hvis. noen også målinger av lekkasjen er vist i tabell IV målt etter forskjellige tidsrom. Utbulningen er den avvikelse i mm av høyden av cellen fra den opprinnelige høyde av cellen på grunn av anodekorrosjon og/eller gassutvikling i cellen. Lekkasje ble ansett som en hver elektrolytt som var synlig . ved lukningsområdet i cellen. Cellene ble deretter utladet over en 15000-ohms belastning inntil spenningen sank til 2,4-volt. Den gjennomsnittlige milliamper timekapasitet som ble avgitt av cellene i hver prøvegruppe er også angitt i tabell MnC>2 was heat-treated at 350°C for 8 hours before being formed into a cathode mixture. The formed cathode mixture pellets were then exposed to different humidity levels for different periods of time and then mounted in the cells. Bulge measurements and if. some also measurements of the leakage are shown in table IV measured after different periods of time. The bulge is the deviation in mm of the height of the cell from the original height of the cell due to anode corrosion and/or gas development in the cell. Leakage was considered as any electrolyte that was visible. at the closing area in the cell. The cells were then discharged across a 15,000-ohm load until the voltage dropped to 2.4 volts. The average milliampere hour capacity that was emitted by the cells in each sample group is also indicated in the table
IV. IV.
De i tabell-. IV viste data demonstrerer at cellene hvori varmebehandlede MnO^-katoder er eksponert til vesentlige fuktighetsnivåer begynner å vise utbulning innen 24 timer. En viss reduksjon i utbulningen med tiden kan skyldes at noen av gassen slapp ut gjennom tetningen når det inntrådde lekkasje. Those in table-. Data shown IV demonstrate that cells in which heat-treated MnO 2 cathodes are exposed to significant levels of humidity begin to exhibit swelling within 24 hours. A certain reduction in the bulge over time may be due to some of the gas escaping through the seal when a leak occurred.
Eksempel V.Example V.
Det ble laget seks celler tilsvarende den. første celle-prøve i eksempel IV bortsett fra at tre celler (prøvene 1-3) benyttet en elektrolytt av IM LiBF^i et 2:3 volum-% forhold av 3Me20x-DME og de andre tre celler (prøvene 4-6) benyttet en elektrolytt av IM LiCF^SO^i et 2:3 volum-% forhold mellom 3Me20x-DME. Cellene ble kontinuerlig utladet over en 3'000-ohms belastning og ved forskjellige tidsrom ble cellen pulset over én 250-ohms belastning i 2 sekunder. Den observerte spenning og katodekolombeffektiviteten beregnet til en 2,0-volt cutoff er vist i tabell V. Six cells were made corresponding to it. first cell sample in Example IV except that three cells (samples 1-3) used an electrolyte of IM LiBF^ in a 2:3 vol% ratio of 3Me 2 Ox-DME and the other three cells (samples 4-6) used an electrolyte of IM LiCF^SO^ in a 2:3 vol% ratio of 3Me2Ox-DME. The cells were continuously discharged across a 3,000-ohm load and at various times the cell was pulsed across a 250-ohm load for 2 seconds. The observed voltage and the cathode coulomb efficiency calculated for a 2.0-volt cutoff are shown in Table V.
Mens foreliggende oppfinnelse er beskrevet under hen-visning til mange spesielle detaljer er det ikke meningen at disse skal virke begrensende på oppfinnelsen. While the present invention is described with reference to many special details, it is not intended that these should have a limiting effect on the invention.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US5149179A | 1979-06-25 | 1979-06-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO801877L true NO801877L (en) | 1980-12-29 |
Family
ID=21971625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO801877A NO801877L (en) | 1979-06-25 | 1980-06-23 | NON-Aqueous cells using heat-treated MNO2 cathodes. |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS566383A (en) |
| AU (1) | AU530502B2 (en) |
| BE (1) | BE883985A (en) |
| BR (1) | BR8003919A (en) |
| CA (1) | CA1149447A (en) |
| CH (1) | CH642779A5 (en) |
| DE (1) | DE3022977A1 (en) |
| DK (1) | DK270280A (en) |
| ES (1) | ES8102423A1 (en) |
| FR (1) | FR2460046A1 (en) |
| GB (1) | GB2054253B (en) |
| HK (1) | HK33585A (en) |
| IE (1) | IE49844B1 (en) |
| IN (1) | IN154337B (en) |
| IT (1) | IT1132123B (en) |
| LU (1) | LU82543A1 (en) |
| MX (1) | MX153063A (en) |
| NL (1) | NL8003660A (en) |
| NO (1) | NO801877L (en) |
| SE (1) | SE8004657L (en) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4279972A (en) * | 1979-08-27 | 1981-07-21 | Duracell International Inc. | Non-aqueous electrolyte cell |
| US4401735A (en) * | 1979-12-28 | 1983-08-30 | Duracell International Inc. | Non-aqueous Li/MnO2 cell |
| JPS5743364A (en) * | 1980-06-27 | 1982-03-11 | Union Carbide Corp | Non-aquous battery |
| US4327166A (en) * | 1980-09-29 | 1982-04-27 | Union Carbide Corporation | Nonaqueous cell having a MNO2 /poly-carbon fluoride cathode |
| DE3242139C2 (en) * | 1982-11-13 | 1984-09-06 | Accumulatorenwerke Hoppecke Carl Zoellner & Sohn GmbH & Co KG, 5790 Brilon | Process for the production of positive electrodes for electrochemical elements, in particular Li / Mn0 2 cells and electrodes produced by this process |
| US4489144A (en) * | 1983-03-28 | 1984-12-18 | Union Carbide Corporation | Isoxazole derivative additive in organic electrolytes of nonaqueous cells employing solid cathodes |
| JPS62117271A (en) * | 1985-11-15 | 1987-05-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Non aqueous electrolyte cell |
| JP2703338B2 (en) * | 1989-05-25 | 1998-01-26 | 三洋電機株式会社 | Non-aqueous electrolyte battery |
| EP0614239A3 (en) * | 1993-03-01 | 1996-10-16 | Tadiran Ltd | Non-aqueous safe secondary cell. |
| JP2002075446A (en) * | 2000-08-02 | 2002-03-15 | Samsung Sdi Co Ltd | Lithium-sulfur cell |
| GB2511743A (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-17 | Craig Mclean-Anderson | Electrochemical cells |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2606915C3 (en) * | 1975-02-25 | 1979-09-20 | Union Carbide Corp., New York, N.Y. (V.St.A.) | Galvanic element with a non-aqueous electrolyte |
| JPS5342325A (en) * | 1976-09-29 | 1978-04-17 | Sanyo Electric Co | Method of making cathode of nonnaqueous battery |
| US4163829A (en) * | 1977-11-14 | 1979-08-07 | Union Carbide Corporation | Metallic reducing additives for solid cathodes for use in nonaqueous cells |
| US4129686A (en) * | 1977-11-16 | 1978-12-12 | Union Carbide Corporation | Pronged anode collector for internally shorting galvanic cells |
| US4142028A (en) * | 1977-12-23 | 1979-02-27 | Union Carbide Corporation | Nonaqueous cells utilizing aluminum, magnesium, and calcium anodes in amide-based electrolytes |
-
1980
- 1980-06-10 IN IN429/DEL/80A patent/IN154337B/en unknown
- 1980-06-13 CA CA000354021A patent/CA1149447A/en not_active Expired
- 1980-06-20 DE DE19803022977 patent/DE3022977A1/en not_active Ceased
- 1980-06-23 IT IT8022972A patent/IT1132123B/en active
- 1980-06-23 NO NO801877A patent/NO801877L/en unknown
- 1980-06-23 ES ES492687A patent/ES8102423A1/en not_active Expired
- 1980-06-24 CH CH484780A patent/CH642779A5/en not_active IP Right Cessation
- 1980-06-24 AU AU59565/80A patent/AU530502B2/en not_active Ceased
- 1980-06-24 FR FR8013989A patent/FR2460046A1/en active Granted
- 1980-06-24 SE SE8004657A patent/SE8004657L/en not_active Application Discontinuation
- 1980-06-24 IE IE1312/80A patent/IE49844B1/en unknown
- 1980-06-24 JP JP8582880A patent/JPS566383A/en active Pending
- 1980-06-24 BE BE0/201160A patent/BE883985A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-06-24 DK DK270280A patent/DK270280A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-06-24 MX MX182888A patent/MX153063A/en unknown
- 1980-06-24 BR BR8003919A patent/BR8003919A/en unknown
- 1980-06-24 LU LU82543A patent/LU82543A1/en unknown
- 1980-06-24 GB GB802669A patent/GB2054253B/en not_active Expired
- 1980-06-24 NL NL8003660A patent/NL8003660A/en active Search and Examination
-
1985
- 1985-05-02 HK HK335/85A patent/HK33585A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8004657L (en) | 1980-12-26 |
| CA1149447A (en) | 1983-07-05 |
| IT1132123B (en) | 1986-06-25 |
| GB2054253A (en) | 1981-02-11 |
| FR2460046A1 (en) | 1981-01-16 |
| FR2460046B1 (en) | 1984-05-25 |
| ES492687A0 (en) | 1980-12-16 |
| BR8003919A (en) | 1981-01-13 |
| IE49844B1 (en) | 1985-12-25 |
| CH642779A5 (en) | 1984-04-30 |
| NL8003660A (en) | 1980-12-30 |
| AU530502B2 (en) | 1983-07-21 |
| AU5956580A (en) | 1981-01-08 |
| IE801312L (en) | 1980-12-25 |
| DE3022977A1 (en) | 1981-01-08 |
| BE883985A (en) | 1980-12-24 |
| IT8022972A0 (en) | 1980-06-23 |
| LU82543A1 (en) | 1981-02-03 |
| MX153063A (en) | 1986-07-24 |
| GB2054253B (en) | 1983-09-21 |
| HK33585A (en) | 1985-05-10 |
| ES8102423A1 (en) | 1980-12-16 |
| JPS566383A (en) | 1981-01-22 |
| DK270280A (en) | 1980-12-26 |
| IN154337B (en) | 1984-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Peled et al. | Lithium‐sulfur battery: evaluation of dioxolane‐based electrolytes | |
| US6225002B1 (en) | Dioxolane as a proctector for lithium electrodes | |
| US4808497A (en) | Organic electrolyte for nonaqueous cells | |
| EP0049082B1 (en) | Cathode for non-aqueous cell and non-aqueous cell including same | |
| EP0262846B1 (en) | Nonaqueous battery with special separator | |
| JP3318675B2 (en) | Electrolyte for non-aqueous electrochemical cells | |
| US7749288B2 (en) | Method of making non-aqueous electrochemical cell | |
| JP2711545B2 (en) | Non-aqueous battery | |
| WO2003052845A2 (en) | Electrolyte additive for non-aqueous electrochemical cells | |
| JPH033337B2 (en) | ||
| EP0123516B1 (en) | Electrochemical cell | |
| EP1867001B1 (en) | Non-aqueous primary electrochemical cells | |
| JPS6093757A (en) | Manganese carbonate additive for manganeze dioxide containing nonaqueous battery | |
| NO801877L (en) | NON-Aqueous cells using heat-treated MNO2 cathodes. | |
| US20120088164A1 (en) | Lithium Carbon Monofluoride-Oxygen Battery and Method of Using the Same | |
| WO1999030379A1 (en) | Electrochemical cell comprising a liquid organic electrolyte with a conductive additive | |
| US4419423A (en) | Nonaqueous cells employing heat-treated MnO2 cathodes and a PC-DME-LiCF3 SO3 electrolyte | |
| EP0138056B1 (en) | Nonaqueous cell with a novel organic electrolyte | |
| JP2778065B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
| US3951685A (en) | Nonaqueous cell utilizing a 3Me2Ox-based electrolyte | |
| US4510220A (en) | Cell with PbCl2 cathode | |
| EP0044240A1 (en) | Non-aqueous cells employing cathodes of heat-treated manganese dioxide and a propylene-carbonate-dimethoxy-ethane-lithium-trifluoro-methane sulfonate electrolyte | |
| US3547703A (en) | Nonaqueous battery with ethylene glycol sulfite electrolyte solvent | |
| US4285122A (en) | Heat-treated, organic solvent-treated manganese dioxide | |
| GB2137801A (en) | Safe non-venting electrolyte for non-aqueous electrochemical cells |