NO801994L - Ikke-vandig elektrokjemisk celle. - Google Patents
Ikke-vandig elektrokjemisk celle.Info
- Publication number
- NO801994L NO801994L NO801994A NO801994A NO801994L NO 801994 L NO801994 L NO 801994L NO 801994 A NO801994 A NO 801994A NO 801994 A NO801994 A NO 801994A NO 801994 L NO801994 L NO 801994L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- cell according
- depolarizer
- electrolyte
- electrolyte salt
- cells
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 45
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 45
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 16
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 6
- -1 alkaline earth metal cation Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910005267 GaCl3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K gallium trichloride Chemical compound Cl[Ga](Cl)Cl UPWPDUACHOATKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 3
- 229910052798 chalcogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001787 chalcogens Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- JIRDGEGGAWJQHQ-UHFFFAOYSA-N disulfur dibromide Chemical compound BrSSBr JIRDGEGGAWJQHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 47
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 11
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 229910006124 SOCl2 Inorganic materials 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SGDKTJPVCKQTHK-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-fluoro-3-nitropyridine Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC(Br)=CN=C1F SGDKTJPVCKQTHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001615 alkaline earth metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- NMJJFJNHVMGPGM-UHFFFAOYSA-N butyl formate Chemical compound CCCCOC=O NMJJFJNHVMGPGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- AHXGRMIPHCAXFP-UHFFFAOYSA-L chromyl dichloride Chemical compound Cl[Cr](Cl)(=O)=O AHXGRMIPHCAXFP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PXJJSXABGXMUSU-UHFFFAOYSA-N disulfur dichloride Chemical compound ClSSCl PXJJSXABGXMUSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 2
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 2
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001537 lithium tetrachloroaluminate Inorganic materials 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MPDOUGUGIVBSGZ-UHFFFAOYSA-N n-(cyclobutylmethyl)-3-(trifluoromethyl)aniline Chemical group FC(F)(F)C1=CC=CC(NCC2CCC2)=C1 MPDOUGUGIVBSGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N n-Nitrosodimethylamine Chemical compound CN(C)N=O UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- JBIQAPKSNFTACH-UHFFFAOYSA-K vanadium oxytrichloride Chemical compound Cl[V](Cl)(Cl)=O JBIQAPKSNFTACH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100460584 Chaetomium thermophilum (strain DSM 1495 / CBS 144.50 / IMI 039719) NOC1 gene Proteins 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005260 GaCl2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 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 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100022229 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) MAK21 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100313929 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) tip1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910010062 TiCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- BRCRFYDCLUTJRQ-UHFFFAOYSA-N chloroboronic acid Chemical class OB(O)Cl BRCRFYDCLUTJRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical class [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZRNNFDADQGMGA-UHFFFAOYSA-N ctk5d9411 Chemical compound Br[S] BZRNNFDADQGMGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002999 depolarising effect Effects 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfite Chemical compound COS(=O)OC BDUPRNVPXOHWIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001457 metallic cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 210000002325 somatostatin-secreting cell Anatomy 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- YONPGGFAJWQGJC-UHFFFAOYSA-K titanium(iii) chloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)Cl YONPGGFAJWQGJC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical class [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår elektrokjemiske celler med elektrolyttsalter, spesielt uorganiske celler med depolarisator-fluidum, som thionylklorid (S0C1,,) , idet slike celler er utsatt for spenningsforsinkelser.
I den senere tid er store anstrengelser blitt gjort for å utvikle cellesystemer med høy energidensitet som gir både høye spenninger og en høyere samlet kapasitet (volumetrisk og gravimetrisk) enn Leclanché-cellereller alkaliske celler med sinkanoder. Cellesystemene med høy energidensitet er konsentrerte rundt bruken av aktive metaller (metaller over hydrogen i den elektromotoriske rekke og som er ustabile i vandige omgivelser) som anoder i celler med ikke-vandig opp-løsning. Spesielt lithium har vist seg lovende som anode-materiale på grunn av dets høye potensial og lave vekt.
Forskjellige cellesystemer er blitt utviklet med an-vendelse av lithium som anodeelektrodematerialet. De cellesystemer som har vist seg lovende hva gjelder spennings-stabilitet og høy utladingsevne, er slike systemer som inneholder fluidum~katodedepolarisatorer som også i alminnelighet tjener en dobbeltfunksjon som oppløsningsmiddel for elektrolyttsalt og katodedepolarisator. Når en celle av denne type ikke utlades, vil depolarisatorfluidumet/elektro-lyttoppløsningsmidlet i begrenset grad reagere med anodemetallet slik at et beskyttende filmbelegg dannes på anodens overflate. En fullstendig reaksjon mellom anoden og depolari-satorf luidumet som anoden befinner seg i kontakt med, blir derved i det vesentlige unngått og selvutlading av cellen begrenset. Slike celler kan ikke desto mindre fortsatt brukes fordi det beskyttende filmbelegg fortæres under celleutlad-.ing. Når en slik film er tilstede, foreligger imidlertid
den ulempe at når utladingen av cellen begynner og i avhengig-het av cellelagrings- og utladingsbetingelser, kan det fore-komme en langvarig "spenningsforsinkelse" (definert som den tid som er nødvendig for å oppnå en nærmere spesifisert spenning efter den opprinnelige påføring av en last) forår-saket hovedsakelig av filmen.
Et av de mest vanlige polarisatorfluidum/elektrolytt-oppløsningsmiddel er thionylklorid (S0C12) som sammen med
lithium gir et cellepar med en usedvanlig høy spenning
(ca. 3,6 V), utladningsevne, energidensitet og utladings-stabilitet. En begrensende faktor for utnyttelsen (spesielt hva gjelder høyhastighetsutlading) av celler som inneholder et Li/SOCl2-par, er elektrolyttsaltet som anvendes i cellene. Et elektrolyttsalt må i alminnelighet tilfredsstille flere kriterier. Det bør selvfølgelig ha en høy ionisk eller elektrisk ledningsevne for materialtransport ved utlading av cellen. Elektrolyttsaltet bør også være sterkt oppløselig i depolarisatorfluidumet/elektrolyttoppløsningsmidlet slik at denne ledningsevne kan oppnås i praksis. Dessuten bør elektrolyttsaltet være stabilt både overfor depolarisator-fluidumet/elektrolyttoppløsningsmidlet og anodemetallet. Elektrolyttsalter eller de oppløste materialer som anvendes
i celler som er depolarisert med thionylklorid, er f.eks. utførlig beskrevet i US patentskrift 3926669. Av de mange salter som er beskrevet i dette US patentskrift, er det mest foretrukne og det mest utstrakt anvendte elektrolyttsalt eller oppløste materiale for elektrolytten og med de ovenfor beskrevne nødvendige egenskaper lithiumtetrakloraluminat (LiAlCl^). Under misbruksbetingelser, som lagring ved høy temperatur og utlading ved lav temperatur, har imidlertid celler inneholdende lithiumtetrakloraluminat vist seg å gi vesentlige "spenningsforsinkelser".
Bruk av andre elektrolyttsalter enn LiAlCl^har vist seg å oppheve virkningene av slike "spenningsforsinkelser".
Klorboratsaltene beskrevet i US patentskrift 4020240 hindrer i vesentlig grad "spenningsforsinkelser" når de anvendes som elektrolyttsalter. Slike salter som har forholdsvis høy ledningsevne, er imidlertid vanskelige å fremstille syntetisk og er derfor for tiden uaksepterbart kostbare.
Nylig er et elektrolyttsalt, Li2Al2ClgO, blitt anvendt for å hindre "spenningsforsinkelser" i celler inneholdende lithiumanoder og thionylkloriddepolarisatorer. Dette salt har imidlertid dårlig ledningsevne av ca. 5 x 10 ohm cm (for en 0,5 M oppløsning i SOCl2ved værelsetemperatur) som nedsetter høyhastighetsutladningsevnen. Til sammenligning har IM LiAlCl^i en SOCl2-oppløsning en ledningsevne av ca.
-2 -1 -1
1.4 x 10 ohm cm . Fordelen ved i det vesentlige unn-gåelse av "spenningsforsinkelse" motvirkes derfor av den lavere utladingshastighetsevne.
Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe elektrolyttsalter for celler som er utsatt for skadelige "spenningsforsinkelser" og som både opphever slike for-sinkelser og gir en tilstrekkelig høy ledningsevne til at en høyhastighetsutladingsevne vil oppnås.
Ifølge oppfinnelsen har elektrolyttsaltet et alkali-
l eller jordalkalimetallkation og et halogengallat-, halogenindat-eller halogentallatanion, som dessuten inneholder et chalkogen, som oxygen, svovel, selen eller tellur.
Et lithiumklorgallatelektrolyttsalt tilveiebringer overraskende en høyere ledningsevne og derav følgende høyere utladingshastighetsevne enn lithiumkloraluminat. Det har likeledes vist seg at et lithiumoxyklorgallatsalt overraskende tilveiebringer en høyere ledningsevne (tilnærmet den dobbelte) enn ledningsevnen for det ovenfor beskrevne lithiumoxydkloraluminatsalt. Det kan derfor hevdes av alkali- og jordalkalimetallhalogengallat-, -indat- og -tallatsaltene i alminnelighet tilveiebringer høyere ledningsevner enn ,for analoge kjente kloraluminater. Slike ledningsevner er spesielt viktige i organiske celler, som de som inneholder thionylklorid som depolarisator og elektro-lyttoppløsningsmiddel, da vanlig anvendte elektrolyttsalter, som LiClO^som normalt tilveiebringer høye ledningsevner i organiske elektrolyttceller, er i det vesentlige uoppløse-lige i uorganiske oppløsningsmidler. Strømevnen for slike celler blir derved normalt redusert på grunn av de lave ledningsevner for elektrolyttsalter som kan anvendes i disse.
Den foreliggende oppfinnelse omfatter generelt alkali-og jordalkalimetallhalogengallat-, -indat- og -tallatsalter i ikke-vandige celler. Alkali- og jordalkalimetallsaltene tilveiebringer det metalliske kation som er nødvendig for materialtransport i cellen under utlading av denne, og halo-gallat-, -indat- eller -tallatanionene hjelper til med å hindre spenningsforsinkelse som er tilbøyelig til uheldig å innvirke på fluidumdepolariserte celler. Oxyhalogengal-latene, -indatene og -tallatene er spesielt effektive hva gjelder å kontrollere spenningsforsinkelsen i slike celler. I forbindelse med depolarisatoreee av klorholdig thionylklorid er det dessuten foretrukket på grunn av forenlighet at halogenet i oxyhalogensaltene er klor. De mest foretrukne anioner for elektrolyttsaltet ifølge oppfinnelsen er derfor 0(GaCl3)~~, 0(InCl3)~~ og 0(TiCl3)~~ når de anvendes sammen med thionylklorid eller et lignende klorholdig de-polarisatorfluidum. Kationet i elektrolyttsaltet er som regel, men ikke nødvendigvis (idet valget er diktert av forenlighetshensyn), det samme som kationet for anodemetall-elektroden. Metallkationet i en celle som inneholder en lithiumanode vil således være Li<+>, idet de mest foretrukne elektrolyttsalter i en Li/SOCl2-celle er Li20(GaCl3)2,Li20(InCl3)2og Li20(T1C13)2.
Foruten de ovenfor beskrevne oxyklorsalter kan elektro-lyttsaltene i alminnelighet omfatte chalkohalogehsalter med svovel, selen eller tellur som erstating for oxygenet og med andre halogener, som fluor, brom eller jod, som erstat-ning for en del eller alt klor.
Anodene som kan anvendes i celler med høy energidensitet inneholdende den nye elektrolytt ifølge oppfinnelsen, omfatter ett eller flere av de ovennevnte lithium og andre alkali- eller jordalkalimetaller, som natrium, kalium, rubidium, beryllium, magnesium, kalsium eller andre metaller som ligger over hydrogen i den elektromotoriske rekke.
De nye elektrolyttsalter ifølge oppfinnelsen er spesielt anvendbare i celler som inneholder depolarisator-fluidum/elektrolyttoppløsningsmidler, som det ovennevnte thionylklorid, idet cellene er utsatt for spenningsforsinkelse og normalt kan utlades v.ed høye hastigheter. Eksempler på andre depolarisatorfluida/elektrolyttoppløsningsmidler omfatter oxyhalogenidfluida, ikke-metalliske oxyder og ikke-metalliske halogenider og blandinger derav, som fosforoxy-klorid (P0C13) , selenoxyklorid (SeOCl2) , svoveldioxyd (S02) , svoveltrioxyd (S03), vanadiumoxytriklorid (V0C13), kromyl-klorid (Cr02Cl2), svoveloxyklorid (S02C12), nitrylklorid (N0C1), nitrogendioxyd (N02), svovelmonoklorid (S2C12) og svovelmonobromid (S2Br2). Hvert av de ovennevnte kan an vendes sammen med thionylklorid (S0C12) som depolarisator-fluidum/elektrolyttoppløsningsmiddel eller de kan anvendes separat.
Selv om de ovennevnte elektrolyttsalter er blitt beskrevet ved at de er spesielt anvendbare i celler med katode-depolarisatorf luidum/elektrolyttoppjøgningsmiddel, kan de anvendes i andre celler hvor elektrolyttsalter er nødvendige, som celler inneholdende faste katoder, som metallkromater og -dikromater, -vanadater, -molybdater, -halogenider, -oxyder, -permanganater, -iodater og carbonmonofluorid, og organiske elektrolyttoppløsningsmidler, som tetrahydro-furan, propylencarbonat, dimethylsulfitt, dimethylsulfoxyd, N-nitrosodimethylamin, ^-butyrlacton, dimethylcarbonat, methylformiat, butylformiat, dimethoxyethan, acetnitril og N,N-dimethylformamid.
Saltene ifølge oppfinnelsen anvendes på samme måte som elektrolyttsalter i kjente celler idet de ganske enkelt er oppløst i elektrolyttsaltoppløsningsmidlet i den ønskede konsentrasjon. De kan også fortrinnsvis fremstilles in situ. I de nedenstående eksempler er fremstilling av et salt ifølge oppfinnelsen, undersøkelse av dets stabilitet i for-hold til cellekcmponenter og dets generelle bruksegenskaper i elektrokjemiske celler beskrevet.
Eksempel 1
En 0,5 M oppløsning av Li20(GaCl^)2 ble fremstilt ved å oppløse tilstrekkelig med GaEl3i SOCl2til at en 1 M oppløsning ble erholdt. Til denne IM GaCl^- SOCl2-oppløs-ning ble tilsatt Li20-pulver i en forholdsvis mengde av 0,5 mol Li20 pr. mol GaCl^ i oppløsningen. Blandingen ble kokt under tilbakeløp slik at et klart, lyst ravgult fluidum med alt Li2° oppløst ble erholdt. Oppløsningens ledningsevne ble derefter målt ved værelsetemperatur og viste seg å være 1,05 x 10<-2>ohm cm<-1>
Det antas at lithiumoxydet (Li20) som er base, nøy-traliserer den aprotiske Lewis-syre, GaCl^, under dannelse av elektrolyttsaltet med den støkiometriske formel Li20(GaCl^)2som har en vesentlig høyere ledningsevne enn
både GaCl^og Li20 alene.
Eksempel 2
0,5M Li20 (GaCl3)2- SOCl2-elektrolytten ifølge eksempel 1 ble kokt under tilbakeløp med blanke stykker av lithiummetall i ca. 12 timer ved 85°C. Lithiumstykkene holdt seg upåvirket, og dette antyder at elektrolytten var forenlig med lithiumet.
Eksempel 3
Hermetiske D-celler ble laget ved å vikle en Li-anode
(på en Exmet nikkelsamler) med dimensjonene 29,2 cm x 5,1 cm x 0,0 8 cm med en carbonkatode (på en Exmet nikkelsamler) med dimensjonene 25,4 cm x 4,4 cm x 0,04 cm (tre lag og samlet 0,12 cm) og med to mellomliggende lag av glassfilterseparatorer, til en sylindrisk spole. Denne ble anbragt i en beholder av D-størrelse (utvendig diameter 3,3 cm, lengde 6,0 cm) med 43 g av 0,5M Li20(GaCl3)2-SOCl2-elektrolyttoppløsningen ifølge eksempel 1. Cellen ble utladet ved 25°C ved 0,01, 0,1 og 1,0A ved spenninger av hhv. 3,65, 3,50 og 3,25V. Cellespenningen ved åpen krets var ca. 3,65V. De ovenfor beskrevne polarisa-sjonsegenskaper antyder at cellen har en generelt lav inn-vendig motstand og høy utladingshastighetsevne ved forholdsvis stabile spenninger.
Eksempel 4
Celler som beskrevet i eksempel 1 ble lagret ved
c. 70°C i 30 dager og ble utladet med 1,0A ved en temperatur av ca. -20°C. Cellene oppviste ingen vesentlige spenningsforsinkelser til 2V.
Eksempel 5
Celler som beskrevet i eksempel 3 ble utladet med
1,OA ved værelsetemperatur efter lagring i 30 dager ved 70°C og oppviste ingen vesentlige spenningsforsinkelser til 3 V.
Claims (11)
1. Ikke-vandig elektrokjemisk celle, omfattende en anode av et materiale som ligger over hydrogen i den elektromotoriske rekke, en katodedepolarisator og et oppløst elektrolytt
salt som inneholder et alkali- eller jordalkalimetallkation, karakterisert ved at elektrolyttsaltets an-ion er et halogenindat eller halogentallat eller en blanding derav sammen med et chalkogen fra gruppen oxygen, svovel, ,selen og tellur.
2. Celle ifølge krav 1,
karakterisert ved at chalkogenet omfatter oxygen.
3. Celle ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at depolarisatoren er et fluidum og at elektrolyttsaltet er oppløst i depolarisatoren.
4. Celle ifølge krav 1-3,
karakterisert ved at katodedepolarisatoren er et fluidum fra gruppen oxyhalogenider, ikke-metalliske oxyder, ikke-metalliske halogenider og blandinger derav.
i
5. Celle ifølge krav 4,
karakteisert ved at katodedepolarisatoren er fra gruppen S0C12 , P0C13 , SeOCl2 , S02 , SC>3 , V0C13 , Cr02 Cl2 , S02 C12 , N0C1, N02, S2C12, S2Br2 og blandinger derav.
)
6. Celle ifølge krav 5,
karakterisert ved at katodedepolarisatoren omfatter S0C12 .
7. Celle ifølge krav 6,
3 karakterisert ved at elektrolyttsaltets halo-genkomponent omfatter klor.
8. Celle ifølge krav 7,
karakterisert ved at kationet er lithium.
9. Celle ifølge krav 1 med en lithiumanode, et katodede-polarisatorfluidum og et oppløst elektrolyttsalt, karakterisert ved at saltet er Li20(GaCl3) , Li2 0(InCl3 )2 eller, Li20 (TlCl-j) 2 .
10. Celle ifølge krav 9,
karakterisert ved at depolarisatoren omfatter soci2 .
11. Celle ifølge krav 10,
karakterisert ved at elektrolyttsaltet omfatter Li2 0(GaCl3 )2 .
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/054,494 US4238552A (en) | 1979-07-03 | 1979-07-03 | Electrolyte salt for non-aqueous electrochemical cells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO801994L true NO801994L (no) | 1981-01-05 |
Family
ID=21991481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO801994A NO801994L (no) | 1979-07-03 | 1980-07-02 | Ikke-vandig elektrokjemisk celle. |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4238552A (no) |
| JP (1) | JPS5622051A (no) |
| AU (1) | AU534867B2 (no) |
| BE (1) | BE884122A (no) |
| BR (1) | BR8004115A (no) |
| CA (1) | CA1136210A (no) |
| CS (1) | CS213352B2 (no) |
| DD (1) | DD152029A5 (no) |
| DE (1) | DE3023913A1 (no) |
| DK (1) | DK286080A (no) |
| ES (1) | ES493048A0 (no) |
| FR (1) | FR2461366A1 (no) |
| GB (1) | GB2057178B (no) |
| HK (1) | HK71988A (no) |
| IL (1) | IL60118A (no) |
| IT (1) | IT1132165B (no) |
| NL (1) | NL8003772A (no) |
| NO (1) | NO801994L (no) |
| PL (1) | PL225375A1 (no) |
| SE (1) | SE8004733L (no) |
| ZA (1) | ZA803645B (no) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56165275A (en) * | 1980-04-14 | 1981-12-18 | Honeywell Inc | Electrochemical battery |
| US4335191A (en) * | 1980-07-28 | 1982-06-15 | Tadiran Israel Electronics Industries Ltd. | Lithium cells |
| IL63515A (en) * | 1980-09-12 | 1984-05-31 | Duracell Int | Rechargeable,non-aqueous electrochemical cell |
| US4362794A (en) * | 1980-10-02 | 1982-12-07 | Eic Corporation | Electrolyte |
| DK254484A (da) * | 1983-06-24 | 1984-12-25 | Ray O Vac Corp | Fremgangsmaade til opnaaelse af hoej ledningsevne i thionylchlorid-elektrolytter samt celle og salt til udoevelse af fremgangsmaaden |
| US4508799A (en) * | 1983-06-30 | 1985-04-02 | Duracell Inc. | Cell with NiCl2 cathode |
| JPS60177555A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電池 |
| JPS60177556A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電池 |
| JPS60177557A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電池 |
| FR2574223B1 (fr) * | 1984-12-03 | 1987-05-07 | Accumulateurs Fixes | Generateur electrochimique dont la matiere active negative est a base d'un metal alcalin ou alcalinoterreux |
| US5766797A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-16 | Medtronic, Inc. | Electrolyte for LI/SVO batteries |
| US6017656A (en) * | 1996-11-27 | 2000-01-25 | Medtronic, Inc. | Electrolyte for electrochemical cells having cathodes containing silver vanadium oxide |
| US7482096B2 (en) | 2003-06-04 | 2009-01-27 | Polyplus Battery Company | Alleviation of voltage delay in lithium-liquid depolarizer/electrolyte solvent battery cells |
| US20040253510A1 (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-16 | Polyplus Battery Company | Aliovalent protective layers for active metal anodes |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3415687A (en) * | 1966-03-29 | 1968-12-10 | Honeywell Inc | Electric current producing cell |
| BE793372A (fr) * | 1971-12-27 | 1973-06-27 | Union Carbide Corp | Pile electro-chimique non aqueuse |
| US3926669A (en) * | 1972-11-13 | 1975-12-16 | Gte Laboratories Inc | Electrochemical cells having an electrolytic solution comprising a covalent inorganic oxyhalide solvent |
| US4012564A (en) * | 1973-08-02 | 1977-03-15 | Gte Laboratories Incorporated | Electrochemical cells having an electrolytic solution comprising a covalent inorganic oxyhalide solvent |
| US4020240A (en) * | 1975-09-03 | 1977-04-26 | P. R. Mallory & Co., Inc. | Electrochemical cell with clovoborate salt in electrolyte and method of operation and composition of matter |
| US4075397A (en) * | 1977-03-01 | 1978-02-21 | Exxon Research & Engineering Co. | Cell having chalcogenide cathode and solvated alkali metal salt electrolyte |
| US4139681A (en) * | 1978-03-02 | 1979-02-13 | Exxon Research & Engineering Co. | Electrochemical cells having alkali metal anodes and electrolyte salt complex compositions including haloorganometallic alkali metal salt complexes |
| US4177329A (en) * | 1978-11-02 | 1979-12-04 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Electrolyte salts for non aqueous electrochemical cells |
-
1979
- 1979-07-03 US US06/054,494 patent/US4238552A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-05-19 IL IL60118A patent/IL60118A/xx unknown
- 1980-06-03 CA CA000353265A patent/CA1136210A/en not_active Expired
- 1980-06-18 ZA ZA00803645A patent/ZA803645B/xx unknown
- 1980-06-25 AU AU59598/80A patent/AU534867B2/en not_active Ceased
- 1980-06-26 SE SE8004733A patent/SE8004733L/xx unknown
- 1980-06-26 DE DE3023913A patent/DE3023913A1/de active Granted
- 1980-06-30 BR BR8004115A patent/BR8004115A/pt unknown
- 1980-06-30 JP JP8904780A patent/JPS5622051A/ja active Granted
- 1980-06-30 NL NL8003772A patent/NL8003772A/nl not_active Application Discontinuation
- 1980-07-01 FR FR8014671A patent/FR2461366A1/fr active Granted
- 1980-07-01 PL PL22537580A patent/PL225375A1/xx unknown
- 1980-07-01 GB GB8021486A patent/GB2057178B/en not_active Expired
- 1980-07-02 BE BE2/58635A patent/BE884122A/fr not_active IP Right Cessation
- 1980-07-02 NO NO801994A patent/NO801994L/no unknown
- 1980-07-02 ES ES493048A patent/ES493048A0/es active Granted
- 1980-07-02 IT IT23202/80A patent/IT1132165B/it active
- 1980-07-02 DK DK286080A patent/DK286080A/da unknown
- 1980-07-02 CS CS804729A patent/CS213352B2/cs unknown
- 1980-07-03 DD DD80222388A patent/DD152029A5/de unknown
-
1988
- 1988-09-08 HK HK719/88A patent/HK71988A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE884122A (fr) | 1980-11-03 |
| ZA803645B (en) | 1981-06-24 |
| GB2057178B (en) | 1983-05-11 |
| PL225375A1 (no) | 1981-06-19 |
| CS213352B2 (en) | 1982-04-09 |
| AU5959880A (en) | 1981-01-15 |
| BR8004115A (pt) | 1981-01-21 |
| AU534867B2 (en) | 1984-02-16 |
| NL8003772A (nl) | 1981-01-06 |
| HK71988A (en) | 1988-09-16 |
| SE8004733L (sv) | 1981-01-04 |
| GB2057178A (en) | 1981-03-25 |
| DD152029A5 (de) | 1981-11-11 |
| DE3023913C2 (no) | 1989-06-01 |
| FR2461366B1 (no) | 1984-11-02 |
| IT1132165B (it) | 1986-06-25 |
| DE3023913A1 (de) | 1981-01-22 |
| FR2461366A1 (fr) | 1981-01-30 |
| DK286080A (da) | 1981-01-04 |
| IT8023202A0 (it) | 1980-07-02 |
| CA1136210A (en) | 1982-11-23 |
| ES8200516A1 (es) | 1981-11-01 |
| ES493048A0 (es) | 1981-11-01 |
| US4238552A (en) | 1980-12-09 |
| IL60118A0 (en) | 1980-07-31 |
| IL60118A (en) | 1983-12-30 |
| JPH0136233B2 (no) | 1989-07-28 |
| JPS5622051A (en) | 1981-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2072488C (en) | Nonaqueous electrolytes | |
| US4139680A (en) | Method for preventing dendritic growth in secondary cells | |
| NO801994L (no) | Ikke-vandig elektrokjemisk celle. | |
| US10355311B2 (en) | Fluoride ion battery electrolyte compositions | |
| US5229227A (en) | Low flammability nonaqueous electrolytes | |
| US5691083A (en) | Potassium ion additives for voltage control and performance improvement in nonaqueous cells | |
| US7927739B2 (en) | Non-aqueous electrochemical cells | |
| US4440836A (en) | Nonaqueous cell employing an anode having a boron-containing surface film | |
| US4177329A (en) | Electrolyte salts for non aqueous electrochemical cells | |
| JPH01128369A (ja) | 非水性単電池 | |
| EP0050975B1 (en) | Electrochemical cell | |
| US4516317A (en) | Nonaqueous cell employing an anode having a boron-containing surface film | |
| US4127708A (en) | Solid state cell with halogen-chalcogen-metal solid cathode | |
| US4362794A (en) | Electrolyte | |
| US4329404A (en) | Rechargeable non-aqueous cells with complex electrolyte salts | |
| USRE31414E (en) | Electrolyte salts for non aqueous electrochemical cells | |
| US4327159A (en) | Non-aqueous electrochemical cell | |
| Redey | Chemical Overcharge and Overdischarge Protection for Li-alloy/transition-metal Sulfide Cells | |
| US4439503A (en) | Metal-organic liquid depolarizer electrochemical cell | |
| KR20170031281A (ko) | 복합 알칼리이온 무기 액체 전해질을 포함한 리튬-이산화황 이차 전지 및 그 복합 알칼리이온 무기 액체 전해질 | |
| IE52180B1 (en) | Efficiently rechargeable totally inorganic non-aqueous li/so2 cell with halogallate electrolyte salt | |
| EP0419688A1 (en) | High rate oxyhalide electrochemical cell systems | |
| US5024906A (en) | Rechargeable electrochemical cell | |
| US20240239676A1 (en) | Lithium-containing oxide, and method for preparing solid electrolyte | |
| JPH051595B2 (no) |