NO902291L - Elektrokjemiske celler. - Google Patents

Elektrokjemiske celler.

Info

Publication number
NO902291L
NO902291L NO90902291A NO902291A NO902291L NO 902291 L NO902291 L NO 902291L NO 90902291 A NO90902291 A NO 90902291A NO 902291 A NO902291 A NO 902291A NO 902291 L NO902291 L NO 902291L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
electrochemical cell
cell according
electrolyte
ceramic material
group
Prior art date
Application number
NO90902291A
Other languages
English (en)
Other versions
NO902291D0 (no
Inventor
Thomas A Whitney
William L Bowden
Arabinda N Dey
Original Assignee
Duracell Int
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duracell Int filed Critical Duracell Int
Publication of NO902291D0 publication Critical patent/NO902291D0/no
Publication of NO902291L publication Critical patent/NO902291L/no

Links

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
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Denne oppfinnelsen angår elektrokjemiske celler hvor katoden omfatter keramikk som inneholder kopperoksider, kjennetegnet som perovskitter.

Description

Denne oppfinnelse angår blandinger som kan anvendes som aktive katodematerialer i elektrokjemiske celler. Spesielt kan disse blandinger beskrives som perovskitter. Disse materialer blir også klassifisert som keramiske materialer som omfatter kopperoksider. Noen av disse materialene er kjent for å være supraledende ved temperaturen til flytende nitrogen og høyere temperaturer.
Den generelle formel til en perovskitt er MgL^, hvor M er et metall eller metaller, L er en ligand så som halider eller oksygen og hvor 6 < k < 9. Når k = 9, vil disse blandingene ha støkiometrien til en ekte perovskitt, så som BaTi03som har en ortorombisk krystallstruktur og et metall-til-ligandforhold på 2:3. Når k < 9 kan disse blandingene ha en krystallstruktur lik en ekte perovskitt, men hvor det er ledige plasser i enhetscellen. Disse blandinger blir benevnt som perovskitter med oksygendefekt-plasser. Således har perovskittene med oksygendefekt-plasser metall til ligandforhold fra 1:1 ned til, men ikke omfattende 2:3. Når forholdet er 1:1, er krystall-strukturen generelt tetragonal mens forhold på 6:6,5 og lavere generelt er ortorombiske. Blandingene som omfattes av denne oppfinnelsen har den følgende generelle kjemiske formel:
I samsvar med denne oppfinnelse er L et metallion som har en valens på +3 og som er valgt fra gruppen som består av scandium, yttrium, gallium, et element fra lantan-serien (elementene 57 til 71) slik den er satt opp i en grunnstoffenes periodiske tabell, forskjellige metaller (mischmetall), og blandinger av disse; M er et metallion som har en valens på +2 og som er valgt fra gruppen som består av beryllium, magnesium, barium, strontium, kalsium, eller blandinger av disse; og X er et halogen valgt fra gruppen som består av fluor, klor og brom.
Blandingene som skal beskrives her for anvendelse som aktive katodematerialer, angis med den ovenstående formel hvor forholdet (v+w+x):(y+z) ligger i området fra 1:1 til 2:3. Generelt er v, w og x tall som er større enn null, men mindre enn seks hvis sum er lik seks; y og z er tall hvor y kan variere fra 2 til 8 mens z kan variere fra 0 til 6 og hvor y+z alltid er i området fra 6 til 9. I de foretrukne blandingene er v=l, w=2, x=3. Siden kopper er det eneste elementet som er til stede hvis valens ikke er fast i formelen ovenfor, varierer valensen pr. kopperatom direkte ettersom y+z varierer fra 6 til 9. Den laveste valensen pr. kopperatom er +1. Den uvanlige egenskapen til blandingene som er beskrevet her, er imidlertid at den høyeste valensen pr. kopperatom er +3. Cu<+3->blandinger er vanligvis ikke stabile, og Cu<+2>er den høyeste valensen. Den følgende tabellen viser hvordan valensen pr. kopperatom varierer for blanding YBa2Cu30yFz(d.v.s. x = fluor) ettersom y+z varierer fra 6 til 8:
Av denne tabellen kan det sees at Cu-atomene kan være til stede som en blanding av kopperioner som har forskjellige valens-tilstander. De foretrukne blandinger til anvendelser som katoder er de som inneholder kopper som har en valens som overskrider +2 siden det antas at kopper er det stoff som reduseres under utladning, (selv om det ikke er tilsiktet at den foreliggende oppfinnelse skal begrenses ved denne tolkning).
En foretrukket perovskitt med oksygendefekt-plasser (gitterfeil) er YBa2Cu30y hvor 6,5 < y < 7 og hvor krystall- romtemperatur. Blandingen blir så igjen malt og oppvarmet til luft ved 950°C i 40 timer og så avkjølt til romtemperatur. Sluttproduktet er 64,3 gram av et materiale som har den generelle formel YBa2Cu30y hvor y er omtrent 6,6.
EKSEMPEL 2
En ML-950 knappstørrelse celle er fremstilt ved å anvende et keramisk materiale som aktivt katodemateriale, hvor det keramiske materialet til å begynne med ble fremstilt på måten som er beskrevet i eksempel 1 og så er oppvarmet i luft ved 400°C i 40 timer for å øke verdien av y til omtrent 6,8, hvilket gir et materiale med formelen YBa2CU306f8. En katodeblanding blir fremstilt ved å blande 6 deler av det keramiske materialet, 3 deler karbon og 1 del polytetrafluoretylen (alle deler som vektdeler). Etter blanding blir 100 mg av blandingen tatt ut og presset til en skive som passer inne i ML-950 cellens kapsling. Anoden består av litiumfolie og elektrolytten består av en molar LiAsFg i en 1:1 (v/v) blanding av propylenkarbonat og dimetoxy-etan. Cellen har en åpen kretsspenning på 1,8 volt. Figur 1 viser en spenning/kapasitetkurve frembrakt ved anvendelse av en belastning på 2000 ohm. Cellen er i stand til å levere opp til 0,22 Ah/g av det keramiske materialet til en 0,9 volt avskjæring, hvilket er omtrent 92 % av den teoretiske kapasiteten.
EKSEMPEL 3
En keramikkmengde bestående av kopperoksider er fremstilt
i samsvar med eksempel 1. Materialet blir satt i en ovn som har en hovedsakelig 100 % oksygenatmosfære og oppvarmet til 440°C i 24 timer. Denne oppvarming blir fulgt av en langsom nedkjøling på 0,5 grad pr. minutt inntil 150°C er nådd. Ovnen blir avskrudd og materialet tillates å avkjøles sakte til romtemperatur i ovnen. Den resulterende blandingen har en formel YBa2Cu30y hvor y er 6,96.
EKSEMPEL 4
Materialet fra eksempel 3 blir brukt i kombinasjon med karbon og polytetrafluoretylen i de forholdsvise mengder gitt i eksempel 2 for å fremstille en katode. En ML-950 knappstørrelses celle blir fremstilt ved anvendelse av denne katoden sammen med en anode og elektrolytt som beskrevet i eksempel 2. Denne cellen gir større kapasitet pr. gram perovskitt opp til 0,9 volt avskjæring enn cellen i eksempel 2, siden det er mer Cu<+3>til stede i perovskitt-blandingen.
Andre katodeformler enn de som er gitt i eksemplene ovenfor vil utgjøre nyttige katoder. Mengden av karbonholdig leder-materiale som tilføres vil selvfølgelig avhenge av konduk-tiviteten til den bestemte perovskitten med de anvendte oksygengitterfeil.
Blandingen som er supraledende ved eller nær romtemperatur trenger svært lite eller ingen tilsats av karbonholdig leder-materiale. Mens eksemplene viser fremstillingen og anvendelsen av en oksygenbegrenset perovskitt som et aktivt katodemateriale, vil det umiddelbart være klart for en fagkyndig på området at andre perovskitter med oksygengitterfeil kan fremstilles og ligge innenfor rammen av denne oppfinnelse.

Claims (13)

1. Elektrokjemisk celle bestående av en anode; en katode; og en elektrolytt, karakterisert ved at nevnte katode består av at nevnte katode består av et keramisk materiale omfattende minst tre forskjellige metallkationer hvor et av metallkationene er kopper og minst et anion omfatter oksygen.
2. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 1, karakterisert ved at nevnte keramiske materiale har den følgende generelle kjemiske formel: Lv Mw Cux OyXz hvor L er et metallion som har en valens på +3 og som er valgt fra gruppen som består av scandium, yttrium, gallium, et element fra lantanserien (elementene 51 til 71) oppsatt i grunnstoffenes periodiske system, mischmetall, og blandinger av disse; M er et metallion som har en valens på +2 og er valgt fra gruppen som består av beryllium, magnesium, barium, strontium, kalsium, eller blandinger av disse: og X er et halogen valgt fra gruppen som består av fluor, klor og brom; hvor v, w og x er tall større enn 0 og mindre enn 6 og hvor v+w+x er lik 6; og hvor y er et tall fra 2 til 8, z er et tall fra 0 til 6 slik at 6 y+z < 9.
3. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 2, karakterisert ved at v = 1, w = 2, x = 3.
4. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 2, karakterisert ved at det keramiske materialet har ortorombisk krystallstruktur.
5. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 4, karakterisert ved at z = 0 og y > 6,5.
6. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 2, karakterisert ved at det keramiske materialet har tetragonal krystallstruktur.
7. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 3, karakterisert ved at L er yttrium.
8. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 3, karakterisert ved at M er barium.
9. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 3, karakterisert ved at nevnte anode består av et metall valgt fra gruppen som omfatter alkalimetaller, alkalinske jordmetaller, aluminium, sink eller kadmium og blandinger av disse.
10. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 3, karakterisert ved at det keramiske materialet omfatter YBa2 Cu3 0y hvor y er i området fra 6,5 til 7 og anoden består av litium.
11. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 2, karakterisert ved at elektrolytten er ikke-vandig.
12. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 2, karakterisert ved at elektrolytten er vandig.
13. Elektrokjemisk celle i henhold til krav 2, karakterisert ved at elektrolytten er en fast eller massiv elektrolytt valgt fra gruppen som omfatter ioniske, glass- og polymeriske elektrolytter.
NO90902291A 1987-11-25 1990-05-23 Elektrokjemiske celler. NO902291L (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/125,502 US4833050A (en) 1987-11-25 1987-11-25 Electrochemical cells
PCT/US1988/004231 WO1989005045A1 (en) 1987-11-25 1988-11-23 Electrochemical cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO902291D0 NO902291D0 (no) 1990-05-23
NO902291L true NO902291L (no) 1990-05-23

Family

ID=22420012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO90902291A NO902291L (no) 1987-11-25 1990-05-23 Elektrokjemiske celler.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4833050A (no)
EP (1) EP0423117A4 (no)
JP (1) JPH0824044B2 (no)
KR (1) KR890702269A (no)
AU (1) AU2818289A (no)
BR (1) BR8807806A (no)
ES (1) ES2010036A6 (no)
NO (1) NO902291L (no)
WO (1) WO1989005045A1 (no)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4939049A (en) * 1987-11-20 1990-07-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte cell and method of producing the same
WO1989009473A1 (en) * 1988-03-30 1989-10-05 Elmwood Sensors Limited Conductive ceramics, conductors thereof and methods
US5747418A (en) * 1992-02-25 1998-05-05 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Superconducting thermoelectric generator
EP0627776B1 (en) * 1993-05-14 1997-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Lithium secondary battery
AR045347A1 (es) 2003-08-08 2005-10-26 Rovcal Inc Celda alcalina de alta capacidad
US7160647B2 (en) * 2003-12-22 2007-01-09 The Gillette Company Battery cathode
AR047875A1 (es) 2004-06-04 2006-03-01 Rovcal Inc Celdas alcalinas que presentan alta capacidad
KR20120064699A (ko) * 2010-03-25 2012-06-19 도요타 지도샤（주） 전지용 활물질 및 전지
WO2012112229A2 (en) * 2011-02-14 2012-08-23 Los Alamos National Security, Llc Anti-perovskite solid electrolyte compositions
US9246188B2 (en) 2011-02-14 2016-01-26 Los Alamos National Security, Llc Anti-perovskite solid electrolyte compositions
JP6288079B2 (ja) * 2013-04-12 2018-03-07 株式会社村田製作所 リチウムイオン二次電池
US11011796B2 (en) 2016-10-21 2021-05-18 Quantumscape Battery, Inc. Electrolyte separators including lithium borohydride and composite electrolyte separators of lithium-stuffed garnet and lithium borohydride

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2442515A1 (fr) * 1978-11-22 1980-06-20 Accumulateurs Fixes Matiere active positive solide pour generateurs electrochimiques de grande energie specifique
JPS55159568A (en) * 1979-05-31 1980-12-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of cell and its positive electrode
JPS6089070A (ja) * 1983-10-19 1985-05-18 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解液電池

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0824044B2 (ja) 1996-03-06
EP0423117A1 (en) 1991-04-24
JPH03501184A (ja) 1991-03-14
US4833050A (en) 1989-05-23
KR890702269A (ko) 1989-12-23
WO1989005045A1 (en) 1989-06-01
AU2818289A (en) 1989-06-14
ES2010036A6 (es) 1989-10-16
EP0423117A4 (en) 1992-01-08
BR8807806A (pt) 1990-10-23
NO902291D0 (no) 1990-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chan et al. Nonstoichiometry in SrTiO3
US7901658B2 (en) Chemically stable solid lithium ion conductor
Chen et al. Stable lithium-ion conducting perovskite lithium–strontium–tantalum–zirconium–oxide system
EP0055135B1 (en) Composition for use as solid state electrolyte and solid state cell employing same
NO902291L (no) Elektrokjemiske celler.
US4258109A (en) Solid state cells
US3713897A (en) Electrolyte materials for high voltage solid electrolyte battery systems
US20040202935A1 (en) Cathode active material with increased alkali/metal content and method of making same
US4434216A (en) Solid state electrolyte
KR970009417B1 (ko) 바나듐 산화물 유도체를 사용하는 열전지의 음극용 컴파운드의 제조 방법
KR20230175113A (ko) 고체 상태 전해질 물질 및 이를 이용한 고체 상태 전지
US4526855A (en) Process for the production of thermodynamically stable solid ion conductor materials
Zheng et al. Phase constitution in Sr and Mg doped LaGaO3 system
Momai et al. Fluoride ion conducting behavior in nonstoichiometric lanthanum oxyfluoride
US3923543A (en) Electrochemical cell
US6121207A (en) Metal oxide materials
Ganesan et al. Study of cobalt-doped lithium–nickel oxides as cathodes for MCFC
EP0104936B1 (en) Lithium oxide-based amorphous ionic conductor
CA1091763A (en) Cathodes for solid state lithium cells
Scrosati Silver rubidium iodide solid electrolyte
US4377624A (en) Novel cathodes for primary solid electrolyte cells
Lazzari et al. A review of silver, copper and lithium solid-state power sources
Phillipps et al. The structure and conductivity of LaMn1− zCrzO3 and (La, A) 1− yMn1− zCrzO3 (A= Sr, Ca) as air cathodes in solid oxide fuel cells
CA1093633A (en) Cathodes for electrolyte cells
US5618776A (en) Yttrium or rare-earth substituted metal oxide materials