DE1671755B2 - Galvanisches metall-halogen-element - Google Patents
Galvanisches metall-halogen-elementInfo
- Publication number
- DE1671755B2 DE1671755B2 DE1967E0034651 DEE0034651A DE1671755B2 DE 1671755 B2 DE1671755 B2 DE 1671755B2 DE 1967E0034651 DE1967E0034651 DE 1967E0034651 DE E0034651 A DEE0034651 A DE E0034651A DE 1671755 B2 DE1671755 B2 DE 1671755B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- halogen
- solution
- electrode
- amine
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
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
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine neue Art von elektrischen Zellen oder Batterien, welche im wesentlichen aus einer
Anode (negative Elektrode) eines elektropositiven Metalls, einer inerten Kathode (positive Elektrode) und
einer Lösung von Jod oder einem anderen Halogen in Pyridin oder in einem anderen geeigneten Aminlösungsmittel
als Ladungsübertragungslösung bestehen.
Das als Lösungsmittel dienende Amin soll eine organische Flüssigkeit sein, weiche das Halogen als
neutrales Molekül auflöst und mit diesem eine Lösung bildet, die sich nicht spontan mit der elektropositiven
Metallanode umsetzt oder diese auflöst. Das Amin soll vorzugsweise das Reaktionsprodukt auflösen, welches
durch Umsetzen des Halogens mit dem Metall gebildet wird, welches in der Amin/Halogen Lösung aufgelöst
ist, wenn Elektronen von der Anode in einen äußeren Stromkreis abgegeben werden und von dort an die
Kathode zurückgelangen, die die Elektronen wieder in die Lösung überführt.
Elektropositive Metalle sind solche Metalle, deren elektromotorische Kraft größer als Wasserstoff ist, d. h.
also, Metalle, die in der elektrochemischen Spannungsreihe oberhalb von Wasserstoff liegen; diese haben die
Neigung, positive Ionen in wäßrigen Lösungen zu bilden unter Ladungsabgabe der Wasserstoffionen in einer
wäßrigen Lösung. Bei dieser Reaktion erhält die Masse des aktiven Metalls eine negative Ladung, wobei
letzteres dann als Anode wirkt und einen Anodenstrom durch Elektronenabgabe erzeugt, wenn die andere
Elektrode in der Lösung als Kathode wirkt und die negative Ladung den positiven Ionen vermittelt, z. B.
wenn Wasserstoffionen mit der Kathode in Berührung kommen. Bei der Verwendung von wäßrigen Lösungen
als Elektrolyt in Batterien bestehen insofern Schwierigkeiten, als die Metallionen dazu neigen, unlösliche
Produkte zu bilden, welche sich an der Anode ablagern und an dieser anhaften und dadurch die Lösungswirkung
verringern; ferner besteht die Neigung der positiven Ionen, sich örtlich anzureichern oder eine Schicht auf
der Kathode zu bilden, wodurch die positiven Ionen abgestoßen werden, was allgemein als Polarisation
bezeichnet wird; ferner stört die Erzeugung von Gasschichlen, welche den Kontakt der Elektrode mit
Lösungen behindern. Demzufolge ergeben Batterien, die mit wäßrigen Elektrolyten arbeiten, eine geringere
Spannung.
Insbesondere zur Überwindung des Polarisationsproblems
bei galvanischen Elementen sind in der Vergangenheit verschiedene Vorschläge gemacht worden.
So ist es bekannt, wassergelöste Substanzen, zum Beispiel Halogene oder reduzierbare Halogenide als
Depolarisatoren zu verwenden. Da die direkte Auflösung dieser Depolarisatoren im wäßrigen Elektrolyten
verschiedene Nachteile mit sich bringt, sind versehiedene Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen die
Depolarisatoren in einer Art Reservoir gespeichert sind und bei Bedarf in die eigentliche Zelle abgegeben
werden. Beispiele für derartige Anordnungen sind in der CH-PS 248612, der FR-PS 1437 294 und der US-PS
25 66 114 beschrieben. In allen diesen Anordnungen wird jedoch weiterhin ein wäßriger Elektrolyt verwendet,
so daß die hiermit verbundenen Probleme zum größten Teil bestehenbleiben. Ferner ist die Herstellung
dieser vorgeschlagenen galvanischen Elemente recht kompliziert und damit kostenungünstig.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Batterie oder Zelle vorzuschlagen, die die Nachteile der
bekannten galvanischen Elemente überwindet, einfach herstellbar ist und deren Spannung über einen
verhältnismäßig langen Zeitraum besser konstant bleibt, wobei vorzugsweise hohe Spannungen und große
Stromstärken erreicht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein galvanisches Metall-Halogen-Element mit einer negativen Lösungselektrode
und einer inerten positiven Elektrode vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das
Halogen in einem flüssigen Amin aufgelöst ist, welches auch ein Lösungsmittel für das Reaktionsprodukt ist, das
durch die Umsetzung des Halogens mit dem gelösten Metall der negativen Elektrode gebildet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Element tauchen eine aktive elektropositive Metallelektrode und eine inerte
Elektrode in eine Lösung eines Halogens in einem geeigneten flüssigen organischen Amin ein. Als aktive
elektropositive Metalle für die Anode kommen unter anderem in Frage: Li, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Cd,
Sn und andere derartige Metalle, welche keine passivierenden Schichten bilden, wie Edelmetalle,
Metalle der Eisengruppen, Chrom und Vanadin.
Die organische Lösung soll möglichst konzentriert sein, um einen möglichst kleinen Innenwiderstand zu
ergeben. Im allgemeinen soll die Leitfähigkeit in einer Größenordnung von 10 ~5 oder größer und vorzugsweise
in einem Bereich von IO-4 bis 10~2 (Ohm cm)-i
liegen. Als Lösungsmittel soll ein Aminlösungsmittel verwendet werden, und zwar vorzugsweise tertiäre
heterocyclische Amine, wobei Pyridin am meisten bevorzugt wird. Andere, als Lösungsmittel geeignete
Amine sind im wesentlichen tertiäre und sekundäre Amine wie Piperylen, Piperidin, Pyrollidin, Tetramethyläthylendiamin.
Die Ringverbindungen können auch einen Kohlenwasserstoffrest als Substituenten besitzen, wie beispielsweise
3-Picolin.
Der zu lösende Stoff soll ein Halogen oder ein Pseudo-Halogen sein, wobei Jod besonders bevorzugt
wird.
Die folgende Aufstellung zeigt erfindungsgemäße Beispiele:
Anode
Kathode
Ladungsübertragungs lösung
Spannung
Magnesium Platin
Zinn Platin
Zink Platin
Aluminium Platin
Pyridin/Jod Pyridin/Jod Pyridin/Jod Pyridin/Jod
1,6 1,0 0,65 0,40
Die typische Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Batterie kann an einer Zelle demonstriert werden, die
auf eine äußere Last arbeitet. Der Elektrolyt enthielt 220 g Jod je Liter Pyridin. Es wurde eine Magnesiumelektrode
mit einer Oberfläche von 5 cm2 verwendet, die s gegenüber einer Platinelektrode mit einer ähnlich
großen Oberfläche in einem Abstand von 5 mm angeordnet war. Beide Elektroden tauchten in den
obenerwähnten Elektrolyt ein und lieferten mehrere Stunden über einen 100-Ohm-Widersiand etwa 15 niA. iu
Entsprechende Ergebnisse wurden mit einer Zinn/Platin-Zelle erreicht, wobei jedoch jetzt der Strom 7 niA
betrug und die Oberfläche der Elektroden weniger als 3 cm2 groß war.
Anstelle einer inerten Plalinelektrode können auch is
Kohleelektroden oder andere Metalle als Platin verwendet werden, welche ebenfalls gegenüber einer
spontanen Auflösung durch die die Ladung übertragende Halogen/Amin-Lösung inaktiv sind.
Als Anoden für die Zellen oder Batterien mit der Halogen/Amin-Lösung werden für hohe Spannungen
die Metalle bevorzugt, die in der elektrochemischen Spannungsreihe mindestens so hoch wie Zinn liegen,
einschließlich Magnesium, Cadmium, Zink, Aluminium sowie deren Legierungen und Amalgame. Diese Metalle zhaben
ein Standardoxydationspotential in einem Bereich von 0,14 bis 3,05, gemessen unter Standardbedingungen
bei 25° C mit einer Wasserstoffbezugselektrode. Die bevorzugten, aus aktivem Metall bestehenden
Anoden bilden mit dem Halogeniden Komplexe, y
welche in dem Aminlösungsmittel gelöst bleiben, d. h.
also, Komplexe, welche nicht ausgefällt werden können.
Batteriezellen der beschriebenen Art mit den Halogen/Amin-Lösungen lassen sich besonders gut dort
einsetzen, wo in einem Stromkreis eine gleichmäßige Spannung erforderlich ist und wo geringe Änderungen
der Stromstärke erwünscht sind.
Die beschriebenen Zellen werden von Sauerstoff, Wasser oder anderen derartigen Substanzen freigehalten,
so daß keine gasförmigen Zersclzungsprodukte gebildet werden, die entfernt werden müssen oder die
sich ansammeln. Demzufolge arbeiten die erfindungsgemäßen Zellen mit einer bemerkenswerten Regelmäßigkeit.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Zellen beruht vermutlich darauf, daß sie Halogenidionen aus
dem molekular in Aminlösungsmittel gelösten Halogen durch Aufnahme von Elektronen aus der Kathode
bilden. Das flüssige Aminlösungsmitte! dient zum Transport der Elektronen zur Anode auf unüblichc
Weise, d. h. ohne daß eine langsame Wanderung der geladenen Teilchen durch die Lösung eine Rolle spielt,
so daß die positiven Metallionen von der Anode so schnell Halogenidkomplexe bilden, wie positive Metallionen
gebildet werden. Demzufolge wird der elektrische Strom (Elektronen) tatsächlich durch die Amin/Halogen-Lösung
von der Kathode zu der Anode befördert und wird von der aktiven Anode in den äußeren
Stromkreis und von dort zurück zur passiven Kathode geleitet, von wo der Strom wieder in die Lösung
zurückfließt
Claims (2)
- Patentansprüche:I. Galvanisches Metall-Halogen-Element mit einer negativen Lösungselektrode und einer inerten positiven Elektrode, dadurch gekennzeich- > net, daß das Halogen in einem flüssigen Amin aufgelöst ist, welches auch ein Lösungsmittel für das Reaktionsprodukt ist, das durch die Umsetzung des Halogens mit dem gelösten Meall der negativen Elektrode gebildet wird.
- 2. Galvanisches Element nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminlösung eine Lösung von Jod in Pyridin ist und daß die negative Elektrode aus Magnesium, Zinn, Zink oder Aluminium ist. ,<;
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US57683866A | 1966-09-02 | 1966-09-02 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1671755A1 DE1671755A1 (de) | 1971-12-30 |
DE1671755B2 true DE1671755B2 (de) | 1977-10-06 |
DE1671755C3 DE1671755C3 (de) | 1978-06-01 |
Family
ID=24306214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1671755A Expired DE1671755C3 (de) | 1966-09-02 | 1967-08-24 | Galvanisches Metall-Halogen-Element |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3421947A (de) |
DE (1) | DE1671755C3 (de) |
GB (1) | GB1161480A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE31532E (en) | 1970-06-01 | 1984-03-06 | Catalyst Research Corporation | Primary cells and iodine containing cathodes therefor |
US3816177A (en) * | 1972-11-17 | 1974-06-11 | Eco Control | Secondary cells and batteries |
US7598204B2 (en) * | 2005-09-19 | 2009-10-06 | General Motors Corporation | Metallic reagent |
US7655749B2 (en) * | 2005-09-19 | 2010-02-02 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method for making nitrogen aromatic oligomers and polymers |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2597453A (en) * | 1948-11-20 | 1952-05-20 | Burgess Battery Co | Primary cell |
FR1189268A (fr) * | 1957-11-26 | 1959-10-01 | Perfectionnements apportés aux piles et accumulateurs électriques | |
US3098770A (en) * | 1958-02-03 | 1963-07-23 | Yardney International Corp | Anhydrous electric battery |
NL130849C (de) * | 1959-08-21 | |||
US3185590A (en) * | 1961-01-06 | 1965-05-25 | North American Aviation Inc | Lightweight secondary battery |
-
1966
- 1966-09-02 US US576838A patent/US3421947A/en not_active Expired - Lifetime
-
1967
- 1967-08-23 GB GB38885/67A patent/GB1161480A/en not_active Expired
- 1967-08-24 DE DE1671755A patent/DE1671755C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3421947A (en) | 1969-01-14 |
DE1671755C3 (de) | 1978-06-01 |
DE1671755A1 (de) | 1971-12-30 |
GB1161480A (en) | 1969-08-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69801319T2 (de) | Speicherbatterie auf basis von eisen | |
DE1771922A1 (de) | Elektrische Brennstoffzelle | |
DE1934628A1 (de) | Elektrochemische Zelle | |
DE1126464B (de) | Galvanisches Element | |
DE1771210A1 (de) | Negative Lithiumelektrode und diese enthaltende elektrochemische Batterie | |
DE2442411A1 (de) | Batterien | |
DE2817076C2 (de) | Galvanische Zelle mit einem alkalischen Elektrolyten und einer Silberoxid-Elektrode | |
DE2841895A1 (de) | Elektrochemische zelle und dafuer verwendbarer elektrolyt | |
DE2336666A1 (de) | Nichtwaessrige batterie | |
DE1483336A1 (de) | Galvanische Abscheidung von Alkalimetallen aus nichtwaessrigen Loesungsmitteln | |
DE1671857B1 (de) | Elektrochemische vorrichtung mit einem ionischen leitenden festelektrolyten | |
DE1156458B (de) | Brennstoffelement | |
DE2262660C3 (de) | Nichtwäßriges galvanisches Element | |
DE1671755C3 (de) | Galvanisches Metall-Halogen-Element | |
CH493944A (de) | Elektrochemisches Primärelement | |
DE2349615A1 (de) | Festelektrolytzelle | |
DE1938645A1 (de) | Gasdiffusions-Elektrode | |
DE578318C (de) | Galvanisches Element bzw. Akkumulator mit einer Anode aus Blei oder Sauerstoffverbindungen des Bleis und einer Kathode aus metallischem Zinn | |
DE2258731C3 (de) | Nicht-wäßriges, nachladbares, elektrischen Strom erzeugendes galvanisches Element | |
DE1930004A1 (de) | Anode fuer elektrochemische Zellen | |
DE645753C (de) | Verfahren zur Verhinderung bzw. Verringerung der Gasentwicklung an der Kathode bei der Ladung von Akkumulatoren | |
DE2241369C3 (de) | Elektrode für Bleiakkumulatoren | |
DE2655137B1 (de) | Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung metallischer Oberflaechen | |
DE2254870C3 (de) | Galvanisches Element mit negativer Leichtmetallelektrode und nichtwäßrigem Elektrolyten | |
DE2750596A1 (de) | Akkumulatorzelle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
EF | Willingness to grant licences | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |