DE2450923C3 - Galvanische Zelle mit einem positiven Aktivmaterial aus Silberchromat - Google Patents

Description

IS

Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle mit einem positiven Aktivmaterial aus Silberchromat, mit einer negativen Elektrode auf der Basis eines Leichtmetails und mit einem nichtwäßrigen Elektrolyten.

In Zellen, bei denen Lithium als negativer Aktivmasse eine positive Aktivmasse aus Silberchromat gegenübergestellt wird und bei denen der Elektrolyt aus einer Lösung von Lithiumperchlorat in Propylenkarbonat gebildet wird, wurde festgestellt, daß die Haltbarkeit bei hoher Temperatur (bis 100⁰C) ausgezeichnet war, denn nach Lagerung bei 90° während mehr als einem Monat ergibt die Entladung solcher Zellen eine normale Leistung von etwa 80% gegenüber 100%, wenn diese Entladung bei üblicher Temperatur geschieht.

Leider trifft dies ni.hi mehr zu, wenn die Entladung bei der Lagertemperatur, d.h. bei 90°O, durchgeführt wird; dann betrügt die Leistung lediglich noch 22%.

Mit Hilfe der Erfindung gemäß Hauptanspruch wird dieser Nachteil behoben werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist im Unteranspnich erwähnt.

An sich ist, 2. B. aus der DE-AS 15 96 091, bekannt, dem positiven Aktivmaterial Silberpulver beizumengen, und zwar zur Erhöhung der Leitfähigkeit. Da jedoch Silberchromat ein relativ guter Leiter ist und da Silber teuer ist, wird die bekannte Lehre in Anwendung auf die erfindungsgemiiße Zelle zu einem wesentlich geringeren Silberpulveranteil führen als er erfindungsgemäß gefordert wird und als der zur Verbesserung des Wirkungsgrads bei hohen Temperaturen erforderlich ist.

Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung für die Herstellung von Batteriezellen mit Silberchromat näher erläutert; es wird dabei bezug genommen auf die einzige Figur, die die Leistungskurven R der erfindungsgemäßen Batteriezellen, bezogen auf den Prozentsatz des Silberpulvers, in der Aktivmasse zeigt.

Es wurden Lithium-Silberchromat-Knopfzellen vorbereitet, bei denen die negative Elektrode aus Lithium und der Elektrolyt aus einer Lösung von Lithiumperchlorat in Propylenkarbonat besteht und bei der die positive Elektrode aus einer pulverförmigen gepreßten Mischung von Silberchromat AgjCrO« und 1% Ruß gebildet wird. Eine solche Zelle wurde über einen Widerstand von 30 000 0hm bis zu einer Endspannung von 2,9 Volt bei steigenden Temperaturen entladen. Es wurde dabei festgestellt, daß bei einem Ansteigen der Temperatur auf 70 bis 90°C die Leistung von 67% auf 22% abfiel, Eine Untersuchung der entladenen Zellen zeigt, daß bei hoher Temperatur das durch die Entladung zu Silber reduzierte Silberchromat eine kompakte Sperre bildete, die den Fortgang der elektrochemischen Austauschvorgänge verhindert

In einer Zelle derselben Form wurde die positive Masse durch eine ähnliche Masse ersetzt, der 10 Gewichtsprozent Silberpuder zugesetzt wurden, und in einer weiteren Zelle derselben Form wurde die positive Masse durch eine ähnliche Masse ersetzt, der 30 Gewichtsprozent Silberpuder beigemengt wurde. Die Leistungen dieser bei 90°C unter denselben Bedingungen entladenen Zellen waren gleich 81 bzw. 93% bezogen auf die theoretische Kapazität des Silberchromats. Daraus wird deutlich, daß sich aus dem Zusatz von Silberpuder zur Aktivmasse ein Vorteil ergibt Es ist wahrscheinlich, daß jedes Silberkörnchen als Ausgangspunkt für die Kristallisation des bei der während der Entladung der Zelle stattfindenden Reduktion des Chromats gebildeten Silbers wirkt.

Auf diese Weise kristallisiert das Silber in der gesamten Masse in dispergiertem Zustand, anstatt zu einer kompakten Masse zusammenzubacken.

Die Vorteile der Erfindung werden noch deutlicher, wenn man die einzige Figur betrachtet, die ein Leistungsdiagramm der erfindungsgemäß-'n Zelle wiedergibt. Als Abszisse sind die prozentualen Silberanteile in der Aktivmasse und als Ordinate die auf 100 bezogenen Kapazitäten der Zellen, d. h. die Leistungen R der Zellen, eingetragen.

Die Kurve A stellt die theoretischen Kapazitäten der mit Silberpulver versetzten Aktivmassen bei konstantem Volumen dar, wobei die Kapazität 100 (bzw. die Leistung R 100%) gilt bei einer Aktivmasse ohne Silberzusatz.

Die Kurve B zeigt die tatsächlichen Leistungen für Entladung bei 90°C. Für einen Silbergehalt von 0% findet sich hier die oben angegebene Leistung von 22%. Die beiden weiter oben angegebenen Leistungen von 81 und 93% wurden für den entsprechenden Prozentsatz an Silberpulver auf die theoretischen Kapazitäten der Aktivmasse bezogen.

So beträgt für 10% Silberpulver die berechnete Leistung 81%, die theoretische Leistung 94,7% und die tatsächliche Leistung 76,7%.

Ebenso beträgt die berechnete Leistung bei 30% Silberanteil 93%, die theoretische Kapazität 82,3 und die tatsächliche Leistung 76,5%.

Es ist klar, daß man den Silbergehalt je nach der Temperatur, bei der die Entladung stattfinden soll, und je nach der Leistungseinbuße, die man tolerieren kann, variieren lassen kann, wobei jede Temperatur einer anderen Kurve B entspricht, für die die Kurve A in gewisser Weise die Umhüllung bildet. Insgesamt gesehen, liegen die günstigen Silberanteile zwischen 5 und 15%. Denn es ist auf jeden Fall günstig, den steigenden Bereich der Kurve auszunutzen, solange Silberpulver ein teurerer Rohstoff ist als Silberchromat. Gute Resultate wurden mit einem Silbergehalt von etwa 12% erzielt,

Die Erfindung wird bei Batteriezellen angewendet, die unter hoher Temperatur arbeiten, wie beispielsweise bei einer elektrischen Apparatur, die durch ihre Bauteile aufgeheizt wird und die nicht gekühlt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Galvanische Zelle mit einem positiven Aktivmaterial aus Silberchromat, mit einer negativen Elektrode auf der Basis eines Leichtmetalls und mit s einem nichtwäßrigen Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß dem positiven Aktivmaterial Silberpulver in einer Menge von 5 bis 30 Gewichtsprozent beigemengt ist

2. Galvanische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem positiven Aktivmaterial Silberpulver in einer Menge von 12 Gewichtsprozent beigemengt ist