DE2649660C3 - Alkali/Schwefel-Batterie oder -zelle - Google Patents
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Description
(A) einer oder mehreren anodischen Reaktionszonen (negative Elektrode),
(B) einer oder mehreren kath'odischen Reaktionszonen, mit
(1) wenn die Zelle oder Batterie mindestens teilweise entladen ist, (i) einer einphasigen
Masse aus geschmolzenen Alkalipolysulfiden oder (ii) einer zweiphasigen Masse aus
geschmolzenem Schwefel und mit geschmolzenem Schwefel gesättigten Alkalipolysulfiden
und
(2) einer positiven Elektrode in Kontakt mit dem kathodischen Reaktionsteilnehmer und
dem Festelektrolyt,
(C) einem oder mehreren alkaliionenleitenden Festelektrolyten,
dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus porösem rostfreiem Stahl oder einem Metall
besteht, welches mindestens teilweise mit einem Oxid der Metalle Zinn, Blei, Antimon und Wismut
oder mit Aluminiumoxid (AI2O3), Molybdändisulfid (MoS2), Chromtrioxid (CrO3), Kobaltoxid (CoO), mit
Antimonpentoxid dotiertem Zinnoxid
(Sb2O5 - SnO2) mit Lithium dotiertem Nickeloxid
(Li,Ni|_,O), mit Titan dotiertem Eisenoxid (Ti1Fe2-,03) oder mit Tantal dotiertem Titanoxid
(Ta2Os-TiO2) überzogen ist, wobei während des
Betriebes der Batterie oder Zelle der Kontaktwinke! mit den geschmolzenen Polysulfiden kleiner ist als
der mit dem geschmolzenen Schwefel.
3. Batterie oder Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Metallelektrodenteil
aus einem überzogenen perforierten Metallblech besteht
4. Batterie oder Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus oxidiertem
rostfreiem Stahl besteht.
5. Batterie oder Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode aus NL'kel mit
einem Überzug aus mit Lithium dotiertem Nickeloxid besteht
6. Batterie oder Zelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial
innerhalb der kathodischen Reaktioiiszone so untergebracht ist, daß die Zone eine Mehrzahl von
Kanälen oder Hohlräumen enthält, die frei von dem Elektrodenmaterial sind.
Die Erfindung betrifft eine Alkali/Schwefel-Batterie
oder -zelle, bestehend aus
(A) einer oder mehreren anodischen Reaktionszonen (negative Elektrode),
(B) einer oder mehreren kathodischen Reaktionszonen, mit
(1) wenn die Zelle oder Batterie mindestens teilweise entladen ist, (i) einer einphasigen
Masse aus geschmolzenen Alkalipolysulfiden oder (ii) einer zweiphasigen Masse aus geschmolzenem
Schwefel und mit geschmolzenem Schwefel gesättigten Alkalipolysulfiden und
^ (2) einer positiven Elektrode in Kontakt mit dem
kathodischen Reaktionsteilnehmer und dem Festelektrolyt,
(C) einem oder mehreren alkaiiionenleitenden Festelektrolyten.
In der US-Patentschrift 38 11 493 sind Batterien oder
Zellen angegeben, die den Transport der Reaktionsteilnehmer und der Reaktionsprodukte zu deren Umge-'bung
und aus der Umgebung des Festelektrolyts und der Elektrode sowohl während der Ladung als auch
während der Entladung erlauben oder begünstigen. In der in der Patentschrift angegebenen Vorrichtung ist ein
ionisch-leitender Festelektrolyt zwischen einem ersten Reaktionsteilnehrrhir in einem Behälter und einem
so zweiten Reaktionsteilnehmer in einem weiteren Behälter
untergebracht. Eine Elektrode für einen der Reaktionsteilnehmer umfaßt eine Schicht eines porösen
elektrisch leitenden Materials mit einer Oberfläche in Kontakt mit einer Seite des Festelekyrolyts und der
anderen Oberfläche in Kontakt mit einem strukturell zusammenhängenden elektrisch leitenden Bauteil, das
für die Strömung seines Reaktionsteilnehmers durchlässig ist und elektrisch mit dem äußeren Stromkreis
verbunden ist. Ein offenes Volumen liegt zwischen dem strukturell zusammenhängenden leitenden Bauteil und
der Behälterwand vor, um die freie Strömung und Vermischung der Reaktionsteilnehmer zu begünstigen.
Die Reaktionsteilnehmer strömen auch leicht durch das leitende Bauteil in die Schicht aus dem porösen
hi elektrisch leitenden Material. Das leitende Bauteil
verteilt die Elektronen an das poröse, leitende Material, welches wiederum die Elektronen zu und von den
Reaktionsteilnehmern transportiert.
In der DE-OS 26 22 404 ist eine Batterie oder Zelle der eingangs geschilderten Art vorgeschlagen, die eine
erhöhte Leistung zeigt, wobei
a) die Elektrode aus einem porösen Graphitfilz besteht und der Filz in dem Bereich angrenzend an
den Festelektrolyien rr.it Aluminiumoxid, Chromoxid,
Molybdändisulfid, Lanthanchromit, mit Calcium dotiertem Lanthanchromit, mit Zinnoxid
dotiertem Antimonpentoxid oder einem Oxid oder |(|
Sulfid von Zinn, Blei, Antimon oder Wismut überzogen ist, wobei das Material in dem Bereich
angrenzend an den Elektrolyt leichter benetzbar durch das Polysulfid ist, als das Material in einem
Bereich weiter entfernt von dem Elektrolyt, so daß der Schwefel in der Nähe des Elektrolyten siedet
und daraus kondensiert,
b) die poröse Elektrode einen oder mehrere Kanäle aufweist, die sich von dem elektrolytnahen Bereich
in den elektrolytferaen Bereich erstrecken und ,0
c) die Menge des geschmolzenen kathodischen Reaktionstcilnchrrers innerhalb der kathodischen
Reaktionszone so gehalten wird, daß iie Kanäle
frei von dem geschmolzenen Reaktionsteilnehmer bleiben und somit zum Transport von Schwefel- ,5
dampf geeignet sind.
Die Batterien oder Zellen gemäß der DE-OS 26 22 404 verwenden Elektrodenmaterialien, weiche
bevorzugt durch Polysulfidsalze benetzt werden, wie es der Fall auch bei den erfindungsgemäßen ist. Im so
Gegensatz zur vorliegenden Erfindung lehren sie jedoch auch die Anwendung eines derartigen Materials
in Verbindung mit einem Elektrodenmaterial, welches bevorzugt mit Schwefel benetzt wird. Jede dieser
Vorrichtungen beruht im Gegensatz zur Batterie oder 5> Zelle gemäß der Erfindung auf einem Dampftransport
für die Entfernung des nachteiligen Schwefels aus dem elektrolytnahen Bereich der Elektrode.
Die Ausführungsform der vorstehend abgehandelten US-PS 38 11 493 und der DE-OS 26 03 404 sind wirksam
zur Verteilung der Reaktionsteilnehmer sowohl während der Ladung als auch während der Entladung.
Jedoch selbst mit diesen verbesserten Ausführungsformen wird es schwierig, die Batterien oder Zellen im
hohen Ausmaß wieder aufzuladen.
Ein Gegenstand der Erfindung besteht in einer
Alkali/Schwefel-Batterie oder -zelle der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
die positive Elektrode aus porösem leitfähigem Graphit besteht, welcher mindestens teilweise mit einem Oxid
oder Sulfid der Metalle Zinn, Blei, Antimon und Wismut oder mit Aluminiumoxid (AI2O3), Molybdändisulfid
(MoS2). Chromtrioxid (CrO3), Kobaltoxid (CoO), mit
Antimonpentoxid dotiertem Zinnoxid (Sb2Os-SnO2),
mit Lithium dotieriem Nickeloxid (LUNii _,O), mit Titan
dotiertem Eisenoxid (Ti1Fe2-JOj) überzogen ist, wobei
während des Betriebes der Batterie oder Zelle der Kontaktwinkel mit den geschmolzenen Polysulfiden
kleiner ist als der mit dem geschmolzenen Schwefel.
In einer weiteren Ausgestaltung der Alkali/Schwefel-Batterie
oder -zelle der eingangs angegebenen Art ist diese dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode
aus porösem rostfreiem Stahl oder einem Metall besteht, welches mindestens teilweise mit einem Oxid
der Metalle Zinn, Blei, Antimon und Wismut oder mit t»
Aluminiumoxid (AI2O3), Molybdändisulfid (MoS2),
Chromtrioxid (CrCh) Kobaltoxid (CoO), mit Antimon-Dentoxid dotiertem Zinnoxid (Sb2Os-SnO2), mit Lithium
dotiertem Nickeloxid (Li»Nii-»O), mit Titan
dotiertem Eisenoxid (Ti1Fe2-JO3) oder mit Tantal
dotiertem Titanoxid (Ta2Os-TiOj) überzogen ist, wobei
während des Betriebes der Batterie oder Zelle der Kontaktwinkel mit den geschmolzenen Polysulfiden
kleiner ist als der mit dem geschmolzenen Schwefel.
Bei der zweiten Ausführungsform besteht bevorzugt der poröse Metallelektrodenteil aus einem überzogenen
perforierten Metallblech und insbesondere aus einem an der Oberfläche oxidiertem Metall.
Der Erfolg der vorliegenden Erfindung wird somit durch die Anwendung von einer Elektrode, die im
wesentlichen aus einem leitenden Material besteht, welches während des Betriebes der Batterie oder Zelle
einen Kontaktwinkel mit den geschmolzenen Polysulfidsalzen zeigt, der niedriger als der Kontaktwinkel ist,
welchen es mit geschmolzenem Schwefel zeigt, erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der ausführlichen Beschreibung in Verbindungen mit den Zeichnungen
erläutert, worin
F i g. 1 einen senkrechten Schnitt . *ier Zeilgestaltung,
die zur Anwendung gemäß der Erfindung brauchbar ist,
F i g. 2 einen Querschnitt der in F i g. 1 gezeigten Zelle,
Fig.3, 4 und 6 senkrechte Schnitte eines Teiles der
Zelle, die andere Gestaltungen im Rahmen der Verbesserung gemäß der Erfindung zeigen, und
F i g. 5 eine graphische Darstellung für Verhaltenswerte für eine Zelle unter Einschluß der Verbesserung
gemäß der Erfindung
darstellen.
darstellen.
Die kathodische Elektrode steht in elektrischem Kontakt mit dem Festelektrolyt und einem äußeren
Stromkreis. Das !eilende Material ist von signifikant größerem Oberflächenbereich als eine feste Kathode
und umfaßt poröse Materialien, die elektrisch leitend sind und die gegenüber dem Angriff durch Reaktionsteilnehmer innerhalb der kathodischen Reaktionszone
beständig sind.
Die Verbesserten Batterien oder Zellen gemäß der Erfindung dienen zur Überwindung der bei der Bildung
von elementarem Schwefel auf den Elektrodenoberflächen nahe des Fesielektrolyten verursachten Schwierigkeiten.
Die Verbesserung umfaßt die Verwendung als Elektrode der Batterie oder Zelle eines porösen
leitenden Materials, welches während des Betriebes der Vorrichtung bevorzugt durch die Polysulfidsalze im
Gegensatz zum Schwefel benetzt wird. Der Maßstab für die Benetzbarkeit eines Substrates durch ein flüssiges
Material ist der Kontaktwinkel, der zwischen der Flüssigkeit und dem Substrat gebildet wird. Falls die
Flüssigkeit vollständig das Substrat benetzt, ist der Kontaktwinkel 0°. Falls die Flüssigkeit vollständig von
rler "Jubstratoberfläche abperlt, beträgt der Kontaktwinkel
180°. Somit ist, je niedriger der Kontaktwinke! zwischen der Flüssigkeit und dem Subsirr.t ist, desto
größer die Benetzbarkeit des Substrates durch die Flüssigkeit. Beispielsweise beträgt in Helium bei 318°C
der durch geschmolzenes NajS4 auf Graphit gebildete
Kontaktwinkel etwa 100°, während der durch geschmolzenen Schwefel auf Graphit gebildete Kontaktwinkel
etwa 25° beträgt. Somit wird Graphit bevorzugt durch Schwefel im Gegensatz zu Kolysulfidsalzen
benetzt und ist somit zur Anwendung bei der Verbesserung gemiß der Erfindung nicht annehmbar,
falls es nicht modifiziert wird, so daß es bevorzug! durch das Polysulfid benetzbar wird.
Es wurde gefunden, daß bei Anwendung von
leitenden Materialien, die bevorzugt durch Polvsulfidsalze
benetzt werden, es möglich wird, die Elektrodenpolarisierung während der Ladung in Zweiphasenbereich
(Schwefel und NaiSjj) bei Stromdichten bis hinauf
zu 545 ma/ctn-' wesentlich zu verringern oder zu -, vermeiden. Dies steht im Kontrast zu Materialien, die
bevorzugt durch Schwefel benetz.i werden, beispielsweise
Graphitfilzelektroden, welche während der Ladung durch Schwefel bei Temperaturen zwischen 300 und
3505C bei hohen Stromdichten blockiert werden. m>
Obwohl die gemäß der Erfindung brauchbaren mit Polvsulfid benetzbaren Materialien eine merkliche
Elektrodenpolarisierung während der Entladung erge bcn können, ist dies nicht so signifikant, als daß ernsthaft
der Betrieb der Vorrichtung beeinflußt würde. Batterien ; ,
oder Zellen unter Einschluß der Verbesserung gemäß der Erfindung sind besonders für solche Anwendungen
geeignet. Ha dip Aufladung in etwa der Hälfte der für die
Entladung zur Verfugung stehenden Zeit erfolgen und somit die zweifache Stromstärke bei der Entladung :»
gegenüber der Entladung erforderlich ist.
Ein bevorzugtes Material zur Anwendung im Rahmen der Erfindung ist rostfreier Stahl. Es wurde beispielsw eise
gefunden, daß keine Elektrodenpolarisierung beim rostfreien Stahl AISI Nr. 446 als Elektrode bei 33OX :.
während der Ladung im zweiphasigen Bereich erfolgt. Der in Helium bei 318X durch geschmolzenes Na?S4
auf dem rostfreien Stahl AISI Nr. 446 gebildete Kontaktwinkel beträgt 0 bis 5\ während der durch
Schwefel auf rostfreiem Stahl gebildete Kontaktwinkel v< etwa 25 beträgt. Diese Kontaktwinkel verbleiben
praktisch unabhängig von der Stärke der Oxidschicht auf dem rostfreien Stahl, d. h. ein gebrauchter rostfreier
Stahl kann abgeschliffen werden, um das alte Oxid zu
entfernen, kann in heißer Salpetersäure oxidiert werden. r>
in HCI geätzt werden, in Luft bei 800" C oxidiert w erden
oder unbehandelt verwendet werden. In diesen sämtlichen
Fällen wird der rostfreie Stahl bevorzugt durch Natriumpolysulfid benetzt. Sämtliche Metalle, die an
Luft ausgesetzt wurden, sind in größerem oder :>>
kleinerem Ausmaß in Abhängigkeit von dem speziellen Metall mit einem Oxidüberzug bedeckt. Da Oxide
besonders stabil gegenüber geschmolzenem Schwefel und geschmolzene Alkalipolysulfide. wie N'atriumpolysuifide.
sind, ist es vorteilhaft, die Metalloberflächen ■>-.
weiterhin entweder durch Oxidation bei erhöhten Temperaturen oder durch Angriff durch oxidierende
Säuren zu oxidieren. Es ist selbstverständlich, daß Metalle und Legierungen, wie sie hier verwendet
w erden, sow ohl mit einem Oxid auf Grund der normalen v>
Aussetzung an Umgebungsatmosphäre überzogen sein können oder speziell zur Verstärkung ihrer Oxidüberzüge
behandelt sein können.
Ein weiteres Beispiel ist eine Nickelmetallelektrode,
die bei hoher Temperatur, in Gegenwart von Nickeinitrat und Lithiumnitrat oxidiert wird, wodurch sich eine
mit Lithium dotierte Nickeloxid-Nickelelektrode ergibt.
Sämtliche der zur Anwendung als Elektrode gewählten
leitenden Materialien können innerhalb der kathodischen Reaktionszone in einer Vielzahl von
Mustern und Gestalten angebracht sein. Beispiele derartiger Muster und Gestalten sind die in den
nachfolgenden Gruppen aufgeführten:
{;) Das poröse Material ist innerhalb der kathodischen &5
Reakiionszone in der in der DE-OS 26 03 404 angegebenen Weise untergebracht, so daß die
kathodische Reaktionszone eine Mehrzahl von Kanälen oder Hohlräumen enthält, die frei von den
porösen leitenden Materialien sind und welche in Kombination mit dem porösen leitenden Material
zur Erzielung der Strömung innerhalb der kathodischen Reaktionszone des kathodischen Reaktionsteilnehmers des Betriebes der Batterie oder Zelle
geeignet sind. Der hier verwendete Ausdruck »poröses leitendes Material« umfaßt sämtliche
Massen im Bereich der Erfindung.die in Form eines perforierten Materials, eines expandierten Materials,
eines Filzes, eines gewebten oder nicht-gewebten Tuches, eines gesinterten Materials, eines
Schaumes, eines flammgesprühten Materials oder in anderen Formen vorliegen, wie sie dem
Fachmann geläufig sind.
(2) Das poröse leitende Material ist innerhalb der kathodischen Reaktionszone so untergebracht, daß
es auf einen Bereich der kathodischen Reaktionszone.
der an die Festelektrolyten anstößt, begrenzt ist. Beispielsweise wird ein perforiertes oder expandiertes
Metallblech, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, so angebracht, daß es anstoßend an den
Festelektrolyt ist. jedoch nicht an die äußere Behälterwand anstößt. Somit kann in der bevorzugten
rohrförmigen Gestaltung für die Zellen der Art. mit denen sich die Erfindung befaßt, das perforierte
o'ler expandierte Metallblech um den Festelektrolyt gewickelt werden. Ein Vorteil, der durch
Anbringung der Elektrode benachbart oder anstoßend an den Festelektrolyt erzielt wird, ist
derjenige, daß die Bene'.^ung durch Polysulfid durch die Kapillarwirkung zwischen dem Elektrodenmaterial
und dem Festelektrolyt erhöht wird.
(3) Das leitende Material ist so angebracht,daß es zwei
Hauptelektrodenteile gibt, wobei der erste Teil aus einem porösen leitenden Material besteht, welches
auf einen Bereich der kathodischen Reaktionszone benachbart zu dem Festelektrolyten begrenzt ist.
und der zweite Teil aus einem leitenden Material besteht, welches elektrisch mit dem ersten Teil
verbunden ist. jedoch von dem ersten Teil einen solchen Abstand hat. daß ein Kanal dazwischen
gebildet wird. In einer bevorzugter, Ausführungsform können beide Teile aus einem Metall, wie
rostfreiem Stahl, gebildet sein. Somit wird in der bevorzugten vorstehend abgehandelten rohrförmigen
Gestaltung ein perforiertes oder expandiertes Metallblech um den Festelektrolyten gewickelt und
ein Metallzylinder, der perforiert sein kann oder nicht perforiert sein kann, wird konzentrisch and im
Abstand von dem umwickelten Festelektrolyt angebracht
Sämtliche vorstehend aufgeführten bevorzugten Gestaltungen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
Zur Beschreibung der Zeichnung im einzelnen zeigt die F i g. 6 einen senkrechten Querschnitt der bevorzugten
rohrförmigen Zelle, mit der die Verbesserung gemäß der Erfindung angewandt wird. In den F i g. 3, 4
und 6 sind lediglich senkrechte Abschnitte des unteren Teiles der Zelle gezeigt so daß verschiedene Beispiele
geeigneter Gestaltungen für das poröse leitende Material gebracht sind. Die Fig.2 ist ein Querschnitt
der F i g. ί entlang Linie 2-2. In dem Ausmaß wie die
Teile oder Materialien in den Figuren dargestellt sind,
sind sie mit der gleichen Bezugsziffer wie in F i g. 1 bezeichnet
Die in Fig. I gezeigte Zelle umfaßt einen rohrförmigen
Behälter 4. der in elektrischem Kontakt mit einem
äußeren Stromkreis über den Leiter 2 gebracht werden kann, einen rohrförmigen Festelcktrolyt für den
Massenflüssigkeitstransport 6. der innerhalb des rohrförmigen Behälters 4 so angebracht ist. der eine
anodische Reaktions/.one innerhalb des rohrförmigen Fe<:.elektrolyt gebildet wird, welche ein geschmolzenes
Alkalimetall als Reaktionsteilnehmer der Anode 8 enthält, das in elektrischem Kontakt über den Leiter 10
mit einem äußeren Stromkreis steht, eine kathodische
Reaktionszone /wischen dem rohrförmigen I esielekirolyt
6 und einem rohrförmigen Behälter 4. dem geschmolzenen kathodischen Reaktionsteilnehmer 12
und eine poröse Flektrode 14. die innerhalb der kathodischen Reaktionszone angebracht ist.
Die F i g. 1 und ihr Querschnitt in F i g. 2 sind erinnernd für die Art der /ellgcstaltung. wie sie in der
Dr.-i/S 26 0.3 404 viiigcSLiniigct'i isi. «oum ein poröses
leitendes Material (poröse Flektrode 14) innerhalb der
kathodischen Reaktionszone so angebracht ist. daß die /.one eine Mehrzahl von Kanälen oder Hohlräumen 16
enthält, die von dem porösen leitenden Material frei sind und die in Kombination mit dem porösen leitenden
Material zur Frzieliing der Strömung innerhalb der kathodischen Reaktionszone des kathodischen Reaktionstcilnehmers
während des Betriebes der Batterie oder Zelle dienen.
Die F i g. 3 und 4 zeigen jeweils Gestaltungen, wo ein
poröses leitendes Material auf einem Bereich benachb;.it
zum Fcstelektrolyt 6 begrenzt ist. Das Material 14 ist als Filz in der F i g. 3 und als perforiertes Metallblech
mit Öffnungen (18) in der F i g. 4 dargestellt.
Die F i g. 6 zeigt eine Zellgestaltung, wo zusätzlich zu
einem ersten Teil aus einem porösen leitenden Material 14. das auf den Bereich benachbart zum Festelektrolyt 6
begrenzt ist. ein zweites leitendes Material 20 angebracht ist. welches porös sein kann oder nicht. In
der gezeigten Ausführungsform ist das Material 14 ein perforiertes Metallblech und das Material 20 ist ein
fester Zylinder aus Metall, der so angebracht ist. daß der kathodische Reaktionsteilnehmer um ihn am Oberteil
und am Boden der kathodischen Reaktionszone strömen kann. Das Material 20 kann gleichfalls porös
oder perforiert sein, um das Hindurchströmen des Reaktionsteilnehmers zu erlauben. In jedem Fall
erbringt die gezeigte Anbringung der Materialien 14 und 20 einen senkrechten Kanal in der Zelle, so daß ein
Kamineffekt erzielt wird, wodurch die freie konvektivc
Strömung der Reaktionsteilnehmer erhöht wird. Das Elektrodenmaterial 20 und das elektrodenmaterial 14
sind natürlich elektrisch verbunden, beispielsweise mit Drähten 22.
Zur weiteren F.rläutcrung der Erfindung dient das
nachfolgende Beispiel.
Line vorstehend geschilderte Natrium-Schwefel-Zelle
wurde mit einer Elektrode ,uis dem rostfreien Stahl
AISI Nr. 446 ,ils perforiertem Blech \on 0.063 cm Dicke
aufgebaut. Durch die Perforieriingen waren 50'Vo ties
Blechbereiches entfernt. Das Blech wurde zu einem Zylinder geformt und passend über ein ^"-Aluminium-
Zylinder au. rostfreiem AISLStahl mit 2cm Innendurchmesser
wurde konzentrisch über das /i"-,Muminiumoxidrohr angebracht. Die Zelle war im wesentlichen
so. wie sie leilweise in F i g. 6 gezeigt ist. Die Verhaltenswerte der Zelle sind in I" ig. 5 angegeben.
Fine Analyse der inneren Zellverluste ist in der nachfolgend aufgeführten Tabelle gegeben, die zeigt,
daß bei der Ladung im zweiphasigen Bereich sämtliche inneren Verluste iR-Spannungsabfälle auf Grund des
keramischen Widerstandes, des Widerstandes der Elektrode aus rostfreiem Stahl Nr. 446 und des
Widerstandes der Schmelze zwischen dem Keramikkörper und der Elektrode sind. Diese Verluste können
lediglich durch Verbesserung der keramischen Leitfähigkeit, der Leitfähigkeit der Metallelektrode oder
dadurch, daß die Elektrodenoberfläche noch dichter an den Keramikkörper gebracht wird, so daß die
durchschnittliche Weglänge der Schmelze zwischen Keramik und Metall verringert wird, gesenkt werden.
Da das Metall bereits im engen Kontakt mit dem Keramikkörper steht, kann eine Verbesserung lediglich
von der Anwendung des porösen Metalls oder eines Metallfilzes erhalten werden, wodurch mehr Metalloberfläche
noch enger an den Keramikkörper gebracht werden könnte. Das wichtigste Merkmal ist die
Elektrodenpolarisation, welche die Wirksamkeit der meisten Batterien schwächt.
Elektrodenpolarisation und iR-Abfall in einer Zelle mit Metallelektrode bei 330 C
(Theoretische Kapazität - 5.1! Ah)
iR*) Elektroden- Abschließende
(Volt) polarisierung Zellspannung
(Volt)
Ampere ■ Std.. geladen bei 125 ma/cmA
beginnend mit vollständiger Entladung
beginnend mit vollständiger Entladung
Einphasiger Bereich. Polarisationswerte
nicht erhältlich
0,50
nicht erhältlich
0,50
Zweiphasiger Bereich
2.10
4.80
2.10
4.80
2,150
2.260
2.290
2.290
IO
ιΚ ι I l.'klrniL-n- Mi-elilielk-mle
ι \ iiin poLiriMcrimi'. /1.·IKpailiiuiiü
l\ dill
\mpere ■ Stil., entladen hei 78 ma/cm .
,lusgehend von voller Ladung
,lusgehend von voller Ladung
/wciphasiger Uercich
O.SH (i.K).' 0.1-t" I.K25
O.SH (i.K).' 0.1-t" I.K25
L'inphasijier Hereiuh
-I.II3 (I.IIS ().21(i 1.5X6
-1.34 (I.IIS 0.(m4 I.IIS
■| I mi.iHl Si.hiiK'1/c. McI.iIIcIl'KIrmlc und KL'r.uiiikuiik'M.iiHl
W .1 Ir on(I ifcr I .hIiiiii: Ivi I 25 nia/cm el«.ι H.ii'KI \ .nil C irund ik\ kLi.imikkorpcr\ Wiilirenil
'Ilt I iul.iiluiiL' hei "S iii.iVnv el«.ι Il.(l5d \ .HiI Ciruml ijcv Ker,iniikk('ir|iers
lliei/u 2 Blau /e
Claims (2)
1. Alkali/Schwefel-Batterie oder -zelle, bestehend aus
(A) einer oder mehreren anodischen Reaktionszonen (negative Elektrode),
(B) einer oder mehreren kathodischen Reaktionszonen, mit
(1) wenn die Zelle oder Batterie mindestens teilweise entladen ist, (i) einer einphasigen
Masse aus geschmolzenen Alkalipolysulfiden oder (ii) einer zweiphasigen Masse aus
geschmolzenem Schwefel und mit geschmolzenem Schwefel gesättigten Alkalipolysulfiden
und
(2) einer positiven Elektrode in Kontakt mit dem kathodischen Reaktionsteilnehmer und
dem Festelektrolyt,.
(C) einem oder mehreren alkaliionenleitende.n
Festelektrolyten,
dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus porösem leitfähigem Graphit besteht,
welcher mindestens teilweise mit einem Oxid oder Sulfid der Metalle Zinn, Blei, Antimon und Wismut
oder mit Aluminiumoxid (AI2Ö3), Molybdändisulfid (MoS2), Chromtrioxid (CrO3), Kobaltoxid (CoO), mit
Antimonpentoxid dotiertem Zinnoxid
(Sb2Os — SnO2), mit Lithium dotiertem Nickeloxid
(LixNi|_/>), mit Titan dotiertem Eisenoxid
(Ti.rFe2-.1O3) überzogen ist, wobei während des
Betriebes der Batterie oder Z^iIe der Kontaktwinkel
mit den geschmolzenen Polysulfiden kleiner ist als der mit dem geschmolzenen Sch ,vefel.
2. Alkali/Schwefel-Batterie oder -zelle, bestehend aus
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |