DE2926323A1 - Galvanisches element - Google Patents
Galvanisches elementInfo
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- 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
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Description
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Element gemäß Gattungsbegriff
des Anspruchs 1, wie es aus dem Hauptpatent 24 53 726 bekannt ist. Obwohl der dort beschriebene Elektrolyt durch den
stabilisierenden Zusatz von LiBF. bereits eine stark verbesserte Stabilität aufweist, hat sich bei Langzeitlagerung solcher Elemente
bei extrem hohen Temperaturen eine nicht mehr vertretbare Ausfallquote gezeigt, so daß der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrundeliegt, die Stabilität solcher galvanischer Elemente noch weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im
Anspruch 1 gekennzeichnete Zusatzerfindung. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Mohs'sehe Härteskala wird im Rahmen dieser Erfindung als Auswahlkriterium
für das Auffinden geeigneter Legierungen benutzt. Diese Härteskala dient als Standard in erster Linie für die Härte
nichtmetallischer Elemente und Mineralien. Sie umfaßt 10 Stufen, von denen jede einem bestimmten Mineral zugeordnet ist. Die einzelnen
Stufen, d.h. die Härteunterschiede,ergeben sich dadurch, daß jedes in der Stufenleiter aufgeführte Mineral in der Lage ist,
das in der darunterliegenden Stufe genannte Mineral anzuritzen. Diese Härteskala enthält folgende Stufen:
1. | Talkum; |
2. | Gips; |
3. | Kalzit; |
4. | Fluorit; |
5. | Apatit; |
6. | Orthoklas; |
7. | Quarz; |
8. | Topas; |
9. | Saphir oder Korund; |
10. | Diamant.. |
Diese als Standard ausgewählten Minerale werden zunehmend härter, von Talg, als weichstem aller Minerale, bis zu Diamant, dem
härtesten.
Wie bereits erwähnt, enthält der Elektrolyt zur Stabilisierung bereits einen kleinen Anteil von LiBF, und zwar im Bereich zwischen
etwa 0,05 und 0,8 Mol, bezogen auf das Methylformiat. Vorzugsweise
beträgt die Menge G, 2 bis 0,6 Mol.
909 38 3/0771
Galvanische Elemente dieser Art haben eine negative Lithiumelektrode
(Anode) sowie eine Kathode aus einem gegenüber dem Elektrolyten inerten Material. Hierzu gehören v 2^5' A?2Cr04f
MoO3, CF, MnO2, CuS, CuE3 und dergleichen. Für die Verbesserung
der Stabilität des Elektrolyten ist dabei die Zusammensetzung der Kathode von untergeordneter Bedeutung. Es ist lediglich erforderlich,
daß sie gegenüber dem Elektrolyten inert ist.
Der Anteil der zur erhöhten Stabilisierung dienenden Lithiumlegierung
hängt in erster Linie von der beabsichtigten Verwendung des Elektrolyten ab. Normalerweise sollte im Elektrolyten eine
Menge Lithiumlegierung zwischen 1 mg und 15 mg pro cm Methylfbrmiat vorhanden sein. Vorzugsweise liegt diese Menge zwischen
6 mg und 10 mg.
Zum Nachweis der durch die Erfindung erzielten Vorteile wurden
einige Experimente durchgeführt. In jedem Fall fand eine 2 Mol-Lösung
von LiAsF6 in Methylformiat Anwendung. Die Untersuchungen
verglichen die Stabilität des Elektrolyten allein und mit dem erfindungsgemäßen Zusatz einer Lithiumlegierung.
Bei einer ersten Gruppe von Experimenten wurde eine genau bestimmte
gleiche Menge von Elektrolyt in ein Laborprüfgefäß eingebracht. Dieses Gefäß wurde dann dicht verschlossen und auf 710C aufgeheizt.
Mit Hilfe eines Druckfühlers wurde der Innendruck im Gefäß gemessen. Bei einem Elektrolyten aus in Methylformiat gelöstem LiAsFg
ohne Zusätze wurde ein Innendruck von 7 kg/cm innerhalb von vier bis fünf Tagen erreicht. Gleiche Untersuchungen wurde mit
einem Elektrolyten durchgeführt, der zusätzlich 0,4 Mol LiBF4 ent-
2 *
hielt. Ein Innendruck von 7 kg/cm wurde hier in etwa sechs Tagen erreicht; Bei einer weiteren Testserie wurde ein Elektrolyt, bestehend
aus in Methylformiat gelösten LiAsF6 untersucht, der zusätzlich
sechs mg pro cm einer Lithiumlegierung mit 73 Gewichtsprozenten Lithium und 27 Gewichtsprozenten Kalzium enthielt. Der
Innendruck erreicht den Wert von 7 kg/cm in etwa vier bis fünf Tagen, so daß gegenüber dem zusatzfreien Elektrolyten keine Verbeserung
erkennbar war. Schließlich wurde ein Elektrolyt gemäß
909383/0771
der Erfindung untersucht, welcher die gleiche Menge von LiAsFß,
gelöst in Methylformiat enthielt, und darüberhinaus eine 0,4 MoI-
Lösung von LiBF- sowie 6 mg pro cm der gleichen Lithium/Kalziumlegierung
aufwies. Erneut wurde der Druck beobachtet und es ergab
sich, daß mit diesem Elektrolyten der Druck von 7 kg/cm erst nach 60 Tagen erreicht wurde. Dies bedeutet eine Verbesserung um
den Faktor 10.
Bei einer anderen Testserie wurden verschiedene Lithiumlegxerungen
mit einer Mohs1sehen Härte von mehr als 0,6 in einer 2-Mol-Lösung
von LiAsFg in Methylformiat mit 0,4 Mol LiBF. verwendet. Diese
Elektrolyten mit der Lithiumlegierung wurden in Glasampullen abgefüllt und verschlossen. Sie wurden dann bei einer Temperatur von
840C gelagert. Bei dem Vergleichselektrolyten ohne Lithiumlegirung
explodierten oder zerbrachen etwa die Halte der Ampullen nach einer Lagerzeit von nur 13 Tagen, obwohl LiBF. als Stabilisator
anwesend war. Diejenigen Ampullen hingegen, welche außer LiBF.
auch noch die Lithiumlegierung enthielten, blieben unversehrt, selbst über eine Lagerzeit von 90 Tagen bei 84°C. Hierbei waren
Legierungen mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozenten: 83% Lithium/17% Aluminium; 73% Lithium/27% Kalzium; 50% Lithium/
50% Magnesium; 83% Lithium/17% Magnesium; 86% Lithium/14% Silizium;
67% Lithium/33% Zink.
Die Erfindung führt also zu einer bedeutenden Verbesserung der Speicherfähigkeit und Stabilität von Elektrolyten aus LiAsFg und
Methylformiat, wie er in Lithiumbatterien Anwendung findet. Er erweist sich auch bei hohen Temperaturen als besonders stabil.
Damit werden der Lithiumbatterie, welche sich bekanntlich durch
eine sehr hohe Stromausbeute auszeichnet, neue Anwendungsgebiete erschlossen.
909883/0771
ORIGINAL INSPECTED
Claims (6)
1. Galvanisches Element nach Patent 24 53 726 mit einer negativen Lithiumelektrode, einem eine Lösung von Lithiumhexafluorarsenat
LiAsFg in Methylformiat enthaltenden Elektrolyten und einer in bezug auf den Elektrolyten inerten positiven Elektrode, wobei
im Elektrolyten 0,05 bis 0,8 Mol Lithiumtetrafluoroborat LiB?. gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Elektrolyt ferner zur Stabilisierung eine Lithiumlegierung enthält.
2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lithiumlegierung eine
Härte von mehr als 0,7 nach der Mohs'sehen Härteskala aufweist.
3. Galvanisches Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lithiumlegierung außer Lithium ein Metall aus der Aluminium, Kalzium, Magnesium,
Silizium, Zink und Mischungen hiervon enthaltenden Gruppe enthält.
909 8 8 3/0771.
ORIGINAL INSPECTED
4. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt 1 bis 15 im
Elektrolyten enthält.
Elektrolyten enthält.
Elektrolyt 1 bis 15 mg Lithiumlegierung pro cm des
5. Galvanisches Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt o,2 bis
0,6 Mol LiBF. sowie 6 bis 10 mg Lithiumlegierung pro cm des Elektrolyten enthält.
6. Galvanisches Element nach einem der Anspr+che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lithiumlegierung wenigstens 60% Lithium enthält.
909833/0771
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
US05/921,381 US4221851A (en) | 1978-07-03 | 1978-07-03 | Stable electrolyte for lithium batteries |
Publications (2)
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DE2926323C2 DE2926323C2 (de) | 1984-07-12 |
Family
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE2926323A Expired DE2926323C2 (de) | 1978-07-03 | 1979-06-29 | Galvanisches Element |
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1978
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-
1979
- 1979-06-12 GB GB7920390A patent/GB2025117B/en not_active Expired
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- 1979-06-29 FR FR7917063A patent/FR2435826A1/fr active Granted
- 1979-06-29 DE DE2926323A patent/DE2926323C2/de not_active Expired
Patent Citations (1)
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FR2435826B1 (de) | 1984-05-25 |
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FR2435826A1 (fr) | 1980-04-04 |
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GB2025117B (en) | 1982-10-20 |
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Legal Events
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