DE1671858B2 - Abgeschlossenes galvanisches element mit einem ionisch leitfaehigen feststoffelektrolyten - Google Patents

Description

6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung zeichnet, daß die positive Elektrode eine Mischung 30 gelungen, sowohl das Problem des Kontaktwidervon Kohlenstoff, Jod und Feststoffelektrolyten Standes zwischen negativer Elektrode und Elektrolyt ist, der die empirische Formel RbAg₃J₄ hat. als auch das Problem der Verarmung der Oberfläche

an der Grenzfläche negative Elektrode-Elektrolyt an

verfügbarem Silber auf überraschend einfache und

35 wirksame Weise zu lösen.

Die Erfindung betrifft ein abgeschlossenes gal- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung

vanisches Element mit einem ionisch leitfähigen Fest- ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnung.

Stoffelektrolyten zwischen einer negativen Elektrode In letzterer ist

aus oxydierbarem festem aktivem Material und einer F i g. 1 eine Querschnittsansicht eines üblichen

positiven Elektrode aus einem reduzierbaren Material. 40 galvanischen Elements aus Feststoffen nach dem

Galvanische Elemente aus Feststoffen und Batte- Stand der Technik,

rien, die aus der gruppenartigen Zusammenfassung F i g. 2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungssolcher galvanischen Elemente gebildet werden, sind form des Elements nach der Erfindung und
seit längerem bekannt (USA.-Patentschrift 2 718 539). F i g. 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Derartige galvanische Elemente bieten die Vorteile, 45 Ausführungsform nach der Erfindung,
daß sie von leichtem Gewicht sind, eine lange Lager- Unter Hinweis auf F i g. 1, die eine idealisierte lebensdauer haben, daß kein Elektrolyt auslecken Ausführungsform eines abgeschlossen galvanischen kann und daß sie ohne weiteres in kleinsten Ab- Elements aus Feststoffen, wie sie aus der USA.-messungen hergestellt werden können. Aus der USA.- Patentschrift 2 696 513 bekannt ist, darstellt, ist eine Patentschrift 2 930 830 geht hervor, daß die funk- 50 negative Elektrode 1, die aus jedem beliebigen getionellen Merkmale des galvanischen Elementes aus eigneten Elektronenabgabematerial bestehen kann, Festmaterial In einem beträchtlichen Ausmaß von eine positive Elektrode 3, die aus jedem beliebigen der ionischen Leitfähigkeit des darin verwendeten geeigneten nichtmetallischen Elektronenannahmemafesten Elektrolyten abhängen. Silberhalogenide wur- terial bestehen kann, und zwischen diesen Elektroden den hauptsächlich für den Elektrolyt in diesen gal- 55 ein Elektrolyt 2 aus einem Feststoff, bisher Silbervanischen Elementen aus Feststoffen in der Ver- halogenide, angeordnet gezeigt,
gangenheit verwendet, aber die sich ergebenden gal- Nicht gezeigte elektrische Leitungen und Kontakte vanischen Elemente haben verhältnismäßig hohe können an den Elektroden in geeigneter Weise be-Werte inneren Widerstandes, selbst wenn der Elektro- festigt werden. Bekannt ist ferner (USA.-Patentschrift lyt als ein dünner Film von nur wenigen Mikron 60 2 690 465) ein galvanisches Element, das aus Ag-/ Stärke vorhanden ist. Ag₃SJ war in jüngster Zeit als AgJ/J₂ besteht, wobei das Jod im allgemeinen als geeigneter ionischer Leiter bekannt. eine innige Mischung von Kohlenstoff und Jod

Weiterhin sind feste leitende Zusammensetzungen gebildet wird.

aus Material, die besonders ungewöhnlich hohe Weiterhin geht aus dem »Journal of the Electro-

ionische Leitfähigkeit haben und neuartige galva- 65 chemical Society of Japan«, Bd. 32, S. 664 bis 667

nische Elemente, die solche ionisch leitenden Zu- (1964), ein galvanisches Element aus Feststoffen

sammensetzungen von Material für den festen Elek- hervor, des Ag₃SJ als einen verbesserten Elektrolyten

trolyten darin verwenden, bereits vorgeschlagen wor- festen Zusjtandes verwendet.

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In F i g. 2 ist eine bevorzugte Ausf ahrungsform ist Die darüberliegende Lage 12 ist eine elektrojiisch eines galvanischen Elementes nach der Erfindung leitende Lage. In einer Hinsicht wirken die Lagen 11 gezeigt, worin eine zusammengesetzte negative Elek- und 12 als eine zusammengesetzte positive Elektrode trode aus einer negativen Elektrodenschicht 4, einer zusammen. Wenn das positive Elektrodenmaterial elektronisch leitenden Schicht besteht, z. B. Silber 5 aus Jod besteht, das in Kohlenstoff dispergiert ist oder Tantal, und einer daxüberliegenden gemischten und weiterhin dispergierten Feststoffelektrolyten entnegativen Elektrodenschicht 5, die aus dem nega- hält, ist es vorzuziehen, daß die Lage 12, während tiven Elektrodenmaterial mit Elektrolytmaterial in sie in Berührung mit der Lage 11 steht, sich nicht festem Zustand darin dispergiert besteht und wahl- mit dieser zusammen erstreckt Dadurch wird eine weise und vorzugsweise Kohlenstoff enthält. Die Fest- io mögliche Kurzschlußbildung in dem galvanischen stoff-Elektrolytschicht 6, die in Kontakt mit der Element verhindert, und Jod wird besser in der gemischten negativen Elektrodenschicht 5 steht, kann positiven Elektrodenmatrix zurückgehalten. Die leibeliebige der bekannten Feststoffelektrolytmaterialien tende Schicht 12 sollte mit dem Elektronenaufnahmeumfassen. material nicht reagieren. Am besten werden Tantal

Es hat sich gezeigt, daß eine besondere Leitfähigkeit 15 oder Kohlenstoff verwendet, wo Jod das positive

des galvanischen Elements bei der praktischen Durch- Elektrodenmaterial ist.

führung der vorliegenden Erfindung erzielt werden Der physikalische und chemische Mechanismus, kann, wenn der FeststoffeJektrolyt 6 eine anfänglich der für die unerwartet verbesserten Ergebnisse verholic ionische Leitfähigkeit hat. So bestehen hevor- antwortlich ist, die in der Praxis der Erfindung erzielt zugte Materialien für den Feststoffelektrolyt 6 in 20 werden, ist ziemlich kompliziert und nicht vull vei der praktischen Durchführungsform der vorliegenden standen. Wenn so nur eine einzige Elektrode Elektro-Ernndung aus einer ionisch leitenden Zusammen- lytmaterial aufweist, das darin eingebracht ist, wird Setzung von Material, bei der die die Leitfähigkeit mindestens eine zweifache Verbesserung der Leitverleihende Komponente die Formel MAg₁J₆ auf- fähigkeit des galvanischen Elementes erhielt. Durch weist, und wobei M aus der Klasse ausgewählt ist, 25 Einbauen von Elektrolytaateria! in die zweite Elekdie aus K, Rb, NH₄, Cs und Kombinationen davon trode wird die Gesamtverbesserung der Leitfähigkeit besteht, wobei Cs nur als ein geringerer Bestandteil des galvanischen Elementes das mehrere Hundertvon M vorhanden ist, d. h. weniger als 50 Ion- fache eines Elements, das einen Feststoffelektrolyten Prozent von M. Obwohl die am stärksten ausgeprägte von hoher ionischer Leitfähigkeit verwendet.
Verbesserung in der Leitfähigkeit des galvanischen 3° Folgendes wird als eine mögliche Erläuterung .Elementes erzielt wird, wo der Feststoffelektrolyt dieser überraschenden und unerwarteten Erhöhung auch hochgradig ionisch leitend ist, werden auch der Gesamtleitfähigkeit des galvanischen Elementes Verbesserungen in der Leitfähigkeit des galvanischen gegeben, obwohl es nicht beabsichtigt ist, dadurch Elementes erzielt, wo der Feststoff elektrolyt aus die Ausführung der vorliegenden Erfindung zu beMaterialien niedrigerer Leitfähigkeit besteht, wie 35 grenzen. Analytisch wird angenommen, daß der etwa in Silberhalogeniden. innere Gesamtwiderstand des galvanischen Elementes

Die vorteilhaftesten Ergebnisse in der Praxis der aus Feststoffen wirksam als die Summe von drei Erfindung werden erzielt, wenn sowohl die negative idealisierten Widerständen bestimmt wird: dem WiderElektrode als auch die positive Elektrode von zu- stand des Feststoffelektrolyts, der abhängig ist von sammengesetzter Struktur sind und dispergierten 40 der Art des Materials und der Stärke der Schicht, festen Elektrolyt darin enthalten, wie in F i g. 3 die zwischen den Elektroden angeordnet ist, dem gezeigt. Wo nur eine einzige, zusammengesetzte Grenzflächenwiderstand an der Elektrolyt-Berührungs-Elektrode verwendet wird, wird die Leistung des fläche der positiven Elektrode und dem Grenzflächen-Elementes verbessert, indem jede Elektrode zur zu- widerstand an der Berührungsfläche zwischen negasammengesetzten Elektrode in Übereinstimmung mit 45 tiver Elektrode und Elektrolyt. Normalerweise sind der Praxis der Erfindung gemacht wird. Der disper- die positive Elektrode und die negative Elektrode gierte Elektrolyt soll vorzugsweise mit den für die von hoher elektronischer Leitfähigkeit und tragen positive und die negative Elektrode verwendeten als solche nicht wesentlich zu dem inneren Gesamt-Materialien nicht reagieren. widerstand des galvanischen Elementes bei. Zusätzlich

In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform eines 50 zur Begrenzungswirkung auf den Elementstrom, der galvanischen Elementes aus Feststoffen gezeigt, worin sich wegen des inneren Widerstandes des Elementes sowohl die negative Elektrode als auch die positive ergibt, wird die Erscheinung der Polarisation des Elektrode dispergierten Elektrolyten enthalten und galvanischen Elementes infolge des tatsächlichen worin ein elektronisch leitendes Material über der Oberflächenbereiches der Elektrode wichtig beim zusammengesetzten positiven Elektrodenschicht liegt 55 Bestimmen der Stromdichte, die aus dem galvanischen und in Berührung mit der positiven Elektrode steht, Element entnommen werden kann, und auch der aber sich nicht zusammen mit dieser erstreckt. Die tatsächlichen Energiemenge, die aus dem galvanischen negative Elektrode ist eine zusammengesetzte nega- Element erzielt wird, verglichen mit der theoretisch tive Elektrode, die aus einer Lage 8 eines elektronisch verfügbaren Energie. Diese letztere Überlegung ist leitenden Materials besteht, über dem eine gemischte 60 wichtig bei Verwendung unter beschränkten Platz-Lage 9 aus negativem Elektrodenmaterial mit dem Verhältnissen, wo die verfügbare Energie je Einheitsdarin dispergierten Elektrolyt aus Feststoll liegt. gewicht ein bedeutender Faktor ist.
Die Feststoffelektrolytschicht 10 liegt in Berührung ' Im USA.-Patent 2 718 539 sind neuartige galvanik demjenigen Teil der zusammengesetzten nega- nische Elemente aus Feststoffen gezeigt, worin eine tiven Elektrode, der den dispergierten Feststoffelektro- 65 positive »Entpolarisicrungselektrode« aus einem üblyten enthält. Die zusammengesetzte positive Elek- liehen Entpolarisieningsmaterial in Mischung mit !trode ist als Schicht 11 aus Elektronenaufnehmer- einem Magnesiumsalz oder Kaliumsalz besteht, wo material gezeigt, worin Elektrolytmaterial disperrpert diese Salze auch als Feststoffelektrolyte in dem gal-

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vanischen Element wirken. Der Zweck, Elektrolyt Wegen seines niedrigen Dampfdruckes stehen keine *,

in das Entpolarisierungsmateriai einzubringen, wird weiteren Silberatome zur Verfügung, um diejenigen zu 1 '

nicht angegeben, und die Elemente selbst ergeben ersetzen, die an der Oberfläche entnommen wurden. -'

Ströme von der Größenordnung von 0,1 Mikroampere, So wird nur eine kleine Menge des Gesamtsilbers $

Es hat sich bei der praktischen Durchführung der 5 für die elektrische Energie verwendet, bevor das in _J vorliegenden Erfindung gezeigt, daß das Einführen der Oberfläche vorhandene Silber erschöpft wird. * C von Elektrolytmaterial in die positive Elektrode und Durch Ersatz der Folie oder des Süberblattes durch in die negative Elektrode in inniger Mischung offen- eine zusammengesetzte negative Elektrode, die eine sichtlich zu einer ausgesprochenen Erhöhung im Schicht von feinverteiltem Silberpulver aufweist, das ', verfügbaren Oberflächenbereich an der Elektrolyt- :.o mit dem Elektrolyt gemischt ist, wird zusätzlich _v grenzfläche der positiven Elektrode und der Elektro- dazu, daß der Oberflächenbereich beträchtlich erhöht % iytgrenzfläche der negativen Elektrode führt. Dem- wird, das Silber nun ohne weiteres an der Silber- | gemäß stehen viel mehr Pfade für den Transport Elektrolytgrenzfläche verfügbar. Dadurch ist nicht von Strom in dem galvanischen Element zur Ver- nur ein größerer Stromfluß möglich, sondern es ist fügung. Dabei wird der Grenzflächenwiderstand 15 auch eine größere tatsächliche Verwendung der theo- \ beträchtlich verringert, und wenn sowohl der Grenz- ^: retischen Energie gegeben, die von der Menge des \ flächenwiderstand der positiven als auch der nega- vorhandenen Silbers zur Verfügung steht. Normaler- \ tiven Elektrode so verringert ist, wird der innere weise wird das in der positiven Elektrode vorhandene ~i, Widerstand der Zelle im wesentlichen der des Fest- Jod selbst in Abwesenheit von Elektrolyt zu fast } stoffelektrolyten. Wq so der feste Elektrolyt ein 20 90°/₀ erschöpft, abhängig von der Größe des Strom- \ hochgradig leitender ist, wie etwa Ag₃SJ und ins- flusses. ; besondere einer, der MAg₄J₅ enthält, worin M aus Es wird selbstverständlich anerkannt, daß die vor- i K, Rb, NH₄, Cs und Kombinationen davon aus- stehende Erläuterung die Erscheinungen vielleicht gewählt ist, wobei Cs nur als ein geringerer Bestand- nicht voll berücksichtigt, die bezüglich der austeil von M vorhanden ist, stehen Elemente aus Fest- 35 gesprochenen Verbesserung in der Leitfähigkeit des ■ Stoffen, die in der Lage sind, hohe Ströme zu trans- galvanischen Elements beobachtet wird, und daß [ portieren, jetzt zum erstenmal zur Verfügung. Zu- diese Besprechung auf der Annahme eines theoretisch sätzlich zur Verringerung des Grenzflächenwider- idealisierten Modells beruht. Im Zusammenhang mit '. Standes an der Elektrolyt-Elektrodengrenzfläche scheint der Verwendung eines Feststoffelektrolyten hoher ein dazugehöriges Phänomen gegeben und von 30 Leitfähigkeit ist es jetzt durch Einbau von Elektrolyt \ erhöhter Bedeutung zu sein, wo der feste Elektrolyt sowohl in positiver Elektrode als auch in der negaein solcher von hoher Ionenleitfähigkeit ist. Beispiels- tiven Elektrode durchführbar, ein galvanisches EIeweise kann ein typisches galvanisches Element, das ment aus Feststoffen zu schaffen, deren innerer i die Bauweise nach dem Stand der Technik, wie in Widerstand im wesentlichen nur durch den des F i g. 1 gezeigt, benutzt, aber von bekannten galva- 35 Elektrolyten hoher Leitfähigkeit begrenzt wird. Bisher nischen Elementen abweicht, die einen Elektrolyt konnte die Ausschaltung der spezifischen Grenzhoher Leitfähigkeit verwenden, als AgZRbAg₄J₅/ flächenwiderstände von derselben Größenordnung J₄ + C dargestellt werden. wie der eines festen Ionenelektrolyten von hohem

Die Reaktion der positiven Elektrode kann als, spezifischem Widerstand nur zu einem verhältnis- ¹Iz h + A-S⁺ -'- ^e -*■ ^A&J geschrieben werden, wöbe:. 40 mäßig geringen Gewinn in der Gesamtleitfähigkeit

das Jod ein Elektron aufnimmt. Die Reaktion der des galvanischen Elements führen. Aber mit der

negativen Elektrode kann als Ag -»■ Ag⁺ + e ge- vorliegenden Erfindung stehen Ströme von der

schrieben werden, wobei ein Elektron abgegeben Größenordnung von Hunderten von Milliampere/cm²

wird. zur Verfügung, verglichen mit den Mikroampere-

Wo kein Elektrolyt in der positiven Elektrode vor- 45 strömen, die aus den galvanischen Elementen aus

handen ist, erfolgt nach und nach ein Aufbau des Feststoffen erzielt wurden, wie sie bisher bekannt

verhältnismäßig großen Widerstandes AgJ, verglichen waren. Die folgenden Beispiele, die nicht als Be-

mit der verhältnismäßig hohen Leitfähigkeit RbAg₄J₁,. grenzung der praktischen Ausführung der Erfindung

Auf diese Art und Weise wird der begrenzende Faktor ausgelegt werden sollen, illustrieren einige der Ver-

jm Transport des Stroms des galvanischen Elements 50 bessenmgen, die erzielt werden können. Es ist darauf

der Widerstand der positiven Elektrode an ihrer hinzuweisen, daß die ionisch leitende Zusammen-

Grenzflache mit dem Elektrolyten anstatt der ionischen Setzung von Material, die die empirische Formel

leitfähigkeit des Elektrolyten. Eine übliche Polari- MAg₃J₄^ hat, zur Zeit eine Mehrphasenmischung der

sationserscheinung wird nicht als bedeutungsvoll im hoch leitfähigen Zusammensetzung MAg₄J₅ und

Begrenzen des Stromes angesehen, da das Jod einen 55 einer Komponente hohen spezifischen Widerstandes

hohen Dampfdruck hat und verhältnismäßig frei ist, fet, die M_aAgJ₃ und MJ einschließen kann, worin

um sich in dem leitenden Kohlenstoffgitter zu bs- M ein einwertiges Ion ist, das aus der Klasse aus-

wegen und sich dabei mit Silberionen zu verbinden, gewählt wird, die aus K, Rb, NH₄, Cs und Kom-

wthrend sie an der Oberfläche der positiven Elek- Ipmationen davon, besteht, wobei Cs nur als ein

trade verfügbar gemacht werden. 6.0 kleinerer Bestandteil von M vorhanden ist, d. h.

Immerhin ist bezüglich der negativen Elektrode weniger ah 50 Ion-Prozent von M. Die Mischung

eine andere damit zusammenhängende Erscheinung (MAg₃J₄-] enthält ungefähr 85 Molprozent an MAg₄J₆

maximaler Ausmessung des Elektrpnenmaterials wich- und hat eine ionische Leitfähigkeit, die nur leicht

tig. So hat die negative Elektrode üblicherweise die geringer ist als die von MAg₄J₅.

Form einer Lage oder eines Films des leitenden 65 Die empirische Formel MAg₃J₄ ist in Klammern

Materials, wie etwa Silber. Das an der Grenzfläche gezeigt, um zu zeigen,^ daß diese 'Zusammensetzung

mit dem Elektrolyten verfügbare Silber wird, ionisiert, von Material nicht eme Einphasenverbindung ist.

gibt Elektronen frei und wird sehr schnell erschöpft. Jedoch Isatin eine solche Mischung einfacher her-

zustellen sein und kann so an Stelle der Einphasenverbindung verwendet werden.

Beispiel I

Galvanisches Element aus Feststoffen mit Ag₃SJ als Elektrolytschicht

Ein galvanisches Element wurde in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt und mit einem galvanischen Element aus Feststoff nach dem Stand der Technik verglichen, die Ag₃SJ als Elektrolyt verwendete. Dieses Element nach dem Stand der Technik bestand im wesentlichen aus dem System Ag/Ag₃SJ/J₂ + C

Das galvanische Element enthielt ein gepreßtes Pellet einer Kohlenstoff-Jod-Mischung als positive Elektrode, eine gepreßte Waffel von Ag₃SJ mit einer Stärke von 0,15 cm als Elektrolyt und eine Silberfolie als die negative Elektrode. Ein Silberdraht wurde als Bezugselektrode verwendet, und es zeigte sich, daß die negative Silberelektrode bei einer Stromdichte von ungefähr 500 Mikroampere/cm^s stark polarisiert war. Eine zwei- bis dreifache Verbesserung wurde in der Silberelektrodenpolarisation durchgeführt, indem die Silberfolie amalgamiert wurde. Überschlagströme von 10 mA/cm² wurden beobachtet, wenn die amalgamierte Silberfolie in den besten erzielten galvanischen Elementen benutzt wurde.

Durch die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung, das ein galvanisches Element verwendete, die eine zusammengesetzte negative Elektrode und eine zusammengesetzte positive Elektrode enthielt, z.B. das System Ag + [RbAg₃J₄]/ Ae₃SJ/I₂ + C + [RbAg₃J₄], wurden galvanische Elemente hergestellt, die Überschiagströme voc 25 lüA/cm' schufen. Diese galvanischen Elemente schafften einen ständigen Strom von 5 mA/cm⁸, verglichen mit den 0,5 mA/cm^a in dem galvanischen Element nach dem Stand der Technik. Eine Batterie wurde zusammengebaut, die aus drei galvanischen Elementen von 25,4 mm Durchmesser bestand mit zusammengesetzten negativen Elektroden in Übereinstimmung mit der Erfindung. Diese galvanischen Elemente wurden in Serie verbunden und gaben ungefähr 2,0VoIt und ίο 5 mA/cm² ab. Diese Batterie wurde benutzt, um einen handelsüblichen Transistorradio damit zu bestücken, der 25 mA bei 1,5 V entnahm.

Beispiel 2
[KAg₃J₄J-ZeIIe

In gleicher Art und Weise wurden galvanische Elemente hergestellt, die eine Ag/[KAg₃J₄]/ C + J₂ + [KAg₃J₄]-Struktur hatten. Diese galvani-

ao sehen Elemente gaben einen Strom von ungefähr 20 mA/cm² ab. Wenn im Gegensatz dazu ungefähr [KAg₃J₄] auch mit Silberpulver vermischt wurde, um die zusammengesetzte negative Elektrode zu bilden, erhöhte sich die Stromdichte auf ungefähr

as 300 mA/cm², d. h. eine mehr als zehnfache Erhöhung.

Beispiel 3

Verbesserung durch die Verwendung von galvanischen Elementen mit zusammengesetzten Elektroden

Die folgenden galvanischen Elemente wurden hergestellt, die sowohl einzelne als auch zusammengesetzte negative und positive Elektroden verwendeten, und es zeigte sich, daß sie die folgenden Merk-

Negative Elektrode

0,7 gm Ag
0,7 gm Ag

0,7gmAg

0,35 gm RbAg₃J₄

0,7gmAg

0,35 gm RbAg₃J₄
3,0gmAg

Elektrolyt

3 gm RbAg₃J₄
3 gm RbAg₃J₄

3 gm RbAg₃J₄
3 gm RbAg₃J₄
3 gm RbAg₄J₅

Positive Elektrode

0,5 gm J₂; 0,5 gm C
2,5 gm RbAg₃J₄
0,5 gm I₂; 0,5 gm C
0,5gmC;0,5gmJ₂

2,5 gm RbAg₃J₄
0,5 gm J₂; 0,5 gm C
3,0 gm RbAg₄J₅
0,5 gm J₂; 0,5 gm C

Innerer
Widerstand
(Ohm)

60
10

.5
12

Überschlagstrom

(mA/cm²)

3
16

10

210

10

Wie zu bemerken ist, nahm bei Einbringen des Elektrolyten in der negativen und in der positiven Elektrode der innere Widerstand des galvanischen Elements beträchtlich ab.

Beispiel 4
Verbesserung durch Verbindung von galvanischen Elementen mit zusammengesetzten Elektroden

Die folgenden galvanischen Elemente wurden hergestellt im wesentlichen wie für Beispiel 3 gezeigt, unter Verwendung zusammengesetzter positiver Elektroden und sowohl mit einzelnen als auch zusammengesetzten negativen Elektroden, und es zeigt sich, daß sie die folgenden Merkmale hatten:

Zelle Nr.	Zusammensetzung der negativen Elektroden	Elektrolyt	Zusammensetzung der positiven Elektroden	Innerer Widerstand (Ohm)	Silber- ansnutzung
1 2	lgm Ag 1 gm [RbAgsJJ 0,5 gm Ag, 0,1 gm C	2 gm [RbAg3J4] 3 gm [RbAg8J4]	0,5 gm J8,1 gm C 0,5 gm [KbAg3J4] 0,5 gm Ji, 1 gm C 3,0 gm [RbAg3J4] ]	1,1 0,2	12% 70»/0

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Wie aus einem Vergleich der beiden galvanischen Elemente hervorgeht, die [RbAg₃J₄] als Elektrolyt verwenden, wird bei Einbau des Elektrolyten auch in die negative Silberelektrode der innere Widerstand des galvanischen Elements beträchtlich verringert, teilweise durch Verringern des Elektrode-Elektrolytkontaktwiderstandes. Aber wichtiger ist es, daß die Ausnutzung von Silber fast 6mal größer ist in dem zusammengesetzten negativen Elektrodenelement im Vergleich mit dem anderen Elemententyp. Es ist selbstverständlich klar, daß zahlreiche Parameter verändert werden können, um den Strom des galvanischen Elements optimal zu machen. Diese umfassen ein Silber-Elektrolytverhältnis in der negativen Elektrode, die Teilchengröße der Elektroden- und Elektrolytzusammensetzungen, den Druck, der beim Verformen der Elektroden angewendet wird, und andere Aspekte der Herstellung der galvanischen Elemente. Als entscheidender Punkt der vorliegenden Erfindung ist jedoch festgestellt worden, daß in allen Fällen der Einbau des Elektrolyts in die negative Elektrode, wodurch wahrscheinlich der Grenzflächenbereich vergrößert wird und auch eine Oberflächenerschöpfung an verfügbaren Silberatomen vermieden wird, den von dem galvanischen Element

ίο verfügbaren Strom wesentlich erhöht. Weiterhin und wo nicht reagierendes Elektrolytmaterial auch in der positiven Elektrode vorhanden ist, wird eine maximale Verbesserung erzielt, da tatsächlich der innere Widerstand des galvanischen Elements nur der des festen Elektrolyten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

den. Es ist jedoch wünschenswert, weitere Erhöhungen Patentansprüche: hinsichtlich der Leitfähigkeit von galvanischen Elementen zu erreichen, um von letzteren größere

1. Abgeschlossenes galvanisches Element mit Stromleistungen zu erhalten.

einem ionisch leitfähigen Feststoffelektrolyten 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

zwischen einer negativen Elektrode aus oxydier- abgeschlossenes galvanisches Element der eingangs

barem festem aktivem Material und ein&· posi- erwähnten Art zu schaffen, mit der eine beträchtlich

tiven Elektrode aus einem reduzierbaren Material, verbesserte Stromabgabekapazität erzielt werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß min- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

destens die negative Elektrode einen Feststoff- io gelöst, daß mindestens die negative Elektrode einen

elektrolyten dispergiert enthält Feststoffelektrolyten dispergiert enthält.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Erfindungsgemäß zeichnet sich das galvanische zeichnet, daß auch die positive Elektrode in an Element weiter dadurch aus, daß auch die positive sich bekannter Weise einen Feststoffelektrolyten Elektrode in an sich bekannter Weise einen Feststoffdispergiert enthäJfc 15 elektrolyten dispergiert enthält, daß der in der nega-

3. Element nach den Ansprüchen 1 oder 2, tiven Elektrode dispergierte Feststoffelektrolyt Silberdadurch gekennzeichnet, daß der in der negativen ionen enthält, daß der Feststoffelektrolyt zwischen Flektrode dispergierte Feststoffeiektrolyt Silber- der negativen und der positiven Elektrode Ag₃SJ ionen enthält. ' enthält, daß die negative Elektrode aus Silber mit

4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 feinverteiltem dispergiertem Feststoffelektrolyten bezeichnet, daß der Feststoffelektrolyt zwischen der steht, der die empirische Formel RbAg₃J₄ hat, und negativen und der positiven Elektrode Ag₃SJ daß die positive Elektrode eine Mischung von Kohlenenthält, stoff, Jod und Feststoffelektrolyten ist, der die empi-

5. Element nach Anspruch 4. dadurch gekenn- rische Formel RbAg₃J₄ hat.

zeichnet, daß die negative Elektrode aus Silber 35 Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht ins-

mit feinverteiltem dispergiertem Feststoffelektro- besondere darin, daß Verbesserungen in bezug auf

lyten besteht, der die empirische Formel RbAg₃J₁ die Dauerstromentnahme erzielt werden konnten,

hat. die das lOfache bisher erzielter Werte betrafen.