DE2555654A1 - Wiederaufladbare galvanische zelle - Google Patents
Wiederaufladbare galvanische zelleInfo
- Publication number
- DE2555654A1 DE2555654A1 DE19752555654 DE2555654A DE2555654A1 DE 2555654 A1 DE2555654 A1 DE 2555654A1 DE 19752555654 DE19752555654 DE 19752555654 DE 2555654 A DE2555654 A DE 2555654A DE 2555654 A1 DE2555654 A1 DE 2555654A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- galvanic cell
- electrolyte
- cell
- lithium
- cell according
- 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.)
- Withdrawn
Links
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 3
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims description 2
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 lithium hexafluoroarsenate Chemical compound 0.000 description 1
- 229910001947 lithium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
2005434 Ge 11. Dezember 1975
HONEYWELL INC.
Honeywell Plaza
Minneapolis, Minn., USA
Honeywell Plaza
Minneapolis, Minn., USA
.Wieder auf ladbare galvanische Zelle
Die Erfindung bezieht sich auf eine wiederaufladbare galvanische Zelle (Sekundärelement) mit einer negativen Lithiumelektrode
(Anode) und einer positiven Elektrode (Kathode) aus Vanadium—
pentoxyd. Ein solches Element ist aus der DT-PS 16 71 804 bekannt, wobei als Elektrolyt-Lösungsmittel Methylacetat Verwendung
findet. Ferner*3!chreibt die DT-PS 20 10 989 ein galvanisches
Primärelement, welches ebenfalls Lithium und Vanadiumpentoxyd als Elektrodenmaterial aufweist und als Elektrolyten
eine Lösung von Lithiumhexafluorarsenat in Methylformiat vorsieht.
Während die bekannten Lithiumbatterien in erster Linie als Primärelement entwickelt und benutzt wurden, liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine möglichst oft wiederaufladbare galvanische Zelle mit den für Lithiumbatterien
charakteristischen Eigenschaften hoher Stromdichte und großer Stromausbeute zu schaffen.
6Q9827/GS2S
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt die Zeichnung eine galvanische
Zelle 10 mit einem vorzugsweise hermetisch nach außen abgedichteten Gehäuse 11. Im Gehäuse 11 befindet sich eine
Kathode 12, welche Vanadiumpentoxyd enthält, sowie eine Anode 14, die Lithiummetall aufweist. Elektrische Anschlüsse 22 und
24 sind an der Kathode bzw. der Anode vorgesehen und dienen der Verbindung mit einem äußeren Stromkreis während der Aufladung
bzw, Entladung der Zelle. Die Kathode 12 ist von einem Fiberglasmantel 16 umgeben. Ein ähnlicher Fiberglasmantel
umschließt die Anode 14. Ferner ist die Anode 14 von einer porösen Umhüllung 20 unmittelbar umgeben, deren Porosität den
Durchtritt der Ionen des Elektrolyten während des Betriebs der Zelle gestattet. Andererseits verhindert diese Umhüllung 20
das Abwandern von Lithiummetall von der Anode 14.
Um die Wirksamkeit der Erfindung zu überprüfen, wurden mehrere Zellen hergestellt und erprobt. Zur Herstellung der Anode wurde ·
ein Streifen Lithiummetall auf ein gestrecktes Kupfergitter oder anderes Leitermaterial aufgepresst. Die Kathode wurde in einer
Schmelzform hergestellt, in die Vanadiumpentoxyd, eine genügende Menge Kohlenstroff in Graphitform als Leitermaterial und
ein Binder in geeigneter Lösung eingebracht wurden. Die auf diese Weise erschmolzene Kathode wurde gepresst und dann im
Vakuum getrocknet, um das gesamte Lösungsmittel zu entfernen und den Binder zu verfestigen bzw. die Mischung in ein verwendbares
Kathodeiimaterial zu wandeln. Ein Metallgitter aus rostfreiem Stahl diente als elektrisch leitendes Kathodengitter.
Es wurden eine Anzahl von Zellen dieser Art hergestellt und in
folgender Weise erprobt. Jede Zelle wurde in eine Prüfschaltung
eingeschaltet, welche die Zelle für eine Dauer von 8 Stunden mit einem konstanten Strom bekannter Größe entlud und anschließend
über 16 Stunden mit dem halben Entladestrom wieder auflud.
60 9-8 27/0625
Somit ergab sich eine Zyklusdauer von 24 Stunden für einen vollen Lade/Entladezyklus. Die Qualität der Zellen wurde danach
beurteilt, wieviele solcher Lade/Entladezyklen bei den verschiedenen chemischen Zusammensetzungen erzielbar waren.
Die theoretische Kapazität der positiven Elektrode wurde berechnet, um den Strombetrag in mA-Stunden festzustellen, der
für die Entladung zur Verfügung steht, um auf diese Weise unerwünschte Nebenreaktionen zu vermeiden. Der Zyklus wurde unter
Berücksichtigung der Größe der Zelle so bemessen, daß eine Entladung bis auf 40 Prozent der theoretischen Kapazität erfolgt.
■
Eine erste Zelle hatte den Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung.
Sie konnte über 75 Z-yklen betrieben werden. Unter Verwendung
der gleichen Anode und Kathode wurden in 18 Experimenten zahlreiche andere Elektrolyten untersucht, wobei jedoch keine
Zelle über mehr als 40 Zyklen verwendbar war. Bei diesen 18 Zellen ergab sich im Mittelwert eine Anzahl von lediglich 13
Zyklen bis die Zellenspannung von ursprünglich 3,4 Volt auf unter 2,5 Volt abgesunken war. Die Zelle gemäß der Erfindung
konnte also über mehr als die fünffache Anzahl von Zyklen betrieben werden, ehe die Grenzspannung von 2,5 Volt unterschritten
wurde,
Weitere Untersuchungen wurden durchgeführt, um festzustellen, ob eine merkliche Erhöhung der Anzahl der Wiederaufladezyklen
möglich ist. Eine neue Zelle wurde gebaut mit einem flexiblen porösen Material aus Naturgummi zusammen mit dem genannten
Fiberglasmaterial und mit einer mittleren Porenweite von etwa 0,5 ü. Dieses die Anode umgebende Material stellt die Firma
Amerace Corporation, Microporous Products Division, Butler, New Jersey, unter der Bezeichnung Typ ACE-SIL, Dicke 0,756 mm,
Naturgummi mit 28 % Silizium, Porenweite 0,5 μ im Durchschnitt
her. Diese Zelle wurde dann bis auf 25 % des für die Entladung eines Elektrons notwendigen Stroms, bezogen auf die theoretische
Kapazität der Kathode entladen. Mit einem Zyklus von 8 Stunden
6Q9827/Q62S
Entladung und 36 Stunden Ladung also insgesamt mit einer Zykluszeit
von 24 Stunden wurden 386 Zyklen erreicht. Die Zelle war in der Lage, ausgehend von anfänglich 3,4 Volt nach 360 Zyklen
auf einen Wert noch oberhalb von 2,5 Volt zu kommen und erreichte erst bei 386 Zyklen einen Wert von etwa 2,0 Volt. Diese Zelle
wurde mit einem konstanten Entladestrom von 6,6 mA betrieben. Das Entladeprofil während der achtstündigen Entladezeit ergibt
sich aus der nachfolgenden Tabelle I, in welcher abhängig von der Nummer des Zyklus und der Entladedauer (in Stunden) innerhalb
des betreffenden Zyklus die Spannung bei einer Stromentnahme von 6,6 mA aufgetragen ist.
Stunde Zyklus-Nummer
50. 150. 300. 350. 386.
| 0 | 3,40 | 3,20 | 3,30 | 3,30 | 3,40 V |
| 2 | 3,20 | 3,10 | 3,20 | 3,15 | 3,10 |
| 4 | 3,15 | 3,00 | 3,10 | 3,10 | 3,10 |
| 6 | 3,10 | 2,95 | 3,00 | 2,90 | 2,30 |
| 8 | 3,00 | 2,95 | 2,90 | 2,70 | 2,00 |
Die Zelle wurde mit konstantem Strom von 3,5 mA während jedes Zyklus über 16 Stunden lang aufgeladen. Die entsprechenden
Zahlen für den Ladezyklus ergeben sich aus Tabelle II.
Stunde Zyklus-Nummer
50. 150. 300. 350. 386.
| 0 | 3,20 | 3,15 | 3,30 | 3,35 | 3,40 V |
| 4 | 3,30 | 3,25 | 3,45 | 3,50 | 3,55 |
| 8 | 3,40 | 3,30 | 3,50 | 3,55 | 3,60 |
| 12 | 3,45 | 3,35 | 3,55 | 3,60 | 3,65 |
| 16 | 3,50 | 3,45 | 3,60 | 3,95 | 4,00 |
6G9S27/062S
Es zeigt sich somit, daß die Erfindung eine wiederaufladbare
galvanische Zelle offenbart, die eine überraschend hohe Anzahl von Lade/Entladezyklen ermöglicht und eine gute Stromausbeute
liefert.
609827/0625
Claims (5)
- PatentansprücheIy Wiederaufladbare galvanische Zelle (Sekundärelement) mit y einer negativen Lithiumelektrode (Anode) und einer positiven Elektrode (Kathode) aus Vanadiumpentoxyd, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrolyt eine Lösung von Lithiumperchlorat in Propylenkarbonat enthält und wenigstens eine der Elektroden (12,14) von einer Umhüllung (20) umgeben ist, welche für die Ionen des Elektrolyten durchlässig ist, jedoch das Abwandern von Lithiummetall von der negativen Elektrode verhindert.
- 2. Galvanische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Umhüllung die negative Elektrode (14) eng umschließt und die Ablagerung von Lithiummetall auf anderen Teilen als dieser Elektrode verhindert.
- 3. Galvanische Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die poröse Umhüllung (20) aus einem flexiblen, gegenüber den Elektroden und dem Elektrolyten inerten Material mit einer Porenweite zwischen 0,3 und 30 ju besteht.
- 4. Galvanische Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Umhüllung (20) aus Naturgummi mit einer mittleren Porenweite von 2 « besteht.
- 5. Galvanische Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt eine 1-Mol-Lösung von Lithiumperchlorat in Propylenkarbonat enthält.609827/0625
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US534042A US3929504A (en) | 1974-12-18 | 1974-12-18 | Rechargeable power source |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2555654A1 true DE2555654A1 (de) | 1976-07-01 |
Family
ID=24128482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19752555654 Withdrawn DE2555654A1 (de) | 1974-12-18 | 1975-12-11 | Wiederaufladbare galvanische zelle |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3929504A (de) |
| DE (1) | DE2555654A1 (de) |
| FR (1) | FR2295582A1 (de) |
| NL (1) | NL7513586A (de) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2516704C3 (de) * | 1975-04-16 | 1981-07-02 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus Leichtmetall, einem nichtwäßrigen Elektrolyten und einer positiven Elektrode |
| CA1123901A (en) * | 1978-07-17 | 1982-05-18 | Johan Coetzer | Electrochemical cell having electrode with zeolite molecular sieve |
| US4283469A (en) * | 1980-03-31 | 1981-08-11 | Gte Products Corp. | Integrated electrode/separator structures |
| JPH0744043B2 (ja) * | 1988-10-21 | 1995-05-15 | 松下電器産業株式会社 | リチウム二次電池 |
| US4975345A (en) * | 1990-02-21 | 1990-12-04 | Lilliwyte Societe Anonyme | Electrochemical cell |
| US5041199A (en) * | 1990-04-04 | 1991-08-20 | Gould Inc. | Process for producing electrodeposited electrodes for use in electrochemical cells |
| CN101679072B (zh) * | 2007-04-16 | 2012-02-01 | 巴斯夫欧洲公司 | 制备富含锂的金属氧化物的方法 |
| TW201002623A (en) | 2008-05-30 | 2010-01-16 | Basf Se | Process for preparing lithium vanadium oxides and their use as cathode material |
| EP2476129B1 (de) * | 2009-05-20 | 2019-11-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Behandlung und haftstoff für mikroporöse membranen |
| US10923717B2 (en) | 2016-11-03 | 2021-02-16 | Lg Chem, Ltd. | Lithium ion secondary battery |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2185586A (en) * | 1938-12-20 | 1940-01-02 | Us Rubber Co | Microporous rubber filtering medium |
| GB766582A (en) * | 1954-06-01 | 1957-01-23 | Oldham & Son Ltd | Separators for electric storage batteries made from paper pulp |
| FR1189268A (fr) * | 1957-11-26 | 1959-10-01 | Perfectionnements apportés aux piles et accumulateurs électriques | |
| US3380855A (en) * | 1965-10-22 | 1968-04-30 | Honeywell Inc | Battery including methyl formate and lithium perchlorate |
| US3585081A (en) * | 1968-09-16 | 1971-06-15 | Alfred Harris Mirman | Battery separator |
| US3829330A (en) * | 1969-08-27 | 1974-08-13 | Mallory & Co Inc P R | High rate li/moo3 organic electrolyte cell |
| US3808052A (en) * | 1969-08-27 | 1974-04-30 | A Dey | Organic electrolyte cell employing molybdenum oxide cathodic electrode |
| BE757314A (fr) * | 1969-10-09 | 1971-04-09 | Battelle Memorial Institute | Accumulateur electrique |
| US3658592A (en) * | 1970-07-15 | 1972-04-25 | Mallory & Co Inc P R | Lithium-metal chromate organic electrolyte cell |
| CH547552A (fr) * | 1971-03-09 | 1974-03-29 | Battelle Memorial Institute | Accumulateur electrique. |
-
1974
- 1974-12-18 US US534042A patent/US3929504A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-11-20 NL NL7513586A patent/NL7513586A/xx not_active Application Discontinuation
- 1975-12-11 DE DE19752555654 patent/DE2555654A1/de not_active Withdrawn
- 1975-12-17 FR FR7538753A patent/FR2295582A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2295582A1 (fr) | 1976-07-16 |
| FR2295582B1 (de) | 1980-11-07 |
| NL7513586A (nl) | 1976-06-22 |
| US3929504A (en) | 1975-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2639121C3 (de) | Galvanisches Element und Verfahren zur Herstellung eines Elektrolytsalzes für dieses Element | |
| DE2940556C2 (de) | ||
| DE69602247T2 (de) | Zweibatteriensystem mit mittlerer und hoher Entladerate, und Herstellungsverfahren | |
| DE2841895C2 (de) | ||
| DE2336666A1 (de) | Nichtwaessrige batterie | |
| DE69018279T2 (de) | Elektrochemische Festkörperzelle. | |
| DE69314088T2 (de) | Positivelektrode für Lithium-Sekundärbatterie und Verfahren zu seiner Herstellung und eine nichtwässrige Elektrolyte Lithium-Sekundärbatterie unter Verwendung derselben | |
| DE1771210A1 (de) | Negative Lithiumelektrode und diese enthaltende elektrochemische Batterie | |
| DE2545498C3 (de) | Galvanische Zelle | |
| DE2837468C3 (de) | Quecksilberfreie Zinkelektrode | |
| DE3047885C2 (de) | Galvanisches Element | |
| DE2543121A1 (de) | Hochtemperatur-lithium-schwefel-sekundaerbatterie | |
| DE2946174C2 (de) | ||
| DE2555654A1 (de) | Wiederaufladbare galvanische zelle | |
| EP0357952B1 (de) | Nichtwässriges, wiederaufladbares galvanisches Lithiumelement mit anorganischer Elektrolytlösung | |
| EP0033935B1 (de) | Feste Elektrode in einer Brennstoffzelle, einer Hochleistungsbatterie, einer elektrochromen Zeichendarstellungseinheit oder einem elektrochemischen Speicherelement | |
| DE68914960T2 (de) | Lithium-Primärzelle mit wasserfreiem Elektrolyt und Verfahren zur Herstellung von Mangandioxid dafür. | |
| DE1671763B1 (de) | Aus einer keramischen schichtanordnung bestehende vorrich tung zur speicherung von elektrischer energie | |
| DE2619806A1 (de) | Elektrochemische zellen | |
| DE2011135C3 (de) | Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie | |
| DE2539736B2 (de) | Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus einem stark elektropositiven Metall und einem nichtwäßrigen Elektrolyten | |
| DE3026141A1 (de) | Galvanische festelektrolytzelle | |
| DE3917822C2 (de) | ||
| DE2705681A1 (de) | Verfahren zum herstellen von beta'' -al tief 2 o tief 3 | |
| DE2756927C3 (de) | Galvanische Bleioxidzelle mit organischem Lösungsmittel für das Elektrolytsalz |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8130 | Withdrawal |