DE2849294C3 - Dünne Metall-Halogen-Zelle und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Dünne Metall-Halogen-Zelle und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
- Publication number
- DE2849294C3 DE2849294C3 DE2849294A DE2849294A DE2849294C3 DE 2849294 C3 DE2849294 C3 DE 2849294C3 DE 2849294 A DE2849294 A DE 2849294A DE 2849294 A DE2849294 A DE 2849294A DE 2849294 C3 DE2849294 C3 DE 2849294C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- halogen
- active
- electrically conductive
- metal
- 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.)
- Expired
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 76
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 46
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims description 37
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 36
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 34
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 27
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 23
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 23
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims description 17
- 229920000298 Cellophane Polymers 0.000 claims description 13
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 12
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- FXADMRZICBQPQY-UHFFFAOYSA-N orthotelluric acid Chemical compound O[Te](O)(O)(O)(O)O FXADMRZICBQPQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 3
- QYHFIVBSNOWOCQ-UHFFFAOYSA-N selenic acid Chemical class O[Se](O)(=O)=O QYHFIVBSNOWOCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L tungstic acid Chemical compound O[W](O)(=O)=O CMPGARWFYBADJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- WQEVDHBJGNOKKO-UHFFFAOYSA-K vanadic acid Chemical class O[V](O)(O)=O WQEVDHBJGNOKKO-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 131
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- ADZWSOLPGZMUMY-UHFFFAOYSA-M silver bromide Chemical compound [Ag]Br ADZWSOLPGZMUMY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 11
- PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N N-bromosuccinimide Chemical compound BrN1C(=O)CCC1=O PCLIMKBDDGJMGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 8
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 7
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 7
- 229910021589 Copper(I) bromide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 150000002736 metal compounds Chemical group 0.000 description 4
- JAAGVIUFBAHDMA-UHFFFAOYSA-M rubidium bromide Chemical compound [Br-].[Rb+] JAAGVIUFBAHDMA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trioxane Chemical compound C1OCOCO1 BGJSXRVXTHVRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N Cu+ Chemical compound [Cu+] VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LQZMLBORDGWNPD-UHFFFAOYSA-N N-iodosuccinimide Chemical compound IN1C(=O)CCC1=O LQZMLBORDGWNPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M bromocopper(1+) Chemical compound Br[Cu+] ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QTMDXZNDVAMKGV-UHFFFAOYSA-L copper(ii) bromide Chemical compound [Cu+2].[Br-].[Br-] QTMDXZNDVAMKGV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L copper;diiodide Chemical compound I[Cu]I GBRBMTNGQBKBQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- VBTQNRFWXBXZQR-UHFFFAOYSA-N n-bromoacetamide Chemical compound CC(=O)NBr VBTQNRFWXBXZQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- UQPSGBZICXWIAG-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);dibromide;trihydrate Chemical compound O.O.O.Br[Ni]Br UQPSGBZICXWIAG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- JSSHQKVIVJISIP-UHFFFAOYSA-N pyridin-1-ium;dibromide;hydrobromide Chemical compound Br.[Br-].[Br-].C1=CC=[NH+]C=C1.C1=CC=[NH+]C=C1 JSSHQKVIVJISIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- ZSUXOVNWDZTCFN-UHFFFAOYSA-L tin(ii) bromide Chemical compound Br[Sn]Br ZSUXOVNWDZTCFN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LTSUHJWLSNQKIP-UHFFFAOYSA-J tin(iv) bromide Chemical compound Br[Sn](Br)(Br)Br LTSUHJWLSNQKIP-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- IHIXIJGXTJIKRB-UHFFFAOYSA-N trisodium vanadate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][V]([O-])([O-])=O IHIXIJGXTJIKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L zinc bromide Chemical compound Br[Zn]Br VNDYJBBGRKZCSX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L zinc iodide Chemical compound I[Zn]I UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJVYYDCBKKKIPD-UHFFFAOYSA-N 1-n,1-n,2-n,2-n-tetramethylbenzene-1,2-diamine Chemical compound CN(C)C1=CC=CC=C1N(C)C CJVYYDCBKKKIPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 10H-phenothiazine Chemical compound C1=CC=C2NC3=CC=CC=C3SC2=C1 WJFKNYWRSNBZNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMYDPQQPEAYXKD-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxy-n-naphthalen-2-ylnaphthalene-2-carboxamide Chemical compound C1=CC=CC2=CC(NC(=O)C3=CC4=CC=CC=C4C=C3O)=CC=C21 PMYDPQQPEAYXKD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018173 Al—Al Inorganic materials 0.000 description 1
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical group N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021590 Copper(II) bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021585 Nickel(II) bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002433 Vinyl chloride-vinyl acetate copolymer Polymers 0.000 description 1
- FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N [(2s,3r,4s,5r,6r)-2-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-dinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-trinitrooxy-2-(nitrooxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-3,5-dinitrooxy-6-(nitrooxymethyl)oxan-4-yl] nitrate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O1)O[N+]([O-])=O)CO[N+](=O)[O-])[C@@H]1[C@@H](CO[N+]([O-])=O)O[C@@H](O[N+]([O-])=O)[C@H](O[N+]([O-])=O)[C@H]1O[N+]([O-])=O FJWGYAHXMCUOOM-QHOUIDNNSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 229940052651 anticholinergic tertiary amines Drugs 0.000 description 1
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Chemical compound [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001622 calcium bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- WGEFECGEFUFIQW-UHFFFAOYSA-L calcium dibromide Chemical compound [Ca+2].[Br-].[Br-] WGEFECGEFUFIQW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- BZRRQSJJPUGBAA-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) bromide Chemical compound Br[Co]Br BZRRQSJJPUGBAA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical class Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N disodium;dioxido(oxo)tin Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Sn]([O-])=O TVQLLNFANZSCGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XERQTZLDFHNZIC-UHFFFAOYSA-L disodium;tellurate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Te]([O-])(=O)=O XERQTZLDFHNZIC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 1
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L lead(II) chloride Chemical compound Cl[Pb]Cl HWSZZLVAJGOAAY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N lead(II) oxide Inorganic materials [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001509 metal bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IPLJNQFXJUCRNH-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);dibromide Chemical compound [Ni+2].[Br-].[Br-] IPLJNQFXJUCRNH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BFSQJYRFLQUZKX-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) iodide Chemical compound I[Ni]I BFSQJYRFLQUZKX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002896 organic halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229950000688 phenothiazine Drugs 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- FSAFLEKOBQFCHY-UHFFFAOYSA-N propane-1,3-diamine;dihydrobromide Chemical compound [Br-].[Br-].[NH3+]CCC[NH3+] FSAFLEKOBQFCHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBYHFKPVCBCYGV-UHFFFAOYSA-N quinuclidine Chemical compound C1CC2CCN1CC2 SBYHFKPVCBCYGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011655 sodium selenate Substances 0.000 description 1
- 235000018716 sodium selenate Nutrition 0.000 description 1
- 229960001881 sodium selenate Drugs 0.000 description 1
- 229940079864 sodium stannate Drugs 0.000 description 1
- XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N sodium tungstate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][W]([O-])(=O)=O XMVONEAAOPAGAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical class Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- QPBYLOWPSRZOFX-UHFFFAOYSA-J tin(iv) iodide Chemical compound I[Sn](I)(I)I QPBYLOWPSRZOFX-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N triphenylamine Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 ODHXBMXNKOYIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940102001 zinc bromide Drugs 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910000166 zirconium phosphate Inorganic materials 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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
- H01M6/182—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte with halogenide as solid electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/60—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of organic compounds
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
60
Die Erfindung betrifft dünne Metall-Halogen-Zellen, die konstant hohen Strom für einen langer Zeitraum zu
liefern vermögen, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Mit der neueren Entwicklung der dünneren Gestaltung von elektronischen Geräten für den persönlichen
Gebrauch, beispielsweise kleiner Rechner, elektroni-
65
scher Uhren u, dgl, ist der Bedarf für dünne Batterien als
Stromquellen gestiegen. Bei Batterien, in denen Elektrolytlösungen verwendet werden, beispielsweise
bei Silberoxidbatterien, Lithiumbatterien usw, wird die Konstruktion kompliziert, da die Elektrolytlösung in
einem Metallgehäuse vollständig eingeschlossen werden muß, um Auslaufen des Elektrolyten aus der
Batterie zu verhindern, und zur Herstellung dieser Batterien sind Präzisionsinstrumente und strengste
Produktionsüberwachung notwendig, so daß es schwierig wird, diese Batterien dünner zu gestalten. Auf der
anderen Seite weisen dünnere Batterien, in denen feste Elektrolyte verwendet werden, einfache Konstruktion
ohne Gefahr des Auslaufens auf. Übliche dünne Metall-Halogen-Zellen mit festen Elektrolyten haben
den Aufbau eines Laminats mit einem elektrisch leitfähigen Träger, einer auf dem Träger gebildeten
Schicht aus aktivem negativem Material in Form eines dünnen Metallfilms, einer auf dem aktiven Material
gebildeten festen Elektrolytschicht einer Schicht aus aktivem Halogen und kohlenstoffhaltiges Pulver enthaltendem positiven Material und einer elektrisch leitfähigen Kunststoffolie. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang auf die DE-OS 20 22 456, 23 09 948 und
23 16 666, die DE-PS 10 45 498 und die US-PS 30 04 093.
Diese bekannten Zellen haben jedocb noch zahlreiche
Nachteile; denn es war nicht nur schwierig, die Zellen in einer Dicke von etwa 2 mm oder weniger herzustellen,
sondern sie unterlagen auch Begrenzungen hinsichtlich der Form, Größe- u.dgl., und die aktiven Materialien
beider Elektroden waren in vielen Fällen durch Selbstentladung schnell erschöpft so daß die Lagerdauer der Zellen verkürzt wurde.
In dem Bemühen, die vorstehend genannten Nachteile auszuschalten und extrem dünne Zellen und ein
Verfahren zu ihrer Herstellung zu entwickeln, wurde nun gefunden, daß diese dünnen Zellen vorteilhaft
weiter entwickelt werden können, indem eine spezielle Sperrschicht verwendet und sine spezifische Reihenfolge der einzelnen Schichten eingehalten wird.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß eine dünne Metall-Halogen-Zelle, bestehend aus einem elektrisch
leitfähigen Träger für die Schicht aus aktivem negativem Materia) in Form eines dünnen Metallfilms,
einer festen Elektrolytschicht auf diesem Metallfilm, einer Schicht aus Halogen und Kohlenstoff als positives
aktives Material auf der festen Elektrolytschicht und einer diese Schicht bedeckenden elektrisch leitfähigen
Kunststoffolie, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das aktive positive Material einen Kleber enthält und daß
eine Sperrschicht vorgesehen ist, die ein Gemisch aus e'nem Kleber und wenigstens einer Verbindung aus der
aus aromatischen N-heterocyclischen Verbindungen, tertiären Aminen, cyclischen Athern, Alkalisalzen bzw.
Erdalkalisalzen von Selensäure, Vandinsäure, Orthovanadinsäure, Wolframsäure, Tellursäure oder Zinnsäure
und Metallhalogeniden von Metallen mit einer stärkeren ionisationsneigung als des Metall des aktiven
negativen Materials bestehenden Gruppe enthält gegebenenfalls zusammen mit einem Separator, wobei
die Sperrschicht (4) und gegebenenfalls der Separator (S), die Schicht (6) aus aktivem positivem Material und
die elektrisch leitfähige Kunststoffolie (7) auf der festen Elektrolytschicht (3) in dieser Reihenfolge laminiert
sind.
Die Erfindung ist ferner auf ein Verfahren zur Herstellung der dünnen Metall-Halogen-Zelle gerichtet,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Schicht
aus aktivem negativem Material in Form eines dünnen Metallfilms auf einem elektrisch leitfähigen Träger
durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung bildet, eine feste Elektrolytschicht auf diese
Schicht durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung aufbringt, auf diese Elektrolytschicht
eine Sperrschicht und gegebenenfalls dann einen Separator aufbringt und darauf eine Schicht aus aktivem
positivem Material unter Verwendung eines Halogen,
Kleber und kohlenstoffhaltiges Pulver enthaltenden Gemisches sowie eine elektrisch leitfähige Kunststoffolie
laminiert
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
F i g. 1 ist der Querschnitt einer dünnen Metall-Halogen-Zelle,
die keinen Separator und keine Sperrschicht enthält
F i g. 2 ist der Querschnitt einer dünnen Metall-Halogen-Zelle,
die sowohl einen Separator als auch eine Sperrschicht enthält
F i g. 3 zeigt auseinandergezogen im Querschnitt die in F i g. 2 dargestellte Zelle vor dem Laminieren.
F i g. 4 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, die zur Herstellung der dünnen Metall-Halogen-Zelle
mit dem in Fig.2 dargestellten Querschnitt
verwendet wird.
Die dünne Metall-Halogen-Zelle gemäß der Erfindung hat die folgenden Vorteile: Extrem dünne Zellen
einer Dicke von 1 mm oder weniger lassen sich ebenso wie flexible folienartige dünne Zellen leicht herstellen.
Dies ist eine bisher unbekannte neue Eigenschaft Größe, Fläche oder Volumen dünner Zellen lassen sich
frei wählen. Dünne Zellen mit beliebigen Formen und Größen lassen sich aus einer großen flächigen Zelle
gemäß der Erfindung herausschneiden. Es ist möglich, dünne Zellen die einen Kurzschlußstrom in der
Größenordnung von 1 mA/cm2 und ausgezeichnete
Lagerbeständigkeit aufweisen und konstant Strom für einen Zeitraum zu liefern vermögen, herzustellen.
Dünne Zellen von einfacher Konstruktion können leicht ohne Verwendung von Präzisionsinstrumenten ohne
strenge Produktionsüberwachung hergestellt werden. Ferner ist die billige Herstellung dünner Zellen im
großtechnischen Maßstab möglich.
Unter dem hier gebrauchten Ausdruck »Sperr' schicht« ist ein Stoff zu verstehen, der mit den aus dem
aktiven positiven Materia! freigegebenen Halogenmolekülen in Wechselwirkung tritt und Wirkungen wie
Unterdrückung der schnellen Diffusion der Halogenmoleküle in das aktive negative Material und Verlangsa-
mung der schnellen Reaktion zwischen den Halogenmolekülen und dem aktiven negativen Material aufweist.
Durch Einfügen der Sperrschicht in die Zelle kann Selbstentladung der Zelle verhindert und die Lagerdauer
der Zelle verlängert werden. Vorzugsweise wird ein Separator zwischen der Sperrschicht und der Schicht
des aktiven positiven Materials angeordnet, so daß die Sperrschicht nicht in direkte Berührung mit dem aktiven
positiven Material kommt
Die dünne Metall-Halogen-Zelle gemäß der Erfindung
wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Die in Fig. 1 dargestellte Zelle besteht aus dem elektrisch leitfähigen Substrat 1, der Schicht 2 aus
aktivem negativem Material in Form eines dünnen Metallfilms, der festen Elektrolytschicht 3, der Schicht 6
aus aktivem positiven! Material und der elektrisch leitfähigen Kunststoffolie 7.
Als elektrisch leitfähiges Substrat 1 eignen sich dünne
korrosionsbeständige Metallbleche beispielsweise aus nichtrostendem Stahl mit einer Dicke von etwa 0,03 bis
0,5 mm, Folien aus Hochpolymeren, beispielsweise aus Polyäthylenterephthalat, auf deren Oberfläche ein
elektrisch leitfähiges Material durch Beschichten, Aufdampfen im Vakuum oder Metallisieren aufgebracht
worden ist, elektrisch leitfähige Kunststoffolien und Gläser, beispielsweise ein mit Indium-Zinn-Oxid beschichtetes
Glas. Die Verwendung weicher, extrem dünner, elektrisch leitfähiger Kunststoffolien al« elektrisch
leitfähiges Substrat ist für die Herstellung flexibler
dünner Zellen besonders vorteilhaft Als elektrisch leitfähige Kunststoffolien eignen sich Polymerisate, in
denen kohlenstoffhaltiges Pulver, wie beispielsweise Aktivkohle oder Graphit, dispergiert worden ist, und die
zu Folien geformt worden sind. Ali, Polymerisat kann
das gewöhnlich als elektrisch leitfähiger Kunststoffbinder dienende Polymerisat verwendet werden. Beispiele
geeigneter Polymerisate sind dir kautschukartigen Polymerisate, beispielsweise Polyisobutylen, Styrol-Butandien-Kautschuk
und Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, polymere Cellulosederivate, beispielsweise Äthylcellulose
und Nitrocellulose, und Vinylchlorid-Vinyi&cetat-Copolysnerisate.
Zur Aufrechterhaltung guter elektrischer Leitfähigkeit liegt der Anteil des kohlenstoffhaltigen
Pulvers in der Folie vorzugsweise im Bereich von 25 bis 95Gew.-%, insbesondere 50 bis 80Gew.-%. Die
Folie hat vorzugsweise eine Dicke voe-20 μπι bis 1 mm,
insbesondere von 50 μπι bis 0,5 mm.
Die Schicht 2 aus aktivem negativem Material wird als dünner Metallfilm auf dem elektrisch leitfähigen
Substrat 1 vorzugsweise durch Aufdampfen im Vakuum, Kathodenzerstäubung o. dgl. vorzugsweise in einer
Dicke von 1 bis 100 μίτι gebildet Als Metalle kommen
Silber, Kupfer, Zink, Zinn, Blei, Aluminium, Wismut, Eisen, Titan, Mangan, Nickel... Kobalt usw. in Frage.
Hieraus wird das geeignete Metall in Abhängigkeit von der gewünschten Stromspannung gewählt Zur Bildung
einer Zelle mit ausgezeichneter Lagerbeständigkeit ist es zweckmäßig, Silber zu verwenden.
Die feste Elektrolytschicht 3 verhindert die direkte Berührung zwischen den aus dem aktiven positiven
Material freigegebenen Halogenmolekülen und dem aktiven negativen Material in der Zelle, so da& innerer
Kurzschluß verhindert und die Lebensdauer der Zelle verlängert wird. Als feste Elektrolyte eignen sich
Metallhalogenide, Metalloxide, Metallsulfide usw. Beispiele solcher festen Elektrolyte sind Metallhalogenide
wie AgJ, AgBr, A&iSJ, RbAg+J5, Ag6J4WO* Ag)9J J5P2O7,
CuJ, CuBr, CuBr2, SnCI2, SnBr2 und PbBr2, Metalloxide,
beispielsweise SnO2, AUO3, PbO und TiO2 und Metallsulfide,
wie Ag2S, CuS, PbS und NiS.
Die feste Elektrolytschicht 3 wird auf der Schicht 2 des aktiven negativen Materials vorzugsweise durch
Aufdampfen im Vakuum, Kathodenzerstäubung o. dg!, vorzugsweise in einer Dicke von 1 bis 20 μπι gebildet.
Wenn die Dicke geringer ist als 1 μπι, besteht dia
Möglichkeit eine., unerwünschten Kurzschlusses, während
bei einer Dicke von mehr ats 20μιΐι der
Innenwiderstand durch die übermäßig große Dicke steigt.
Die Schicht 6 aus aktivem positivem Material enthält ein Halogen als aktives Material, kohlenstoffhaltiges
Pulver als Kollektor und einen Kleber. Als Halogene, die als aktives positives Material dienen, eignen sich
elementare Halogene wie Jod und Brom, Amide oder Imide von N-Halogencarbonsäuren wie N-Bromsuccini-
mid, N-Jodsuccinimid und N-Bromacetamid, Hydrobroniide
von aromatischen N-heterocyclischen Verbindungen, beispielsweise Pyridiniumhydrobromiddibromid
und Trimethylendiamindibromid, und intermolekulare Verbindungen, die beispielsweise aus einem tertiären
Amin und Brom erhalten werden.
Anorganische Halogenverbindungen, die als aktives positives Material bekannt sind, beispielsweise Kup-
fer(l)- oder Kupfer(II)-bromid, Kupfer(l)- oder Kupfer(II)-jodid,
Cäsiumjodid und Bleichlorid, können ebenfalls als Halogen verwendet werden. Hiervon
werden Amide und Imide von N-Halogencarbonsäiiren
besonders bevorzugt. Die zu verwendende Menge des Halogens beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Mol pro Mol
des Metalls des aktiven negativen Materials.
Als kohlenstoffhaltiges Pulver, das den Innenwiderstand der Schicht aus aktivem positivem Material
verringert und als Kollektor wirksam ist, eignen sich Aktivkohle. Graphit, Acetylenruß u. dgl. Die /u verwendende
Menge des kohlenstoffhaltigen Pulvers beträgt vorzugsweise 0,1 bis lOGew.-Teile pro Gewichtsteil
Halogen.
Als Kleber, die Halogen und kohlenstoffhaltiges Pulver miteinander verbinden und so zugesetzt werden,
daß sie die Schicht 6 aus aktivem positivem Material mit der elektrisch leitfähigen Folie 7 in der nachstehend
beschriebenen Weise und mit der festen Elektrolytschicht 3 auf der anderen Seite in der oben
beschriebenen Weise oder dem Separator 5 in der nachstehend beschriebenen Weise verbinden, können
beliebige übliche Klebstoffe verwendet werden. Bevorzugt hiervon werden polymere Klebstoffe, beispielsweise
elektrisch leitfähige Polymerisate vom Typ quaternärer Ammoniumsalze, vorzugsweise eine 34gew.-°/oige
wäßrige Lösung von Polyvinylbenzyitrimethylammoniumchlorid. Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat. Polyacrylnitril.
Celluloseharze, beispielsweise Nitrocellulose und Äthylcellulose, kautschukartige Harze, beispielsweise
Styrol- Butadien-Copolymerisate usw.
Die zu verwendende Menge des Klebers ist verschieden in Abhängigkeit von der Art des verwendeten
Polymerisats, liegt jedoch gewöhnlich im Bereich von etwa 0,! bis lOGew.-Teilen pro Gewichtsteil
Halogen.
Die Dicke der Schicht aus aktivem positivem Material wird durch die Konzentration des verwendeten
Halogens beeinflußt. Wenn die Konzentration des Halogens etwa 30% beträgt, wird die Schicht etwa
0.3 mm dick. Die Dicke dieser Schicht liegt vorzugsweise im Bereich von 10 μίτι bis 2 mm, insbesondere im
Bereich von 50 μπι bis 05 mm.
Als elektrisch leitfähige Kunststoffolie 7 kann die gleiche Folie, die vorstehend als elektrisch leitfähiges
Substrat 1 genannt wurde, oder eine andere elektrisch leitfähige Kunststoffolie verwendet werden.
Zur Verbesserung der Lagerbeständigkeit und Leistung der Zeile wird der Separator oder die
Sperrschicht zusammen mit dem Separator zwischen der festen Elektrolytschicht und der Schicht aus aktivem
positivem Material eingefügt
In Fig.2 bezeichnet die Bezugsziffer 4 die Sperrschicht und die Bezugsziffer 5 den Separator, während
die übrigen Bezugsziffern die gleichen Teile bezeichnen wie in F i g. 1.
Der Separator 5 dient dazu, direkte Berührung
zwischen der Schicht des aktiven negativen Materials und der Schicht des aktiven positiven Materials und
einen inneren Kurzschluß zu verhindern. Als Separator
können dünne Folien beispielsweise aus porösem Polyäthylen, porösem Polysulfon, porösem Polyacrylnitril,
Cellophan, Faservliese u. dgl. verwendet werden. Der Separator hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 20
bis 500 um. Der Separator kann durch Imprägnieren mit
Glycerin, Polyäthylenglykol u. dgl. behandelt werden.
Die Sperrschicht 4 dient dazu, die Lagerbeständigkeit der Zelle zu verbessern. Die Sperrschicht enthält eine
Halogenakzeptorschicht oder eine Schicht, die wenigstens eine Metallverbindung enthält. Die Halogenakzeptorschicht
ist unabhängig von der vorstehend genannten Schicht des aktiven positiven Materials, das
ein Halogen enthält.
Da die Halogenakzeptorschicht schnelle Diffusion der Halogenmoleküle in die Anode (negative Elektrode)
durch Wechselwirkung mit den aus dem aktiven positiven Material freigegebenen Halogenmolekülen zu
unterdrücken vermag, kann Selbstentladung der Zelle verhindert und damit die Lagerbcsländigkeit der Zelle
verbessert werden.
Als Halogenakzeptoren eignen sich aromatische N-heterocyclischc Verbindungen, beispielsweise Pyridin,
Dipyridyl, Chinolin, Dichinolin, o-Phenanthrolin. Pyrazin und Derivate und Salze dieser Verbindungen
mit Halogenwasserstoffsäuren, aromatische N-hcterocyclische Verbindungen, die andere Heteroatome
enthalten, beispielsweise Phenothiazin und Methylenblau, tertiäre Amine, beispielsweise Chinuclidin, Triethylendiamin,
Hexamethylentetramin, Triphenylamin und Tetramethylphenylendiamin. und cyclische Äther, beispielsweise
Dioxan, Trioxan und deren Derivate.
Als Sperrschicht kann für die Zwecke der Erfindung
auch eine Schicht, die wenigstens eine Metallverbindung enthält, verwendet werden. Die in dieser Schicht
enthaltene Metallverbindung ist unabhängig vom festen Elektrolyten in der festen Elektrolytschicht 3. Als
Metallverbindung wird vorzugsweise wenigstens ein Salz einer anorganischen Säure oder wenigstens ein
Metallhalogenid verwendet, worin die lonisierungsneigung des Metalls größer ist als die des Metalls im
aktiven Anodenmaterial. Beispiele geeigneter Salze von anorganischen Säuren sind die Alkalisalze, beispielsweise Natrium- und Kaliumsalze, und die Erdalkalisalze,
beispielsweise Calcium- und Magnesiumsalze mit anorganischen Säuren wie Selensäure, Vanadinsäure.
Orthovanadinsäure, Wolframsäure, Tellursäure und Zinnsäure, beispielsweise Natriumselenat, Natriumvanadat,
Natriumorthovanadat, Natriumwolframat, Natriumtellurat und Natriumstannat.
Beispiele von Metallhalogenide^ deren MeUlI eine stärkere lonisierungsneigung als das Metall im aktiven
negativen Material hat, sind Zinkbromid, Kaliumoromid,
Calciumbromid, Kobaltbromid, Zinnbromide, Kupferbromide, Nickelbromid, Magneshimbromid, Rubidiumbromid, Zinkjodid, Kaliumiodid, Kobahjodid, Zinnjodide, Kupferjodide, NickeljodkL Zinkchlorid, KaBumchlorid, Zinnchloride, Kupferchloride, Nickelchlorid und
Magnesiumchlorid.
Diese Metallhalogenide können bekanntlich als solche als aktives positives Material verwendet werden,
wenn Silber oder Zink als aktives negatives Material dient. In einem solchen Fall besteht eine Neigung zu
einer Herabsetzung der Energie der Zelle durch das verhältnismäßig geringe Oxidatinögen des Metallhalogenide als aktives positives Material. In der
dünnen MetaD-Halogen-ZeDe gemäß der Erfindung
wird es jedoch überraschend roögfich, die
Lebensdauer der Zelle mit steigender abgegebener
Leistung bei hoher Spannung und hohem Strom /u verlängern, indem als aktives positives Material eine
einfache Halogensubstanz, eine intermolekulare Verbindung von Ha'ogen beispielsweise mit einem tertiären
Amin oder eine organische Halogenverbindung mit ί
stärkerem Oxidationsvermögen al? die als Sperrschicht verwendeten Metallhalogenide verwendet und eine
Schicht, die ein Metallhalogenid enthält, gebildet wird, dessen Metall eine stärkere lonisationsneigung hat als
das Metall des aktiven negativen Materials zwischen dem aktiven positiven Material und der Metallschicht
des aktiven negativen Materials.
Das in der Sperrschicht 4 verwendete Metallhalogenid kann nach Belieben in Abhängigkeit von der Art des
als aktives negatives Material verwendeten Metalls π gewählt werden. Wenn beispielsweise Silber als aktives
Material verwendet wird, kann ein Halogenid von Kalium, Calcium, Zink. Kobalt, Zinn, Kupfer, Nickel.
Magnesium, Rubidium o. dgl. verwendet werden. Bei Verwendung von Zinn als aktives Material kann ein >n
Halogenid von Kalium, Calcium, Zink, Magnesium o. dgl. verwendet werden. Bei einer Kombination des in
der Sperrschicht verwendeten Metallhalogenide und des als aktives positives Material verwendeten Halogens
wird vorzugsweise ein Halogen mit verhältnismäßig höherer Aktivität als aktives positives Material
verwendet.
Die Menge des als Sperrschicht verwendeten Halogenakzeptors, des Salzes der anorganischen Säure
oder des Metallhalogenids, dessen Metall eine stärkere' jd loni'ationsneigung als das als aktives negatives Material
verwendete Metall hat. beträgt zweckmäßig 0,OXX)I bis I Mol pro Mol des aktiven negativen Materials. Jede als
Sperrschicht verwendete Verbindung kann in einem Gemisch mit einem Kleber verwendet und als dünne
Schicht zwischen dem Separator 5 und der festen Elektrolytschicht 3 durch Beschichten u. dgl. eingefügt
werden. Gegebenenfalls kann ein Träger, beispielsweise ein Flächengebilde aus Faserstoff wie Papier oder
Faservlies, eine poröse Folie, z. B. eine poröse -40
Polyäthylenfolie, mit dem Sperrschichtmateria! imprägniert und zur gewünschten Schicht geformt werden.
Die dünne Metall-Halogen-Zelle mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau gemäß der Erfindung kann jede
beliebige Flächengröße haben und leicht mit extrem -n
geringer Dicke von beispielsweise etwa 1 mm oder weniger in Form einer flexiblen Folie ausgebildet
werden und vermag ferner hohe Energie während eines langen Zeitraums zu liefern.
Verfahren zur Herstellung der dünnen Metall-Halogen-Zelle
gemäß der Erfindung werden nachstehend beschrieben.
Das Grundverfahren gemäß der Erfindung umfaßt eine Stufe, in der die dünne Metallschicht des aktiven
negativen Materials auf dem elektrisch leitfähigen Substrat durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung gebildet und die feste Elektrolytschicht
auf die Schicht des aktiven negativen Materials durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung
aufgebracht wird, und eine Stufe, in der die elektrisch
leitfähige Kunststoffolie auf die feste Elektrolytschicht unter Verwendimg eines Klebers, der ein Halogen als
aktives positives Material und das kohlenstoffhaltige Pulver enthält, laminiert wird.
Zur Verbesserung der Lagerbeständigkeit kann eine es
Stufe, m der der Separator auf die feste Elektrolytschicht laminiert wird, oder eine Stufe, in der der
Separator zwischen die Sperrschicht und die Schicht des aktiven positiven Materials unter Verwendung eines
elektrisch leitfähigen Klebers, der entweder den Halogenakzeptor oder das Salz einer anorganischen
Säure oder das Metallhalogenid enthält, dessen Metall eine stärkere lonisationsneigung hat als das Metall des
aktiven negativen Materials, laminiert wird, an das Grundverfahren gemäß der Erfindung angefügt wird.
Die Verfahren gemäß der tirfindung werden nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die Abbildungen
beschrieben, wobei die Stufe, in der der Separator zusammen mit der Sperrschicht auflaminiert wird, in das
Grundverfahren einbezogen ist.
F i g. 3(a) zeigt einen Querschnitt des elektrisch leitfähigen Substrats I, der clus aktive negative Material
bildenden dünnen Metallschicht 2 und der festen Elektrolytschicht .3, die jeweils in dieser Reihenfolge
durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung unter üblichen Bedingungen gebildet worden sind.
Fig. 3(b) zeigt im Querschnitt den Separator 5 und
die Sperrschicht 4, die durch Auftrag eines Gemisches des Sperrschichtmaterials mit einem elektrisch leitfähigen
Kleber auf den Separator 5 gebildet worden ist. Das Gemisch in Form einer Flüssigkeit oder Paste wird mit
einer Rakel, Walzenaufträger o. dgl. gleichmäßig auf den Separator 5 aufgetragen. Anschließend wird der
Separator 5 mit dem aufgebrachten Gemisch gegebenenfalls im halbtrockenen Zustand unter Verwendung
eines Trockners auf die feste Elektrolytschicht 3 unter Druck unter üblichen Bedingungen laminiert. In diesem
FaM beträgt die Dicke der Schicht 4 vorzugsweise etwa 0,01 bis 1000 μιτι. Natürlich ist es auch möglich, das
Gemisch, das den Kleber und das Sperrschichtmaterial enthält, auf die feste Elektrolytschicht 3 aufzubringen
und dann den Separator 5 darauf zu laminieren.
F i g. 3(c) zeigt im Querschnitt die elektrisch leitfähige Kunststoffolie 7 und die Schicht 6 aus aktivem positivem
Material, die durch Auftrag eines pastenförniigen. Halogenverbindung, kohlenstoffhaltiges Pulver und
Kleber enthaltenden Gemisches gebildet worden ist. Das pastenförmige Gemisch wird auf die elektrisch
leitfähige Kunststoffolie 7 gleichmäßig mit einer Rakel. Walzenaufträger o. dgl. aufgebracht, und anschließend
wird die Folie 7 mit dem darauf aufgebrachten Gemisch, das gegebenenfalls mit einem Trockner in den
halbtrockenen Zustand überführt worden ist, unter Druck unter üblichen Bedingungen auf den Separator 5
laminiert, der bereits auf die feste Elektrolytschicht 3 laminiert worden ist oder gleichzeitig mit der Folie 7
auflaminiert wird. Die Schicht 6 hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 10 μιτι bis 2 mm. insbesondere von
50 μιη bis 03 mm.
Es ist auch möglich, nach dem gleichmäßigen Auftragen des pastenförmigen Gemisches des aktiven
positiven Materials auf den Separator 5 die elektrisch leitfähige Kunststoffolie 7 auf das pastenförmige
Gemisch zu laminieren oder nach dem Auflaminieren des Separators 5 auf die elektrisch leitfähige Kunststofffolie 7 unter Verwendung des pastenförmigen Gemisches, das die Schicht 6 zwischen ihnen bilden soll, das
erhaltene Laminat unter Verwendung eines Gemisches des Sperrschichtmaterials und eines elektrisch leitfähigen Klebers auf die feste Elektrolytschicht 3 zu
laminieren.
Die dünne Metall-Halogen-Zelle gemäß der Erfindung, die durch Laminieren der vorstehend genannten
einzelnen Schichten und anschließendes Pressen gebildet worden ist, hat den in Fig.2 dargestellten
Querschnitt, wobei die Schichten 4 und 6 mit Hilfe des
Klebers fest an den Schichten 3 bzw. 5 haften. Durch das Pressen wird der Innenwiderstand der Zelle verringert,
wodurch die Zelle dünner gestaltet und ihre Haltbarkeit erhöht wird.
F i g. 4 veranschaulicht als Beispiel das Verfahren zur
kontinuierlichen Herstellung der dünnen Metall-Halogen-Zelle gemäß der Erfindung. Hierbei wird das
elektrisch lcitfahigc Substrat I. auf das die Schicht 2 des
aktiven negativen Materials und die Schicht 3 des festen Elektrolyten in getrennten Stufen durch Aufdampfen im
Vakuum oder Kathodenzerstäubung aufgebracht worden sind, von einer L.ieferrolle 8 zugeführt. Auf den von
einer l.ieferrolle 9 zugeführten Separator 5 wird ein Gemisch, das das .Sperrschichtmaterial und den
elektrisch leitfähigen Kleber enthält, aus einer Düse 11 ι
> aufgebracht und zu einer Sperrschicht 4 ausgebreitet. Das Gemisch, das das Sperrschichtmaterial und den
elektrisch leitfähigen Kleber enthält, wird auf dem Separator 5 dünn und gleichmäßig mil Hilfe von
Dosierrollen 13 und 13' ausgebreitet, und. falls -'<
> gewünscht, wird das ausgebreitete Gemisch mit einem Trockner 15 teilweise getrocknet und dann unter Druck
mit Hilfe der Rollen 17 und 17' auf die Schicht 3 des festen Elektrolyten laminiert. In ähnlicher Weise wird
auf die von einer Lieferrolle 10 zugeführte elektrisch >ί
leitfähige Kunststoffolie 7 ein pastenförmiges. Halogen
verbindung, kohlenstoffhaltiges Pulver und Kleber enthaltenden Gemisches aus einer Düse 12 aufgebracht
und zur Schicht 6 aus aktivem positivem Material ausgebreitet. Das aufgetragene pastenförmige Gemisch w
wird auf der elektrisch leitfähigen Kunststoffolie mit Hilfe von Dosierrollen 14 und 14' dünn und gleichmäßig
ausgebreitet. Das ausgebreitete pastenförmige Gemisch wird gegebenenfalls mit einem Trockner 16 teilweise
getrocknet und dann mit Hilfe von Walzen 18 und 18' η
unter Druck auf den Separator 5 laminiert.
Wie bereits erwähnt, umfaßt die Erfindung ferner Verfahren zur bemerkenswert leichten und billigen
Herstellung von sehr dünnen Zellen mit ausgezeichneter Leistung durch Einfügung einer Stufe, in der dünne
Filme durch Aufdampfen im Vakuum oder Kathodenzerstäubung gebildet werden, einer Stufe der
Beschichtung unter Verwendung von Klebstoffen und einer Stufe, in der unter Druck laminiert wird.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Auf eine 0,28 mm dicke elektrisch leitfähige Kunststoffolie
aus Polyisobutylen, die 75 Gew.-% Kohlenstoff enthielt, wurde eine dünne Silberschicht von 3,0 μηι
Dicke durch Aufdampfen im Vakuum unter üblichen Bedingungen aufgebracht Anschließend wurde eine
23 μπι dicke Silberbromidschicht durch Aufdampfen im
Vakuum unter üblichen Bedingungen aufgebracht. Getrennt hiervon wurde auf eine 0.28mm dicke
elektrisch leitfähige Kunststoffolie aus Polyisobutylen, die 75 Gew.-% Kohlenstoff enthielt, Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid als 34gew.-%ige wäßrige
Lösung, die N-Bromsuccmimid enthielt, in einer Menge von 7,2 mg/cm* auf die Trägerseite der Kunststoffolie
und Graphit in einer Menge von etwa 2 mg/cm2 auf die Trägerseite der Kunststoffolie in einer Dirke von etwa
60 um aufgebracht. Anschließend wurde die in dieser Weise behandelte elektrisch leitfähige Kunststoffolie
auf die Silberbroniidschicht laminiert and gepreßt
Die erhaltene dünne Zelle hatte eine Dicke von etwa 0,6 mm, eine Ruhespannung von 03 V und einen
Kurzschliißstrom von 20 mA/cm2. Die Zelle zeigte nach
Lagerung für einen Monat noch etwa 80% des Kurzschlußstroms und nach drei Monaten noch 15%
des Kurzschlußstromes.
Unter Verwendung eines 0,1 mm dicken Blechs aus nichtrostendem Stahl oder einer 2 mm dicken Glasplatte
mit Indium-Zinn-Oxid-Beschichiung als elektrisch leitfähige Grundplatte anstelle von Kohlenstoff enthaltendem
Polyisobutylen wurden einzelne dü.ine Zellen auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt.
Diese Zellen waren nicht biegsam, hatten jetloch
ausgezeichnete Eigenschaften als Zellen, wie die folgende Tabelle zeigt
| 1 I..Llr,o, I, I..,!Cl, | einen Monat in % des | etwa 10% | int* | |
| Dünnfllm/cllc | Grundplatte | ursprünglichen | Beispiel 3 | |
| nichtrostender | Kurzschlußstroms | Glasplatte | ||
| SUi hi | nach 3 Monaten | |||
| Dicke | 0,52 mm | 2,5 mm | ||
| Ruhespannung | 0.9 V | 0,9 V | ||
| Kurzschlußstrom | 22 mA/cm' | 16 mA/cm | ||
| Kurzschlußstrom | ||||
| nach Lagerung für | etwa 82% | etwa 80% | ||
| etwa 12% | ||||
Auf 30 μπι dickes Cellophan. das als Separator dieme,
wurde das elektrisch leitfähige Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid,
das 5 Gew.-% «,«'-Dipyridyl
enthielt, etwa 2 μιτι dick geräkelt. Das erhaltene
Cellophan wurde auf die gemäß Beispiel I gebildete gleiche Silberbromidschicht (feste Elektrolytschicht) so
laminiert, daß das elektrisch leitfähige Polymerisat die Zwischenschicht bildete. Anschließend wurde die
gleiche elektrisch leitfähige Kunststoffolie wie in Beispiel 1, auf die das gleiche aktive positive Material
aufgebracht worden war, so auf das Cellophan laminiert, daß das aktive positive Material die Zwischenschicht
bildete.
Die erhaltene Dünnzelle hatte eine Dicke von etwa 0,7 mm, eine Ruhespannung von 0,90 V und einen
Kurzschlußstrom von 15 mA/cm2. Nach Lagerung für einen Monat zeigte die Zelle noch 95%, nach 3 Monaten
92% des ursprünglichen Kurzschlußstroms.
Auf eine 70 μΐη dicke elektrisch leitfähige Folie aus
einem Copolymerisat von Vinylchlorid und Vinylacetat (80Gew.-% Vinylchlorid), die 75Gew.-% Graphit
enthielt, wurde ein pastenförmiges Gemisch aus 30 Gew.-% N-Bromsuccinimid, 10 Gew.-% Graphit und
60 Gew.-% des elektrisch leitfähigen Polymerisats des Beispieles 3 gleichmäßig in einer Menge von 15 mg/cm2
geschichtet, wobei eine Schicht von aktivem positivem Materia! gebildet wurde. Auf die Schicht dieses aktiven
Materials wurde 40 um dickes Cellophan als Separator laminiert Auf das Cellophan wurde eine Lösung des
II
obengenannten leitfähigen Polymerisats, die 4.2Gew.-% «A'-Dipyridyl enthie'i. zur Bildung einer
Sperrschicht gleichmäßig in einer Menge von 7,5 mg/cm2 aufgebracht. Getrennt hiervon wurde auf
eine 70 μπι dicke elektrisch leitfähige Folie aus evnem
Copolymerisat von Vinylchlorid und Vinylacetat (80Gew.-% Vinylchlorid), die 75 Gew.-% Graphit
enthielt, eine 23 μπι dicke Schicht aus Silber, Zinn oder
Aluminium durch Aufdampfen im Vakuum unter üblichen Bedingungen aufgebracht, worauf eine Silberbromidschicht
(2 μπι) durch Aufdampfen im Vakuum.
eine Zinn(ll)-bromidschicht (2 μιτι) durch Aufdampfen
im Vakuum bzw. eine Aluminiumoxidschicht (0,5 μπι)
durch Kathodenzerstäubung unter üblichen Bedingungen aufgebracht wurde. Die Sperrschicht wurde a:if die
in dieser Weise hergestellte feste Elektrolytschicht laminiert, wobei drei Arten von Zellen mit «.-indr LMcke
von etwa 0,3 mm erhalten wurden, nämlich (A) eine Ag-AgBr-Br2-ZeIIe, (B) eine Sn-SnBr2-Br2-ZeUe und (C)
eine AI-AI2O1-Br2-ZeIIe. Die Eigenschaften dieser
Zellen sind nachstehend in Tabelle 2 genannt.
| /eile | H | C | |
| Λ | Sn | Al | |
| Anodenmetall | Ag | 1.3 | 1.7 |
| Ruhespannung. V | 0.9 | 5() | 130 |
| Kurzschlußstrom, niA/cm' | 15 | 93 | 85 |
| Kurzschlußstrom nach einem | 92 | ||
| Monat in % des ursprünglichen | |||
| Wertes | 84 | 80 | |
| Kurzschlußstrom nach drei | 91 | ||
| Monaten in % des ursprüng | |||
| lichen Wertes | |||
In der Ag-AgBr-Br2-ZeIIe gemäß Beispiel 4 wurden
(D) N-Bromacetamid,(E) Pyridiniumhydrobromiddibromid
bzw. (F) Kupferbromid als aktives positives Material anstelle von N-Bromsuccinimid verwendet. s">
wobei drei Arten von Dünnzellen der Ag-AgBr-Br2- Reihe
mit einer Dicke von etwa 0.3 mm auf die in Beispiel 4 beschriebene Weise erhalten wurden. Die Eigenschaften
dieser Zel!en sind nachstehend in Tabelle 3 genannt.
| Beispiel | Zellc | 6 | E | F | |
| D | 0,88 | 0,60 | |||
| Ruhespannung, V | 0.90 | 13 | 7 | ||
| Kurzschlußstrom, mA/cnr | 15 | 90 | 90 | ||
| Kurzschlußstrom nach einem | 88 | ||||
| Monat in % des ursprünglichen | |||||
| Wertes | |||||
In der Ag-AgBr-BrrZelle gemäß Beispiel 4 wurden
(G) o-Phenanthrolin in einer Menge von 2 Gew.-%, (H)
Triäthylendiamin in einer Menge von 3 Gew.-°/o bzw. (I) Trioxan in einer Menge von 2£Gew.-% als Sperrschicht
anstelle von 4,2 Gew.-% «/t'-Dipyridyl verwen- 55 4 genannt
det, wobei drei Arten von Dünnzellen der Ag-AgBr-Br2-Reihe
mit einer Dicke von etwa OJ mm auf die in Beispiel 4 beschriebene Weise erhalten wurden. Die
Eigenschaften dieser Zellen sind nachstehend in Tabelle
Ruhespannung, V
Kurzschlußstrom, mA/cm-
Kurzschlußstrom, mA/cm-
Kurzsch'iußstrorn nach einem
Monat in % des ursprünglichen Wertes
| Zelle | H | I |
| G | 0,9 | 0,9 |
| 0,9 | 15 | 15 |
| 15 | 8? | 83 |
| 87 | ||
Beispie]
Auf eine 0,28 rom dicke elektrisch leitfähige Folie aus
25Gew.-% Polyisobutylen und 75Gew.-% Graphit
wurde als Anode die in Tabelle 5 genannte 2 μηι dicke
Metallschicht durch Aufdampfen im Vakuum unter üblichen Bedingungen aufgebracht, worauf die in
Tabelle 5 genannte Metallbromidschicht als fester Elektrolyt in einer Dicke von 2 μπι unter üblichen
Bedingungen im Vakuum aufgedampft wurde. Getrennt hiervon wurde eine Lösung, die etwa 0,14 Mol des in
Tabelle 5 genannten Alkalisalzes bzw. Erdalkalisalzes einer anorganischen Säure als Sperrschichtmaterial pro
MoI Anodenmetall und ein elektrisch leitfähiges Polymerisat vom Typ quaternärer Ammoniumsalze
enthielt, auf handelsübliches Cellophan für Verpakkungszwecke
(30 μπι Dicke) in einer Dicke von 2 um
aufgetragen. Das Cellophan wurde so auf die feste Elektrolytschicht laminiert, daß die Sperrschicht die
Zwischenschicht bildete. Auf das Cellophan wurde ein
pastenföfmiges Gemisch, das 30 Gew.-'Hi N-Bromsucci-
«imid, 10Gew.-% Graphit und 60Gew--% des elektrisch
leitfähigen Polymerisats des Beispiels 3 enthielt, so aufgetragen, daß 1,4 Mol N-Bromsuccinimid in der
Schicht des aktiven positiven Materials pro MoI Anodenmetall vorhanden waren. Eine 0,28 mm dicke
elektrisch leitfähige Folie aus 25 Gew.-% Polyisobutylen und 75 Gew.-% Graphit wurde als Kollektor auf das
aktive positive Material aufgebracht, wobei eine Dünnzelle erhalten wurde. In ähnlicher Weise wurden
Dünnzellen hergestellt, die kein Metallsalz einer anorganischen Säure als Sperrschicht enthielten. Die
Eigenschaften dieser Zellen sind nachstehend in Tabelle 5 genannt. Wie die Werte in Tabelle 5 eindeutig zeigen,
haben die Zellen, die die Sperrschicht enthalten, eine längere Lagerbeständigkeit.
| Versuch Nr. | Anodenmetall | Fester Elektrolyt |
Sperrschicht | Beispiel | Energieabgabe nach 1 Tag |
8 | nach der Herstellung nach 100 Tagen |
0,85 | Kurzschluß- strom, mA/cm2 |
| Ruhe spannung, V |
Kurzschluß- Ruhe strom, spannung, mA/cm2 V |
0,85 | 4,4 | ||||||
| 1 | Ag | AgBr | Na2SeO4 | 0,86 | 5,3 | 0,85 | 4,2 | ||
| 2 | Ag | AgBr | Na3VO4 · H2O | 0,86 | 5,0 | 0,85 | 4,5 | ||
| 3 | Ag | AgBr | NaVO3 | 0,86 | 5,5 | 0,85 | 4,0 | ||
| 4 | Ag | AgBr | CaWO4 | 0,86 | 4,9 | 0,85 | 4,2 | ||
| 5 | Ag | AgBr | K2TeO4- 3H2O | 0,86 | 5,2 | 0,80 | 4,2 | ||
| 6 | Ag | AgBr | Na2SnOj- 3H2O | 0,86 | 5,7 | 1,2 | 1,2 | ||
| 7 | Ag | AgBr | - | 0,87 | 5,2 | 1,0 | 3,9 | ||
| 8 | Sn | SnBr2 | Na2SeO4 | 1,3 | 6,5 | 0,9 | 1,1 | ||
| 9 | Sn | SnBr2 | - | 1,3 | 6,4 | 0,7 | 2,7 | ||
| 10 | Cu | CuBr2 | Na2SeO4 | 1,0 | 3,9 | 0,9 | |||
| 11 | Cu | CuBr2 | - | 1,0 | 4,3 | ||||
Auf eine 0,28 mm dicke elektrisch leitfähige Folie aus
75Gew.-% Graphit und 25Gew.-% Polyisobutylen
wurde eine 2 μπι dicke Silberschicht im Vakuum unter üblichen Bedingungen aufgedampft, worauf eine 2 μηι
dicke Silberbromidschicht im Vakuum unter üblichen Bedingungen aufgedampft wurde. Getrennt hiervon
wurde eine Lösung, die 0,14MoI des in Tabelle 6 genannten, als Sperrschicht dienenden Metalllhalogenids
pro Mol Silber und das elektrisch lehfähige Polymerisat des Beispiels 3 enthielt, auf handelsübliches
Cellophan für Verpackungszwecke (Dicke 30 μπι) geschichtet. Das Cellophan wurde so auf die Silberbromidschicht
laminiert, daß die Sperrschicht die Zwischenschicht bildete. Auf das Cellophan wurde ein pastenförmige^
Gemisch, das 30Gew.-% N-Bromsuednimid,
loGew.'% Graphit und 60Gew<*% des genannten
elektrisch leitfähigen Polymerisats enthielt, so aufgetragen,
daß U Mol N-Brornsuccinirnid in der Schicht des
aktiven positiven Materials pro Mol Silber Vorhänden
waren. Eine 0,28 mm dicke elektrisch leitfähige Folie aus 25Gew.-% Polyisobutylen und 75Gew.-% Graphit
wurde auf die Schicht des aktiven positiven Materials laminiert, wobei eine dünne Zelle erhalten wurde. In
ähnlicher Weise wurde eine dünne Zelle hergestellt, die kein Metallhalogenid als Sperrschicht enthielt. Die
Eigenschaften dieser Zellen sind in Tabelle 6 genannt.
15
16
Versuch Nr,
MetaUbalogenjd der
Sperrschicht
Sperrschicht
Energieabgabe nach der Herstellung
nach 1 Tag nach 100 Tagen
Ruhespannung Kurzschlußstrom Ruhespannung
V mA/cm2 V
Kurzschluß-Strom
mA/cm2
6H2O
KBr
CoBr2
SnBr2
CuBr2
NiBr2
MgBr2 ■ 6H2O
RbBr
0,86 0,86 0,88 0,88 0,85 0,86 0,86 0,87 5,1
5,8
5,2
5,9
5,8
5,8
54
5,2
5,8
5,2
5,9
5,8
5,8
54
5,2
0,84 0,86 0,87 0,86 0,85 0,85 0,85 0,80
4,2 4,6 4,3 4,6 4,8 4,2 4,3 1,2
25
Auf die in Beispiel 8 beschriebene Weise, jedoch unter Verwendung von Zinn als aktives negatives Material
anstelle von Silber, Zinnbromid als festen Elektrolyten anstelle von Silberbromid und Nickelbromid als
Metallhalogenid der Sperrschicht wurde eine dünne Zelle hergestellt Die Zelle hatte einen Tag nach der
Herstellung eine Ruhespannung von 1,3 V und einen Kurzschlußstrom von 9,7 mA/cm2 und 3 Monate nach
der Herstellung eine Runespannung von 1,2 V und einen Kurzschlußstrom von 8,8 mA/cm2.
Wenn eine Zelle ώ der vorstehend beschriebenen
Weise, jedoch ohne Nickelbromid, hergestellt wurde, hatte sie einen Tag nach der Herstellung eine
Ruhespannung von Iß V und 3 Monate nach der Herstellung eine Ruhespannung von 03 V.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Dünne MetalJ-Halogen-Zelle, bestehend aus
einem elektrisch leitfähigen Träger für die Schicht aus aktivem negativem Material in Form eines
dünnen MetallfHms, einer festen Elektrolytschicht auf diesem Metallfilm, einer Schicht aus Halogen
und Kohlenstoff als positives aktives Material auf der festen Elektrolytschicht und einer diese Schicht
bedeckenden elektrisch leitfähigen Kunststoffolie, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive
positive Material einen Kleber enthält und daß eine Sperrschicht vorgesehen ist, die ein Gemisch aus
einem Kleber und wenigstens einer Verbindung aus der aus aromatischen N-heterocyclischen Verbindungen, tertiären Aminen, cyclischen Äthern, Alkalisalzen bzw. Erdalkalisalzen von Selensäure, Vanadinsäure, Orthovanadinsäure, Wolframsäure, Tellursäure oder Zinnsäure und Metallhalogeniden von
Metallen mit einer stärkeren !onisatlonsneigung als
das Metall des aktiven negativen Materials bestehenden Gruppe enthält, gegebenenfalls zusammen
mit einem Separator^ wobei die Sperrschicht (4) und gegebenenfalls der Separator (5X die Schicht (6) aus
aktivem positivem Material und die elektrisch leitfähige Kunststoffolie (7) auf der festen Elektroiytschicht (3) in dieser Reihenfolge laminiert sind.
2. Dünne Metall-Halogen-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus
aktivem negativem Material eine Silberschicht ist
3. Dünne Metall-Halogen-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus
aktivem negativem Material eine Zinn-, Aluminiumoder Kupferschicht ist.
4. Dünne Metall-Halogen-Zelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen im
aktiven positiven Material aus einem Amid oder Imid einer N-Halogencarbonsäure stammt.
5. Dünne Metall-Halogen-Zelle nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator
aus Cellophan besteht
6. Verfahren zur Herstellung einer dünnen Metall-Halogen-Zelle nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schicht aus aktivem negativem Material in Form eines dünnen
Metallftlms auf einem elektrisch leitfähigen Träger durch Aufdampfen im Vakuum öder Kathodenzerstäubung bildet, eine feste Elektrolytschicht auf diese
Schicht durch Aufdampfen im Vakuum oder so Kathodenzerstäubung aufbringt, auf diese Elektrolytschicht eine Sperrschicht und gegebenenfalls dann
einen Separator aufbringt und darauf eine Schicht aus aktivem positivefit Material unter Verwendung
eines Halogen, Kleber und kohlenstoffhaltiges Pulver enthaltenden Gemisches sowie ein* elektrisch leitfähige Kunststoffolie laminiert.
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13941977A JPS5472432A (en) | 1977-11-22 | 1977-11-22 | Silverrhalogen battery |
| JP13983577A JPS5473241A (en) | 1977-11-24 | 1977-11-24 | Silverrhalogen film battery |
| JP582678A JPS5499936A (en) | 1978-01-24 | 1978-01-24 | Method of producing thinnfilmmlike solid electrolyte cell |
| JP2667178A JPS54120832A (en) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | Metallhalogen cell |
| JP2667278A JPS54120833A (en) | 1978-03-10 | 1978-03-10 | Modified metallhalogen cell |
| JP8052078A JPS559305A (en) | 1978-07-04 | 1978-07-04 | Thin metal-layer-halogen-type cell |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2849294A1 DE2849294A1 (de) | 1979-05-23 |
| DE2849294B2 DE2849294B2 (de) | 1981-04-09 |
| DE2849294C3 true DE2849294C3 (de) | 1982-03-04 |
Family
ID=27547941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2849294A Expired DE2849294C3 (de) | 1977-11-22 | 1978-11-14 | Dünne Metall-Halogen-Zelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4226924A (de) |
| DE (1) | DE2849294C3 (de) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4147842A (en) * | 1978-06-14 | 1979-04-03 | Eleanor & Wilson Greatbatch Foundation | Lithium-bromine cell |
| US4288505A (en) * | 1980-10-24 | 1981-09-08 | Ray-O-Vac Corporation | High energy density solid state cell |
| US4390446A (en) * | 1981-05-13 | 1983-06-28 | Duracell Inc. | Solid state cell with anolyte |
| JPS58169769A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-06 | Toshiba Corp | 固体電解質電池 |
| US20070264564A1 (en) | 2006-03-16 | 2007-11-15 | Infinite Power Solutions, Inc. | Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof |
| US8445130B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-05-21 | Infinite Power Solutions, Inc. | Hybrid thin-film battery |
| US8404376B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-03-26 | Infinite Power Solutions, Inc. | Metal film encapsulation |
| US8535396B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-09-17 | Infinite Power Solutions, Inc. | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| US8431264B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-04-30 | Infinite Power Solutions, Inc. | Hybrid thin-film battery |
| US8394522B2 (en) | 2002-08-09 | 2013-03-12 | Infinite Power Solutions, Inc. | Robust metal film encapsulation |
| US8021778B2 (en) | 2002-08-09 | 2011-09-20 | Infinite Power Solutions, Inc. | Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate |
| US8236443B2 (en) | 2002-08-09 | 2012-08-07 | Infinite Power Solutions, Inc. | Metal film encapsulation |
| KR20110131278A (ko) * | 2002-10-15 | 2011-12-06 | 폴리플러스 배터리 컴퍼니 | 활성 금속 애노드를 보호하기 위한 이온 전도성 합성물 |
| US7088031B2 (en) * | 2003-04-22 | 2006-08-08 | Infinite Power Solutions, Inc. | Method and apparatus for an ambient energy battery or capacitor recharge system |
| US8728285B2 (en) | 2003-05-23 | 2014-05-20 | Demaray, Llc | Transparent conductive oxides |
| US7102271B2 (en) * | 2004-01-14 | 2006-09-05 | Infinite Power Solutions, Inc. | Method and apparatus for a high output sensor system |
| US7959769B2 (en) | 2004-12-08 | 2011-06-14 | Infinite Power Solutions, Inc. | Deposition of LiCoO2 |
| WO2006063308A2 (en) | 2004-12-08 | 2006-06-15 | Symmorphix, Inc. | DEPOSITION OF LICoO2 |
| WO2008039471A2 (en) | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Infinite Power Solutions, Inc. | Masking of and material constraint for depositing battery layers on flexible substrates |
| US8197781B2 (en) | 2006-11-07 | 2012-06-12 | Infinite Power Solutions, Inc. | Sputtering target of Li3PO4 and method for producing same |
| US8268488B2 (en) | 2007-12-21 | 2012-09-18 | Infinite Power Solutions, Inc. | Thin film electrolyte for thin film batteries |
| KR20150128817A (ko) | 2007-12-21 | 2015-11-18 | 사푸라스트 리써치 엘엘씨 | 전해질 막을 위한 표적을 스퍼터링하는 방법 |
| KR101606183B1 (ko) | 2008-01-11 | 2016-03-25 | 사푸라스트 리써치 엘엘씨 | 박막 배터리 및 기타 소자를 위한 박막 캡슐화 |
| WO2009124191A2 (en) | 2008-04-02 | 2009-10-08 | Infinite Power Solutions, Inc. | Passive over/under voltage control and protection for energy storage devices associated with energy harvesting |
| WO2010019577A1 (en) | 2008-08-11 | 2010-02-18 | Infinite Power Solutions, Inc. | Energy device with integral collector surface for electromagnetic energy harvesting and method thereof |
| US8260203B2 (en) | 2008-09-12 | 2012-09-04 | Infinite Power Solutions, Inc. | Energy device with integral conductive surface for data communication via electromagnetic energy and method thereof |
| WO2010042594A1 (en) | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Infinite Power Solutions, Inc. | Environmentally-powered wireless sensor module |
| CN102576828B (zh) | 2009-09-01 | 2016-04-20 | 萨普拉斯特研究有限责任公司 | 具有集成薄膜电池的印刷电路板 |
| EP2577777B1 (de) | 2010-06-07 | 2016-12-28 | Sapurast Research LLC | Wiederaufladbare elektrochemische vorrichtung von hoher dichte |
| CN119725797B (zh) * | 2024-12-11 | 2025-10-21 | 广东工业大学 | 一种含非腐蚀有机卤化物的低浓电解液及其在锌碘电池中的应用 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2762858A (en) * | 1954-11-18 | 1956-09-11 | Reuben E Wood | Punched-cell wax electrolyte batteries |
| CA608256A (en) * | 1955-09-08 | 1960-11-08 | Union Carbide And Carbon Corporation | Solid electrolyte battery system |
| US3004093A (en) * | 1958-06-03 | 1961-10-10 | Union Carbide Corp | Continuous process for making solid electrolyte batteries |
| JPS5024413B1 (de) * | 1968-03-30 | 1975-08-15 | ||
| US3575715A (en) * | 1968-08-20 | 1971-04-20 | Technical Operations Inc | Ultra-thin film electrolyte electrochemical devices and fabrication methods therefor |
| US3565694A (en) * | 1969-03-17 | 1971-02-23 | Yardney International Corp | Bipolar electrode and method of making same |
| CA924381A (en) * | 1969-05-09 | 1973-04-10 | Berger Carl | Flexible electrolytic cell |
| US3653968A (en) * | 1970-05-04 | 1972-04-04 | Union Carbide Corp | Solid state electrochemical cells |
| US3751298A (en) * | 1971-05-21 | 1973-08-07 | Union Carbide Corp | Thermal, rechargeable electrochemical cell having lithium monoaluminide electrode and lithium tetrachloroaluminate electrolyte |
| US3837920A (en) * | 1971-07-09 | 1974-09-24 | Mallory & Co Inc P R | A battery containing a solid electrolyte having cationic defects |
| US3773557A (en) * | 1972-03-01 | 1973-11-20 | Wurlitzer Co | Solid state battery |
| SE390087B (sv) * | 1972-04-12 | 1976-11-29 | Western Electric Co | Ackumulator innefattande minst en tunn, platt cell med en anod av silver, en jodhaltig katod och en fast elektrolyt som huvudsakligen bestar av rbag?714j?715 |
| US4118549A (en) * | 1976-12-06 | 1978-10-03 | P.R. Mallory & Co. Inc. | Solid state cell with conductive layer between electrode and electrolyte |
| US4118194A (en) * | 1977-04-08 | 1978-10-03 | Rockwell International Corporation | Sensor for fluid components |
| US4127708A (en) * | 1977-08-05 | 1978-11-28 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Solid state cell with halogen-chalcogen-metal solid cathode |
| US4147842A (en) * | 1978-06-14 | 1979-04-03 | Eleanor & Wilson Greatbatch Foundation | Lithium-bromine cell |
-
1978
- 1978-11-14 DE DE2849294A patent/DE2849294C3/de not_active Expired
- 1978-11-20 US US05/962,359 patent/US4226924A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2849294A1 (de) | 1979-05-23 |
| US4226924A (en) | 1980-10-07 |
| DE2849294B2 (de) | 1981-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2849294C3 (de) | Dünne Metall-Halogen-Zelle und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| EP1230708B1 (de) | Folien für elektrochemische bauelemente sowie verfahren zu deren herstellung | |
| DE2828817C2 (de) | ||
| DE2828818C2 (de) | ||
| DE2007506A1 (de) | Galvanische Primarzellen und aus ihnen bestehende Batterien | |
| DE3838329A1 (de) | Negative elektrode fuer sekundaerbatterie | |
| DE2828815C2 (de) | ||
| DE112011100008T5 (de) | Elektrische Speichervorrichtung | |
| DE69310177T2 (de) | Elektrochemische Zelle für Lithium-Polymerelektrolyt Batterien | |
| EP1236239B1 (de) | Folien für elektrochemische bauelemente sowie verfahren zu deren herstellung | |
| DE102022111291A1 (de) | Festkörperbatterie | |
| DE3211637A1 (de) | Gegenelektrode fuer eine elektrochrome anzeigevorrichtung | |
| DE19964159B4 (de) | Verfahren zum Herstellen selbsttragender oder auf einem Substrat aufliegender, in elektrochemischen Bauelementen verwendbarer Schichten und Zwischenprodukte hierfür | |
| DE2909364A1 (de) | Elektrochemische zelle und verfahren zur herstellung einer solchen zelle | |
| EP0083682A2 (de) | Flexible elektrochemische Zelle | |
| EP3813167A1 (de) | Energiespeichervorrichtung und herstellungsverfahren | |
| DE68911452T2 (de) | Cadmium-Anode vom Pastentyp und Verfahren zur Herstellung derselben. | |
| DE2507774A1 (de) | Metall-/luftzellen und darin verwendbare luftelektroden | |
| US3694266A (en) | Method of assembling multicell batteries comprising duplex electrode construction using continuous electrically conductive plastic carrier strip | |
| DE112019001026B4 (de) | Aktives material und vollständig feste sekundärbatterie | |
| DE3816199A1 (de) | Elektrische zelle und verfahren zu ihrer herstellung | |
| DE2640672C3 (de) | Galvanisches Element hoher spezifischer Energie | |
| DE3130402C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer elektrochromischen Darstellungsvorrichtung | |
| DE2645106B2 (de) | Galvanisches Primärelement | |
| DE2250187A1 (de) | Bleiakkumulator mit bipolaren elektroden |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |