DE2606915A1

DE2606915A1 - Verfahren zur herstellung einer nicht-waessrigen zelle mit 3-methyl-3- oxazolidon als elektrolyt

Info

Publication number: DE2606915A1
Application number: DE19762606915
Authority: DE
Inventors: Marvin Lee Kronenberg
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Edgewell Personal Care Brands LLC
Priority date: 1975-02-25
Filing date: 1976-02-20
Publication date: 1976-09-02
Also published as: AU1139276A; DE2606915B2; FR2302596A1; AU506909B2; IT1053897B; MX142909A; CH604380A5; JPS51115626A; DE2606915C3; JPS5636794B2; FR2302596B1; GB1537323A

Description

19. Februar 1976 Gzm/Wa.

Verfahren zur Herstellung einer nicht-wässrigen Zelle mit 3-Methyl-3-oxazolidon als Elektrolyt

Die Erfindung betrifft eine nicht-wässrige Zelle mit einer sehr aktiven Metallanode, einer festen Kathode, die ausgewählt wird aus der Gruppe CuO, FeS₂, Co,0^, V₂O₅-, Pb₅O^, In_?S,, CoS₂ und einem flüssigen organischen Elektrolyten auf der Basis von "3-Methyl-2-oxazolidon in Verbindung mit einem weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem ausgewählten gelösten Stoff.

Die Entwicklung von Batteriesystemen hoher Energie erfordert, daß ein Elektrolyt, der die erwünschten elektrochemischen Eigenschaften besitzt, mit sehr reaktiven Anodenmaterialien verträglich ist, z.B. Lithium, Natrium usw; weiterhin erforderlich ist der wirksame Gebrauch von Kathodenmaterialien hoher Energiedichte z.B. FeS₂ usw. Der Gebrauch wässriger Elektrolyte ist in diesen Systemen nicht möglich, denn die Anodenmaterialien sind genügend aktiv, um mit Wasser chemisch zu reagieren. Es war daher notwendig, um die hohe Energiedichte zu realisieren, welche durch den Gebrauch dieser sehr reaktiven Anoden und Kathoden hoher Energiedichte erhalten werden kann, sich der Erforschung nicht-wässriger Elektrolytsysteme, insbesondere nicht-wässriger organischer Elektrolytsysteme zuzu-. wenden.

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Der Terminus "nicht-wässriger organischer Elektrolyt" bezieht sich auf einen Elektrolyten, der aus einem gelösten Stoff besteht, z.B. einem Salz oder Komplexsalz von Elementen der Hauptgruppen I-A, H-A oderUI-A des periodischen Systems, das in einem entsprechenden nicht-wässrigen organischen Lösungsmittel aufgelöst wird. Konventionelle Lösungsmittel umfassen Propylencarbonat, Äthylencarbonat oder «£-Butyrolac~ ton.

Eine Vielzahl von gelösten Stoffen ist bekannt und für den Gebrauch empfohlen worden, aber die Auswahl eines geeigneten Lösungsmittels war besonders mühsam, denn viele der Lösungsmittel, die zur Herstellung von Elektrolyten mit ausreichender Leitfähigkeit verwendet werden, so daß eine wirksame lonenwandlung durch die Lösung möglich ist, reagieren mit den oben beschriebenen sehrreaktiven Anoden» Die meisten Forscher auf diesem Gebiet haben sich auf der Suche nach geeigneten Lösungsmitteln den aliphatischen und aromatischen stickstoff- und sauerstoffhaltigen Verbindungen zugewandt, wobei auch organische schwefel-, phosphor- und arsenhaltige Verbindungen/ wurden. Die Resultate dieser Suche sind nicht ganz befriedigend gewesen, denn viele der untersuchten Lösungsmittel konnten noch immer nicht wirksam zusammen mit Kathodenmaterialien extrem hoher Energiedichte verwendet werden; außerdem zerstörten sie Lithiumanoden durch Korrosion, so daß ein Gebrauch über einen längeren Zeitraum hinweg nicht möglich war.

In der US-ES 3 547 703 wird die Verwendung eines nicht-wässrigen Batterieelektrolyten offenbart; bei diesem wird ein Stoff in Äthylenglykolsulfit gelöst.

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In einem Artikel in "Abstract der dritten internationalen Konferenz über nicht-wässrige Lösungsmittel, 5. bis 7. Juli 1972, Michigan State University" wird in einer Zusammenfassung von H.L.- Hoffman, Jr. und P.G. Sears offenbart, daß 3-Methyl-2-oxazolidon ein gutes nicht-wässriges Lösungsmittel ist, und zwar aufgrund seiner leicht durchzuführenden Synthese und Reinigung, Stabilität und aufgrund seiner vorzüglichen physikalischen Eigenschaften, der vielseitigen Lösungskraft und Koordinationsfähigkeit. Der Artikel beschränkt sich hauptsächlich auf die Offenbarung, daß 3-Methyl~2-oxazolidon wegen seiner grundlegenden physikalischen und chemischen Charakteristika möglicherweise ein gutes nicht-wässriges Löungsmittel ist.

In der US-PS 3 871 916 wird eine nicht-wässrige Zelle offenbart, bestehend aus einer sehr aktiven Metallanode, einer festen (CF„) -Kathode und einem flüssigen organischen Elektrolyten, der auf 3-Methyl-2-oxazolidon basiert, einem weiteren Lösungsmittel und einem ausgewählten gelösten Stoff.

In der US-PS 3 769 092 wird ein nicht-wässriges Zellsystem offenbart, bei dem Kupferoxidelektroden zusammen mit spezifischen organischen Elektrolyten und sehr aktiven Metallanoden verwendet werden.

Wenn es verhältnismäßig leicht ist, die theoretisch mögliche Energie zu berechnen, d.h. die elektrische Energie, die potentiell von einem ausgewählten Anoden-Kathodenpaar geliefert werden kann, ist es notwendig, für dieses Paar einen nichtwässrigen Elektrolyten auszusuchen, der es gestattet, die in

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der montierten Batterie erzeugte Energie dem theoretisch möglichen Wert anzunähern. Gewöhnlich besteht das Problem darin, daß es praktisch· unmöglich ist, vorauszusagen, wie gut, wenn überhaupt, ein nicht-wässriger Elektrolyt zusammen mit einem ausgewählten Paar funktioniert. Demgemäß muß eine Zelle als eine Einheit aus drei Teilen angesehen werden, einer Kathode, einer Anode und einem Elektrolyten; es versteht sich, daß nicht vorausgesagt werden kann, ob die Teile der einen Zelle mit den Teilen der anderen Zelle unter Bildung einer wirksamen und funktionsfähigen Zelle ausgetauscht werden können.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Erfindungen durch eine nicht-wässrige Zelle zu vermehren, die eine sehr aktive Metallanode verwendet, eine feste Kathode, die ausgebildet wird aus der Substanzgruppe CuO, FeS₂, Co-zO^, V₂Oc, Pb₅O^, In₂S₅, CoS₂ und einem flüssigen organischen Elektrolyten, der im wesentlichen aus 3-Methyl-2-oxazolidon besteht in Verbindung mit einem weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem gelösten Stoff.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Elektrolyt-Lösungsmittelsystem für nicht-wässrige feste Kathodenzellen zu entwickeln, d.h. CuO, FeS₂, Co₅O^, V₂O₅, Pb₅O^, In₂S₅ und CoS₂-Kathodenzellen, die aus 3-Methyl-2-oxazolidon bestehen in Verbindung mit wenigstens einem weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem gelösten Stoff.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine nicht-wässrige Zelle zu entwickeln, die eine sehr aktive Metallanode benützt, eine Kathode, die aus der Substanzgruppe CuO, FeS₂, Co-zO^, "V₂Oc, Pb-jO^, In₂S₅, CoS₂ ausgewählt wird und

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einen flüssigen, organischen Elektrolyten, der im wesentlichen aus 3-Methyl-2-oxazolidon besteht in Verbindung mit einem weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem gelösten Stoff, der eine Kathodenwirksamkeit von ungefähr 50 % ergibt vorzugsweise von 75 % während der Entladung (1 mA/cm Stromentnahme, 1,0 Volt Einsatzspannung; es handelt sich um eine Zelle mit einer Lithiumanode).

Die Erfindung führt zu einer neuen nicht-wässrigen Zelle hoher Energiedichte, bestehend aus einer sehr aktiven Metallanode, einer festen Kathode, die ausgewählt wird aus der Substanzgruppe CuO, FeS₂, Co-zO^, ^ν2°5' ^Pt)3°4 ^ⁿ2^S3» ^CoS2 ¹^ ^einem flüssigen organischen Elektrolyten, der im wesentlichen aus 3-Methyl-2-oxazolidon besteht in Verbindung mit wenigstens einem weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität mit einem leitenden, gelösten Stoff.

Zu den sehr aktiven Metallanoden, die sich für die Erfindung eignen, zählen Lithium (Li), Kalium (K), Natrium (Na), Kalzium (Ca), Magnesium (Mg) und deren Legierungen. Von diesen aktiven wird Lithium bevorzugt, denn es ist nicht nur ein duktiles, weiches Metall, das leicht in eine Zelle eingebaut werden kann, sondern es besitzt auch das größte Energiegewichts-Verhältnis der geeigneten Anodenmetalle.

Die festen, erfindungsgemäßen Kathodenkönnen von Experten nach irgendeinem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Im Falle jener Kathodenmaterialien, die eine relativ niedrige Leitfähigkeit haben, ist es notwendig, den Materialien einen leitenden

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Zusatzstoff beizumischen, und zwar vor dem Pressen oder bevor sie auf andere Weise zu Kathodenstrukturen geformt werden. Im allgemeinen können diese Kathodenmaterialien mit 5 bis ΊΟ Gew-% eines leitenden Zusatzstoffes wie Ruß vermischt werden, weiterhin mit 2. bis 10 Gew-% eines Harzbinders wie Polytetrafluoräthylenpulver; dann werden diese Kathodenmaterialien zu einer fertigen Kathodenstruktur gepresst, wobei der leitende Ruß und der Harzbinder 7 bis 20 Gew-% ausmachen. Verfahren zur Herstellung fester, erfindungsgemäßer Kathoden werden in den US-Patentschriften 3 639 174; 3 655 585; 3 686 038; 3 778 und in der britischen Patentschrift 1 346 890 offenbart.

Die flüssige organische Verbindung 3-Methyl-2-oxazolidon, (3Me20x), CH₂-CH₂-O-CO-N-CH-Z, ist ein ausgezeichnetes, nichtwässriges Lösungsmittel wegen der hohen Dielektrizitätskonstante, der chemischen Widerstandsfähigkeit gegenüber den Batteriekomponenten, wegen der weiten Flüssigkeitsbereiche und der niedrigen Toxizität.

-lösung Es stellte sich jedoch heraus, daß die Viskosität der Metallsalz/ zu groß wird für den wirksamen Gebrauch als Elektrolyt in nicht-wässrigen Zellen, die keine sehr niedrigen Stromentnahmen erfordern, wenn Metallsais in flüssigem 3Me20x aufgelöst werden, um die Leitfähigkeit von 3Me20x zu verbessern. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist also der Zusatz eines weiteren Lösungsmittels niedriger Viskosität erforderlich, wenn 3-Methyl-2-oxazolidon als Elektrolyt für nicht-wässrige Zellen verwendet werden soll, die bei einer hohen Energiedichte arbeiten. Um entsprechend der vorliegenden Erfindung eine hohe Energiedichte zu erzielen, ist es wesentlich, eine feste Kathode, wie oben beschrieben, zusammen mit

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-T-

einer sehr aktiven Metallanode zu benützen. Diese Erfindung ist daher auf die Entwicklung einer neuartigen Zelle hoher Energiedichte gerichtet, die eine sehr aktive Metallanode aufweist, z.B. Lithium, eine feste Kathode aus CuO, FeSp, ^⁰TpL* ^2^5» ^3^4» ^-ⁿ2^3 ^un(* ^Co^2 ^un<^ ^e^-^nen Elektrolyten, bestehend aus 3-Methyl-2-oxazolidon in Verbindung mit wenigtens einem weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem leitenden gelösten Stoff. Die Kathodenwirksamkeit der Zelle beträgt ungefähr 50 % und vorzugsweise 75 % entsprechend dieser Erfindung, bezogen auf die theoretische Kapazität (%) des Kathodenmaterials in einer Zelle bei einer Stroment-

nähme von 1 mA/cm und einer Einsatzspannung von 1,0 Volt (Lithiumanode).

Als erfindungsgemäße weitere Lösungsmittel niedriger Viskosität kommen in Frage: Tetrahydrofuran (TIiF), Dioxolan, Dimethoxyäthan (DME), Dimethylisoxazol (DMI), Diäthylcarbonat (DEC), A'thylenglykolsulfit (EGS), Dioxan, Dimethylsulfat usw. Bevorzugte Mitlösungsmittel sind Tetrahydrofuran und Dioxolan, weil sie mit Zellkomponenten und mit den Metallsalzen verträglich sind, die im flüssigen 3-TMethyl-2-oxazolidon aufgelöst sind. Die Gesamtmenge des zugesetzten weiteren Lösungsmittels niedriger Viskosität sollte zwischen ungefähr 20 % und ungefähr 80 %_f bezogen auf das gesamte Lösungsmittelvolumen, betragen, d.h. ausschließlich des gelösten Stoffes, um die Viskosität soweit zu erniedrigen, daß die Verwendung in der Zelle möglich ist.

Als leitende gelöste Stoffe (Metallsalze) kommen für die erfindungsgemäße Verwendung zusammen mit j5-Methyl-2-oxazolidon in Frage: MCF₃SO₃, MSCN, MBF^, MClO^ und MM¹F₆, wobei M gleich

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Lithium, Natrium oder Kalium ist, M¹ gleich Phosphor, Arsen, Antimon. Der Zusatz des gelösten Stoffes ist notwendig, um die Leitfähigkeit des 3-Methyl-2-oxazolidon zu verbessern, so daß 3-lY&thyl-2-oxazolidon als Elektrolyt in nicht-wässrigen Zellen verwendet werden kann. Das besondere, ausgewählte Salz muß mit 3-Methyl-2-oxazolidon verträglich sein und darf mit ihm nicht reagieren, ebensowenig mit den Elektroden der Zelle. Die Menge des Stoffes, die in dem flüssigen 3-Methyl-2-oxazolidon aufzulösen ist, sollte für eine gute Leitfähigkeit ausreichen, z.B. wenigstens ungefähr 10 Ohm cm . Im allgemeinen sollte wenigstens eine Menge von ungefähr 0,5 M für die meisten Anwendungen der Zelle genügen.

Die vorliegende Erfindung einer Zelle hoher Energiedichte mit einem Elektrolyten auf der Basis von 3-Methyl-2-öxazolidon mit einer festen Kathode aus der oben angeführten Gruppe und mit einer sehr aktiven Metallanode wird in den folgenden Beispielen weiter erläutert.

Beispiel I

Die Viskosität einiger Proben von 3-Methyl-2-oxazolidon mit und ohne einen leitenden Stoff und/oder einem weisen Lösungsmittel niedriger Viskosität wurde mittels eines Cannon-Fenske-Viskosimeters bestimmt. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle I aufgeführt und zeigen deutlich die hohe Viskosität einer 3-Methyl-2-oxazolidon-Lösung, die einen leitenden, gelösten Stoff enthält. Die Probe 2 zeigt, daß die Viskosität-der Lösung 6,61 Centistokes beträgt, wenn 1 . Mol LiClO^ einem Liter 3-Methyl-2-oxazolidon zugesetzt wird. Wenn 1 Mol LiClO^

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_ 9 —

einem Liter einer Mischung aus gleichen Teilen 3-Methyl-2-oxazolidon und Tetrahydrofuran zugesetzt wurde, betrug die Viskosität der Lösung nur 2,87 Centistokes (Probe 6). Dadurch wird klar gezeigt, daß die Viskosität einer Lösung von 3-Methyl-2-oxazolidon und eines Metallsalzes herabgesetzt werden kann durch den Zusatz eines besonders ausgewählten weiteren Verdünnungsmittels niedriger Viskosität.

Tabelle I

Probe	Lösungsmittel	und Salz	Tetrahydrofuran (THF);	Viskosität (Centistokes)	•
1	2-Methyl-2-oxazolidon (3Me20x); kein Salz	THF; 1 m LiAsFg	2,16
2	3Me20x; 1 m LiClO₄	THF; 1 m LiClO₄	6,61
3	3Me20x; 1 m LiBr	THF; 1 m LiAsFg	7,58
4	50-50 3Me20x, kein Salz	Dioxolan; 1 m LiAsFg	1,05
VJl	50-50 3Me20x,	THF; 1 m LiClO₄	3,50
6	50-50 3Me20x,		2,87
7	25-75 3Me20x,	2,08
8	25-75 3Me20x,	1,83
9	25-75 3Me20x,	1,99
Beispiel	II

Jede der sechs flachen Zellen wurde aus einer Basis von Nickelmetall hergestellt, die eine flache Vertiefung aufwies, in welcher

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- ίο -

der Zellinhalt untergebracht wurde und über der eine Verschlußkappe aus Nickel angebracht wurde, um die Zelle zu verschliessen. In jeder Probezelle befand sich eine Scheibe aus Lithium (Durchmesser 2,54 cm), die aus fünf Folien aus Lithiummetall bestand (gesamte Dicke 0,254 cm), ungefähr 4 ml eines spezifischen Elektrolyten (siehe Tabelle III), ein poröser, nicht gewebter Separator aus Polypropylen (Durchmesser 2,54 cm, Dicke 0,0254 cm), der etwas von dem Elektrolyten absorbierte und eine feste FeS₂-Kathodenmischung, die auf und in einen porösen Kathodenkollektor (Durchmesser 2,54 cm) gepreßt wurde.

Die FeS₉-Elektroden wurde hergestellt aus einer Mischung von

C.

₂ ,Acetylen-Ruß und elnemPolytetraf luoräthylen-Bindemittel, die

auf beide . Seiten eines expandierten Nickelnetzes aufgepreßt

Acetylen-

wurden. FeS₂ und/Ruß wurden zuerst miteinander feinstens vermählen, dann mit Wasser, Äthanol vermischt, ebenso vor dem Abgießen der überschüssigen Flüssigkeit mit einer Polytetrafluoräthylenemulsion (Du Pont, Teflonemulsion T-30-B), und zwar in den Verhältnissen nach Tabelle II; dann wurde auf den expandierten Metallträger oder das Netz formgepreßt (1270 kp/cm ), Jede fertige FeSp-Elektrode enthielt ungefähr 1,9g der Kathodenmischung und hatte eine Dicke von ungefähr 0,1 cm (Durchmesser 2,54 cm).

Tabelle II

% in der fertigen Elektrode

Materialien	Menge	% in
FeS₂	20,0 g	87,5
Teflonemulsion	2,86 g	7,5
Acetylenruß	1,14 g	5,0
Äthanol	20,0 ml	—
H₂O	110,0 ml	—

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Die gesamte Dicke jeder Zelle (Anode, Kathode, Kathodenkollektor und Separator) betrug 0,38 cm. Die durchschnittliche Entladungsspannung und Entladungskapazitat bei verschiedenen Stromentnahmen (Einsatzspannung 1,0 Volt) wurden für jede Zelle bestimmt (siehe Tabelle III). Da die Zellen durch die Kathode begrenzt sind, wurde die Kathodenwirksamkeit in Prozenten berechnet, bezogen auf die theoretische Kapazität des in jeder Zelle vorhandenen Kathodenmaterials.

Die theoretische Wirksamkeit von FeS₂ als Kathodenmaterial in einer Zelle mit einer Lithiumanode (Entladung bei einer Stromentnahme von 1 mA/cm , Einsatzspannung 1,0 Volt) wird beispielsweise folgendermaßen berechnet: folgende Reaktion sei angenommen:

4 Li + FeS₂ ) 2 Li₂S + Fe

27,76 gLi + 119,85 gFeS₂ > 91,76g Li₂S + 55,85 g Fe

Wenn 1 g FeS₂ verwendet wird, beträgt der Bruchteil des Äquivalentgewichtes 1. Da ein Äquivalentgewicht 96.500 Coulomb

29,96.

liefert, werden die Ah/ pro Äquivalentgewicht folgender

maßen berechnet:

₌ ^₈ AH/Äquivalentgewicht. 3600 Coulombs/AH

Daher ist: Äquivalentgewicht χ 26,8 Ah Äquivalentgewicht gleich 0,894 Ah. Diese 0,894 Ah oder 894 mAh sind die theoretische Kapazität von 1 g FeS₂* wenn dieses als Kathode in einer Zelle mit einer Lithiumanode verwendet wird;

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wenn dieser Wert als Bezugsgröße verwendet wird, kann die Kathodenwirksamkeit des FeSp in Zellen mit verschiedenen Elektrolyten berechnet werden.

Wie aus den Versuchsdaten der Tabelle III hervorgeht, liegt die Kathodenwirksamkeit der Zellen im Bereich von 69,0 % bis 89,7 %'i daraus ergibt sich, daß entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung wirksame, nicht-wässrige PeSp-Zellen hoher Energiedichte hergestellt werden können.

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Tabelle III

Prob e Elektrolyt,

Lösungsmittel

Elektrolytsalz

Strom- durch- theore- durchdichtep schnitt- tische schnitt-(mA/cm ) liehe Kapazi- liehe
Entla- tat (mAh) Entladungsdungs-

spannung kapazität^

(Volt) 1,0VoIt

Einsatzspannung
(mAh)

Kathodenwirksamkeit

60983	1	30 VoI 3Me20x 70 v/o	S (v/o) THF	2M	LiBF₄
6/0971	2 3	30 v/o 40 v/o - 30 v/o Spuren Il	3Me20x Di oxolan DME + von DMI	2M 1M	LiAsFg LiCF₃SO₃
	4			2M	LiCF₃SO₃
	5			2M	LiBF₄
	6			1M	LiBF₄
Il
It
If

1,24

1,20

1172

1174

855

810

73,0

69,0

0,8	1,27	1168	835	71,5	1
0,8	1,25	1178	913	77,5	_i v>;
0,2	1,44	1194	1071	89,7	!
0,2	1,45	1196	997	83,4

in: cn

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Beispiel III

Drei flache Zellen wurden entsprechend den Angaben in Beispiel II konstruiert, mit dem Unterschied, daß die feste Kathode aus festem Co₃O₄ bestand, die entsprechend den Vorschriften für FeS₂ in Beispiel II hergestellt wurde (die Mengen der Bestandteile sind in Tabelle IV angegeben, der in jeder Zelle verwendete Elektrolyt ist in Tabelle V aufgeführt).

Tabelle IV

Materialien

Menge

% in der fertigen Elektrode

Co₃O₄ 20,0 g

"Teflonemulsion" 2,86 g

Acetylenruß 1,14 g

Äthanol 20,0 ml

H₂O 110,0 ml

87,5 7,5 5,0

Die durchschnittliche Entladungsspannung und die Entladungskapazität bei verschiedenen Stromentnahmen (Einsatzspannung 1,0 Volt) wurden für jede Zelle bestimmt und sind in Tabelle V aufgeführt. ¥ie im vorhergehenden Beispiel waren die Zellen durch die Kathode begrenzt und dementsprechend wird die theoretische Wirksamkeit des Co^O/, als Kathodenmaterial mit einer

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26069 1.S

Lithiumanode (Entladung bei 1 mA/cm Stromentnahme, Einsatzspannung 1,0 Volt) folgendermaßen berechnet: folgende Reaktion sei angenommen:

8 Li + ^cO3°4 7> 4 Li₂O + 3 Co

55,52 g Li"+ 240,79g Co₃O₄ > 119,52 g Li₂O + 176,79 g Co

Wenn 1 g Co^O. verwendet wird, beträgt der Bruchteil des

Äquivalentgewichts 1 . Da 96.500 Coulomb 26,8 Ah

30,1 Aquivalentgewicht

sind, ist: 1 Äquivalent gewicht χ 26,8 Ah gleich

30,1 Aquivalentgewicht

0,890 Ah. Diese 0,890 Ah oder 890 mAh sind die theoretische Kapazität von 1 g Co^O₄, wenn dieses als Kathode in einer Zelle mit einer Lithiumanode verwendet wird; wenn dieser Wert als Bezugsgröße verwendet wird, kann die Kathodenwirksamkeit des Co^O/ in Zellen mit verschiedenen Elektrolyten berechnet werden.

Wie aus den Versuchsdaten der Tabelle V hervorgeht, liegt die Kathodenwirksamkeit der Zellen im Bereich von 71,4 % bis 80,9 %', daraus ergibt sich, daß entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung wirksame, nicht-wässrige Co^O^-Zellen hoher Energiedichte hergestellt werden können.

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Tabelle V

	Probe	Elektrolytsalz*-	durchs chni tt- . liehe Entla dungsspannung (Volt)	theoretische Kapazität (mAh)	Entladungs- kapazität mAh (1,0 Volt Ein sät zspannung)	Kathodenwirksamkeit 00	I
m ο							CT\ I
co co		2M LiBF^	1,08	1182	844	■ 71,4
cn	O -- iVi	2M LiBF₄	1,15	1336	1081	80,9

-4		.1M LiCF₃SO₃	1,17	1543	1195	77,4

** Lösungsmittel für den Ekeltrolyteni 30 VoI,-^ 3-methyl-2-oxazolidon

40 Vol.-% Dioxolan 30 V0I.-96 DME Spuren von DMI

** Stromdichte 0,8 mA/cm² Stromdichte 0,2 mA/cm²

NJ! CT)

cn co

Beispiel IV

Zwei flache Zellen wurden wie in dem Beispiel II beschrieben, konstruiert, aber mit der Ausnahme, daß die feste Kathode aus VpOc bestand, die nach derselben Vorschrift hergestellt wurde wie sie in Beispiel II für FeSp angegeben wurde; die Mengenverhältnisse sind in Tabelle VI angegeben und der in jeder Zelle verwendete Elektrolyt ist in Tabelle VII angegeben.

Tabelle VI

Materialien Menge % der fertigen Elektrode

87,5 7,5 5,0

V₂O₅	20	,0	g
"Teflonemulsion"	2,	86	g
Acetylenruß	1,	14	g
Äthanol	20	,0	ml
HpO	110	,0	ml

Die durchschnittliche Entladungsspannung und die Entladungs-

kapazität bei einer Stromentnahme von 0,8 mA/cm (1,0 Volt Einsatzspannung) wurden für jede Zelle/bestimmt und sind in Tabelle VII aufgeführt.

Wie in den vorhergehenden Beispielen waren die Zellen durch die Kathode begrenzt und dementsprechend wird die theoretische Wirksamkeit des VpOc als Kathodenmaterial in einer Zelle mit einer

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4 Li + V~0_R > 2 Li₀O + V₀O_x

2.7,76 g Li + 181,88g V₂O₅ > 59,76g Li_£0 + 149,88 g V₂O₃

Wenn 1 g V₂O^ verwendet wird, beträgt der Bruchteil des Äquivalentgewichts 1 . Da 96.5OO Coulomb 26,8 Ah

45,47 Aquivalentgewicht

sind, ist: 1 Äquivalentgewicht χ 26,8 Ah gleich

4-5,47 Aquivalentgewicht

0,589 Ah. Diese 0,589 Ah oder 589 mAh sind die theoretische Kapazität von 1 g V₂Ok, wenn dieses als Kathode in einer Zelle mit einer Lithiumanode verwendet wird; wenn dieser Wert als Bezugsgröße verwendet wird, kann die Kathodenwirksamkeit des V₂Oc berechnet werden, wenn es als Kathode in Zellen mit verschiedenen Elektrolyten verwendet wird.

Wie aus den Daten der Tabelle VII hervorgeht, liegt die Kathodenwirksamkeit der Zellen im Bereich von 68, 4 % bis 67,6 %; daraus ergibt sich, daß die entsprechenden Lehren der vorliegenden Erfindung wirksame, nicht-wässrige V₂0,--Zellen hoher Energiedichte hergestellt werden können.

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Tabelle VII

Probe Elektrolyt

durchschnittliche Entladungsspannung (Volt)

theoretische

Kapazität

(raAh)

Entladungskapazität

mAh (1 Volt Einsatzspannung)

Kathodenwirksamkeit

2*

1M LiCP₃SO₃ 1,90

in

30 Vol.-96 3M.e20x 40 Vol.-% DLox&an 30 Vol.-% DME Spuren von DMI

2M LiCF₃SO₃ 1,70

in

50 Vol.-96 3Me20x 50 Vol.-% DLoxolan

500

503

342

68,4

340

67,6

VO I

*) Stromdichte 0,8 mA/cm²

Beispiel V

Drei flache Zellen wurden entsprechend den Angaben in Beispiel II konstruiert, mit dem Unterschied, daß die feste Kathode aus Pb₃O₄ bestand, die entsprechend den Vorschriften für FeS₂-in Beispiel II hergestellt wurde; die Mengenbestandteile sind in Tabelle VIII angegeben, der in jeder Zelle verwendete Elektrolyt ist in Tabelle IX aufgeführt.

Tabelle VIII

Probe Materialien

Menge

% der fertigen Elektrode

1	Pb₃O₄	30,0 g	92
und	Teflonemulsion	1,63 g	3
2	Acetylenruß	1,63 g	5
	Äthanol	30 ml	—
	H₂O	110,0 ml	—
3	Pb₃O₄	30,0 g	92
	Teflonemulsion	1,63 g	3
	Bleipulver	1,63 g	5
	Äthanol	30 ml	—
	H₂O	110 ml	-

Die durchschnittliche Entladungsspannung und die Entladungskapazität bei verschiedenen Stromentnahmen (Einsatzspannung 1,0 Volt) wurden für jede Zelle bestimmt und sind in Tabelle IX aufgeführte

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Wie in den vorhergehenden Beispielen waren die Zellen durch die Kathode begrenzt; dementsprechend wird die theoretische Wirksamkeit des Pb₃O₄ als Kathodenmaterial in einer Zelle mit einer Lithiumanode (Entladung bei 1 mA/cm Stromentnahme, Einsatzspan nung 1,0 Volt) folgendermaßen berechnet: folgende Reaktion sei angenommen:

8 Li+ Pb₃O₄ > 4 Li₂O + 3 Pb

55,52 g Li + 685,57g Pb₃O₄ > 119,52 g Li₂O + 621,57 g Pb

Wenn 1 g Pb₃O₄ verwendet wird, beträgt der Bruchteil des Äquivalentgewichts 1— . Da 96.5OO Coulomb 26,8 Ah

85_A7 Aquivaltentgewi cht

sind, ist: 1 Äquivalentgewicht χ 26,8 Ah gleich

8$, 7 Aquivaieritgewi'cht

0,312 Ah. Diese 0,312 Ah oder 312 mAh sind die theoretische Kapazität von 1 g Pb₃O₄, wenn dieses als Kathode in einer Zelle mit einer Lithiumanode verwendet wird; wenn dieser Wert als Bezugsgröße verwendet wird, kann die Kathodenwirksamkeit des Pb₃O₄ in Zellen mit verschiedenen Elektrolyten berechnet werden.

Wie aus den Versuchsdaten der Tabelle IX hervorgeht, liegt die Kathodenwirksamkeit der Zellen im Bereich von 72,5 % bis 99,8 %; daraus ergibt sich, daß entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung wirksame, nicht-wässrige Pb₃0₄-Zellen hoher Energiedichte hergestellt werden können.

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Tabelle IX

Probe	cn	Elektrolyt	Durchschnitt	■Μ	1,19	Theoretische	Entladungs
	ο.		liche Entla-		Kapazität	kapazität
	to		dungs spannung	(mAh)	(1,o V Ein-·
	co 2*		(Volt)		satzspannun^;)
1*	an	1M LiCF₃SO₃	1,39	563	562
		in
	ο	30 Vol.-9$ 3Me20x
to -4	40 Vol.-% Dioxdan
-4	30 Vol.-96 DME

1M LiBF^	1,38	563	550
in
50 Vol.-% 3Me20x
50 Vol.-9ό Trimethyl-
phosphit
1M LiCF^SO,	792	574

Kathodenwirksamkeit

OO

in

30 Vol.-96 3Me20x
40 Vol.-9i Dioxolan 30 VoI .-9ί DME
Spuren von DMI

99,8

97,7

72,5

* Stromdichte 0,2 mA/cm* ** Stromdichte 0,8 mA/cm²

CT) CD cn CD

260691b

Beispiel VI

Zwei flache Zellen wurden,wie in Beispiel III beschrieben, konstruiert, aber mit der Ausnahme, daß die feste Kathode aus InpS^ bestand, die nach derselben Vorschrift hergestellt wurde, wie sie in Beispiel II für FeSp angegeben wurde; die Mengenverhältnisse sind in Tabelle X angegeben und der in jeder Zelle verwendete Elektrolyt ist in Tabelle XI angegeben.

TabelleX

Materialien

Menge

in der fertigen Elektrode

InpS-2	20,0 g
"Teflonemulsion"	2,86 g
Acetylenruß	1,14 g
Äthanol	20,0 ml
H₂O	110,0 ml

87,5 7,5 5,0

Die durchschnittliche Entladungsspannung und die Entladungs-

kapazität bei einer Stromentnahme von 0,2 mA/cm (1,0 Volt Einsatzspannung) wurden für jede Zelle bestimmt und sind in Tabelle XI aufgeführt. Wie in den vorhergehenden. Beispielen waren die Zellen durch die Kathode begrenzt und dementsprechend wird die theoretische Wirksamkeit des InpS* als Kathodenmaterial in einer Zelle mit einer Lithiumanode (Entladung bei 1 mA/cm Stromentnahme, Einsatzspannung 1,0 Volt) folgendermaßen berechnet: folgende Reaktion sei angenommen:

8098 3 8/0977

6 Li + ^In2^S3 ^ ^Li2^{S + 2 In}

4i,64g Li + 325,64g In₂S₃ > 137,64gLi₂S + 229,64g In

Wenn 1 g In₂S^ verwendet wird, beträgt der Bruchteil des

Äquivalentgewichts 1 . Da 96.500 Coulomb 26,8 Ah

54,27 Aquival en4;gew«

sind, ist: 1 Äquivalentgewicht χ 26,8 Ah

54,27 Aquivalentgewicht

gleich 0,494 Ah.

Diese 0,494 Ah oder 494 mAh sind die theoretische Kapazität von 1 g In₂S-,, wenn dieses als Kathode In einer Zelle mit einer Lithiumanode verwendet wird; wenn dieser Wert als Bezugsgröße verwendet wird, kann die Kathodenwirksamkeit des In₂S^ berechnet werden, wenn es als Kathode in Zellen mit verschiedenen Elektrolyten verwendet wird.

Wie aus den Daten der Tabelle XI hervorgeht, liegt die Kathodenwirksamkeit der Zellen im Bereich von 59 % und 95 %', daraus ergibt sich, daß entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung wirksame, nicht-wässrige In^^-Zellen hoher Energiedichte hergestellt werden können.

603838/0377

Tabelle XI

Probe

Elektrolyt Durchschnittliche Theoretische Entladungskapa-Entladungsspannung Kapazität zität (mAh)
(Volt) (mAh) (1 Volt Einsatz

spannung )

Kathodenwirksamkeit

00

1* ο

ο 2* co

2M LiBF

in

30 Vol.-96 3Me20x 40 VoI·-% Dioxolan 30 Vol.-96 DME Spuren vom DMI

1M LiCF_xSO^ 3

in

30 Vol.-96 3Me20x 40 Vol.-96 Dioxolan 30 Vol.-96 DME Spuren vom DMI 1,30

522

496

95

1,34

516

304

59

*) Stromdichte 0,2 mk/cm^c

CD CD CD

Beispiel VII

Vier flache Zellen wurden, wie in Beispiel II beschrieben, konstruiert, aber mit der Ausnahme, daß die feste Kath de aus CoS₂ bestand, die nach derselben Vorschrift hergestellt wurde, wie sie ih Beispiel II für FeS₂ angegeben wurde; die Mengenverhältnisse sind in Tabelle XII angegeben und der in jeder Zelle verwendete Elektrolyt ist in Tabelle XIII angegeben.

Tabelle XII

ff> in der fertigen Elektrode

84,70 6,91 8,39

Materialien	Menge	g
CoS₂	20,0	g
"Teflonemulsion"	1,63	g
Acetylenruß	1,98	ml
Äthanol	20,0	ml
H₂O	110,0

Die durchschnittliche Entladungsspannung und die Entladungskapazität bei einer Stromentnahme von 0,2 oder 0,8 mA/cm (1,0 Volt Einsatzspannung) wurden für jede Zelle" bestimmt und sind in Tabelle XIII aufgeführt.

Wie in den vorhergehenden Beispielen waren die Zellen.durch die Kathode begrenzt und dementsprechend wird die theoretische Wirksamkeit des CoS₂ als Kathodenmaterial in einer Zelle mit

603836/0977

einer Lithiumanode (Entladung bei 1 mA/cm Stromentnahme, Einsatzspannung 1,0 Volt) folgendermaßen berechnet: folgende Reaktion sei angenommen:

4 Li + CoS₂ > 2 Li₂S + Co

27,76g Li .+ 122,93 g CoS₂ ) 91,76g Li₂S + 58,93g Co

Wenn 1g CoS₂ verwendet wird, beträgt der Bruchteil des Äquivalentgewicht 1_^ . Da 96.500 Coulomb 26,8 Ah

30,73 Aquivalentgewicht

sind, ist: 1 Äquivalent gewicht κ 26,8 Ah

Aquivalentgewicht

gleich 0,872 Ah.

Diese 0,872 "Ah oder 872 mAh sind die theoretische Kapazität von 1 g CoS₂, wenn dieses als Kathodenmaterial in einer Zelle mit einer Lithiumanode verwendet wird; wenn dieser Wert als Bezugsgröße verwendet wird, kann die Kathodenwirksamkeit des CoS₂ berechnet werden, wenn es als Kathode in Zellen mit verschiedenen Elektrolyten verwendet wird.

Wie aus den Daten der Tabelle XIII hervorgeht, liegt die Kathodenwirksamkeit der Zellen im Bereich von 86,8 % und 93,5 %; daraus ergibt sich, daß entsprechend den Lehren der Erfindung wirksame, nicht-wässrige CoS₂-Zellen hoher Energiedichte hergestellt werden können.

809 8 36/0977

Tabelle XIII

Probe Elektrolyt

3*

Durchs chnittliche Entladungs sp'annung (Volt) Theoretische

Kapazität

(mAh)

2M LiBF

co	in	.-%	3Me20x	.-56	3Me20x
ο crt	30 VoI	.-96	Dioxolan	.-J6	Dioxolan
co	40 VoI	.-96	DME	.-96	DME
co	30 VoI		von DMI		von DMI
co	Spuren	■2M LiBF₄
σ 2** CO		in
	30 VoI
	40 VoI
	30 VoI
	Spuren

1M

30 Vol.-96 3Me20x 40 Vol.-96 Dioxolan 30 Vol.-% DME : Spuren von DMI

1M LiCF₃SO₃

30 Vol.-96 3Me20x 40 Vol.-96 Dioxolan 30 Vol.-56 DME
Spuren von DMI

1,48

1,37

1,48

1,33 Entladungskapazität (Einsatzspannung 1,0 od. 1.2 V)

Kathodenwirksamkeit

OO

633

643

682

635

592

(1,2 Volt Einsatzspannung)

588

(1,0 Volt Einsatzspannung )

592

(1,2 Volt Einsat ζ s ρ annung )

560

(1, O Volt Einsatspannung)

93,5

91,4

86,8

88,2

IV)

00

* Stromdichte 0,2 Ma/cm² ** Stromdichte 0,8 mA/cm²

260691 S

Beispiel VIII

Jede der vier flachen Zellen wurde aus einer Basis aus Nickelmetall hergestellt, die eine flache Vertiefung aufwies, in welcher der Zelleninhalt untergebracht wurde und über der eine .Verschlußkappe aus Nickel angebracht wurde, um die Zelle zu verschließen. In jeder Probezelle befand sich eine Scheibe aus Lithium (Durchmesser 2,45 cm), die aus fünf Folien aus Lithiummetall bestand (gesamte Dicke 0,254 cm), ungefähr 4 ml eines spezifischen Elektrolyten (siehe Tabelle XV), ein poröser, nicht gewebter Separator aus Polypropylen (Durchmesser 2,54 cm, Dicke 0,0254 cm), der etwas von dem Elektrolyten absorbierte, und eine feste CuO-Kathodenmischung, die auf und in einen porösen Kathodenkollektor (Durchmesser 2,54 cm) gepreßt wurde.

Die CuO-Elektroden wurden hergestellt aus einer Mischung von CuO (hergestellt durch Reaktion, 15 Std., von feinem Kupferpulver in Luft bei einer erhöhten Temperatur von ungefähr 400⁰C) ,Acetylen- Ruß und einem Polytetraf luoräthylen-Bindemittel, die auf beide Seiten eines expandierten Nickelnetzes aufgepreßt wurden»CuQ und Acetylen-Ruß wurden zuerst miteinander f einstens vermählen, dann mit Wasser, Äthanol vermischt, ebenso vor dem Abgießen der überschüssigen Flüssigkeit mit einer Polytetrafluoräthylen-Emulsion (Du Pont, Teflonemulsion T-50^B), und zwar in den Verhältnissen nach Tabelle XIV; dann wurde auf den expandierten Metallträger oder das Netz formgepreßt (1270 kp/cm²). Jede fertige CuO-Elektrode enthielt ungefähr 1,9 g der Kathodenmieehung und hatte eine Dicke von ungefähr 0,1 cm (Durchmesser 2,54 cm), "

60933 6/0977

2608915

Tabelle XIV

Materialien	Menge	g
CuO	20,0	ml
"Teflonemulsion"	2,86	ml
Acetylenruß	1,14
Äthanol	20,0
H₂O	110,0

in der fertigen Elektrode

87,5 7,5 5,0

Die gesamte Dicke jeder Zelle (Anode, Kathode, Kathodenkollektor und Separator) betrug 0,38 cm. Die Leerlaufspannung und die Entladungskapazität bei einer Stromentnahme von 1 mA/cm (Einsatzspannung 1,0 Volt) wurde für jede Zelle bestimmt (siehe Tabelle XV). Da die Zellen durch die Kathode begrenzt sind, wurde die Kathodenwirksamkeit in Prozenten berechnet, bezogen auf die theoretische Kapazität des in jeder Zelle vorhandenen Kathodenmaterials.

Die theoretische Wirksamkeit von CuO als Kathodenmaterial in einer Zelle mit einer Lithiumanode (Entladung bei einer Stromentnahme von1 mA/cm , Einsatzspannung 1,0 Volt) wird beispielsweise folgendermaßen berechnet: folgende Reaktion sei angenommen:

2 Li+ CuO ■ .. Li₂O + Cu 13,88g Li + 79,54g CuO ^ 29,88g Li₂O + 63,54 g Cu

609838/0977

Wenn 1g CuO verwendet wird, beträgt der Bruchteil des Äquivalentgewichtes 1 . Da ein Äquivalentgewicht 96.500 Coulomb

39,77 .

liefert, werden die Ah/Äquivalentgewicht folgendermaßen berechnet :

96.500 Coulomb/Farad _ 26,8 Ah/Äquivalentgewicht

3600 Coulomb/Ah

Daher, 1 Äquivalentgewicht χ 26, 8 Ah gleich

39,77 Aquivalentgewicht

0,676 Ah. Diese 0,676 Ah oder 676 mAh sind die theoretische Kapazität von 1g CuO, wenn dieses als Kathode in einer Zelle mit einer Lithiumanode verwendet wird; wenn dieser Wert als Bezugsgröße verwendet wird, kann die Kathodenwirksaiakeit des CuO in Zellen mit verschiedenen Elektrolyten berechnet werden.

Wie aus den Versuchsdaten der Tabelle XV hervorgeht, ist die Kathodenwirksamkeit der Zellen im Bereich von 75,1 % bis 81,8%; daraus ergibt sich, daß entsprechend den Lehren der vorliegenden Erfindung wirksame, nicht-wässrige CuO-Zellen hoher Energiedichte hergestellt werden können.

603836/0977

Probe

Elektrolyt, osungsmittel

Elektrolytsalz

T abe 1 1 e XV

Leerlauf -

spannung

(Volt)

Theoretische Kapazität (mAh)

Entladungskapazität mAh. (Einsatzspannung 1,0 Volt)

Kathodenwirksamkeit 00

	1	30	Vol.-96	3Me20x	2M LiBF^
		70	Vol.-96	THF
CD	2*	■ 30	Vol.-96	3Me20x	1M LiBF^
O		70	VoI .-96	THF
CO
OO	3	30	Vol.-96	3Me20x	2M LiBFz₁
co		30	Vol.-96	DME	H-
cn		40	Vol.~%	Dioxolan
O co		30	Vol.-96	3Me20x ■	2M LiBF/.

40 Vol.-96 THF 30 Vol.-96· DME

2,75 2,95 3,0

2,85

1063

1088

965

1072

870

817 750

834

81,8 75,1 77,7

77,8

*) Nach 5 Tagen bei einer Stromentnahme von 5 mA wurde die Zelle über einen Widerstand von 300 0hm entladen (^0,8 /^)

**) Nach 6 Tagen bei einer Stromentnahme von 5 mA wurde die Zelle über einen Widerstand von 300 Ohm entladen (^O,8 mA/cm²)

CD (J) (JD

260B91S

Beispiel IX

Zwei flache Zellen wurden entsprechend dem Beispiel VIII unter Verwendung derselben Zellenkomponenten verwendet, aber mit dem Unterschied, daß die in Tabelle XVI aufgeführten Elektrolyte verwendet wurden. Jede Zelle wurde, wie in Beispiel VIII beschrieben, geprüft und die Entladungskapazität und die Kathoden-Wirksamkeit jeder Zelle ist in Tabelle XVI aufgeführt. Wie sich aus den Daten in Tabelle XVI ergibt, kann eine hohe Kathodenausnutzung von CuO-Kathoden erreicht werden, wenn 3Me20x als Elektrolyt verwendet wird, und zwar in Verbindung mit einem ausgewählten weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem ausgewählten, erfindungsgemäßen Salz«

Tabelle XVI

Probe Elektrolyt- theoretische Entladungs- Kathoden-

Lösungsmittel Kapazität kapazität wirksam-

mit 2M LiClO₄ (mAh) MMMpSS> ^keit M

nung

1* 30 Vol.-S* 3Me20x 979 750 76,6

70 V0I.-J6 TIiF

30 Vol.-% 3Me20x 990 840 84,8

•40 Vol.-Ji Doxolan

*) Leerlaufspannung 2,8 Volt **) Leerlaufspannung 2,6 Volt

609838/0977

Beispiel X

Wie in Beispiel VIII beschrieben, wurde eine Zelle unter Verwendung derselben Zellenkomponenten kontruiert, aber mit dem Unterschied, daß der in der Zelle verwendete Elektrolyt aus 2M LiAsFg in einer Mischung von 40 Vol.-# Dioxolan, 30 Vol.-% DME und 30 Vol.-9$ 3Me20x bestand» Die Zelle hatte eine Entladungskapazität von 765 mAh (1,0 mAh/cm Stromentnahme, 1,0 Volt Einsatzspannung).

Bezogen auf die theoretische Kapazität von 994 mAh, betrug die Kathodenwirksamkeit der Zelle 76,9 %, Auch dieser Versuch zeigte, daß eine hohe Kathodenausnutzung einer CuO-Kathode erreicht werden kann, wenn ein flüssiger, organischer Elektrolyt verwendet wird, der im wesentlichen aus 3Me20x besteht, in Verbindung mit wenigstens einem ausgewählten weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem ausgewählten Metallsalz.

Beispiel XI

Sechs flache Zellen wurden, wie in Beispiel VIII beschrieben, unter Verwendung derselben Zellenkomponenten konstruiert, mit dem Unterschied, daß der in Tabelle XVII aufgeführte Elektrolyt verwendet wurde. Jede Zelle wurde über einen 300 Ohm-Widerstand entladen (1,0 Volt Einsatzspannung). Die Entladungskapazität und die Kathodenwirksamkeit jeder Zelle (Zellen 1 bis 5) sind in Tabelle XVII aufgeführt und zeigen klar die hohe Kathodenausnutzung einer CuO-Kathode, wenn ein Elektrolyt benutzt wird, der aus 3Me20x besteht in Verbindung mit einem ausgewählten weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität und einem ausge-

60983S/0977

260691 S

wählten Salz . Die Versuchsdaten für die Zelle 6 in Tabelle
XVII zeigen, daß die Zelle nicht über einen 300-Ohm-Widerstand entladen werden konnte, wenn der Elektrolyt aus 1M LiCF-zSO^ in reinem Dioxolan bestand. Obwohl die Ursache dafür nicht genau
bekannt ist, könnte dies teilweise darauf zurückzuführen sein, daß die Leitfähigkeit des reinem Dioxolan-Elektrolyten zu

-4 —1 —1

2,5 x 10 Ohm cm gemessen wurde, während die Leitfähigkeit

des 50 : 50 Dioxolan-2Me20x-Elektrolyten 6,5 x 1O"-⁵ 0hm"¹ cm"¹ betrug. Die hier gebrachten Details beschränken nicht den
Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung .■

609836/0977

Tabelle XVII

Probe Elektrolyt-Lösungsmittel

Elektrolytsalz

Leerlauf- theoreti- Entladungs- Kathodenspannung sehe Kapa- kapazität Wirksamkeit (Volt) zität (mAh) mAh, (i,0 Volt {%) ' Einsatzspannung)

50 Vol.-96 3Me20x · 50 Vol.-96 Dioxolan

50 Vol.-96 3Me20x 50 Vol.-96 Dioxolan

O)	3	VJIVJI OO	VoI VoI	.-°/ .-96	'3Me20x THF
860	4	30 40 . 30	VoI VoI VoI	.-96 .-% .-%	3Me20x Dioxolan DME
36/09

6*

30 Vol.-96 3Me20x 40 Vol.-96 Dioxolan 30 Vol.-96

Dioxolan

1M LiCF₃SO₃ 2,75

2M LiCF₃SO₃ 2,40

2M LiCF₃SO₃ 2,60

1M LiCF₃SO₃ 2,80

2M LiCF₃SO₃ 2,75

1M LiCF₃SO₃ 2,55

970

1016

993

1019

1006

757

790

705

857

841

78 77,8 71 84,1

83,6

*) konnte nicht über einen 300-Ohm-Widerstand, entladen werden.

Claims

Patentansprüche

Nicht-wässrige Zelle, gekennzeichnet durch eine sehr aktive Metallanode, ein feste Kathode, ausgewählt aus der Substsihzgruppe CuO, FeS₂, Co^O^, V₂Ok, ^pt)3°4> ^In2^S3 ¹^ ^CoS2» ^einen flüssigen, organischen Elektrolyten, der im wesentliehen aus 3-Methyl-2-oxazolidon besteht in Verbindung mit wenigstens einem weiteren Lösungsmittel niedriger Viskosität mit einem leitenden gelösten Stoff.
2. Nicht-wässrige Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel niedriger Viskosität ausgewählt wird aus der Substanzgruppe Tetrahydrofuran, Dioxolan, Dimethoxyäthan, Dimethylisoxazol, Däthylcarbonat, Äthylenglykolsulfit, Dioxan und Dimethylsulfit.
3. Nicht-wässrige Zelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende, gelöste Stoff ausgewählt wird aus der Gruppe MCF^SO*, MSCN, MBF^, MClO^ und Mi¹Fg, wobei

M für Lithium, Natrium oder Kalium steht, während M¹ Phosphor, Arsen oder Antimon bedeutet.
4. Nicht-wässrige Zelle nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Metallanode ausgewählt wird aus der Substanzgruppe Lithium, Kalium, Natrium, Kalzium, Magnesium und deren Legierungen.

609836/0977