NL8003521A - ELECTROCHEMICAL CELL. - Google Patents
ELECTROCHEMICAL CELL. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8003521A NL8003521A NL8003521A NL8003521A NL8003521A NL 8003521 A NL8003521 A NL 8003521A NL 8003521 A NL8003521 A NL 8003521A NL 8003521 A NL8003521 A NL 8003521A NL 8003521 A NL8003521 A NL 8003521A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- glass
- electrochemical cell
- metal
- cell according
- particles
- Prior art date
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 77
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 56
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 56
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 25
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 24
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000005354 aluminosilicate glass Substances 0.000 claims description 11
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 11
- FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N thionyl chloride Chemical compound ClS(Cl)=O FYSNRJHAOHDILO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 10
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 claims description 3
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 7
- -1 oxides Chemical class 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004157 Nitrosyl chloride Substances 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AHXGRMIPHCAXFP-UHFFFAOYSA-L chromyl dichloride Chemical compound Cl[Cr](Cl)(=O)=O AHXGRMIPHCAXFP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- OJKANDGLELGDHV-UHFFFAOYSA-N disilver;dioxido(dioxo)chromium Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-][Cr]([O-])(=O)=O OJKANDGLELGDHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXJJSXABGXMUSU-UHFFFAOYSA-N disulfur dichloride Chemical compound ClSSCl PXJJSXABGXMUSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N n-Nitrosodimethylamine Chemical compound CN(C)N=O UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- VPCDQGACGWYTMC-UHFFFAOYSA-N nitrosyl chloride Chemical compound ClN=O VPCDQGACGWYTMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019392 nitrosyl chloride Nutrition 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SGDKTJPVCKQTHK-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-fluoro-3-nitropyridine Chemical compound [O-][N+](=O)C1=CC(Br)=CN=C1F SGDKTJPVCKQTHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 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
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- NMJJFJNHVMGPGM-UHFFFAOYSA-N butyl formate Chemical compound CCCCOC=O NMJJFJNHVMGPGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical class [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- BZRNNFDADQGMGA-UHFFFAOYSA-N ctk5d9411 Chemical compound Br[S] BZRNNFDADQGMGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfate Chemical compound COS(=O)(=O)OC VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HVZWVEKIQMJYIK-UHFFFAOYSA-N nitryl chloride Chemical compound [O-][N+](Cl)=O HVZWVEKIQMJYIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical class OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical class [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBIQAPKSNFTACH-UHFFFAOYSA-K vanadium oxytrichloride Chemical compound Cl[V](Cl)(Cl)=O JBIQAPKSNFTACH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/183—Sealing members
- H01M50/19—Sealing members characterised by the material
- H01M50/191—Inorganic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Description
\\
Elektrochemische cel.Electrochemical cell.
De uitvinding heeft betrekking op glas-metaal-afdichtings- en celafsluitconstructies voor elektrochemische cellen, en meer in het bijzonder op die cellen, welke lithiumanodes en corrosieve materialen bevatten.The invention relates to glass-metal sealing and cell barrier structures for electrochemical cells, and more particularly to those cells containing lithium anodes and corrosive materials.
5 In de afgelopen tijd waren de voorkeursglas soorten voor de constructie van glas-metaalafdichtingen * in elektrochemische cellen en condensatoren, die een stringente hermeticiteit vereisen, zoals die beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 4.053.692 en 3.646.405, 10 die, welke worden aangeduid als borosilicaatglas. Dergelijke glassoorten omvatten Corning 7052 en Fusite GC, en bezitten de algemene samenstelling:In recent times, the preferred glass types for the construction of glass-metal seals * in electrochemical cells and capacitors requiring stringent hermeticity, such as those described in U.S. Pat. Nos. 4,053,692 and 3,646,405, 10, are those referred to as borosilicate glass. Such glasses include Corning 7052 and Fusite GC, and have the general composition:
Qxyde Benaderd %Qxyde Approx.%
Si02 70-75 15 B203 20 A12'03 4-8SiO2 70-75 15 B203 20 A12'03 4-8
Na20 4-7 K20 · 6Na20 4-7 K206
BaO 0-2 20 Geschikte borosilicaatglassoorten zijn en worden op uitgebreide schaal gebruikt bij de constructie van glas-metaalafdichtingen wegens hun relatief lage werk-teinperaturen en de goede glas-metaalafdichtingen, die daarmee verkregen kunnen worden. Dienovereenkomstig worden 25 dergelijke glassoorten gebruikt in een grote verscheidenheid van glas-metaalafdichttoepassingen. Evenwel is gebleken, dat, hoewel dergelijke glas-metaalafdichtingen geschikt geacht worden voor het afdichten van celhouders, in bepaalde gevallen, in het bijzonder wanneer gebruikt als celafsluitingen 30 in cellen, die lithiumanodes bevatten, dergelijke glas-metaalafdichtingen onderhevig zijn aan achteruitgang met resulterend verlies van'hermeticiteit, en mogelijk elektrische isolatie, in het bijzonder onder opslagcondities bij hoge temperatuur. Genoemde glassoorten zijn in het bijzonder 35 onderhevig aan achteruitgang, wanneer zij worden gebruikt in de glas-metaalafdichtingen van cellen, die lithiumanodes 800 3 5 21 :λ - 2 -ν' bevatten en in het bijzonder corrosieve vloeibare depolari-satorelektrolieten zoals thionylchloride en zwaveldioxyde. Glas-metaalafdichtingen in elektrochemische cellen bezitten de kenmerkende configuratie van een uitwendig en inwendig 5 metaalorgaan, gescheiden door en verzegeld aan het glas daartussen door vastsmelting aan de glas-metaaltussenvlakken. Afdichtingen van deze soort zijn in groter detail beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.053.692. Kenmerkend funktioneren de metaalorganen als tegenover gelegen klemmen 10 van de cel met elektrische verbinding met de elektrodes binnen de cel. Het glasorgaan tussen de metaalorganen funktioneert derhalve zowel als hermetische afdichting alsook als elektrische isolator.BaO 0-2 20 Suitable borosilicate glasses are and are extensively used in the construction of glass-metal seals because of their relatively low operating temperatures and the good glass-metal seals that can be obtained therewith. Accordingly, such glasses are used in a wide variety of glass-metal sealing applications. However, it has been found that while such glass metal seals are considered suitable for sealing cell holders, in certain cases, especially when used as cell seals in cells containing lithium anodes, such glass metal seals are subject to deterioration with resulting loss of elasticity, and possibly electrical insulation, especially under high temperature storage conditions. Said glasses are particularly subject to deterioration when used in the glass-metal seals of cells containing lithium anodes 800 3 5 21: λ - 2 -ν 'and in particular corrosive liquid depolarizer electrolytes such as thionyl chloride and sulfur dioxide . Glass metal seals in electrochemical cells have the typical configuration of an external and internal metal member separated by and sealed to the glass therebetween by fusion to the glass metal interfaces. Seals of this type are described in more detail in U.S. Pat. No. 4,053,692. Typically, the metal members function as opposed terminals 10 of the cell with electrical connection to the electrodes within the cell. The glass member between the metal members therefore functions both as a hermetic seal and as an electrical insulator.
In lithiumcellen trekt het metaalorgaan, dat 15 wordt gebruikt als de geleider vanaf de lithiumanode, en het onmiddellijk naburige glas lithiumionen aan vanuit de elektrolietoplossing. Het aangetrokken lithium is gebleken het naburige glas binnen te dringen, waardoor dit tot elektrische geleider wordt gemaakt. Dit geleidende-20 glas wordt vervolgens deel van de anodegeleider, welke zich aldus uitstrekt tot in het glas, waardoor de isolator-breedte in toenemende mate wordt gereduceerd. Dit van lithium doordrongen glas bezit verder een groter volume dan het oorspronkelijke glas, waardoor glasbreuk wordt 25 geïnduceerd, en in sommige klemconfiguraties scheiding van het glas ten opzichte van het aangrenzende metaal.In lithium cells, the metal member, which is used as the conductor from the lithium anode, and the immediately adjacent glass attract lithium ions from the electrolyte solution. The attracted lithium has been found to penetrate the neighboring glass, making it an electrical conductor. This conductive-20 glass then becomes part of the anode conductor, which thus extends into the glass, increasingly reducing the insulator width. This lithium-impregnated glass further has a larger volume than the original glass, inducing glass breakage, and in some clamping configurations separation of the glass from the adjacent metal.
Deze mechanische schade degradeert de glas-metaalafdichting rechtstreeks en beïnvloedt de mate, waarin de isolatie verloren gaat door de substitutie van geleidend glas.This mechanical damage directly degrades the glass-metal seal and affects the degree of insulation loss due to the substitution of conductive glass.
30 Als de lithium-doordringing van het glas toeneemt en zich verspreidt over het glas naar de tegenover gelegen kathode-geleider, kan een geleidende brug over het oorspronkelijk isolerende glas worden gevormd met resulterende reductie van de celcapaciteit door.zelfontlading.As the lithium permeation of the glass increases and spreads across the glass to the opposite cathode conductor, a conductive bridge can be formed over the original insulating glass with resulting reduction of cell capacity by self-discharge.
35 Het is nu een doel van de uitvinding om ver beterde glas-metaalafdichtingen te verschaffen voor toepassing in elektrochemische lithiumcellen, waarbij het glas van de afdichtingen een verbeterde bestendigheid bezit tegen achteruitgang, zelfs onder omstandigheden 40 van verkeerd gebruik.It is now an object of the invention to provide improved glass-metal seals for use in lithium electrochemical cells, wherein the glass of the seals has improved deterioration resistance even under misuse conditions.
800 35 21 *ί'- - 3 -800 35 21 * ί'- - 3 -
Volgens de uitvinding heeft een elektrochemische cel (in het bijzonder een met een lithiumanode) een metaal-glas-metaalafdichtsamenstel, waarin de glasisolator öf een glas is, beladen met deeltjes van aluminiumoxyde (A^O^) 5 of andere stabiele metaaloxyden, of een aluminosilicaat of soortgelijk glas met of zonder dergelijke gedispergeerde deeltjes daarin.According to the invention, an electrochemical cell (especially one with a lithium anode) has a metal-glass-metal sealing assembly, in which the glass insulator or a glass is charged with particles of aluminum oxide (A 2 O 3) or other stable metal oxides, or a aluminosilicate or like glass with or without such dispersed particles therein.
Aluminosilicaatglazen bevatten relatief grote hoeveelheden (ongeveer 15-35 gew. %) opgelost aluminiumoxyde 10 (Al2C>3) . Dit aluminiumoxyde in aluminosilicaatglazen vormt deel van de moleculaire struktuur van het glas, en is geïncorporeerd in en modificeert de glasstruktuur van zuiver Si02- Onder de kenmerkende aluminosilicaatglazen vallen Corning 1720 en 1723, welke de volgende algemene 15 samenstellingen bezitten: 1723 1720Aluminosilicate glasses contain relatively large amounts (about 15-35% by weight) of dissolved aluminum oxide (Al2C> 3). This alumina in aluminosilicate glasses is part of the molecular structure of the glass, and is incorporated into and modifies the glass structure of pure SiO2. The typical aluminosilicate glasses include Corning 1720 and 1723, which have the following general compositions: 1723 1720
Si02 57 60 A1203 15 17 B2°3 5 5 20 MgO 7 7-8Si02 57 60 A1203 15 17 B2 ° 3 5 5 20 MgO 7 7-8
CaO 10 7-8CaO 10 7-8
BaO 6BaO 6
Na20 - 1Na20 - 1
Aluminosilicaatglazen zijn gebleken meer 25 bestendig te zijn tegen lithiumionbinnendringing, en • geven bijgevolg meer stabiele glas-metaalafdichtingen dan de hierboven beschreven borosilicaatglazen. Aluminosilicaatglazen worden evenwel niet gebruikt bij de constructie van glas-metaalafdichtingen voor toepassing 30 bij elektrochemische cellen, gedeeltelijk wegens de hoge temperatuur (kenmerkend 1200°C) die nodig is voor het verwerken of verweken van het glas. De overheersende maximum temperatuur voor uitrusting gebruikt bij de continue vervaardiging van glas-metaalafdichtingen, 35 bedraagt rond 1200°C. Wegens de hoge verwekingstemperaturen, lage warmte-uitzetting, en geschiktheid voor afdichtingen aangepast aan wolfraam (W) en molybdeen (Mo), hebben aluminosilicaatglazen hoofdzakelijk toepassing gevonden bij hoge temperatuurtoepassingen waaronder projectielampen, 800 35 21 - 4 - hoge-temperatuurthermometers, verbrandingsbuizen, en huishoudelijk braad- en kookgereedschap, te gebruiken rechtstreeks boven vlammen of andere verhittingseenheden.Aluminosilicate glasses have been found to be more resistant to lithium ion intrusion, and therefore provide more stable glass-metal seals than the above-described borosilicate glasses. However, aluminosilicate glasses are not used in the construction of glass-metal seals for use in electrochemical cells, in part because of the high temperature (typically 1200 ° C) required to process or soften the glass. The predominant maximum temperature for equipment used in the continuous manufacture of glass-metal seals is around 1200 ° C. Due to the high softening temperatures, low thermal expansion, and suitability for seals adapted to tungsten (W) and molybdenum (Mo), aluminosilicate glasses have mainly found use in high temperature applications including projection lamps, 800 35 21 - 4 - high temperature thermometers, combustion tubes, and household roasting and cooking utensils, to be used directly over flames or other heating units.
Glazen, die alleen oxyden bevatten zoals 5 aluminiumoxyde en oxyden, die nog stabieler zijn dan aluminiumoxyde (die vrije energieën bezitten van meer negatieve formatie dan ongeveer -125 Kcal/gm-zuurstofatoom), zoals een calciumaluminaatglas, en die voldoen aan de thermische samentrekking, werk- en metaalbindvereisten 10 voor glas op metaalafdichtingen worden algemeen op overeenkomstige wijze geacht om weerstand te bieden aan lithiumaantasting en om als duurzame eindklemisolator, glazen te kunnen dienen, en vallen derhalve binnen het kader van de uitvinding.Glasses, which contain only oxides such as alumina and oxides, which are even more stable than aluminum oxide (which have free energies of more negative formation than about -125 Kcal / gm oxygen atom), such as a calcium aluminate glass, and which satisfy the thermal contraction, work and metal bonding requirements for glass to metal seals are generally similarly considered to resist lithium attack and serve as a durable end clamp insulator, glasses, and are therefore within the scope of the invention.
15 De tegen achteruitgang bestendige karakteristie ken van aluminosilicaat en stabiele oxydeglazen kunnen verder worden verhoogd door de mechanische inclusie of toevoeging daarin door daarmee specifieke metaaloxyde-additieven te mengen, in het bijzonder aluminiumoxyde, 20 in hoeveelheden voldoende om schadelijke scheurvorming te verhinderen, hetgeen kenmerkend neerkomt op ten minste een hoeveelheid van 10 gew. %. Het is verder gebleken, dat het opnemen van metaaloxyden zoals aluminiumoxyde in de bestaande borosilicaatglazen, die worden gebruikt in 25 glas-metaalafdichtingen, eveneens de achteruitgang van dergelijke glazen in glas-metaalafdichtingen, gebruikt in lithiumcellen, aanmerkelijk reduceren.The deterioration resistant characteristics of aluminosilicate and stable oxide glasses can be further enhanced by the mechanical inclusion or addition therein by mixing specific metal oxide additives therein, especially alumina, in amounts sufficient to prevent harmful cracking, which typically comes down at least 10 wt. %. It has further been found that the incorporation of metal oxides such as aluminum oxide into the existing borosilicate glasses used in glass-metal seals also significantly reduce the degradation of such glasses into glass-metal seals used in lithium cells.
De dispersie van harde deeltjes van metaaloxyden zoals aluminiumoxyde in een glas kan de voort-30 planting van scheuren door de glasstruktuur verhinderen.The dispersion of hard particles of metal oxides such as aluminum oxide in a glass can prevent the propagation of cracks through the glass structure.
Er wordt verondersteld dat, indien in het glas opgenomen deeltjes, die meer contractiel zijn dan het glas, gebonden blijven aan het glas gedurende contractie, samendrukkende spanningen binnen het glas, dat elk deeltje omgeeft, 35 de scheurvoortplantende spanning zal tegengaan aan de top van een naderende scheur. Indien het het deeltje omringende glas zich scheidt van het deeltje gedurende de contractie, vormt zich een holte tussen het glas en het deeltje. Deze holte dient voor het stoppen van een 40 zich uitbreidende scheur door een herverdelingsspanning in 800 3 5 21 - 5 - het glas. Metaaloxydedeeltjes, die in gelijke mate contracteren als het glas, zullen, indien zwak gebonden aan het omringende glas, op overeenkomstige wijze zorgen voor een dergelijke holte-inhibitie van scheurvoortplanting, terwijl 5 zij, indien sterk gebonden aan het glas, scheurvoortplanting alleen zullen verhinderen, wanneer zij meer mechanisch bestand zijn tegen scheurvorming dan het glas zelf.It is believed that if particles contained in the glass, which are more contractile than the glass, remain bound to the glass during contraction, compressive stresses within the glass surrounding each particle will counteract the propagation stress at the top of a approaching crack. If the glass surrounding the particle separates from the particle during the contraction, a cavity forms between the glass and the particle. This cavity serves to stop a 40 expanding crack by a redistribution stress in 800 3 5 21 - 5 - the glass. Metal oxide particles, which contract to the same extent as the glass, if weakly bonded to the surrounding glass, will similarly provide such cavity inhibition of crack propagation, while if strongly bonded to the glass they will prevent crack propagation alone, when they are more mechanically resistant to cracking than the glass itself.
Andere metaaloxyden dan aluminiumoxyde, die geschikt zijn voor opname in de glazen van glas-metaal-10 afdichtingen gebruikt in elektrochemische lithiumcellen voor het verminderen van de achteruitgang daarvan, omvatten CaO, BeO, MgO, SrO, BaO, CeC^, SC2O2, Ce2^3' Zr02/ Ti02/ en dergelijke, die een hoge thermodynamische stabiliteit bezitten, zelfs wanneer zij worden gebruikt in 15 corrosieve lithiumcelomgevingen, Geschikte metaaloxyden bezitten algemeen een meer negatieve vrije vormingsenergie dan aluminiumoxyde (ongeveer -125 Kcal/gm-zuurstofatoom) en zijn derhalve thermodynamisch meer stabiel dan aluminiumoxyde. Ter wille van de fabricage-eenvoud verdient het 20 de voorkeur, dat de hoeveelheid metaaloxyde inclusief de glaswerktemperatuur niet verhoogt boven 1100°C. De aluminiumoxyde of andere stabiele deeltjes inclusief worden algemeen verkregen door geschikte hoeveelheden van gedroogd gepoederd glas en aluminiumoxyde mechanisch te 25 mengen, dit mengsel te persen tot een bros compacte vorm van gewenste configuratie, en deze compacte vorm te verhitten teneinde de glasdeeltjes te doen coalesceren door plaatselijk vloeien rond de nog stijve deeltjes aluminiumoxyde. Het verdient te voorkeur, dat voorafgaand 30 aan het smelten tot een eindklemsamenstel de glascompact-vorm wordt gesinterd (kenmerkend van ongeveer 800°C tot 1000°C voor het aluminiumoxyde-aluminosilicaatglas en van ongeveer 600°C tot 800°C voor het aluminiumoxyde-borosilicaatglas) gedurende een korte tijdsperiode voor 35 het reduceren van de porositeit en het tot een minimum terugbrengen van de vloeiing, vereist voor het afdichten.Metal oxides other than alumina, which are suitable for incorporation into the glasses of glass-metal seals used in lithium electrochemical cells to reduce their deterioration include CaO, BeO, MgO, SrO, BaO, CeC ^, SC2O2, Ce2 ^ 3 'ZrO 2 / TiO 2 / and the like, which have high thermodynamic stability even when used in 15 corrosive lithium cell environments. Suitable metal oxides generally have a more negative free energy of formation than aluminum oxide (about -125 Kcal / gm oxygen atom) and are therefore thermodynamically more stable than aluminum oxide. For the sake of manufacturing simplicity, it is preferred that the amount of metal oxide including the glassware temperature does not increase above 1100 ° C. The alumina or other stable particles including are generally obtained by mechanically mixing appropriate amounts of dried powdered glass and alumina, pressing this mixture into a brittle compact form of desired configuration, and heating this compact form to coalesce the glass particles by locally flow around the still rigid particles of aluminum oxide. It is preferable that the glass compact form is sintered (typically from about 800 ° C to 1000 ° C for the alumina-aluminosilicate glass and from about 600 ° C to 800 ° C for the alumina prior to melting into a terminal clamp assembly. borosilicate glass) for a short period of time to reduce porosity and minimize flow required for sealing.
Het verdient tevens de voorkeur, dat na het smelten het glasmengsel wordt ontlaten voor het verschaffen van een verhoogde mechanische sterkte van het glas en om drukken 40 te ontspannen in het glas, wanneer dit wordt gebruikt in 800 3 5 21 *· - 6 - de glas-metaalafdichting. Bij de vorming van de metaal-glas-metaalafdichting wordt de glasvoorvormstruktuur geplaatst tussen de twee metaalorganen en verhit tot een hoge temperatuur voldoende· om het glas te verweken, 5 waarbij een metaal-glas-metaalafdichting tot stand komt volgens bekende glas-metaalafdichtingstechnologie. De temperatuur, gebruikt bij het vormen van de glas-metaal-afdichtingen hangt in het algemeen af van de hoeveelheid onopgeloste aluminiumoxyde-inclusie, waarbij hogere 10 percentages aluminiumoxyde een lagere glasviscositeit vereisen en zodoende een iets hogere werktemperatuur.It is also preferred that after melting the glass mixture is annealed to provide increased mechanical strength of the glass and to release pressures 40 in the glass when used in 800 3 5 21 * 6 glass-metal seal. In the formation of the metal-glass-metal seal, the glass preform structure is placed between the two metal members and heated to a high temperature sufficient to soften the glass, whereby a metal-glass-metal seal is established according to known glass-metal sealing technology. The temperature used in forming the glass-metal seals generally depends on the amount of undissolved alumina inclusion, with higher percentages of alumina requiring a lower glass viscosity and thus a slightly higher operating temperature.
Teneinde de relatieve beweging van de aluminiumoxydedeeltjes, wanneer het glas vloeit, te vergemakkelijken, zijn de aluminiumoxydedeeltjes bij voorkeur zoveel als praktisch 15 mogelijk is vrij van asferieten. De voorkeursdeeltjesgrootte ligt in het diametergebied tussen 1 en 30 micron.In order to facilitate the relative movement of the alumina particles as the glass flows, the alumina particles are preferably as free from asferites as much as practically possible. The preferred particle size is in the diameter range between 1 and 30 microns.
De glas-metaalafdichtingen volgens de uitvinding omvatten zowel aangepaste expansie-afdichtingen als compressie-afdichtingen. In een aangepaste expansie-20 afdichting wordt het gekozen alumino-silicaatglas of het met aluminiumoxyde (of andere stabiele deeltjes) gevulde glas gebruikt met een zuiver metaal, of legering van metalen, welke een nagenoeg gelijke warmte-uitzettings-coëfficiënt bezit, wanneer het glas stijf is. Aan het 25 metaal, dat wordt gebruikt in de aangepaste expansie-afdichting, wordt gewoonlijk voor het assembleren een oppervlaktebekleding gegeven van zijn oxyde, waardoor een innige en hermetische binding tussen het oxydeglas en het metaal of de metaallegering met zijn oxyde kan 30 worden verkregen. Algemeen bevat een uitwendige compressie-af dichting glas, omringt door een uitwendig metaalorgaan, dat een uitzettingscoëfficiënt heeft, die voldoende groter is dan die van het glas om het glas te comprimeren, als het koelen doorgaat, nadat het glas stijf wordt, 35 maar niet groot genoeg om onelastische spanningen of glasscheuren te veroorzaken. Een inwendige compressie-afdichting bevat een minder uitzettend metaal, omgeven door glas.The glass-metal seals according to the invention comprise both adapted expansion seals and compression seals. In a modified expansion seal, the selected alumino-silicate glass or the glass filled with alumina (or other stable particles) is used with a pure metal, or alloy of metals, which has a substantially equal coefficient of thermal expansion when the glass is rigid. The metal used in the modified expansion seal is usually given a surface coating of its oxide prior to assembly, whereby an intimate and hermetic bond can be obtained between the oxide glass and the metal or metal alloy with its oxide. Generally, an external compression seal contains glass, surrounded by an external metal member, which has an expansion coefficient greater than that of the glass to compress the glass, as cooling continues after the glass sets, but not large enough to cause inelastic stresses or glass cracks. An internal compression seal contains a less expanding metal surrounded by glass.
De afdichtingen volgens de uitvinding zijn 40 in het bijzonder geschikt voor cellen, die lithiumanodes 800 3 5 21 - 7 - Λ bevatten. Andere anoderaetalen dan lithium voor toepassing in niet-waterige elektrolietcellen omvatten de alkaliën aardalkalimetalen, zoals natrium, kalium, magnesium en calcium; en aluminium.The seals according to the invention are particularly suitable for cells containing lithium anodes 800 3 5 21 - 7 - Λ. Anode metals other than lithium for use in non-aqueous electrolyte cells include the alkalis alkaline earth metals such as sodium, potassium, magnesium and calcium; and aluminum.
5 Kathodes, die worden gebruikt in lithiumcellen, omvatten kathode-actieve materialen zoals zilverchromaat of koolstoffluoride (CF ) of een koolstofhoudend substraatCathodes used in lithium cells include cathode active materials such as silver chromate or carbon fluoride (CF) or a carbonaceous substrate
λ XIλ XI
voor oplosbare actieve kathodematerialen zoals vloeibare oxyhalogenides, niet-metaaloxydes, of niet-metaalhalogenides.for soluble active cathode materials such as liquid oxyhalides, non-metal oxides, or non-metal halides.
10 Dergelijke oplosbare actieve kathodematerialen omvatten zwaveldioxyde (SC^) en thionylchloride (SOC^), alsook forforoxychloride ((POCl·^)/ seleniumoxychloride (SeOC^)/ zwaveltrioxyde (SO^), vanadiumoxytrichloride (VOCl^), chromylchloride (CRO2CI2)/ zwaveloxychloride (SO2CI2), 15 nitrylchloride (NO2CI), nitrosylchloride (NOC1), stikstof-dioxyde (NC^), zwavelmonochloride (S2CI2), zwavelmono-bromide (S2Br2), en mengsels daarvan. Andere actieve kathodematerialen omvatten ΜηΟχ (waarbij x ongeveer 2), HgÓrO^,Such soluble active cathode materials include sulfur dioxide (SC ^) and thionyl chloride (SOC ^), as well as phosphorus oxychloride ((POCl ^) / selenium oxychloride (SeOC ^) / sulfur trioxide (SO ^), vanadium oxytrichloride (VOCl ^), chromyl chloride (CRO2CI2) / sulfur oxychloride (SO2CI2), 15 nitryl chloride (NO2CI), nitrosyl chloride (NOC1), nitrogen dioxide (NC ^), sulfur monochloride (S2CI2), sulfur monobromide (S2Br2), and mixtures thereof Other active cathode materials include ΜηΟχ (where x is about 2 ), HgÓrO ^,
HgO, en algemeen metaalhalogenides, oxydes, chromaten, 20 en dichromaten, permanganaten, periodaten, molybdaten, vanadaten, chalcogeniden, en mengsels daarvan.HgO, and generally metal halides, oxides, chromates, and dichromates, permanganates, periodates, molybdates, vanadates, chalcogenides, and mixtures thereof.
Elektrolietoplosmiddelen, gebruikt in lithiumcellen, omvatten organische oplosmiddelen zoals tetra-hydrofuran, propyleencarbonaat, dimethylsulfaat, dimethyl-25 sulfoxyde, N-nitrosodimethylamine, gamma-butyrolacton, dimethylcarbonaat, methylfomaat, butylformaat, dimethoxy-ethaan, acetonitril, en N:N-dimethylformamide. Elektroliet-zouten voor dergelijke cellen omvatten lichte metaalzouten zoals perchloraten, tetrachlooraluminaten, tetrafluor-30 boraten, halogeniden, hexafluorfosfaten, hexafluorarsenaten, en clovohoraten.Electrolyte solvents used in lithium cells include organic solvents such as tetrahydrofuran, propylene carbonate, dimethyl sulfate, dimethyl sulfoxide, N-nitrosodimethylamine, gamma-butyrolactone, dimethyl carbonate, methylfomate, butyl format, dimethoxyethane, acetonitrile, and N: N-dimethyl. Electrolyte salts for such cells include light metal salts such as perchlorates, tetrachloroaluminates, tetrafluoroborates, halides, hexafluorophosphates, hexafluoroarsenates, and clovohorates.
Voorbeelden van specifieke metalen, die kunnen worden gebruikt in dergelijke afdichtingen, en die compatibel zijn met verschillende componenten in cellen, 35 die lithiumanodes bevatten, omvatten het volgende:Examples of specific metals, which can be used in such seals, and are compatible with various components in cells, containing lithium anodes, include the following:
In geschikte elektrolieten omvatten metalen, die voor contact met lithium te gebruiken zijn, koper, ijzer, staal, roestvrij staal van alle soorten, nikkel, titanium, tantalium, molybdeen, vanadium, niobium, wolfraam, 40 en metaallegeringen zoals Kovar, Inconel, en Monel (handels- 80 0 3 5 21 - 8 - merken).In suitable electrolytes, metals usable for contact with lithium include copper, iron, steel, stainless steels of all kinds, nickel, titanium, tantalum, molybdenum, vanadium, niobium, tungsten, 40, and metal alloys such as Kovar, Inconel, and Monel (trade 80 0 3 5 21 - 8 brands).
Voorbeelden van metalen en metaallegeringen, die stabiel zijn bij kathodepotentiaal met zwaveldioxyde omvatten aluminium, titanium, tantalium, vanadium, wolfraam, 5 niobium, en molybdeen.Examples of metals and metal alloys that are stable at sulfur dioxide cathode potential include aluminum, titanium, tantalum, vanadium, tungsten, niobium, and molybdenum.
Voorbeelden van metalen compatibel met zilver-chromaat omvatten titanium, tantalium, molybdeen, vanadium, chroom, wolfraam, en roestvrij staal.Examples of metals compatible with silver chromate include titanium, tantalum, molybdenum, vanadium, chrome, tungsten, and stainless steel.
Voorbeelden van metalen en metaallegeringen, 10 die stabiel zijn bij kathodepotentialen met het sterk oxyderende thionylchloride omvatten titanium, molybdeen, niobium, tantalium, wolfraam, Kovar, Inconel, Monel, nikkel, en roestvrij staal.Examples of metals and metal alloys that are stable at cathode potentials with the strong oxidizing thionyl chloride include titanium, molybdenum, niobium, tantalum, tungsten, Kovar, Inconel, Monel, nickel, and stainless steel.
In de volgende voorbeelden worden afdichtingen 15 toegelicht, vervaardigd volgens de uitvinding, en welke zijn beproefd in lithiumcelomgevingen, waardoor de stabiliteit duidelijker te zien is. Alle opgegeven delen zijn gewichtsdelen, tenzij anders is aangegeven. De voorbeelden zijn uitsluitend bedoeld ter illustratie van de 20 uitvinding, en de gegeven details zijn niet bedoeld ter beperking van de uitvinding daartoe.The following examples illustrate seals 15 manufactured in accordance with the invention, and which have been tested in lithium cell environments, making the stability more apparent. All parts specified are parts by weight unless otherwise indicated. The examples are intended to illustrate the invention only, and the details provided are not intended to limit the invention thereto.
VOORBEELD IEXAMPLE I
Een hoeveelheid Buehler "1 micron" aluminium- oxydeslijpsel werd verhit om enig overblijvend aluminium- 25 oxydehydraat te transformeren tot watervrij alfa-aluminium- oxyde. Het gedroogde aluminiumoxyde werd gemengd met gepoederd en gedroogd Corning 1723 aluminosilicaatglas in een voldoende hoeveelheid om een 10 %'s aluminiumoxyde- mengsel te vormen. Ringvormige pilletjes of "voorvormen", 2 30 werden geperst bij 226 MN/m uit het mengsel en in lucht gesinterd van 850°C tot 1050°C, waarbij de temperatuur geleidelijk met stappen van 50°C werd verhoogd bij intervals van 10 min. Een metaal-glas-metaaleindklem werd geassembleerd met het pilletje in de ringvormige ruimte 35 tussen een uitwendig metaalorgaan van koud-gerold staal (laag koolstofgehalte) en een inwendig molybdeenorgaan, teneinde een uitwendige compressie en een inwendig aangepaste afdichting te verschaffen. De afdichtingen werden vervaardigd in een argon-atmosfeer door gedurende 15 min.An amount of Buehler "1 micron" alumina swarf was heated to transform any remaining alumina hydrate into anhydrous alpha alumina. The dried alumina was mixed with powdered and dried Corning 1723 alumino-silicate glass in an amount sufficient to form a 10% alumina mixture. Annular pellets or "preforms" were pressed at 226 MN / m from the mixture and sintered in air from 850 ° C to 1050 ° C, gradually increasing the temperature in steps of 50 ° C at 10 min intervals. A metal-glass-metal end clamp was assembled with the bead in the annular space 35 between an external cold rolled steel (low carbon) metal member and an molybdenum internal member to provide external compression and an internally matched seal. The seals were prepared in an argon atmosphere by passing for 15 min.
40 te smelten bij 1200°C, gevolgd door een 15 min. ontlatings- 800 35 21 - 9 -40 to melt at 1200 ° C, followed by a 15 min. Annealing 800 35 21 - 9 -
VV
Λ periode bij 712°C. De gecompleteerde eindklem werd vervolgens geassembleerd in een "D" formaat Li/SC^ cel met zijn uitwendige metaalorgaan verbonden aan de lithium-anode. De cel werd gevuld met een elektroliet, bestaande 5 uit een 3/4 molaire oplossing van lithiumbromide in een mengsel van 74 gew. % zwaveldioxyde en 26 gew. % aceto-nitril, en werd bij 72°C opgeslagen in een stand met de klem naar beneden. Na zes maanden was er geen enkele lekkage van elektroliet of achteruitgang van de isolatie IQ (een "D" formaatcel is een cilinder met een diameter van 33,3 mm en een lengte van 60,2 mm).Λ period at 712 ° C. The completed end clamp was then assembled in a "D" sized Li / SC4 cell with its external metal member attached to the lithium anode. The cell was filled with an electrolyte consisting of a 3/4 molar solution of lithium bromide in a mixture of 74 wt. % sulfur dioxide and 26 wt. % acetonitrile, and was stored in the clamp down position at 72 ° C. After six months, there was no leakage of electrolyte or deterioration of the insulation IQ (a "D" size cell is a cylinder with a diameter of 33.3 mm and a length of 60.2 mm).
VOORBEELD IIEXAMPLE II
Een glas-op-metaalafdichting werd vervaardigd volgens de procedure van voorbeeld I, maar waarbij het 15 omgevende metaalorgaan was vervaardigd van molybdeen voor het vormen van een aangepaste afdichting. De afdichting werd vervolgens geplaatst in een verzegeld glasflesje, dat een elektrolietoplossing bevatte van de bovengenoemde componenten, maar met 40 % SO2, waarbij het metaalorgaan 20 van de afdichting lithium-gepolariseerd was. De flesjes werden gedurende vijf maanden opgeslagen bij 72°C.A glass-to-metal seal was prepared according to the procedure of Example 1, but the surrounding metal member was made of molybdenum to form a custom seal. The seal was then placed in a sealed glass vial containing an electrolyte solution of the above components, but with 40% SO 2, with the metal member of the seal being lithium polarized. The vials were stored at 72 ° C for five months.
Aan het eind van de opslagperiode was slechts een geringe corrosie zichtbaar, die een aanwijzing gaf van slechts zeer geringe aanpassing. Borosilicaatglasafdichtingen, 25 die werden getest op overeenkomstige wijze, vertoonden een uitgebreide corrosie na slechts zes weken opslag.At the end of the storage period, only slight corrosion was visible, indicating only very slight adjustment. Borosilicate glass seals, tested in a similar manner, showed extensive corrosion after only six weeks of storage.
VOORBEELD IIIEXAMPLE III
Een Fusite borosilicaatglas, waarin opgenomen 30,8 gew. % aluminiumoxyde, werd gebonden in aangepaste 3Q glas-metaalafdichtingen met Kovar geleiders. Het inwendige metaalorgaan of doorvoer was lithiumgepolariseerd, en de afdichting werd blootgesteld aan kokende, gerefluxde 1 molaire LiAlCl^-thionylchloride elektrolietoplossing gedurende 32 dagen. Slechts een gering zwartworden aan 35 de inwendige afdichting werd na deze tijd aangetroffen.A Fusite borosilicate glass, which contains 30.8 wt. % alumina, was bonded in custom 3Q glass-metal seals with Kovar conductors. The internal metal member or lead-through was lithium polarized, and the seal was exposed to boiling refluxed 1 molar LiAlCl 2 -thionyl chloride electrolyte solution for 32 days. Only a slight blackening of the internal seal was found after this time.
Een afdichting van overeenkomstige constructie, waarbij een dergelijk Fusite borosilicaatglas gebruikt werd, • maar slechts met toevoeging van 5 % aluminiumoxyde, ontwikkelde een uitgebreide scheuring onder overeenkomstige 4Q testomstandigheden.A seal of similar construction, using such a Fusite borosilicate glass, but only with the addition of 5% aluminum oxide, developed extensive cracking under corresponding 4Q test conditions.
800 3 5 21 j' - 10 -800 3 5 21 y '- 10 -
De hiervoor gegeven voorbeelden waren uitsluitend bedoeld ter illustratie van de uitvinding. Veranderingen en modificaties zijn mogelijk, zonder daardoor te treden buiten het kader van de uitvinding.The above examples were intended only to illustrate the invention. Changes and modifications are possible without departing from the scope of the invention.
- conclusies - 800 35 21- conclusions - 800 35 21
Claims (12)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US5449379A | 1979-07-03 | 1979-07-03 | |
US5449379 | 1979-07-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8003521A true NL8003521A (en) | 1981-01-06 |
Family
ID=21991473
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8003521A NL8003521A (en) | 1979-07-03 | 1980-06-18 | ELECTROCHEMICAL CELL. |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5613663A (en) |
AU (1) | AU5959780A (en) |
BE (1) | BE884121A (en) |
CA (1) | CA1158302A (en) |
CH (1) | CH647358A5 (en) |
DE (1) | DE3023859A1 (en) |
DK (1) | DK285880A (en) |
FR (1) | FR2461363A1 (en) |
GB (1) | GB2056753B (en) |
IL (1) | IL60102A0 (en) |
IT (1) | IT1131892B (en) |
NL (1) | NL8003521A (en) |
SE (1) | SE450438B (en) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3033130A1 (en) * | 1980-09-03 | 1982-04-01 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | ELECTROCHEMICAL STORAGE CELL |
FR2510310A1 (en) * | 1981-07-21 | 1983-01-28 | Gipelec | NEGATIVE TERMINAL SEALED RUNWAY AND ELECTROCHEMICAL GENERATOR APPLYING THE SAME |
GB2178589B (en) * | 1985-05-21 | 1988-08-17 | Chloride Silent Power Ltd | Composite ceramic structure for use in a sodium sulphur cell |
US5015530A (en) * | 1988-01-21 | 1991-05-14 | The Unites States Of America As Represetned By The United States Department Of Energy | High expansion, lithium corrosion resistant sealing glasses |
US5104738A (en) * | 1988-06-01 | 1992-04-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Sealing glasses for titanium and titanium alloys |
AU638020B2 (en) * | 1989-06-15 | 1993-06-17 | Medtronic, Inc. | Improved glass-metal seals |
US5104755A (en) * | 1989-06-15 | 1992-04-14 | Medtronic, Inc. | Glass-metal seals |
AU635043B2 (en) * | 1989-07-12 | 1993-03-11 | Medtronic, Inc. | Lithium thionyl chloride resistant feedthrough |
DE4104840A1 (en) * | 1991-02-16 | 1992-08-20 | Abb Patent Gmbh | FUEL CELL ARRANGEMENT |
JPH0541241A (en) * | 1991-05-30 | 1993-02-19 | Fuji Electric Co Ltd | Solid electrolyte type fuel cell |
US6759163B2 (en) * | 2000-05-04 | 2004-07-06 | Wilson Greatbatch Ltd. | Mismatched compression glass-to-metal seal |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1078008A (en) * | 1976-03-08 | 1980-05-20 | P. R. Mallory And Co. | Hermetically sealed cell |
US4060423A (en) * | 1976-07-27 | 1977-11-29 | General Electric Company | High-temperature glass composition |
US4158721A (en) * | 1978-05-11 | 1979-06-19 | Gte Sylvania Incorporated | Glass-to-metal seal for electrochemical cells |
-
1980
- 1980-05-16 IL IL60102A patent/IL60102A0/en unknown
- 1980-05-30 GB GB8017703A patent/GB2056753B/en not_active Expired
- 1980-06-03 CA CA000353264A patent/CA1158302A/en not_active Expired
- 1980-06-18 NL NL8003521A patent/NL8003521A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-06-25 AU AU59597/80A patent/AU5959780A/en not_active Abandoned
- 1980-06-26 SE SE8004732A patent/SE450438B/en not_active IP Right Cessation
- 1980-06-26 DE DE19803023859 patent/DE3023859A1/en active Granted
- 1980-07-01 FR FR8014670A patent/FR2461363A1/en active Granted
- 1980-07-02 BE BE2/58634A patent/BE884121A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-07-02 IT IT23201/80A patent/IT1131892B/en active
- 1980-07-02 DK DK285880A patent/DK285880A/en unknown
- 1980-07-02 JP JP9051180A patent/JPS5613663A/en active Pending
- 1980-07-03 CH CH5116/80A patent/CH647358A5/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE450438B (en) | 1987-06-22 |
IT8023201A0 (en) | 1980-07-02 |
JPS5613663A (en) | 1981-02-10 |
DE3023859A1 (en) | 1981-06-04 |
BE884121A (en) | 1980-11-03 |
DK285880A (en) | 1981-01-04 |
AU5959780A (en) | 1981-01-15 |
CA1158302A (en) | 1983-12-06 |
FR2461363B1 (en) | 1984-10-26 |
GB2056753B (en) | 1983-07-06 |
FR2461363A1 (en) | 1981-01-30 |
CH647358A5 (en) | 1985-01-15 |
GB2056753A (en) | 1981-03-18 |
SE8004732L (en) | 1981-01-04 |
DE3023859C2 (en) | 1990-06-21 |
IT1131892B (en) | 1986-06-25 |
IL60102A0 (en) | 1980-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4556613A (en) | Resistant glass in glass-metal seal and cell terminal structure for lithium electrochemical cells | |
US5104755A (en) | Glass-metal seals | |
US10752535B2 (en) | Coefficient of thermal expansion filler for vanadium-based frit materials and/or methods of making and/or using the same | |
EP1464089B1 (en) | Hermetic seals for lithium-ion batteries | |
US10329187B2 (en) | Coefficient of thermal expansion filler for vanadium-based frit materials and/or methods of making and/or using the same | |
NL8003521A (en) | ELECTROCHEMICAL CELL. | |
JPH11106234A (en) | Glass composition for glazing agent | |
JPH1143351A (en) | Glass composition for glaze | |
US4341849A (en) | Sodium resistant sealing glasses and sodium-sulfur cells sealed with said glasses | |
US4199704A (en) | Alumina, calcia, baria, strontia sealing composition and article of manufacture | |
US3697823A (en) | Metal-to-glass-to-metal hermetic seal | |
AU638020B2 (en) | Improved glass-metal seals | |
US5137849A (en) | Sealing glass for the production of glass-to-metal seals | |
US4268313A (en) | Sodium resistant sealing glasses | |
JPH06263478A (en) | Lead-free low melting point glass | |
US4208605A (en) | Alumina, calcia, baria sealing composition optionally modified with B2 3 | |
GB2035995A (en) | Sodium-resistant Glass | |
US3770568A (en) | Glass seals | |
US3734702A (en) | Glass sealing method | |
EP0045359B1 (en) | Sealing glass composition | |
JPS596277B2 (en) | Sealing composition | |
JPS6319456B2 (en) | ||
CA1193621A (en) | Sodium ion conducting glasses and batteries embodying such glasses | |
JPH04175271A (en) | Glass joining body and production thereof | |
JPS5844666A (en) | Nonaqueous electrolyte battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BV | The patent application has lapsed |