Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

NL8403682A - SECONDARY DEVICE FOR STORING ELECTRICAL ENERGY AND ELECTRODE THEREFOR. - Google Patents

SECONDARY DEVICE FOR STORING ELECTRICAL ENERGY AND ELECTRODE THEREFOR. Download PDF

Info

Publication number
NL8403682A
NL8403682A NL8403682A NL8403682A NL8403682A NL 8403682 A NL8403682 A NL 8403682A NL 8403682 A NL8403682 A NL 8403682A NL 8403682 A NL8403682 A NL 8403682A NL 8403682 A NL8403682 A NL 8403682A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
electrode
carbonaceous material
cell
cloth
electrode according
Prior art date
Application number
NL8403682A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
NL189635C (en
Original Assignee
Dow Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dow Chemical Co filed Critical Dow Chemical Co
Publication of NL8403682A publication Critical patent/NL8403682A/en
Application granted granted Critical
Publication of NL189635C publication Critical patent/NL189635C/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/96Carbon-based electrodes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/145Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues
    • D01F9/155Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from pitch or distillation residues from petroleum pitch
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/22Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32Apparatus therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1393Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

* *% VO 6666* *% VO 6666

Secondaire inrichting voor de opslag van electrische energie en electrode daarvoor.Secondary device for the storage of electrical energy and electrode therefor.

De uitvinding betreft de toepassing van een koolstof-houdend materiaal in samenwerking met een electronencollector als een electrode voor secondaire inrichtingen voor de opslag van electrische energie. Het koolstofhoudende materiaal van de electrode is bij aanwe-5 zigheid van een electrolytsysteem dat anionen bevat , zoals perchloraten , hexafluorarsenaten en dergelijke, bij omgevingstemperatuur of voor de toepassing van de electrode normale werktemperaturen stabiel. Dat wil zeggen, dat het koolstofhoudende materiaal tijdens cycli van krachtige electrische lading en ontlading, zoals tot stand kan worden gebracht bij 10 het in werking verkeren van een secondaire inrichting voor de opslag van electrische energie, niet in aanzienlijke mate irreversibel zwelt of inkrimpt..The invention relates to the use of a carbonaceous material in conjunction with an electron collector as an electrode for secondary devices for the storage of electric energy. The carbonaceous material of the electrode is stable in the presence of an electrolyte system containing anions, such as perchlorates, hexafluoroarsenates, and the like, at ambient temperature or before the use of the electrode at normal operating temperatures. That is, the carbonaceous material does not substantially swell or shrink irreversibly during cycles of strong electric charge and discharge, such as can be accomplished in operation of a secondary electric energy storage device.

In talrijke octroorschriften en in de technische lite- ratuur zijn inrichtingen voor de opslag van electrische energie beschre-15 ven, waarbij een koolstofhoudend materiaal, zoals kool of grafiet, als electrodemateriaal wordt toegepast. Natuurlijk was één van de vroegste van deze inrichtingen de accumulator van Laclanche uit 1866, waarin koolstof als een electronencollector werd toegepast in een primaire Zn/ NH^Cl/MnO ^-accumulator. Sindsdien is koolstof op uitgebreide schaal als 20 een component voor de electrode in primaire accumulatoren, primaire brandstofcellen , secondaire brandstofcellen , secondaire accumulatoren en condensatoren toegepast. De functie van de kool of het grafiet in deze eerder vermelde inrichtingen is in de eerste plaats geweest die van een stroomcollector of die van een .reactief materiaal, waarbij met fluor 25 nieuwe verbindingen worden gevormd, die andere structuren en eigenschappen bezitten dan de oorspronkelijke kool/het oorspronkelijke grafiet, en onlangs die van halfgeleider-materialen, die met ionen van de electrolyt zouten vormen. Deze uit de stand van de techniek bekende inrichtingen kunnen gecategoriseerd worden als: primaire accumulatoren, zoals be-30 schreven is in het Amerikaanse octrooischrift nr. 2.597.451 , de literatuur van Panasonic betreffende lithium-accumulatoren, en de Amerikaanse octrooischriften 4.271.242, 3.700.502 en 4.224.389? brandstofcellen, 3403682 / · ί1 2 zoals volgens de Japanse publicatie nr. 54-082043; en. secondaire brandstofcellen met beperkte herlaadbaarbeid, zoals beschreven is in het Amerikaanse octrooischrift 4.037.025 , een herlaadbare brandstofcel , waarbij een geactiveerd grafiet (groot specifiek oppervlak) wordt toe-5 gepast; herlaadbare secondaire accumulatoren, zoals die welke beschreven zijn in het Amerikaanse octrooischrift' 4.251.568 , waarbij grafiet als een stroomcollector wordt toegepast , en in. de..Amerikaanse octrooischrif-ten 3.844.83T en 4..009»323 , en condensatoren, zoals vermeld ia het Ame-• rikaanse- octrooischrift 3..700*975· of in het Duitse· octrooischrift 10 3.231,243 , betreffende· de toepassing van een koolstof met groot speci fiek oppervlak (grafiet). Bij sommige van deze inrichtingen worden ook ioniseerbare zouten toegepast, die· in een niet-geleidend oplosmiddel zijn opgelost’»Numerous patents and technical literature have disclosed electrical energy storage devices using a carbonaceous material, such as carbon or graphite, as the electrode material. Of course, one of the earliest of these devices was the 1866 Laclanche accumulator, in which carbon was used as an electron collector in a primary Zn / NH 2 Cl / MnO 2 accumulator. Since then, carbon has been widely used as a component for the electrode in primary accumulators, primary fuel cells, secondary fuel cells, secondary accumulators and capacitors. The function of the carbon or graphite in these aforementioned devices has primarily been that of a current collector or of a reactive material, with fluorine forming new compounds having different structures and properties than the original carbon / the original graphite, and recently that of semiconductor materials, which form salts with ions of the electrolyte. These prior art devices can be categorized as: primary accumulators as disclosed in U.S. Patent No. 2,597,451, Panasonic literature on lithium accumulators, and U.S. Patents 4,271,242, 3,700,502 and 4,224,389? fuel cells, 3403682/21 2 as per Japanese Publication No. 54-082043; and. limited rechargeable fuel cells, as described in U.S. Pat. No. 4,037,025, a rechargeable fuel cell employing an activated graphite (large surface area); rechargeable secondary accumulators, such as those described in U.S. Pat. No. 4,251,568 using graphite as a current collector, and in. U.S. Pat. Nos. 3,844,83T and 4..009,323, and capacitors as disclosed in U.S. Pat. No. 3,700,975 or in German Pat. No. 3,231,243, p. · The use of a carbon with a large specific surface (graphite). Some of these devices also use ionizable salts, which are · dissolved in a non-conductive solvent. "

De in de octrooischriftea en in de· literatuur beschre-15 ven koolstofhoudende materialen zijn materialen, die gegrafitiseerd of gecarboniseerd. zijn tot de materialen electrisch geleidend, zijn geworden» Deze materialen zijn verkregen, uit polyacetylenen, polyfenylenen, poly-acrylonitrillen en petroleumpek, die men verhit heeft tot. "carbonized and/or graphitized" voorlopermateriaal, waarbij enige mate van electri-20 sche geleidbaarheid wordt verkregen. Sommige van de volgens de litera-tu ir van de stand van de techniek toegepaste grafietsoorten zijn EPG (Reinforced Pyrolytic Graphite) , R-l-grafiet van kernreactor-kwaliteit, PGCP (Pyrolytic Graphite Carbon Paper) en GRAFOXL (een handelsmerk van the Union Carbide Corporation), dat een geëxpandeerd en gecompri-25 meerd grafiet bevat, en dergelijke.The carbonaceous materials described in the patent and literature are materials which are graphitized or carbonized. have become electrically conductive to the materials. These materials have been obtained from polyacetylenes, polyphenylenes, polyacrylonitriles and petroleum pitch which has been heated to. "carbonized and / or graphitized" precursor material, whereby some degree of electrical conductivity is obtained. Some of the graphites used in the prior art literature are EPG (Reinforced Pyrolytic Graphite), nuclear reactor grade RG graphite, PGCP (Pyrolytic Graphite Carbon Paper) and GRAFOXL (a trademark of the Union Carbide Corporation ), which contains an expanded and compressed graphite, and the like.

Dotering van analoge koolstofhoudende materialen is- ook vermeld in Chemical and Engineering News, Volume 60, nr. 16, blzn.Doping of analogous carbonaceous materials is also reported in Chemical and Engineering News, Volume 60, No. 16, p.

29 - 33 , 19 apryl 1 982 in een artikel met de titel "Conducting Polymers R & D Continues to Grow”'; Journal Electrochem Society, Electrochemical 30 Science,. 118, nr. 12, blzn. 1886 - 1890, december 1971; en Chemical & Engineering News, 59, nr. 41, blzn. 34 - 35, 12 October 1981 , getiteld "Polymer Cell Offers More Power, Less Weight”.29-33, Apr 19, 982 in an article entitled "Conducting Polymers R&D Continues to Grow" '; Journal Electrochem Society, Electrochemical 30 Science, 118, No. 12, pp. 1886-1890, December 1971; and Chemical & Engineering News, 59, No. 41, pp. 34-35, 12 October 1981, entitled "Polymer Cell Offers More Power, Less Weight".

De problemen, die zich bij deze vermelde cellen voordoen, zijn, dat zij geen lang leven hebben, daar de electrode, die uit 35 een dergelijk koolstofhoudend materiaal is vervaardigd, aan achteruitgang onderhevig is, wanneer zij onderworpen wordt aan herhaalde cycli van electrische lading en ontlading.The problems which arise with these cells mentioned are that they do not have a long life since the electrode made of such a carbonaceous material is subject to deterioration when it is subjected to repeated cycles of electric charge and discharge.

8403682 * i 3 η r Zo wordt bijvoorbeeld in bet Amerikaanse octrooischrift 3.844.837 een accumulator beschreven, waarbij een grafiet van nucleaire kwaliteit wordt toegepast, dat geïmpregneerd is met spanen Li^O als da positieve electrode en koper als de negatieve electrode in een uit LiCF^-S SO^-dimethylsulfiet (DMSU) bestaande electrolyt. De grafiet-electrode was vervaardigd uit een nucleair grafiet van R-l-kwaliteit (in de handel gebracht door Great Lakes Carbon Company) en daarvan werd vermeld, dat zij na 9 cycli van electrische lading en ontlading schilferig was. De octrooihouder toetsten ook een grafiet-doek en concludeerden, dat het 10 onbevredigend was·. Verscheidene andere grafietsoorten werden met even onbevredigende resultaten toegepast, waarbij de beste resultaten worden verkregen met pyrolytisch grafiet^-dat na 33 cycli in gebreke bleef. Volgens het Amerikaanse octrooischrift 4.037.025 , waarin, de toepassing is beschreven van uit kool of grafiet bestaand materiaal met een groot spe-15 cifiek oppervlak, binnen de poriën waarvan de chemische reactie plaatsvindt,, wordt algemeen gelooft, dat dit. materiaal door gebrek aan continuïteit van het koolstof oppervlak een geringe geleidbaarheid heeft. Voorts wordt, aangenomen, dat dergelijke materialen de dimensionale stabiliteit en structurele· integriteit, die nodig is voor de reversibele vorming 20 van koolstof complexen, die vereist zijn voor een lange levensduur van herlaadbare cycli van secondaire accumulatoren, niet in stand houden.For example, U.S. Pat. No. 3,844,837 discloses an accumulator using a nuclear grade graphite impregnated with chips Li 2 O as the positive electrode and copper as the negative electrode in an output. LiCF 2 -S SO 2 -dimethylsulfite (DMSU) existing electrolyte. The graphite electrode was made from a R-1 grade nuclear graphite (sold by Great Lakes Carbon Company) and was reported to be flaky after 9 cycles of electric charge and discharge. The patent holder also tested a graphite cloth and concluded that it was unsatisfactory. Several other graphites have been used with equally unsatisfactory results, the best results being obtained with pyrolytic graphite which failed after 33 cycles. According to United States Patent Specification 4,037,025, which describes the use of carbon or graphite material having a large specific surface area, within the pores of which the chemical reaction takes place, it is generally believed that this is the case. material has a low conductivity due to the lack of continuity of the carbon surface. Furthermore, it is believed that such materials do not maintain the dimensional stability and structural integrity required for the reversible formation of carbon complexes required for a long life of rechargeable cycles of secondary accumulators.

Experimenten, die in de loop van de ontwikkeling van de onderhavige uitvinding zijn uitgevoerd , omvatten de toepassing van GRAFOIL (handelsmerk), dat bij de eerste electrische lading faalde, en van elec-25 traden van RPG (Super Temp) -grafiet, die ook in gebreke bleven. Gevonden werd, dat een hoeveelheid van meer dan 20% van de uit RPG-grafiet vervaardigde positieve electrode na slechts 27 cycli van electrische la-din- en ontlading verloren ging als schilfers, spaanders en poeder.Experiments conducted in the course of the development of the present invention included the use of GRAFOIL (trademark), which failed at the first electric charge, and of electrodes of RPG (Super Temp) graphite, which also failed. It was found that an amount of more than 20% of the positive electrode made from RPG graphite was lost as chips, chips and powder after only 27 cycles of electric charge and discharge.

Hen bedenke, dat in de stand van de -techniek de achter-30 uitgang van en de schade aan de electrode wordt aangeduid als het resultaat van een zwelling en krimping van het electrodelichaam en dat deze zwelling en krimping groter wordt bij elke cyclus van electrische lading en ontlading , hetgeen de grafietplaatjes, die als gevolg van swellings- en krimpingsspanning afschilferen, vervormen. Bij de uitvoering 35 van deze experimenten in de loop van de ontwikkeling van de onderhavige uitvinding, werd vastgesteld dat een dergelijke afschilfering van de 8403682 ΐ· s 4 grafietplaatjes zich. voordoet wanneer de eerder vermelde grafiet-materia-len aan herhaalde cycli van. electrische lading en ontlading werden onderworpen.Remember that, in the prior art, the rear exit from and damage to the electrode is referred to as the result of a swelling and shrinkage of the electrode body and that this swelling and shrinkage increases with each cycle of electric charge and discharge, which deform the graphite platelets which flake off due to swelling and shrinkage stress. In carrying out these experiments in the course of the development of the present invention, it was found that such exfoliation of the 8403682 4 graphite platelets occurred. occurs when the aforementioned graphite materials are subject to repeated cycles of. electric charge and discharge were subjected.

Volgens een eerste oogmerk/ verschaft de onderhavige 5 uitvinding een electrode voor toepassing in· een secondaire inrichting voor de· opslag· van. electrische energie, welke electrode omvat: een elec-trodelichaam van electrisch geleidend koalstofhoudend materiaal met een skelet-oriëntatie, althans^ aan of bij het oppervlak, en een stroom-collector ,· die daarmee electrisch verbonden is, waarbij genoemd kool-10 stofhoudend materiaal een modulus volgens Young heeft van meer dan (6y.,9 GPa) en tijdens, herhaalde cycli van. electrische lading· en ontlading een fysische dimensionale verandering ondergaat- van minder dan 5%.According to a first object / the present invention provides an electrode for use in a secondary storage device. electric energy, the electrode comprising: an electrode body of electrically conductive carbonaceous material with a skeletal orientation, at least at or near the surface, and a current collector, electrically connected thereto, said carbonaceous material a Young's modulus of greater than (6y., 9 GPa) and during, repeated cycles of. electric charge and discharge undergoes a physical dimensional change of less than 5%.

Volgens een; ander gezichtspunt verschaft de uitvinding • een secondaire inrichting- voor opslag van electrische energie, welke in-15 richting omvat: een huis met een electrisch niet-geleidend inwendig oppervlak en, een voor vocht, ondoorlatend uitwendig· oppervlak of laminair lichaam en waarbij zich in genoemd huis ten minste een cel bevindt, terwijl elke cel ten minste: een paar: 'electrisch geleidende electroden bevat, die electrisch geïsoleerd zijn van contact met elkaar, waarbij genoemd 20 huis· een in hoofdzaak niet-waterhoudende electrolyt bevat, en waarbij ten minste- een van de electroden van elke cel een electrode volgens de uitvinding is.According to a; Another aspect of the invention is provided by the invention: - a secondary electrical energy storage device comprising device: a housing having an electrically non-conductive internal surface and, a moisture-impermeable external surface or laminar body and in which said housing contains at least one cell, each cell containing at least: a pair of electrically conductive electrodes electrically insulated from contact with each other, said housing containing a substantially non-aqueous electrolyte, and at least one of the electrodes of each cell is an electrode according to the invention.

Volgens nog een ander gezichtspunt is de uitvinding gelegen in een secondaire inrichting voor opslag van electrische energie, 25 welke inrichting bevat: een. huis met een electrisch niet-geleidend inwendig oppervlak en een voor vocht ondoorlatend uitwendig oppervlak of gelamineerd lichaam en waarbij ten minste een cel zich in genoemd huis bevindt, terwijl elke cel ten minste een paar electrisch geleidende electroden bevat, die electrisch geïsoleerd zijn van contact met elkaar , 30 waarbij genoemd huis een in hoofdzaak niet-waterhoudende electrolyt bevat en waarbij elk van de electroden van elke cel een electrode is volgens conclusie 1, 2 of 3 , en waarbij elk van genoemde electroden een: vrijheid van keuze heeft met betrekking tot polariteit bij herlading en het vermogen om zonder schade ten dele en/of volledig tegengesteld gepolariseerd 35 te zijn.According to yet another aspect, the invention lies in a secondary electric energy storage device, which device comprises: a. housing having an electrically non-conductive internal surface and a moisture-impermeable external surface or laminated body and wherein at least one cell is located in said housing, each cell containing at least a pair of electrically conductive electrodes electrically insulated from contact with each other, wherein said housing contains a substantially non-aqueous electrolyte and wherein each of the electrodes of each cell is an electrode according to claim 1, 2 or 3, and wherein each of said electrodes has a freedom of choice with respect to polarity when recharged and the ability to be partially and / or completely opposite polarized without damage 35.

De electroden kunnen van elkaar door afstand of door een 8403682 > * 5 .The electrodes can be separated by distance or by an 8403682 * 5.

voor ionen doorlatend materiaal, dat niet electrisch geleidend is , worden gescheiden.ion-permeable material which is not electrically conductive are separated.

ii

Fysische eigenschappenPhysical characteristics

Bij voorkeur dient het- electrisch geleidende koolstof-5 houdende materiaal van de electrode de volgende fysische eigenschapscrite-ria te hebben: i (1) een modulus volgens Young van meer dan 6,9 GPa, bij voorkeur van 69 PGa tot 380 GPa, in het bijzonder van 138 PGa tot 311 GPa.Preferably, the electroconductive carbon-containing material of the electrode should have the following physical property criteria: i (1) a Young's modulus of greater than 6.9 GPa, preferably from 69 PGa to 380 GPa, in especially from 138 PGa to 311 GPa.

(2) Een aspectverhouding, die groter is dan 100 : 1. On-10 der de aspectverhouding wordt hier verstaan de verhouding van lengte tot diameter1/d, van een vezel— of draadstreng van. koolstofhoudend materiaal of de verhouding lengte tot hoogte wanneer het koolstofhou-dende materiaal als een vlakke plaat is gevormd.(2) An aspect ratio greater than 100: 1. The aspect ratio here is understood to be the ratio of length to diameter 1 / d of a fiber or strand of yarn. carbonaceous material or the length to height ratio when the carbonaceous material is formed as a flat sheet.

(3) Be structurele en mechanische integriteit van het 15 koolstofhoudende materiaal, ongeacht in welke- vervaardigingsvorm het kan verkeren (geweven, gebreid of geknoopt danwei niet-geweven uit continu draad of stapelvezels of een film}, moet zodanig zijn dat de aanwezigheid van. een onderste ming, zoals een drukplaat (buitenzijdefilms of draadgaas} om het koolstofhoudende materiaal over de gehele periode 20 van ten minste 100 cycli van lading/ontlading .in de gewenste bladachtige vorm of plaatachtige vorm te houden, niet vereist is.(3) The structural and mechanical integrity of the carbonaceous material, regardless of its manufacturing form (woven, knitted or knotted or non-woven from continuous thread or staple fibers or a film), must be such that the presence of. a bottom member, such as a printing plate (outer films or wire mesh), to maintain the carbonaceous material over the entire period of at least 100 charge / discharge cycles in the desired sheet-like or plate-like shape is not required.

(4) Een met betrekking tot vezelachtige materialen specifiek oppervlak van ten minste 0,1 ma/g, doch minder dan men verbindt aan geactiveerde, absorberende kool, waarbij een geschikte waarde minder 25 dan 50 m2/g is, en de waarde bij voorkeur minder dan 10 m2/g en in het bijzonder minder dan 5 m2/g bedraagt.(4) A fibrous material specific surface area of at least 0.1 ma / g, but less than one is attached to activated absorbent carbon, an appropriate value being less than 50 m2 / g, and the value preferably less than 10 m2 / g and in particular less than 5 m2 / g.

(5} Voldoende integriteit, van de vorm van het koolstofhoudende materiaal, om mogelijk te maken, dat het koolstofhoudende materiaal zijn plaatachtige of bladachtige vorm behoudt wanneer genoemd 30 materiaal een omvang heeft van meer dan 6,45 cm2 tot meer dan 930 cm2 zonder een andere ondersteuning dan het metalen stroomcollectorgestel, dat het randgedeelte van de electrode vormt.(5} Sufficient integrity, of the shape of the carbonaceous material, to allow the carbonaceous material to retain its plate-like or leaf-like shape when said material has a size of more than 6.45 cm2 to more than 930 cm2 without support other than the metal current collector assembly, which forms the edge portion of the electrode.

(6} De secondaire inrichting voor opslag van electrische energie, waarbij de electrode volgens deze uitvinding wordt gebruikt, 35 behoort in hoofdzaak tot een mate van minder dan 100 ppm vrij van water te zijn. Bij voorkeur behoort het watergehalte geringer te zijn dan 20 8403682 C f 6 ppm, terwijl de grootste voorkeur uitgaat naar minder dan 10 ppm.(6} The secondary electric energy storage device using the electrode of this invention should be substantially free of water to a degree less than 100 ppm Preferably the water content should be less than 20 8403682 C f 6 ppm, with most preferred being less than 10 ppm.

De inrichting volgens de uitvinding kan werken met een watergehalte van ten hoogste 300 ppm, doch zal een enigszins verminderde cycluslevens-duur hebben. Voorts, dient het duidelijk te zijn, dat wanneer het niveau 5 van het watergehalte een bezwaar zou gaan opleveren, de inrichting in een dergelijke droge toestand zonder belangrijke schade ,aan haar voortgezet operationeel zijn, kan worden gedemonteerd, gedroogd en opnieuw gemonteerd.The device of the invention can operate with a water content of up to 300 ppm, but will have a slightly reduced cycle life. Furthermore, it should be understood that if the level 5 of the water content should become an objection, the device can be disassembled, dried and reassembled in such a dry state without significant damage to it, without significant damage.

Prestatie/criteria 10 (7) .Het koolstofhoudende materiaal van een electrode dient meer dan 100 cycli van electrische lading en ontlading in stand te kunnen houden zonder enige belangrijke schade als gevolg van afschilfe-ring van het koolstofhoudende materiaal. Bij voorkeur· behoort na meer dan. 500 cycli van electrische lading en ontlading, bij een ontladings-15 capaciteit van een electrode van meer dan 150 coulomb per gram geen belangrijke schade, op te treden., (8) Het coulometrische (coulombische) rendement van het koolstofhoudende materiaal van de electrode dient groter te zijn dan 70%, bij: voorkeur groter dan S0% en in het bijzonder groter dan 90%.Performance / Criteria 10 (7). The carbonaceous material of an electrode should be able to sustain more than 100 cycles of electric charge and discharge without any significant damage from flaking of the carbonaceous material. Preferably · belongs after more than. 500 cycles of electric charge and discharge, with a discharge capacity of an electrode of more than 150 coulomb per gram of no significant damage, to occur. (8) The coulometric (coulombic) efficiency of the carbonaceous material of the electrode should be greater than 70%, preferably greater than SO% and especially greater than 90%.

20 (9) Het koolstofhoudende materiaal van de electrode be hoort krachtige electrische ontladingen van meer dan 70% van zijn electrische ladingscapaciteit gedurende ten minste 100 cycli van electrische lading en ontlading, en bij voorkeur meer dan 80% gedurende meer dan 500 cycli van electrische lading en ontlading in stand te kunnen houden. 25 Het koolstofhoudende materiaal van een electrode met de eerder beschreven fysische eigenschappen dient bijgevolg bij voorkeur electrische ontlading en herlading van meer dan 100 cycli bij een ont-ladingscapaciteit van meer dan 150 coulomb per gram kool stof houdend materiaal in een electrode en bij een coulometrisch rendement van meer 30 dan 70% zonder enige belangrijke irreversibele verandering in afmetingen (dimensionale verandering van minder dan ongeveer 5%) in stand te kunnen houden.(9) The carbonaceous material of the electrode should have powerful electric discharges of more than 70% of its electric charge capacity during at least 100 cycles of electric charge and discharge, and preferably more than 80% of more than 500 cycles of electric charge. and maintain discharge. The carbonaceous material of an electrode with the physical properties previously described therefore preferably serves electrical discharge and recharge of more than 100 cycles at a discharge capacity of more than 150 coulombs per gram of carbonaceous material in an electrode and at a coulometric efficiency. of more than 30% without sustaining any significant irreversible change in size (dimensional change of less than about 5%).

Gewoonlijk wordt het koolstofhoudende. materiaal verkregen door verhitting van een uitgangsmateriaal tot een temperatuur van 35 boven 850°C tot het electrisch geleidend is. Koolstofhoudende voorlo- peruitgangsmaterialent die het electrisch geleidende, georiënteerde kool- 8403682Usually it becomes carbonaceous. material obtained by heating a starting material to a temperature of above 850 ° C until it is electrically conductive. Carbonaceous precursor output material which converts the electrically conductive, oriented carbon 8403682

* A* A

7 * * stofhoudende materiaalgedeelte van de electrode kunnen vormen, kunnen -uit pek (petroleum- of koolteerpek), polyacetyleen, polyacrylonitril, po-lyfenyleen , SARSN (handelsmerk) en dergelijke· worden gevormd. Het als koolstofhoudende voorloper dienende uitgangsmateriaal behoort enige mate 5 van skeletoriëntatia te. bezitten, d.w.z. veel van deze materialen hebben hetzij aanzienlijke concentratie van georiënteerde, benzenoide structurele gedeelten r hetzij gedeelten, die bi.j verhitting- omzetting kunnen bewerkstelligen tot. benzenoide of equivalente skelet-oriëntatie aan of bij het oppervlak vanwege de skelet-oriëntatie van het uitgangsmateriaal.7 * * dust-containing material portion of the electrode can be formed from pitch (petroleum or coal tar pitch), polyacetylene, polyacrylonitrile, polyphenylene, SARSN (trademark), and the like. The starting material serving as carbonaceous precursor should have some degree of backbone orientations. that is, many of these materials have either significant concentration of oriented benzenoid structural portions or portions capable of effecting heat conversion to. benzenoid or equivalent skeletal orientation at or near the surface because of the skeletal orientation of the starting material.

10 Als voorbeeld van bij voorkeur toegepaste koolstof houdende voorloper-materialen, die bij verhitting een der gelijke skelet-oriëntatie vertonen,. kunnen worden genoemd: samenvoegingen van multi— of monof 1 lament-strengen of'vezels, die uit petroleumpek of polyacrylonitril zijn. bereid. Sergelijke multi- of monofilament-strengen of -vezels _; 15 worden gemakkelijk omgezet in draden of garens, die dan verwerkt kunnen worden tót een doekaehtig produkt. Eén van de technieken voor de produk-tie van geschikte monofi lament-vezels is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.005.183, volgens welk octrooischrift de vezels worden verwerkt tot een garen, dat vervolgens- tot een doek wordt geweven. Het 20 doek wordt dan onderworpen aan een temperatuur, gewoonlijk boven 1000eC, die voldoende, is om het doek te verkolen, waarbij het koolstofhoudende materiaal electrisch geleidend wordt gemaakt en het materiaal wordt verschaft met de eerder- in de paragrafen (1) tot en met (6) beschreven fysische eigenschapskenmerken. Een dergelijk doek is in samenwerking 25 met een electronencollector bijzonder geschikt voor toepassing als een electrode in de secondaire inrichting voor opslag van electrische energie volgens, de onderhavige uitvinding.As an example of preferred carbonaceous precursor materials which exhibit such skeletal orientation when heated. may be referred to as assemblies of multi- or mono or lament strands or fibers, which are of petroleum pitch or polyacrylonitrile. prepared. Similar multi or monofilament strands or fibers; 15 are easily converted into threads or yarns, which can then be processed into a clothy product. One of the techniques for producing suitable monofilament fibers is described in U.S. Pat. No. 4,005,183, according to which the fibers are processed into a yarn which is then woven into a cloth. The fabric is then subjected to a temperature, usually above 1000 ° C, which is sufficient to carbonize the fabric, thereby making the carbonaceous material electrically conductive and providing the material with the above in paragraphs (1) to (6) described physical property characteristics. Such a cloth in cooperation with an electron collector is particularly suitable for use as an electrode in the secondary electric energy storage device according to the present invention.

Het is voordelig, dat het koolstofhoudende voorloper-materiaal in de vorm. verkeert van een continu filamentvezel, draad (dra-30 den), die bestaan uit continu filament (continue filamenten) of niet-continu vezelwerk (garen), dat verwerkt kan worden tot samenvoegingen, zoals geweven, niet-geweven, of geknoopte of gebreide samenvoegingen, of de stapelvezels kunnen, als zodanig- worden "af gelegd" om er een doek, een papierachtig of viltachtig plat lichaam van te vormen. Aanvaardbare 35 resultaten worden echter verkregen wanneer garens, die uit korte vezels met een lengte van 1 tot 10- cm zijn vervaardigd, worden geweven tot een 8 4 0 3 6 8 2 I? $ a •doekachtig- produkt (onder voorwaarde, dat dergelijke korte vezels, wanneer zij een warmtebehandeling ondergaan, nog steeds de eerder onder (1) tot en met (6) genoemde fysische eigenschappen bezitten) . Het is natuurlijk duidelijk, dat, terwijl het voordelig is om het voorlopermateriaal, 5 bij voorkeur in een gestabiliseerde toestand (zoals, deze door oxydatie ‘ wordt verkregen), voorafgaande aan verkoling in de gewenste vorm (ge knoopt Of gebreid,, geweven of vervilt) te brengen,.- een dergelijke constructie ten behoeve- van machinale fabrikatie na verkoling kan worden uitgevoerd indien de modulus lager is dan ongeveer 380 GPa en bij voor— 10 keur lager is dan. ongeveer 269 GPa, Het is natuurlijk duidelijk, dat het koolstofhoudende materiaal uit een film-voorloper kan worden gevormd·.It is advantageous that the carbonaceous precursor material be in the form. is of a continuous filament fiber, thread (threads), which consist of continuous filament (continuous filaments) or non-continuous fiber (yarn), which can be processed into assemblies such as woven, non-woven, or knotted or knitted assemblies, or the staple fibers, as such, can be "laid off" to form a cloth, a paper-like or a felt-like flat body. However, acceptable results are obtained when yarns made of short fibers of 1 to 10 cm in length are woven into an 8 4 0 3 6 8 2 I? a cloth-like product (provided that such short fibers, when heat-treated, still have the physical properties previously mentioned under (1) to (6)). Obviously, while it is advantageous to have the precursor material, preferably in a stabilized state (such as, it is obtained by oxidation), prior to charring in the desired shape (knotted or knitted, woven or felted) Such a post-carbonization machine construction may be made if the modulus is less than about 380 GPa and preferably less than. about 269 GPa. Obviously, the carbonaceous material can be formed from a film precursor.

De. mate van verkoling en/of grafitisering blijkt geen regelende factor te. zijn voor wat betreft het gedrag van het materiaal 15 als een electrode-element in een inrichting voor de opslag van electrische energie, behalve dat zij. groot, genoeg moet zijn om het materiaal voldoende electrisch geleidend te maten en ook groot genoeg is om de eerder vermelde fysische en mechanische eigenschappen onder de aangegeven - toepassingscondities te.'verschaffen. In de literatuur wordt naar koolstof— 20 houdende materialen, die een verkolingsgraad van ongeveer 90% hebben, 'verwezen als gedeeltelijk verkoold. Naar koolstofhoudende materialen met een verkolingsgraad van. 91 tot 98% wordt in de literatuur verwezen als· verkoold, materiaal, terwijl naar materialen, die voor meer dan 98% verkoold zijn, wordt verwezen als gegrafitiseerde materialen. Verras-25 senderwijze werd gevonden, dat koolstofhoudende materialen met een verkolingsgraad van 90 tot-9 9% als materialen voor. een electrode gefaald hebben, tenzij het koolstofhoudende materiaal tijdens herhaald toepassen van de cyclus- van. electrische lading en ontlading de vereiste dimensionale stabiliteit bezit. Terwijl bijvoorbeeld RPG-grafiet en GRftEQIL 30 de vereiste verkolingsgraad, de vereiste electrische geleidbaarheid en het vereiste specifieke oppervlak hebben, bezitten zij niet de vereiste fysische eigenschappen wat betreft de modulus volgens Young en aspect-verhouding, waardoor zij in gebreke zijn gebleven.The. degree of carbonization and / or graphitisation does not appear to be a controlling factor. regarding the behavior of the material 15 as an electrode element in an electrical energy storage device, except that they are. large, should be sufficient to measure the material electrically conductive and also large enough to provide the aforementioned physical and mechanical properties under the specified application conditions. In the literature, carbonaceous materials having a degree of carbonization of about 90% are referred to as partially carbonized. To carbonaceous materials with a carbonization degree of. 91 to 98% are referred to in the literature as carbonized material, while materials which are more than 98% carbonized are referred to as graphitized materials. Surprisingly, it has been found that carbonaceous materials having a carbonization degree of 90 to -9% as materials for. have failed an electrode, unless the carbonaceous material is used repeatedly during the cycle of. electric charge and discharge has the required dimensional stability. For example, while RPG graphite and GRftEQIL 30 have the required degree of carbonization, the electrical conductivity required, and the specific surface area required, they do not have the required physical properties in terms of Young's modulus and aspect ratio, so that they are in default.

Volgens de uitvinding kan een herlaadbare en wat de 35 polariteit betreft reversibele inrichting voor de opslag van electrische energie worden vervaardigd door ten minste een paar electroöen, die uit 8403682 0 * 9 het eerder beschreven koolstofhoudende materiaal zijn vervaardigd, en de daarmee verbonden electronencollector (die electrisch geleidend zijn) in een huis te coördineren. Het huis heeft een niet-geleidend inwendig oppervlak en is ondoorlatend voor vocht. De electroden worden onderge-5 dompeld in een in genoemd huis aanwezig niet-waterhoudend fluïdum (waarin water aanwezig is in een. hoeveelheid van minder dan ongeveer 100 ppm). Het fluïdum zelf moet' ten minste een ioniseerbaar' metaalzout kunnen vormen of het bevat dit in opgeloste vorm. Hike electrode bevat het koolstofhoudende aan een hittebehandeling onderworpen materiaal volgens 10 de onderhavige uitvinding, verbonden met een electronencollector, die bij voorkeur tegen contact- met het electrolyt-fluidum geïsoleerd is .According to the invention, a rechargeable and polarity-reversible electrical energy storage device can be manufactured by at least a pair of electrons made from 8403682 0 * 9 the previously described carbonaceous material and the associated electron collector (which electrically conductive) in a house. The housing has a non-conductive internal surface and is impermeable to moisture. The electrodes are immersed in a non-aqueous fluid contained in said housing (in which water is present in an amount of less than about 100 ppm). The fluid itself must be capable of forming "at least one ionizable" metal salt or it contains it in dissolved form. Hike electrode contains the carbonaceous heat-treated material of the present invention, connected to an electron collector, which is preferably insulated against contact with the electrolyte fluid.

De secondaire inrichting volgens de uitvinding voor opslag van electrische energie kan geconstrueerd worden zonder het vermogen om de polariteit om te keren door de eerder vermelde electrisch gelei-15 dende, koolstofhoudende vezelsamenvoeging, zoals een doek, en haar electronencollector als- de positieve electrode, die alterneert met een negatieve electrode, welke* uit een metaal, zoals lithium, of een metaallege-ring kan zijn vervaardigd,., te coördineren en door de electroden onder te donpelen in een fluïdum, dat in hoofdzaak niet-waterhoudend is, welk 20 fluïdum zelf in staat is tot vorming van ten minste een ioniseerbaar oplosbaar metaalzout,. dat daarin is opgelost, of dat ten minste een dergelijk zout daarin opgelost, bevat, waarbij electrolytioneh worden verschaft.The secondary electric energy storage device of the present invention can be constructed without the ability to reverse polarity by the aforementioned electrically conductive carbonaceous fiber assembly, such as a cloth, and its electron collector as the positive electrode. alternates with a negative electrode, which may be made of a metal, such as lithium, or a metal alloy, to coordinate and by immersing the electrodes in a fluid, which is substantially non-aqueous, which fluid itself is capable of forming at least one ionizable soluble metal salt. which is dissolved therein, or which contains at least such a salt dissolved therein, thereby providing electrolytic ion.

Bij de constructie van een. voorkeursuitvoeringsvorm van 25 de secondaire inrichting voor de opslag van electrische energie volgens de onderhavige uitvinding, kunnen om de positieve en negatieve electroden van elkaar te scheiden conventionele poreuze separatoren van glasvezel, polymere materialen of composities van polymer e. materialen worden gebruikt en deze worden bij voorkeur toegepast. De grootste voorkeur gaat 30 uit naar de toepassing van een niet-geweven polypropyleenblad als separator, daar dit de gewenste porositeitsgraad bezit en toch een voldoende kronkelig pad heeft, om te verhinderen, dat koolstofhoudende vezels er doorheen dringen, waarmee, aldus electrische kortsluiting wordt voorkómen. (De poreuze separatoren, werken ook geschikt als verstijvers of steunen 35 voor de electroden).In the construction of a. preferred embodiment of the secondary electric energy storage device of the present invention, to separate the positive and negative electrodes from each other, conventional porous separators of glass fiber, polymeric materials or polymeric compositions. materials are used and these are preferably used. Most preferred is the use of a non-woven polypropylene sheet as a separator, since it has the desired degree of porosity and yet has a sufficiently tortuous path to prevent carbonaceous fibers from penetrating, thus preventing electrical short circuit . (The porous separators also work as stiffeners or supports for the electrodes).

Inrichting voor opslag van energie, die in fluïdum-dichte- huizen aanwezig zijn,.zijn in het algemeen uit de stand van de 8403682 10 techniek bekend. Dergelijke huizen kunnen op geschikte wijze bij de onderhavige uitvinding worden gebruikt zo lang het huismateriaal elec-trisch niet-geleidend en ondoorlatend voor gassen en/of vocht (water of waterdamp) is..Energy storage devices, which are contained in fluid enclosures, are generally known from the prior art 8403682. Such housings may suitably be used in the present invention as long as the housing material is electrically non-conductive and impermeable to gases and / or moisture (water or water vapor).

5 De materialenr die als huismateriaal chemisch verenig- baar: zijn bevonden,· omvatten polyvinylchloride, polyethyleen, poly-propyleen,. polytrifluorethyleen en verwante geperfluoreerde polymeren, "instant set. polymér"'\(ISP), een snel vastwordendreactief urethaan-mengsel, de- aramiden, een.metaal, dat bekleed is met een-niet-geleidend 10 polymeer materiaal, zoals een epoxyhars, bijvoorbeeld DER (handelsmerk van. The Dow Chemical. Company) 331 of met DEÈAKANE (handelsmerk van The Dow Chemical Company), ZETABON (handelsmerk van The. Dow Chemical Company) en/of glas of-een metaaloxyde, -fluoride of dergelijke. Huis-materialen, -die in het bij voorkeur toegepaste propyleencarbonaat-systeem niet ge-15: schikt, bevonden zijn, omvatten acrylharsen, polycarbonaat en nylon.The materials which have been found chemically compatible as house material include polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene ,. polytrifluoroethylene and related perfluorinated polymers, "instant set polymer" (ISP), a fast-setting reactive urethane mixture, dearamides, a metal coated with a non-conductive polymer material, such as an epoxy resin, for example, DER (trademark of. The Dow Chemical. Company) 331 or with DEAKAKANE (trademark of The Dow Chemical Company), ZETABON (trademark of The. Dow Chemical Company) and / or glass or a metal oxide, fluoride or the like. House materials which have been found unsuitable in the preferred propylene carbonate system include acrylic resins, polycarbonate and nylon.

Acrylharsen vormen haarscheurtjes en polycarbonaten vormen haarscheurtjes en worden bovendien, uiterst bros, terwijl nylon (met uitzondering van aramiden) chemisch reactief is.Acrylic resins form hairline cracks and polycarbonates form hairline cracks and, moreover, become extremely brittle, while nylon (with the exception of aramids) is chemically reactive.

Behalve dat een huis-materiaal verenigbaar moet zijn, 20 dient het ook een absolute versperring te leveren van minder dan. 0,02 gram HjO/jaar/m* tegen de. doorlating van waterdamp uit de buitenomgeving van het huis.. Geen van de thans bekende thermoplastische materialen alleen biedt deze absolute· versperring tegen vocht bij een dikte, die voor een accumulatorhuis gewenst zo u zijn. Thans vormen, alleen metalen, 25 bijvoorbeeld aluminium of zacht staal, een. absolute versperring tegen vocht bij een folie-dikte.. Gebleken is, dat aluminiumfolie met een dikte van meer dan 0,038 mm wezenlij k ondoorlatend is voor waterdamp.In addition to being compatible, a housing material must also provide an absolute barrier of less than. 0.02 grams HjO / year / m * against the. permeability of water vapor from the outside environment of the house .. None of the currently known thermoplastic materials alone offers this absolute moisture barrier at a thickness that is desirable for an accumulator house. Currently, only metals, for example aluminum or mild steel, form one. absolute moisture barrier at a film thickness. It has been found that aluminum foil with a thickness of more than 0.038 mm is substantially impermeable to water vapor.

Ook is gebleken, dat wanneer aluminiumfolie met een dikte van 0,00 9 pn. gelamelleerd wordt met andere materialen , het een adequate bescher-. 30 ming tegen waterdampdoorlating kan verschaffen. Geschikte, uit metaal-kunststof-laminaat, door kathodische electro-depositie met epoxyhars bekleed metaal of . van een inwendige bekleding van kunststof of glas voorzien metaal vervaardigde huizen voldoen tegenwoordig aan de eisen van zowel chemische verenigbaarheid als het vermogen om een versperring 35 tegen, vocht te vormen. De meeste cellen en accumulatoren, die tegenwoordig gebouwd worden, zijn getoetst in hetzij een droge bak met een H^O- 8403632 m *» u niveau van minden dan 5 ppm, hetzij een glazen cel, hetzij een dubbel— wandig huis, waarbij de ruimte tussen de wanden gevuld is met een geactiveerde moleculaire zeef, bijvoorbeeld 5 A-zeoliet.It has also been found that when aluminum foil with a thickness of 0.009 pn. is laminated with other materials, providing adequate protection. 30 ming against water vapor transmission. Suitable metal-plastic laminate, metal coated by cathodic electro-deposition with epoxy resin or. Houses made of plastic or glass interior cladding today meet the requirements of both chemical compatibility and the ability to form a barrier to moisture. Most of the cells and accumulators built today have been tested in either a dry container with a H ^ O-8403632 m * u level of less than 5 ppm, or a glass cell or a double-walled housing, where the space between the walls is filled with an activated molecular sieve, for example 5 A zeolite.

Het electrolyt-fluidum bestaat bij voorkeur uit een 5 niet-geleidend, r-hom-t stabiel, niet-waterhoudend oplosmiddel voor een ioniseerbaar zout of ioniseerbare zouten, waarin het ioniseerbare zout in het oplosmiddel is opgelost . Als oplosmiddel kunnen die verbindingen worden gebruikt, die in hef algemeen als zodanig in de stand van de techniek bekend zijn, bijvoorbeeld verbindingen waarin zuurstof-, 10 zwavel- en/of stikstofatomen aan koolstof atomen in een electrochemisch niet-reactieve toestand zijn gebonden. Bij voorkeur kunnen nitrillen, zoals acetonitril? amiden,zoals dimethylformannide? ethers, zoals tetra— hydrofuran; zwavelverbindingen, zoals dimethylsulfiet; en andere verbindingen, goals propyleencarbonaat. worden toegepast. Het is natuurlijk 15 duidelijk, dat het oplosmiddel zelf onder gebruikscondities voldoende . ionis eerbaar kan zijn om. in het oplosmiddel de noodzakelijke ionen te verschaffen. Het ioniseerbare zout moet derhalve ten minste ten dele oplosbaar en ioniseerbaar zijn, hetzij wanneer het wordt opgelost en in het oplosmiddel in. oplossing gaat, hetzij bij vloeibaaraaking. Ter-20 wijl het duidelijk moet zijn,, dat met zouten met geringe oplosbaarheid kan worden gewerkt, zal men. inzien, dat de snelheid van electrische lading en ontlading door de lage concentratie van dergelijke zouten in oplossing ongunstig.kan worden beïnvloed.The electrolyte fluid preferably consists of a non-conductive, r-hom-t stable, non-aqueous solvent for an ionizable salt or ionizable salts, in which the ionizable salt is dissolved in the solvent. As a solvent, those compounds which are generally known as such in the art can be used, for example compounds in which oxygen, sulfur and / or nitrogen atoms are attached to carbon atoms in an electrochemically non-reactive state. Preferably nitriles such as acetonitrile? amides, such as dimethylformannide? ethers, such as tetrahydrofuran; sulfur compounds, such as dimethyl sulfite; and other compounds, goals propylene carbonate. are applied. Obviously, the solvent itself is sufficient under conditions of use. ionis can be honorable to. provide the necessary ions in the solvent. The ionizable salt must therefore be at least partially soluble and ionizable, either when dissolved and in the solvent. solution, either by liquefaction. While it should be understood that low solubility salts can be used, it will be appreciated. recognize that the rate of electric charge and discharge can be adversely affected by the low concentration of such salts in solution.

Ioniseerbare zouten, die in de praktijk van de uitvin-25 ding kunnen worden toegepast, zijn die, welke volgens de stand van de . techniek worden aanbevolen en zouten van de meer actieve -metalen omvatten, zoals: bijvoorbeeld de alkalimetaalzouten, bij voorkeur van lithium, natrium o£ kaliua, of mengsels daarvan, die stabiele anionen bevatten, zoals perchloraat (C104*), tetrafluorboraat (BF.^-), hexa-30 fluorarsenaat (AsFg=), hexafluorantimonaat (SbFg*) of hexafluorfosfaat (PFg“).Ionizable salts which can be used in the practice of the invention are those which are in the prior art. technique are recommended and include salts of the more active metals, such as: for example, the alkali metal salts, preferably of lithium, sodium or potassium, or mixtures thereof containing stable anions, such as perchlorate (C104 *), tetrafluoroborate (BF. ^ -), hexa-30 fluoroarsenate (AsFg =), hexafluoroantimonate (SbFg *) or hexafluorophosphate (PFg “).

De electro ^rt (oplosmiddel en zout) moet in hoofdzaak vrij zijn van water, d.w.z., dat hij minder dan 100 ppm water, bij voorkeur minder dan 20 ppm water en in het bijzonder minder dan 10 ppm water 35 dient te bevatten. Natuurlijk kan de elektrolyt zodanig worden bereid, dat het meer dan de gewenste hoeveelheid water bevat en daarna worden 8403682 t 12 gedroogd, bijvoorbeeld met uit geactiveerd zeoliet 5A bestaande moleculaire zeven. Dergelijke middelen kmnen ook tot de gerede accumulator worden gecombineerd om zeker te stellen, dat de eis van het lage water-niveau wordt gehandhaafd. De electrolyt dient ook zodanig te zijn, dat S hij ionen (anionen en kationen) van het ioniseerbare zout vrij door het oplosmiddel laat bewegen naarmate de electrische potentiaal van lading- en van ontlading de ionen naar en van hun respectieve polen (elec-troden) doet bewegen.The electrolyte (solvent and salt) must be substantially free of water, i.e., it must contain less than 100 ppm water, preferably less than 20 ppm water and especially less than 10 ppm water. Of course, the electrolyte can be prepared to contain more than the desired amount of water and then dried 8403682 t 12, for example with activated sieves 5A molecular sieves. Such means may also be combined into the finished accumulator to ensure that the low water level requirement is maintained. The electrolyte should also be such that it allows ions (anions and cations) of the ionizable salt to move freely through the solvent as the electrical potential of charge and discharge ions moves to and from their respective poles (electrodes) makes you move.

Wanneer de electrode vervaardigd is als een doek of 10 blad, omvat-.zij een electronencollector, die geleidend verbonden is met ten minste één. van- de zanden van de koolstofhoudende vezels of het koolstofhoudende blad..De' rand(en) wordt (worden) bij voorkeur verder beschermd- door een materiaal, waarbij de collector wordt geïsoleerd en de electronencollector in hoofdzaak wordt beschermd tegen 15 contact met het fluïdum, en zijn electrolytionen.. Het beschermende materiaal moet natuurlijk-niet aangetast worden door het fluïdum of de electrolyt-ionen.When the electrode is manufactured as a cloth or sheet, it comprises an electron collector conductively connected to at least one. of the sands of the carbonaceous fibers or carbonaceous sheet. The rim (s) is preferably further protected by a material, the collector being insulated and the electron collector being substantially protected from contact with the fluid, and its electrolyte ions. The protective material must of course not be affected by the fluid or the electrolyte ions.

De· stroomcollector verkeert in innig contact met het · koolstofhoudende materiaal van de electrode althans langs een rand 20 en bij voorkeur bij .alle vier de randen ervan, wanneer het koolstofhoudende .materiaal in de vorm verkeert van een samenvoeging, zoals een vlak doek, blad. of vilt. Ook is er in voorzien, dat de electrode in andere vormen, kan worden: vervaardigd', zoals in de vorm van een cilindrische of buisvormige bundel vezels, draden of garens, waarbij de einden 25 van. de bundel voorzien zijn van een stroomcollector. Het is ook duide-* lijk, dat een electrode in de vorm van een vlak lichaam of doek, wat op vilt kan worden opgerold met een poreuze separator tussen de lagen van het koolstofhoudende materiaal, èn met de tegenover elkaar liggende randen van het-opgerolde materiaal verbonden met een stroomcollector.The current collector is in intimate contact with the carbonaceous material of the electrode at least along an edge 20, and preferably at all four edges thereof, when the carbonaceous material is in the form of an assembly, such as a flat cloth, blade . or felt. It is also envisaged that the electrode can be made in other shapes, such as in the form of a cylindrical or tubular bundle of fibers, threads, or yarns, the ends of which are of the same type. the bundle is equipped with a current collector. It is also clear that an electrode in the form of a flat body or cloth, which can be rolled up on felt with a porous separator between the layers of the carbonaceous material, and with the opposite edges of the rolled-up material connected to a current collector.

30 Terwijl koper-metaal is toegepast als stroomcollector-, kan elk elec- trisch geleidend metaal, of alliage worden toegepast, zoals bijvoorbeeld zilver, goud, platina,, kobalt, palladium en legeringen· daarvan. Terwijl electrodèpositie .toegepast, is bij het binden van een metaal of een me-taallegering aan het koolstofhoudende materiaal,-kunnen ook andere be-35 kledingstechnieken . (met inbegrip van smelt-toepassingen) of methoden voor stroomloze depositie worden gebruikt zolang de randen of einden 8403682 r 13 van de electrode, met inbegrip van bet grootste gedeelte van de vezel-einden bij de randen van bet koolstofhoudende materiaal door bet metaal worden bevochtigd in een mate, die voldoende is om een electriscb contact in stroombaan met een in hoofdzaak lage weerstand te verschaffen.While copper metal has been used as a current collector, any electrically conductive metal, or alloy, may be used, such as, for example, silver, gold, platinum, cobalt, palladium, and alloys thereof. While electrode position is employed in bonding a metal or metal alloy to the carbonaceous material, other coating techniques may also be employed. (including melting applications) or electroless deposition methods are used as long as the edges or ends of the electrode, including most of the fiber ends at the edges of the carbonaceous material, are wetted by the metal to an extent sufficient to provide an electrical contact in a current path of substantially low resistance.

5 Collectoren , die vervaardigd zijn uit een niet- edel metaal, zoals koper, nikkel, zilver of legeringen van dergelijke metalen, moeten tegen de electrolyt worden beschermd en worden daarom, bij voorkeur bekleed met een synthetisch harsmateriaal of een oxyde, fluoride of dergelijke, dat bij de werkcondities van een cel niet door 10 de electrolyt wordt aangetast en ook geen belangrijke achteruitgang ondergaat»Collectors made of a non-noble metal, such as copper, nickel, silver or alloys of such metals, must be protected from the electrolyte and are therefore preferably coated with a synthetic resin material or an oxide, fluoride or the like, that in the working conditions of a cell the electrolyte is not affected and does not suffer any significant deterioration »

Electroden volgens de onderhavige uitvinding, vervaardigd uit het electriscb geleidende, koolstofhoudende materiaal en zijn stroom-collector k urnen in een secondaire inrichting voor energieopslag als de 15 positieve electrode worden gebruikt. Geen aanzienlijke schade aan de electrode zelf of de electrolyt, d.w.z. het oplosmiddel en het ioni-seezbare zoit, wordt waargenomen, wanneer zij herhaalde ladingen bij een capaciteit van meer dan 150 coulomb per gram actief koolstofhoudend materiaal en krachtige ontladingen tot een diepte van meer dan 80% van 20 de totale- capaciteit van de electrode bij grote of kleine snelheden van lading/ontlading ondergaat.Electrodes of the present invention made from the electrically conductive carbonaceous material and its current collector can be used in a secondary energy storage device as the positive electrode. No significant damage to the electrode itself or the electrolyte, ie the solvent and the ionic zoit, is observed when it has repeated charges at a capacity of more than 150 coulombs per gram of active carbonaceous material and powerful discharges to a depth greater than 80% of 20 undergoes total electrode capacity at large or small charge / discharge rates.

Als alternatief kunnen in een accumulator (secondaire batterij) electroden volgens de uitvinding, vervaardigd uit electrisch geleidend koolstofhoudend materiaal, en de bijbehorende stroomcollector 25 ook met dezelfde. gunstige werkingskenmerken als eerder werden beschreven worden toegepast zoals voor de positieve of coor de negatieve electrode.Alternatively, in an accumulator (secondary battery) electrodes according to the invention, made of electrically conductive carbonaceous material, and the associated current collector 25 may also be of the same type. favorable operating characteristics as previously described are used, such as for the positive or negative electrode.

Een specifiek oppervlak van ten minste 0,5 m2 per gram en een lage soortelijke weerstand van minder dan 0,05 ohm/cm van het voor de electrode volgens de uitvinding toegepaste koolstofhoudende 30 materiaal zijn gewenste eigenschappen. Een accumulator, die vervaardigd is met de koolstofhoudend. materiaal bevattende electroden volgens de uitvinding, heeft aldus een extreem lage inwendige weerstand en een zeer hoog daarmee overeenkomend coulometrisch rendement, dat gewoonlijk groter is dan 80%.A specific surface area of at least 0.5 m2 per gram and a low resistivity of less than 0.05 ohm / cm of the carbonaceous material used for the electrode according to the invention are desirable properties. An accumulator made with the carbonaceous material. Material-containing electrodes according to the invention thus have an extremely low internal resistance and a very high corresponding coulometric efficiency, which is usually greater than 80%.

35 Tijdens de periode van onderzoek naar de grenzen van de onderhavige uitvinding werd gevonden, dat begin-ladingsdichtheden bij « 8403682 5 « 14 een lading van meer nan 15,5 tot 3.1 mA/cm3 kunnen restilteren in schade aan het. koolstofhouiende materiaal van de electrode.During the period of research into the limits of the present invention, it has been found that initial charge densities at 8403682 5 14 can restore a charge of greater than 15.5 to 3.1 mA / cm 3 in damage to it. carbonaceous material of the electrode.

Voorbeeld iExample i

Een paar. electroden, die elk. een oppervlak bezaten S van 72 cm3, werden vervaardigd uit een doek van Panex (handelsmerk) PWB-6 (een doek, dat door de fabrikant aan een hittebehandeling was onderworpen. bij een temperatuur van meer dan 1Q00°C, hetgeen dit doek electrogeleidend maakte), in de handel gebracht door Stackpole Fibers Industry Company. Het doek was geweven uit polyacrylonitril (PAN)-10 voorloper,, waarin het garen was geproduceerd uit niet-continue filamenten. (stapelvezels) met een gemiddelde lengte van ongeveer 5 cm en een diameter van 7 tot 8 micrometer-en een aspectverhouding van ongeveer 700: 1 o Het doek was na het weven door de fabrikant aan een hittebehandeling onderworpen. De· randen van het door hitte behandelde doek. werden door '15 middel van electrodepositie bekleed met koper, waarbij een stroomcol-lector werd verschaft. Een draad werd aan één. einde van: de met koper beklede, randen gesoldeerd. Alle vier de randen van elke electrode (stroom? collector en draadverbindingsklem) werden bekleed met een door amine hardbare epoxyhars, DER (handelsmerk). 331, geproduceerd door The Dow 20 Chemical Company, om het metaal te isoleren tegen corrosieve effecten van de electrolyt onder de gebruikscondities. Het paar electroden werd ondergedompeld in een electrolyt, dat een 15%'s oplossing van LiClO^ in propyleencarbonaat, dat in een uit polyvinylchloride (PVC) bestaand huis aanwezig was, bevatte. De electroden werden ten opzichte van el-25 kaar op een afstand.van minder dan 0,6 cm gebracht. De montering van de electroden in het huis werd in een droge bak uitgevoerd. Het huis werd af gedicht terwijl het in de droge bak verkeerde, waazbij' de draden uit het huLs uitstaken.. Het watergehalte in het gemonteerde huis bedroeg minder· dan 10 ppm. De vezels hadden een modulus volgens Young 30 van ongeveer 230 GPa en een. verhouding oppervlak tot gewicht van 0,6 tot L,0 m3/g. De totale electrische capaciteit van het actieve kool-stofhoudende materiaal van de electrode bleek ongeveer 250 co ilomb/g te bedragen.A few. electrodes, each. surface area S of 72 cm 3, were fabricated from a Panex (trade mark) PWB-6 cloth (a cloth that had been heat treated by the manufacturer at a temperature of more than 100 ° C, making this cloth electroconductive ), marketed by Stackpole Fibers Industry Company. The fabric was woven from polyacrylonitrile (PAN) -10 precursor, in which the yarn was produced from non-continuous filaments. (staple fibers) with an average length of about 5 cm and a diameter of 7 to 8 micrometers and an aspect ratio of about 700: 1 o The fabric was subjected to a heat treatment by the manufacturer after weaving. The edges of the heat treated fabric. were electrodepositioned with copper to provide a current collector. A thread was tied to one. end of: the copper-coated, soldered edges. All four edges of each electrode (current collector and wire connector) were coated with an amine curable epoxy resin, DER (trademark). 331, manufactured by The Dow 20 Chemical Company, to insulate the metal from the electrolyte's corrosive effects under the conditions of use. The pair of electrodes were immersed in an electrolyte containing a 15% solution of LiClO 4 in propylene carbonate contained in a polyvinyl chloride (PVC) housing. The electrodes were spaced less than 0.6 cm apart. The electrodes in the housing were mounted in a dry container. The housing was sealed while it was in the dry tray, with the wires protruding from the housing. The water content in the assembled housing was less than 10 ppm. The fibers had a Young 30 modulus of about 230 GPa and one. area to weight ratio of 0.6 to 1.0 m3 / g. The total electrical capacity of the active carbonaceous material of the electrode was found to be approximately 250 col / g.

De aldus vervaardigde cel werd electrisch geladen tot een 35 maximaal voltage van 5,3 volt, waarbij de stroom beperkt werd tot maximaal 5 ,4 milliampère/cm3 electrode-buitenoppervlak. De cel werd in een 8403682 9 15 periode van 11 maanden in 1250 cycli electrisch geladen en ontladen en ' vertoonde een coulometrisch rendement van meer dan 90%, uitgevoerd bij een ontladingscapaciteit van meer dan 85%. De cel werd vervolgens gedemonteerd en de vezels van elk van de doek-electroden werden onder een 5 microscoop met een vermogen om 1000 maal te vergroten onderzocht. De vezels hadden, voor zover' meetbaar, dezelfde diameter als de van dezelfde partij af Jranstige vezels, die niet in de cel waren toegepast. De cel werd opnieuw gemonteerd en het toetsen op dezelfde wijze als eerder werd beschreven voortgezet. De- cel heeft tot dusverre meer dan 2800 10 cycli van lading en ontlading* gedurende een periode van 23 maanden voltooid zonder een verminder in g van coulometrisch rendement; zij heeft nog* steeds een coulometrisch rendement van meer dan 90%.The cell thus manufactured was charged electrically to a maximum voltage of 5.3 volts, limiting the current to a maximum of 5.4 milliamps / cm 3 electrode outer surface. The cell was electrically charged and discharged in 1250 cycles over a period of 11 months in 1150 cycles and exhibited a coulometric efficiency of more than 90% performed at a discharge capacity of more than 85%. The cell was then disassembled and the fibers of each of the cloth electrodes were examined under a microscope with an ability to magnify 1000 times. The fibers, as far as measurable, had the same diameter as the fibers from the same batch, which had not been used in the cell. The cell was reassembled and testing continued in the same manner as previously described. The cell has so far completed more than 2800 10 charge and discharge cycles * over a 23 month period without a decrease in coulometric efficiency; it still * has a coulometric efficiency of more than 90%.

Voorbeeld IXExample IX

Zes electroden, die gelijk waren aan de electrodes vol-15 gens voorbeeld I, werden vervaardigd en in een uit drie cellen bestaande eenheid zodanig, aangesloten, dat elk van de drie paren electroden in afzonderli jke, uit polyethyleen vervaardigde zakken werden af gedicht.Six electrodes equal to the electrodes of Example 1 were prepared and connected in a three-cell unit such that each of the three pairs of electrodes were sealed in separate bags made of polyethylene.

De electroden werden in serie aangesloten. De uit drie cellen bestaande eenheid liet men op dezelfde wijze als beschreven in voorbeeld I werfen, 20 met dit verschil, dat het voltage ongeveer 16 volt bedroeg. Het aanvankelijke open-circTitvoltage.bedroeg ongeveer 13,5 volt. Na 228 cycli van . electrische lading en ontlading, waarbij de ontlading werd uitgevoerd tot een krachtige ontlading van meer dan 78% van de totale capaciteit, werden de cellen gedemonteerd en werden de electroden uit hun zakken 25 verwijderd en de vezels onderzocht op tekenen van achteruitgang, d.w.z. vorming van schilfers, en· overmatige zwelling en krimping van de vezels. Het onderzoek toonde aan, dat er geen aanwijsbare verandering in vezel-diameter was, te oordelen naar de in dezelfde partij doek gemeten vezels, die niet voor de vervaardiging van- de electrode volgens dit voorbeeld 30 waren toegepast. De metingen werden uitgevoerd met een laser-interfero-meter.The electrodes were connected in series. The three cell unit was recruited in the same manner as described in Example 1, except that the voltage was about 16 volts. The initial open circuit voltage was approximately 13.5 volts. After 228 cycles of. electric charge and discharge, where the discharge was performed to a powerful discharge of more than 78% of the total capacity, the cells were disassembled and the electrodes removed from their pockets and the fibers examined for signs of deterioration, ie flakiness , and · excessive swelling and shrinkage of the fibers. The examination showed that there was no detectable change in fiber diameter judging by the fibers measured in the same batch of cloth which were not used for the manufacture of the electrode of this Example. The measurements were made with a laser interferometer.

Voorbeeld XIIExample XII

Verscheidene vlakke draden werden gesneden uit een doek, dat geweven was uit· garen, vervaardigd uit een in wezen continue mono-35 filament-voorloper-vezel, die uit petroleumpek was gemaakt. De vezels waren vervaardigd door The.Union Carbide Company en in de handel ge- 8403682 < « 16 bracht onder de handelsnaam Thomel (handelsmerk) . Het voorloper-vezel-werk-garen met een aspectverhouding van ongeveer 800 : 1 was geweven tof een doek en vervolgens onderworpen aan een hittebehandeling bij een- temperatuur van meer dan 2QQ0°C. De vlakke bladen hebben elk een 5 afmeting van ongeveer 930 cm* in oppervlak· Na de hittebehandeling had de· vezel een modulus volgens Young van 310 GPa en een specifiek oppervlak van ongeveer l-.m2/g. De bladen werden langs hun vier randen met ko-per-metaal geplateerd r zodat alle vezels electrisch-'-werden verbonden onder vorming .van. een electronencollectorgestel. Een geïsoleerde koper-10 draad werd aan één rand. van. de collector bij een hoe k bevestigd door solderen en. de- soldeerverbinding en koper-collector werden bekleed met een hardbare vinylesterhars van het merk DER&KANE (handelsmerk van The Dow Chemical Company) . Elk paar bladen werd parallel ten opzichte van elkaar geschakeld met de gesoldeerde draden aan de tegenover elkaar 15 liggende einden van de aan elkaar passende randen en gescheiden door een van kleine gaatjes voorzien, niet-geweven,. vezelig, uit propyleen vervaardigd, samengesteld blad .met een dikte van 0,1 mm. Een uit polyethyleen vervaardigde zak met een. omvang van 930 cm2 werd als cel- . houder toegepast. De drie cellen werden in een droge bak gemonteerd 20 door een paar: koolstofvezelbladen en. hm separator in elk van de drie zakken te plaatsen, en. elke zak. te vullen met ongeveer 500 gram van een electrolyt, bestaande uit een 15 gew.%'s oplossing van LiC104 in propyleencarbonaat. Het electrolyt-niveau in dè zak bleek 21 gram actieve vezel per electrode (het aan de electrolyt blootgestelde opper-25 vlak van de· electrode) te· verschaffen..De rest van de koolstofvezel van elke electrode stak. buiten de oplossing uit of was bedekt door het gestel van Derakane (handelsmerk) -hars/kopermetaal.Several planar threads were cut from a cloth woven from yarn made from an essentially continuous mono-filament precursor fiber made from petroleum pitch. The fibers were manufactured by The Union Carbide Company and marketed under the trade name Thomel (trade mark). The precursor fiber working yarn with an aspect ratio of about 800: 1 was woven from a cloth and then subjected to a heat treatment at a temperature of more than 200 ° C. The flat blades each have a size of about 930 cm * in area. After the heat treatment, the fiber had a Young's modulus of 310 GPa and a specific area of about 1-m 2 / g. The blades were plated along their four edges with copper metal so that all fibers were electrically joined to form. an electron collector device. An insulated copper-10 wire was cut on one edge. from. the collector at a how k confirmed by soldering and. solder joint and copper collector were coated with a curable vinyl ester resin of the DER & KANE brand (trademark of The Dow Chemical Company). Each pair of blades was connected parallel to each other with the soldered wires at the opposite ends of the mating edges and separated by a small, nonwoven, perforated. fibrous propylene composite sheet with a thickness of 0.1 mm. A bag made of polyethylene with a. size of 930 cm2 was used as a cell. holder applied. The three cells were mounted in a dry tray by a pair of carbon fiber sheets and. place the separator in each of the three pockets, and. every bag. to be filled with about 500 grams of an electrolyte, consisting of a 15% by weight solution of LiC104 in propylene carbonate. The electrolyte level in the bag was found to provide 21 grams of active fiber per electrode (the surface of the electrode exposed to the electrolyte). The remainder of the carbon fiber of each electrode protruded. outside the solution or was covered by the frame of Derakane (trademark) resin / copper metal.

Door de cellen in een droge bak te monteren werd het watergehalte op minder .dan 20 ppm van. de electrolytoplossing gehouden.By mounting the cells in a dry container, the water content was reduced to less than 20 ppm. the electrolyte solution.

30 Elke zak werd terwijl hij· inde droge bak verkeerde af gedicht op een zodanige wijze, dat. de gesoldeerde draadeinden zich door de afdichting heen aan tegenover elkaar gelegen einden van de af gedichte rand uitstrekten. De aldus .vervaardigde drie cellen werden· in. een bak van doorschijnende kunststof· geplaatst, en de draden in serie verbonden. Een hoe-35 veelheid uit geactiveerd zeoliet 5A bestaande moleculaire zeven (om vocht te absorberen) werd over de bovenkant van de cellen toegevoegd, » *a 8403682 * * 17 waarna de samenvoeging uit de droge bak werd verwijderd. De einddraden van de twee eindplaten van. de serie van drie cellen werden verbonden met de klemmen, die zich. door een kap o£ deksel voor de bak uitstrekten en de kap snel afsluitend op de kast aangebracht.Each bag was sealed in the dry tray in such a way that. the soldered wire ends extended through the seal at opposite ends of the sealed edge. The three cells thus prepared were in. a tray made of translucent plastic · placed, and the wires connected in series. An amount of activated zeolite 5A molecular sieves (to absorb moisture) was added over the top of the cells, and the combination was removed from the dry tray. The end wires of the two end plates of. the series of three cells were connected to the terminals, which are located. extended through a hood or lid in front of the container and the hood was fastened to the cabinet quickly.

5 De samenvoeging werd 45 minuten geladen bij een poten tiaal van 15 tot 16 volt en een stroom van 1,3 tot 2 ampère. Daarna werd de Inrichting*ontladen via een 12 volt's autokoplamp, waarbij een gemiddelde stroom van 2,0 tot 2,5 ampère werd onttrokken. De inrichting werd in 30 minuten ontladen tot 90% van haar capaciteit. De cycli van 10 electrische lading en ontlading werden meer dan 350 maal uitgevoerd. De cel werd vervolgens gedemonteerd en de vezels onderzocht onder een microscoop bij een IQOQ-vouüge vergroting en vertoonde geen aanwijsbare tekenen van zwelling of achteruitgang als gevolg van schilfering.The assembly was charged for 45 minutes at a potential of 15 to 16 volts and a current of 1.3 to 2 amps. Thereafter, the Device * was discharged through a 12 volt car headlight, drawing an average current of 2.0 to 2.5 amps. The device was discharged to 90% of its capacity in 30 minutes. The electric charge and discharge cycles were performed more than 350 times. The cell was then disassembled and the fibers examined under a microscope at IQOQ-solid magnification and showed no evidence of swelling or deterioration due to scaling.

De inrichting aanvaardde een electrische lading en een krachtige ont— 15 lading bij een capaciteit van 90% voor elke cyclus.The device accepted an electric charge and a powerful discharge at a capacity of 90% for each cycle.

Voorbeeld IVExample IV

Een doel op basis, van- PAN (voorloper-vezel) werd verkregen bij R.K. Textile, Ltd. , Heaton Moor, O.K. Het doek werd in de handel gebracht onder de handelsnaam Panex (handelsmerk) en bestond uit 20 niet-geleidende koolstofvezels met een aspectverhouding. van meer dan· 250 t l, vervaardigd tot garen en geweven doek en was, zoals gerapporteerd werd, niet op een temperatuur boven 400 °C verhit . Het doek werd onderworpen aan een hittebehandeling bij een temperatuur van ongeveer 1000°C gedurende een tijd, die voldoende was om het doek electrisch ge-25 leidend te maken. Het aan hittebehandeling onderworpen doek bezat een modulus volgens Young· van ongeveer 160 GPa en een specifiek oppervlak van ongeveer 1 m2/g. Twee doekmonsters, elk met een breedte van 5 cm aan een zijkant en een oppervlak van 26. cm2, werden uit het aan hittebehandeling onderworpen doek gesneden en de vier randen van elk doek 30 werden geplateerd met kopermetaal, waarbij een stroomcollector voor de electrode werd gevormd. Een draad werd aan één hoek van de stroomcollec-* tor van elke electrode gesoldeerd. Het soldeer en de. loperen stroomcollector werden met een uit vinylesterhars van het merk Derakane (handelsmerk) bestaande bekledingscompositie bekleed. Een uit niet-geweven polypropy-35 leen bestaand samengesteld blad, Celgard (handelsmerk) 5511, werd tussen de twee electroden geplaatst en de electroden werden in een uit kunststof bestaande zak (omhul Ung) gebracht. Deze samenvoeging werd in een 8403682 « ___ 18 droge bak geplaatst,, waarin het watergehalte op minder dan 20 ppm van de electrolytoplossing werd gehouden.. Een 10 gew.%' s oplossing van LiClO^ in een oplossing van propyieencarbonaat werd toegepast om de omhulling' te vullen- tot de twee electroden in de electrolytoplossing wa-5 ren ondergedompeld. De draden van elke electrode werden verbonden aan een dubbelpolige tweewegschakeling, waarvan één klem werd verbonden aan een electrische voltagebron van 5,3 volt. De andere klem werd verbonden met een uit een electrische weerstand bestaande belasting van 10 ohm.A target based on PAN (precursor fiber) was obtained from R.K. Textile, Ltd. , Heaton Moor, O.K. The cloth was marketed under the trade name Panex (trade mark) and consisted of 20 non-conductive carbon fibers with an aspect ratio. over 250 tl, made into yarn and woven cloth and, as reported, had not been heated above 400 ° C. The cloth was subjected to a heat treatment at a temperature of about 1000 ° C for a time sufficient to make the cloth electrically conductive. The heat-treated fabric had a Young's modulus of about 160 GPa and a specific surface area of about 1 m2 / g. Two cloth samples, each with a width of 5 cm on one side and a surface of 26 cm 2, were cut from the heat-treated cloth and the four edges of each cloth 30 were plated with copper metal, forming a current collector for the electrode . A wire was soldered at one corner of the current collector from each electrode. The solder and the. The current collector was coated with a vinyl composition resin of the Derakane brand (trademark). A polypropylene nonwoven composite sheet, Celgard (Trademark) 5511, was placed between the two electrodes and the electrodes were placed in a plastic bag (sheath Ung). This combination was placed in an 18403682 dry container, in which the water content was kept at less than 20 ppm of the electrolyte solution. A 10 wt% solution of LiClO4 in a solution of propylene carbonate was used to coat the coating. until the two electrodes were immersed in the electrolyte solution. The wires of each electrode were connected to a two-pole two-way circuit, one terminal of which was connected to a 5.3 volt electrical voltage source. The other terminal was connected to a 10 ohm load consisting of an electrical resistor.

De cel werd krachtig ontladen tot meer dan 80% van haar totale lading 10 en er werden meer dan. 800 cycli van electrische lading en ontlading mee ultgevoerd met een coulometrisch rendement van meer dan 80%. De capaciteit van dese cel bedroeg: ongeveer 70% van die van het PAN-voorbeeld (voorbeeld I) op basis: van het totale electrode-gewicht.The cell was discharged vigorously to over 80% of its total charge 10 and over. 800 cycles of electric charge and discharge with a coulometric efficiency of more than 80%. The capacity of this cell was about 70% of that of the PAN example (Example I) based on the total electrode weight.

Cellen,, die volgens de onderhavige uitvinding vervaar-15 digd zijn, bleken een inwendige weerstand te hebben, die in een .zes electroden bevattende cel gemiddeld minder dan 0,41 ohm/m2 electrode-buitenoppervlak bedraagt. Deze waarde, ..die oorspronkelijk als minder dan. t ohm werd, gemeten,, omvatte de invoer draden naar het ladings-systeem, die. een lengte hadden van. ongeveer 6 meter. Bij meting van de 20 weerstand van- de · leidingen en. vervolgens hermeting van de totale weerstand van het systeem van het. laden, af, werd de weerstand van de eigenlijke accumulator (secondaire batterij) berekend op 0,41 ohm/m2 .Cells manufactured in accordance with the present invention have been found to have an internal resistance which is less than 0.41 ohm / m 2 electrode outer surface on average in a cell containing electrodes. This value, .. originally as less than. ohm was measured, the input wires to the charge system included that. had a length of. about 6 meters. When measuring the resistance of the pipes and. then measure the total resistance of the system from the. charging, the resistance of the actual accumulator (secondary battery) was calculated to be 0.41 ohm / m2.

Een bevestiging van de gegevens uit de boven vermelde voorbeelden werd doorv een medewerker uitgevoerd in een -2 electroden be-25 vattende cel, die vervaardigd was uit "Thomel"-doek, VCB-45 met een modulus volgens Young van 310 GPa), een specifiek oppervlak van 1 m2/g en een aspectverhouding van meer dan 10.000 tl, waarbij elk doek een afmeting had van 15,2 cm x: 15,2 cm. Koperen randen werden rond alle vier de randen van het doek geplat_eerd, waarbij de stroomcollector 30 werd gevormd. De stroomcollector werd vervolgens bekleed met DEKAKANE (handelsmerk) 470-36. De stroomcollectorranden hadden een breedte van ongeveer 2,6 cm, waarbij oppervlakten aan koolstofhoudend materiaal van ongeveer 10 cm x t0~cm overbleven. Het oppervlak van 100 cm2 van elke electrode bevatte ongeveer 6 gram koolstof vezel.Confirmation of the data from the above examples was performed by a worker in a -2 electrode-containing cell made of "Thomel" cloth, VCB-45 with a Young's modulus of 310 GPa), a specific surface area of 1 m2 / g and an aspect ratio of more than 10,000 tl, each cloth having a size of 15.2 cm x: 15.2 cm. Copper edges were plated around all four edges of the fabric to form the current collector 30. The current collector was then coated with DEKAKANE (trademark) 470-36. The current collector edges had a width of about 2.6 cm, leaving surfaces of carbonaceous material of about 10 cm × 10 cm. The 100 cm2 area of each electrode contained about 6 grams of carbon fiber.

35 De electroden werden gescheiden door een electrode te plaatsen in een door smeltlassen af gsdichte zak, die uit microporeuze 8403682 1 9 polypropyleenfilm van het merk "Celgard" (handelsmerk 5511 was vervaardigd.The electrodes were separated by placing an electrode in a fusion-sealed bag made of microporous 8403682 1 polypropylene film of the "Celgard" brand (trademark 5511).

De samenvoeging van electroden en separator werd geplaatst in een uit polyethyleen vervaardigde zak, waarna de zak gevild 5 werd met een droge electrolyt van 15 gew.%'s LiClO^ in propyleencarbo-naat (ongeveer 100 ml) en de samenvoeging werd samengedrukt tussen twee van kunststofranden voorziene dr ikplaten, die de zijden van de zak, waar- . in zich. de electrolyt bevond, ondersteunden. De dikte van de met DERAKANE beklede koperen stroomcollector verhinderde, dat de vezelachtige delen 10 van de twee electroden tot aan- de minima Je scheidingsafstand ten opzichte van elkaar werden geperst. Bij latere proeven werd een afstands-plaat van 10 cm x 10 cm tussen de rand-drukplaten ingevoegd om de combinatie van electrode en separator steviger samen te persen. Hierdoor werd de cel-weerstand van ongeveer 0,9 ohm verlaagd tot ongeveer 0,7 ohm.The assembly of electrodes and separator was placed in a polyethylene bag, then the bag was skinned with a dry electrolyte of 15 wt% LiClO 2 in propylene carbonate (about 100 ml) and the combination was compressed between two plastic edges provided with plastic edges, covering the sides of the bag, including. in itself. the electrolyte. The thickness of the DERAKANE-clad copper current collector prevented the fibrous portions 10 of the two electrodes from being pressed to the minimum separation distance. In later trials, a 10 cm x 10 cm spacer plate was inserted between the edge printing plates to more firmly compress the electrode and separator combination. This decreased the cell resistance from about 0.9 ohms to about 0.7 ohms.

15 Ontladingsgegevens bij verscheidene ontladingssnelheden werden voor. twee van de boven beschreven cel-configuraties vastgesteld, m een gevaL (een cel van 0, 9 ohm) werd de electrode-separatie beperkt door een epoxy-hekleding van ongeveer 4 mm op de stroomcollector. In het andere geval (cellen van 0,7 ohm) werden de electroden in het midden 20 samengeperst met alleen de pore tze, uit polypropyleen vervaardigde separator er tussen (minder dan 1 mm).Discharge data at various discharge rates were provided. two of the cell configurations described above were determined, in a case (a 0.9 ohm cell), the electrode separation was limited by an epoxy fence of about 4 mm on the current collector. Otherwise (0.7 ohm cells), the electrodes in the center were compressed with only the porous polypropylene separator (less than 1 mm) in between.

In de grafiek van fig. 1 wordt het eindvoltage versus de ontlading in coulomb per gram vezel voor de cel van 0,9 ohm bij verscheidene ontladingssnelheden van 6 uur tot 3/4 uur weergegeven. Deze 25 ontladingen komen overeen met een zogenaamd eerste plateau (2 volt af— knijpspanning). Indien aangenomen wordt, dat de totale capaciteit van het eerste plateau tot het voltage van 2 volt afknijpspanning 180 coulomb per gram bedraagt, dan kunnen de waarden op de abscis vervangen worden door "% ontladen"; waarbij "180 coulomb/g" equivalent is. aan ”100% 30 ontladen".The graph of FIG. 1 shows the final voltage versus discharge in coulombs per gram of fiber for the 0.9 ohm cell at various discharge rates from 6 hours to 3/4 hours. These 25 discharges correspond to a so-called first plateau (2 volt pinch-off voltage). If it is assumed that the total capacity of the first plateau to the voltage of 2 volt pinch-off voltage is 180 coulombs per gram, the values on the abscissa can be replaced by "% discharge"; wherein "180 coulomb / g" is equivalent. to "100% 30 discharge".

De totale energie, die bij een constante belasting bij een snelheid van. 3 uur wordt teruggewonnen, xs ongeveer dezelfde als bij de snelheid van 6 uur. Bij de snelle ontlading van 3/4 uur worden ondoelmatigheden teweeggebracht, die plaatsvinden als gevolg van de 35 .. celweerstand en electrode-polarisatie. --De electrode-strooradichtheden, overeenkomende met deze ontladingssnelheden zijn: 8403682 m ______ r *» 20The total energy generated at a constant load at a rate of. 3 hours are recovered, xs approximately the same as at the 6 hours rate. In the rapid discharge of 3/4 hours, inefficiencies are caused, which occur due to the 35 .. cell resistance and electrode polarization. --The electrode beam densities corresponding to these discharge rates are: 8403682 m ______ r * »20

Snelheid (uur) Gemiddelde stroomdichtheid bij constante belasting _ (ma/cm*)_ 6 0,5 5 3 ' 1,0 lrS 2,0 0,75 4,0 . De' aanduiding "coulomb per gram vezel" is berekend op het gewicht van. het actieve koolstof houdende materiaal van slechts een .10 electrode..Speed (hours) Average current density at constant load _ (ma / cm *) _ 6 0.5 5 3 '1.0 lrS 2.0 0.75 4.0. The designation "coulomb per gram of fiber" is based on the weight of. the active carbonaceous material of only a .10 electrode ..

De curve van fig. 2 laat de gegevens zien voor een cel van. 0,7 ohm. Het is- duidelijk, dat. meer energie, beschikbaar is voor de cel met. de lagere weerstand. De curve van. fig. 3 geeft de vergelijking van de twee cellen bij de hogere ontladingssnelheid (snelheid van 3/4 15 uur).The curve of Figure 2 shows the data for a cell of. 0.7 ohms. It's clear that. more energy, is available to the cell with. the lower resistance. The curve of. Figure 3 shows the comparison of the two cells at the higher discharge rate (rate of 3 / 4-15 hours).

Een uit' lithiummetaal vervaardigde vergelijkingselectro-de, werd, in de cel ingevoegd om te bepalen welke electrode polariseerde. De voltage-dalingen tussen alle electrode en de vergelijkingselectrode werden bepaald'tijdens lading en ontlading en bij opening van het 20 circuit.A comparative electrode made of lithium metal was inserted into the cell to determine which electrode was polarizing. The voltage drops between all the electrode and the comparative electrode were determined during charge and discharge and upon opening of the circuit.

Bij. opening van het circuit waren de voltages tussen de negatieve, electrode en de. vergelijkingselectrode in het algemeen minder dan 1QQ mv en veranderden slechts .in geringe mate met .de tijd. Wanneer het voltage tussen de positieve electrode en de vergelijkingselectrode 25 werd gemeten* veranderde het met de tijd, waarbij het na elke lading geringer werd en. na. elke ontlading groter werd..Bee. opening of the circuit were the voltages between the negative, electrode and the. comparative electrode generally less than 1QΩ mv and only slightly changed with time. When the voltage between the positive electrode and the comparator electrode 25 was measured, it changed over time, decreasing after each charge and. after. every discharge got bigger ..

De maximale energievexmogens. van een accumulatorcel bij verschillende stadia van lading, werden bepaald door stootsgewijze ontlading, van de cel bij .belastingen,, die eindvoltages gaven van de 30 helft, van het open-circuitvolta gs. De "stoten" duurden 10 seconden en het vermogen werd -^berekend als. het gemiddelde vermogen over de 10 seconden.The maximum energy powers. of an accumulator cell at different stages of charge, were determined by impulse discharge, of the cell at loads, giving terminal voltages of half, of the open circuit voltages. The "bumps" lasted 10 seconds and the power was calculated as. the average power over 10 seconds.

De cel werd eerst geladen tot. 344 coulomb per gram v actief koolstofhoudiend. materiaal in. een. electrode. Dit werd beschouwd als 35 een ladingstoestand van 100%. De maximale, stroom, die aan de cel met de electrode van 10 cm x 10 cm bij ladingstoestand 100% werd onttrokken, 8403682 * * 21 bedroeg-,2,5 tot 3,0 ampère- Daaropvolgende bepalingen van het vermogen, werden uitgevoerd, bij niveaus van 247 coulomb per gram (lading 72%) en 224 coulomb per gram (lading 65%). De curve van fig. 4 geeft de resultaten aan.The cell was first charged to. 344 coulombs per gram v active carbonaceous. material. a. electrode. This was considered to be a 100% charge state. The maximum current withdrawn from the cell with the 10 cm x 10 cm electrode at 100% charge state was 8403682 * * 21, 2.5 to 3.0 amps. Subsequent power measurements were made, at levels of 247 coulomb per gram (72% load) and 224 coulomb per gram (65% load). The curve of Fig. 4 indicates the results.

5 Het: maximale vermogen uit deze cel bedroeg ongeveer 0,48 watt per gram vezel bij ladingstoestand 100%, waarbij deze daalde tot ongeveer 0,31 watt per gram vezel bij ladingstoestand 72%. Daarna dalen de energievermogens snel, daar de voltagedalingen en polarisatie beginnen op te treden- Een ontladingsstoot van langer dan 10 secon-10 den vermindert niet noodzakelijkerwijze voor een groot deel het eindver-mogen. De curve van fig. 5 geeft het voltageverloop aan van een 40 seconden durende energie-ontlading met maximale snelheid. Na de eerste 10 seconden is de volta gedaling klein.The maximum power from this cell was about 0.48 watts per gram of fiber at 100% charge state, decreasing to about 0.31 watts per gram of fiber at 72% charge state. Thereafter, the energy powers drop rapidly, as the voltage drops and polarization begin to occur. A discharge burst of longer than 10 seconds does not necessarily greatly reduce the power output. The curve of Figure 5 indicates the voltage progression of a 40 second maximum rate energy discharge. After the first 10 seconds, the voltage drop is small.

Voorbeeld VExample V

15 · Een- uit drie cewllen bestaande accumulator werd ver vaardigd uit 12 platen, vier per cel, van de in voorbeeld III beschreven vezel van het merk Thoznel. Elke plaat had een afmeting van ongeveer 30,5 cm x 30,5 cm (930 cm2) en- was aan elke rand met koper geplateerd. De koper-platering langs de randen werd bekleed met een hard-20 bare vinylesterhars van het merk Derakane (handelsmerk^ De platen bezaten een actief oppervlak van-ongeveer 852 cm2 - De- . vier'-platen van elke cel werden samengevoegd met een van kleine gaatjes voorziene, uit dun poly-propyleen-textiel ("-scrim1*) vervaardigde separator tussen elk van de platen. In elke cel-werden de platen, paarsgewijze parallel geschakeld, 25 zodat bij lading/ontlading de platen beurtelings +, -, +, - werden. De vier platen en hun separatoren bevonden zich in een uit polypropyleen vervaardigde zak met afmetingen.van 33 cm x 33 cm) welke zak ongeveer 600 ml vein een electralytopiossing van 15 gew.% LiClO^ in propyleen-carbonaat bevatte. Dit electrolytniveau in elke zak was voldoende om on-30 geveer 37 gram actieve vezels per electrode-plaat te verschaffen.A three-cell accumulator was made from 12 plates, four per cell, of the Thoznel brand fiber described in Example III. Each plate was about 30.5 cm x 30.5 cm (930 cm2) in size and plated with copper on each edge. The copper plating along the edges was coated with a curable vinyl ester resin of the Derakane brand (The plates had an active surface of about 852 cm 2 - The four plates of each cell were combined with one of small holes, made of thin polypropylene textile ("-scrim1 *), separator between each of the plates. In each cell, the plates were connected in pairs in parallel, so that the plates alternate +, -, during loading / unloading. The four plates and their separators were contained in a polypropylene bag measuring 33 cm x 33 cm, which bag contained approximately 600 ml of an electrolyte solution of 15 wt% LiClO 4 in propylene carbonate. This electrolyte level in each bag was sufficient to provide about 37 grams of active fiber per electrode plate.

De accumulator, werd-aanvankelijk in een periode van 1000 minuten geladen tot een capaciteit van 7,9 ampère-uur bij een potentiaal van 14 - 16 volt. De cel werd. vervolgens in een periode van 200 minuten ontladen door middel van een. autokoplamp van 12 volt, waarbij een 35 gemiddelde capaciteit van 6,2 ampère-uur werd ontnomen, hetgeen een ont-ladingsdiepte van meer dan 80% voorstelt. Herlading werd uitgevoerd in « 8403682 <* 22 een periode van 800 minuten- Een gemiddeld coulometrisch rendement van ongeveer 90% werd bij het herhalen van lading en ontlading waargenomen.The accumulator was initially charged over a period of 1000 minutes to a capacity of 7.9 amperes per hour at a potential of 14-16 volts. The cell became. then discharge over a period of 200 minutes using a. 12 volt car headlamp, depriving an average capacity of 6.2 amp hours, representing a discharge depth of more than 80%. Recharge was performed in 8403682 <* 22 over a period of 800 minutes. An average coulometric efficiency of about 90% was observed upon charge and discharge repetition.

84036828403682

Claims (22)

1. Een electrode voor toepassing in een secondaire inrichting voor het. opslaan van electrische energie, bevattende: een electro-delichaam van een electrisch geleidend koperhoudend materiaal met een skeletoriéntatie, ten minste aan of bij het oppervlak,, en een stroom- 5 collectorr die electrisch daarmee verbonden is, waarbij genoemd koolstofhoudend materiaal een modulus volgens Young van meer dan 6,9 GPa heeft en tijdens herhaalde cycli van electrische lading en ontlading een fysische dimensionale verandering van minder dan. 5% ondergaat..1. An electrode for use in a secondary device for the. storing electric energy, comprising: an electro body of an electrically conductive copper-containing material with a skeletal orientation, at least at or near the surface, and a current collector electrically connected thereto, said carbon-containing material having a modulus according to Young of greater than 6.9 GPa and during repeated cycles of electric charge and discharge has a physical dimensional change of less than. 5% undergo .. 2. ' Electrode volgens conclusie 1, waarin de genoemde samen-10 voeging van koolstofhoudend materiaal een modults volgens Young heeft van 6,9 GPa tot 330 GPa en waarin genoemd koolstofhoudend materiaal verkregen is uit een polyacrylonitril of pek als voorlopermateriaal.2. The electrode of claim 1, wherein said carbonaceous material joining has a Young's modults of 6.9 GPa to 330 GPa and wherein said carbonaceous material is obtained from a polyacrylonitrile or pitch as precursor material. 3. Electrode volgens conclusie 2, waarin het toolstofhou-dende materiaal een modulus volgens Young heeft van 6 9 GPa tot 380The electrode of claim 2, wherein the tool-containing material has a Young's modulus of 6 9 GPa to 380 4. Electrode volgens conclusie 2 of 3-, waarin het koolstof- houdende materiaal een modulus volgens Young heeft van 138 GPa tot 311 PGa.The electrode of claim 2 or 3-, wherein the carbonaceous material has a Young's modulus of from 138 GPa to 311 PGa. 5. Electrode volgens, één der conclusies 1 tot 4, waarin 20 het genoemde koolstofhoudende materiaal een. op zichzelf staande structurele integriteit heeft met afmetingen van groter dan 6,45 cm2 tot groter dan 30 cm2 .The electrode of any one of claims 1 to 4, wherein said carbonaceous material is a. self-contained structural integrity with dimensions from greater than 6.45 cm2 to greater than 30 cm2. 6. Electrode volgens één der concl isies 1 tot 5, waarin genoemd koolstofho idend materiaal verkeert in de vorm van een doek, 25 film, papierpapierachtige of viltachtige vlakke plaat of andere samenvoegingen. * s6. An electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein said carbonaceous material is in the form of a cloth, film, paper-paper or felt-like flat sheet or other assemblies. * s 7. Electrode volgens één der conclusies 1 tot 5, waarin genoemd koolstofhoudend materiaal, verkeert in de vorm van een doek of viltachtig doek of viltachtige plaat, bevattend een samenvoeging van ten 30 minste een uit garen bestaand werk van continue filamenten, of stapel-vezels met een lengte van 1 tot 10 cm.Electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein said carbonaceous material is in the form of a cloth or felt-like cloth or felt-like plate, comprising an aggregation of at least one yarn-based continuous filament or staple fiber work with a length of 1 to 10 cm. 8. Electrode volgens één der conclusies 1 tot 5 , waarin genoemd koolstofhoudend materiaal een geweven of geknoopt of gebreid doek 8403682 * V * 24 - is, dat vervaardigd is uit een samenvoeging van een werk van garen uit continue filamenten of stapelvezels met een lengte van 1 tot 10 cm.The electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein said carbonaceous material is a woven or knotted or knitted fabric 8403682 * V * 24 - made from a combination of a work of continuous filament yarn or staple fiber length 1 to 10 cm. 9. Electrode volgens één der conclusies l tot 5, waarin genoemd koolstofhoudend materiaal, een doek of een viltachtig doek of 5 viltachtige plaat is, die vervaardigd is door het uit een sameavoegings-werk neerleggen van contin te vezels of stapelvezels.Electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein said carbonaceous material is a cloth or a felt-like cloth or felt-like plate, which is manufactured by depositing continuous fibers or staple fibers from an assembly. 10. Electrode volgens eén der conclusies 1 tot 9, waarin genoemd koolstofhoudend materiaal, een specifiek oppervlak met betrekking' tot vezelachtige materialen heeft van 0,1 tot 50 m2/g.An electrode according to any one of claims 1 to 9, wherein said carbonaceous material has a fibrous material specific surface area of from 0.1 to 50 m 2 / g. 11. Electrode volgens conclusie 10, waarin het koolstof hou dende materiaal een -specifiek oppervlak met betrekking tot vezelachtige materialen heeft van. 0,1 tot 10 m3/g.The electrode of claim 10, wherein the carbonaceous material has a surface specific to fibrous materials of. 0.1 to 10 m3 / g. 12. Electrode volgens conclusie 10, waarin het koolstofhou-dende materiaal een specifiek--oppervlak met betrekking tot vezelachtige 15 materialen heeft van 0,1. tot 5 m2/g.12. The electrode of claim 10, wherein the carbonaceous material has a fibrous material specific surface area of 0.1. up to 5 m2 / g. 13. Electrode, volgens één der conclusies 1 tot-12, waarin genoemd koolstofhoudend materiaal een aspectverhouding (1/d) of equi-valentverhouding heeft van. meer dan 100 tot 1. ·The electrode according to any one of claims 1 to 12, wherein said carbonaceous material has an aspect ratio (1 / d) or equivalent ratio of. more than 100 to 1. · 14. Electrode, volgens één der conclusies- 1 tot 13 , waarin 2Q genoemde electronencollector een electrisch geleidend metaal is, dat aan ten minste een rand van genoemd koolstofhoudend materiaal geplateerd is en waarin genoemde geplateerde rand bek leed is met een niet-geleidend, niet-reactief beschermend materiaal.The electrode according to any one of claims 1 to 13, wherein 2Q said electron collector is an electrically conductive metal plated on at least one edge of said carbonaceous material and wherein said plated edge is coated with a non-conductive, non-conductive -reactive protective material. 15. Electrode.volgens één der conclusies. 1 tot 14, waarin 25 genoemd koolstofho idend materiaal, in staat is om meer dan 100 electri- sche ontladingscycli met een ontladingsdiepte van meer dan 70% en een coulometrische rendement van meer dan 70% in stand te houden zonder aanzienlijke schade aan de structurele integriteit van het materiaal.Electrode according to one of the claims. 1 to 14, wherein 25 said carbonaceous material is capable of sustaining more than 100 electric discharge cycles with a depth of discharge of more than 70% and a coulometric efficiency of more than 70% without significant damage to structural integrity of the material. - 16. Een secondaire inrichting voor opslag van electrische 30 energie, bevattende: een huis met een electrisch niet-geleidend inwendig oppervlak en een voor' vocht ondoorlatend buitenoppervlak of lami-nair lichaam en waarbi j ten minste een cel zich in genoemd huis bevindt en elke cel een paar electroconductieve electroden bevat-, die electrisch geïsoleerd zijn van contact met el tear en waarbij genoemd huis een in 35 hoofdzaak niet-waterho udende electrolyt bevat en in welke inrichting ten minste een van de electroden van elke cel een electrode volgens 8403682 * één der conclusies 1 tot 15 is.16. A secondary electrical energy storage device, comprising: a housing having an electrically non-conductive internal surface and an outer impermeable moisture surface or laminar body and at least one cell being located in said housing and each cell contains a pair of electroconductive electrodes electrically insulated from contact with electricity and said housing contains a substantially non-hydrous electrolyte and in which device at least one of the electrodes of each cell has an electrode according to 8403682 * one of claims 1 to 15. 15 PGa.15 PGa. 17. Inrichting volgens conclusie 16, waarin de electrolyt een niet-geleidend, chemisch stabiel, niet-waterhoudend oplosmiddel en een daarin opgelost ioniseerbaar zout bevat.The device of claim 16, wherein the electrolyte contains a non-conductive, chemically stable, non-aqueous solvent and an ionizable salt dissolved therein. 18. Inrichting volgens conclusie 16 of 17 , waarin het elec- trolyt-oplosmiddel gekozen is uit verbindingen met zuurstof-, zwavel- en/of stikstofatomen, die gebonden zijn aan koolstofatomen in een electrochemische, niet-reactieve toestand, en waarin genoemd zoit een alkalimetaalzout is.The device of claim 16 or 17, wherein the electrolyte solvent is selected from compounds having oxygen, sulfur and / or nitrogen atoms, which are bonded to carbon atoms in an electrochemical, non-reactive state, and wherein said so-called alkali metal salt. 19. Inrichting, volgens conclusie 18, waarin het electrolyt- op losmiddel propyleencarbonaat en het alkalimetaalzo it lithiumperchlo-raat is.The device of claim 18, wherein the electrolyte solvent is propylene carbonate and the alkali metal salt lithium perchlorate. 20. Een secondaire inrichting voor opslag van electrische energie, bevattend: een huLs met een electrisch niet-geleidend inwendig 15 oppervlak en een voor: vocht ondoorlatend buitenoppervlak of gelamineerd lichaam en waarbij ten minste een cel zich in genoemd huis bevindt, en elke cel ten minste, één paar electroconductieve electroden bevat, die electrisch geïsoleerd zijn van contact met elkaar en waarbij genoemd huis een in hoofdzaak niet-waterhoudende electrolyt bevat en in welke 20 inrichting elk van de electroden van elke cel een electrode volgens één der conclusies 1 tot 15 is.20. A secondary electric energy storage device, comprising: a shell having an electrically non-conductive inner surface and an outer moisture-impermeable outer surface or laminated body and wherein at least one cell is located in said housing, and each cell at least at least one pair of electroconductive electrodes which are electrically insulated from contact with each other and wherein said housing contains a substantially non-aqueous electrolyte and in which device each of the electrodes of each cell is an electrode according to any one of claims 1 to 15 . 21. Inrichting volgens conclusie 20, waarin elke electrode van een. cel bij herlading een. vrijheid van keuze van polariteit en het vermogen om zonder schade ten. dele en/of geheel tegengesteld gepo- 25 lariseerd. te zijn.The device of claim 20, wherein each electrode of a. cell when reloading a. freedom of choice of polarity and the ability to without damage. partially and / or completely opposite polarized. to be. 22. Inrichting volgens conclusie 20 of 21-^net een maximale vermogensdichtheid van meer dan 0,31 watt per gram actieve positieve looistof electrode gedurende een impulsperiode van 40 seconden bij volle lading. 8403682 ƒ i22. The device of claim 20 or 21 having a maximum power density of greater than 0.31 watts per gram of active positive tanning electrode during a pulse period of 40 seconds at full charge. 8403682 ƒ i
NLAANVRAGE8403682,A 1983-12-05 1984-12-04 ELECTRODE FOR USE IN A SECONDARY DEVICE FOR STORING ELECTRIC ENERGY, AND A SECONDARY DEVICE INCLUDING THIS ELECTRODE. NL189635C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US55823983A 1983-12-05 1983-12-05
US55823983 1983-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NL8403682A true NL8403682A (en) 1985-07-01
NL189635C NL189635C (en) 1993-06-01

Family

ID=24228739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NLAANVRAGE8403682,A NL189635C (en) 1983-12-05 1984-12-04 ELECTRODE FOR USE IN A SECONDARY DEVICE FOR STORING ELECTRIC ENERGY, AND A SECONDARY DEVICE INCLUDING THIS ELECTRODE.

Country Status (27)

Country Link
JP (1) JPH0695458B2 (en)
KR (1) KR890002673B1 (en)
AU (1) AU556617B2 (en)
BE (1) BE901217A (en)
BR (1) BR8406257A (en)
CA (1) CA1232941A (en)
CH (1) CH663688A5 (en)
DD (1) DD229539A5 (en)
DE (1) DE3444188A1 (en)
DK (1) DK579484A (en)
ES (2) ES8609825A1 (en)
FI (1) FI844807L (en)
FR (1) FR2556138B1 (en)
GB (1) GB2150741B (en)
GR (1) GR81142B (en)
HU (1) HU196271B (en)
IL (1) IL73708A (en)
IN (1) IN163543B (en)
IT (1) IT1196354B (en)
LU (1) LU85669A1 (en)
NL (1) NL189635C (en)
NO (1) NO844833L (en)
PH (1) PH22325A (en)
PL (1) PL250714A1 (en)
PT (1) PT79603A (en)
SE (1) SE460442B (en)
ZA (1) ZA849438B (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3588167T2 (en) * 1984-06-12 1998-03-12 Mitsubishi Chem Corp Secondary batteries containing pseudo-graphite produced by pyrolysis as the electrode material
JPS617567A (en) * 1984-06-22 1986-01-14 Hitachi Ltd Secondary battery and manufacture of the same
EP0205856B1 (en) * 1985-05-10 1991-07-17 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Secondary battery
EP0221183B1 (en) * 1985-06-04 1992-04-01 The Dow Chemical Company Rechargeable secondary battery
DE102010010751A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 Bernd Hildenbrand Tubular electrode
DE102011087003A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-29 Sb Limotive Company Ltd. Housing for a galvanic element of carbon fiber reinforced plastic with moisture-impermeable layer, galvanic cell, accumulator and motor vehicle
JP6817548B2 (en) * 2015-10-22 2021-01-20 住友電気工業株式会社 Electrodes for redox flow batteries and redox flow batteries
CN112964999B (en) * 2021-03-18 2022-10-25 潍柴动力股份有限公司 Battery state of charge acquisition method, device, equipment, medium and program product

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3476603A (en) * 1966-02-07 1969-11-04 Standard Oil Co Nitrile composite electrodes
US3883367A (en) * 1972-10-19 1975-05-13 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Sodium-sulfur storage battery
US4064207A (en) * 1976-02-02 1977-12-20 United Technologies Corporation Fibrillar carbon fuel cell electrode substrates and method of manufacture
GB2084975A (en) * 1980-10-02 1982-04-21 Fiber Materials Carbon fibres
US4350672A (en) * 1976-02-25 1982-09-21 United Technologies Corporation Binderless carbon or graphite articles
DE3231243A1 (en) * 1981-08-27 1983-03-10 Kao Soap Co., Ltd., Tokyo ELECTROCHEMICAL BATTERY
JPS5893176A (en) * 1981-11-30 1983-06-02 Toray Ind Inc Secondary battery
EP0120139A2 (en) * 1982-12-27 1984-10-03 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Carbon fibre electrode, particularly for a regenerative fuel cell

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE23731C (en) * A. CarON in Paris Carbon cloth for pole plates
BE383631A (en) * 1930-11-17
US2597451A (en) * 1948-11-20 1952-05-20 Burgess Battery Co Primary cell
US3174880A (en) * 1962-06-26 1965-03-23 Thomas J Buitkus Dual electrolyte battery cells
NL133826C (en) * 1965-07-12
NL129944C (en) * 1965-07-16
JPS4825566B1 (en) * 1968-04-17 1973-07-30
US3700975A (en) * 1971-11-12 1972-10-24 Bell Telephone Labor Inc Double layer capacitor with liquid electrolyte
US3844837A (en) * 1972-07-07 1974-10-29 Us Navy Nonaqueous battery
US4037025A (en) * 1972-10-20 1977-07-19 P. R. Mallory & Co., Inc. Halogen fueled organic electrolyte fuel cell
US4009323A (en) * 1975-05-12 1977-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Storage battery comprising positive electrode of a graphite and lithium fluoride compound
DE2638952C3 (en) * 1976-08-28 1981-12-03 Suchy, Günther, 3100 Celle Process for generating direct current by charging carbon electrodes of the same type
DE2700866C2 (en) * 1977-01-11 1982-08-05 C. Conradty Nürnberg GmbH & Co KG, 8505 Röthenbach High porosity carbon body and process for its manufacture
DE2724131C2 (en) * 1977-05-27 1982-06-09 C. Conradty Nürnberg GmbH & Co KG, 8505 Röthenbach Plate-shaped carbon body and method for its manufacture
JPS549730A (en) * 1977-06-24 1979-01-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Active material on positive electrode of battery
IL52570A (en) * 1977-07-21 1980-11-30 Univ Tel Aviv Non-aqueous primary cell
JPS5441913A (en) * 1977-09-09 1979-04-03 Kanebo Ltd Carbonncarbon composite material and method of making same
GB1586312A (en) * 1977-10-08 1981-03-18 Union Carbide Corp Graphite electrode and method of making same
US4251568A (en) * 1979-08-27 1981-02-17 Energy Development Associates, Inc. Method of storing electrical energy
JPS57166354A (en) * 1981-04-01 1982-10-13 Kureha Chemical Ind Co Ltd Porous carbon formed body and manufacture
JPS5864773A (en) * 1981-10-09 1983-04-18 Sugiro Otani Alkaline secondary battery with graphitization-resisting carbon material acting as negative electrode
JPS58117649A (en) * 1981-12-29 1983-07-13 Kureha Chem Ind Co Ltd Manufacture of electrode substrate of fuel cell
DE3215126A1 (en) * 1982-04-23 1983-10-27 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart STORAGE ELEMENT FOR ELECTRICAL ENERGY

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3476603A (en) * 1966-02-07 1969-11-04 Standard Oil Co Nitrile composite electrodes
US3883367A (en) * 1972-10-19 1975-05-13 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Sodium-sulfur storage battery
US4064207A (en) * 1976-02-02 1977-12-20 United Technologies Corporation Fibrillar carbon fuel cell electrode substrates and method of manufacture
US4350672A (en) * 1976-02-25 1982-09-21 United Technologies Corporation Binderless carbon or graphite articles
GB2084975A (en) * 1980-10-02 1982-04-21 Fiber Materials Carbon fibres
DE3231243A1 (en) * 1981-08-27 1983-03-10 Kao Soap Co., Ltd., Tokyo ELECTROCHEMICAL BATTERY
JPS5893176A (en) * 1981-11-30 1983-06-02 Toray Ind Inc Secondary battery
EP0120139A2 (en) * 1982-12-27 1984-10-03 Toyo Boseki Kabushiki Kaisha Carbon fibre electrode, particularly for a regenerative fuel cell

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANGEW. CHEM. INT. ED. ENGL., vol. 22, 1983, blz. 950-975, Verlag Chemie GmbH, Weinhiem, DE; J.O. BESENHARD et al.: "The electrochemistry of black carbons" *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 7, no. 190 (E-194)[1335], 19 augustus 1983; & JP-A-58 93 176 (TORAY K.K.) 02-06-1983 *
REVUE DE CHIMIE MINERALE, vol. 19, no. 4/5, 1982, blz. 588-601; J.O. BESENHARD et al.: "Electrochemical characterization of highly oriented carbon fibres" *

Also Published As

Publication number Publication date
NO844833L (en) 1985-06-06
ZA849438B (en) 1986-08-27
ES538241A0 (en) 1986-09-01
GB8430739D0 (en) 1985-01-16
BR8406257A (en) 1985-10-01
FI844807L (en) 1985-06-06
SE8406140L (en) 1985-07-18
FI844807A0 (en) 1984-12-05
HU196271B (en) 1988-11-28
DD229539A5 (en) 1985-11-06
KR850004883A (en) 1985-07-27
PH22325A (en) 1988-07-29
JPH0695458B2 (en) 1994-11-24
IN163543B (en) 1988-10-08
ES8609825A1 (en) 1986-09-01
IT1196354B (en) 1988-11-16
BE901217A (en) 1985-06-05
DK579484D0 (en) 1984-12-05
IL73708A0 (en) 1985-03-31
FR2556138B1 (en) 1994-02-04
ES8800515A1 (en) 1987-10-16
GB2150741A (en) 1985-07-03
CH663688A5 (en) 1987-12-31
DE3444188A1 (en) 1985-06-13
DK579484A (en) 1985-06-06
ES554551A0 (en) 1987-10-16
LU85669A1 (en) 1986-07-17
NL189635C (en) 1993-06-01
PT79603A (en) 1985-01-01
PL250714A1 (en) 1985-08-13
IL73708A (en) 1987-10-20
GB2150741B (en) 1988-02-24
DE3444188C2 (en) 1988-07-14
AU556617B2 (en) 1986-11-13
IT8423864A0 (en) 1984-12-03
KR890002673B1 (en) 1989-07-22
HUT36292A (en) 1985-08-28
SE8406140D0 (en) 1984-12-04
AU3631884A (en) 1985-06-13
GR81142B (en) 1985-04-04
FR2556138A1 (en) 1985-06-07
SE460442B (en) 1989-10-09
JPS60185363A (en) 1985-09-20
CA1232941A (en) 1988-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4865931A (en) Secondary electrical energy storage device and electrode therefor
US4830938A (en) Secondary battery
US3969139A (en) Lithium electrode and an electrical energy storage device containing the same
US20190044129A1 (en) Rechargeable Alkaline Manganese Dioxide-Zinc Bipolar Batteries
US20050034300A1 (en) Particulate electrode including electrolyte for a rechargeable lithium battery
KR20190139911A (en) Solid state hybrid electrolyte, preparation method thereof and use thereof
CN106797022A (en) The binding agent of potassium ion secondary battery cathode or potassium ion capacitor negative pole, potassium ion secondary cell or potassium ion capacitor and potassium ion secondary battery negative pole use or potassium ion capacitor anode
CN110518192B (en) Active material for fluoride ion secondary battery and fluoride ion secondary battery using same
NL8403682A (en) SECONDARY DEVICE FOR STORING ELECTRICAL ENERGY AND ELECTRODE THEREFOR.
CA1045680A (en) Lithium-silicon electrode for rechargeable cell
KR20190120297A (en) Rechargeable Battery Cell with Separator
KR101503571B1 (en) Anode material, electrode assembly, rechargeable battery and method of fabricating them
JP2021150205A (en) Secondary battery, battery pack, vehicle, and fixed power source
JP2021072267A (en) Electrode precursor
WO2023249834A1 (en) Hybrid batteries with ionic conductive electrodes
EP0118026A1 (en) Secondary cell using polymeric material
KR20140137393A (en) Electrochemical energy storage device or energy conversion device comprising a galvanic cell having electrochemical half-cells containing a suspension of fullerene and ionic liquid
WO2003034531A1 (en) Electrolyte for alkaline rechargeable batteries
JP2010186759A (en) Polymer electrolyte lithium battery containing potassium salt
KR102726270B1 (en) Acrylamide-phosphonic acid based polymer, preparation method thereof and aqueous secondary battery comprising metal electrode coated with the same
EP4362165A1 (en) Improved electrolytic cell
CN85101365A (en) Secondary accumulator apparatus and electrode thereof
JP2014015694A (en) Fine fiber structure
JP5748178B2 (en) Molten salt battery
KR102613347B1 (en) Electrode with multiple current collecting arrays

Legal Events

Date Code Title Description
A1A A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20000701