DE2856772A1

DE2856772A1 - Reservezelle

Info

Publication number: DE2856772A1
Application number: DE19782856772
Authority: DE
Inventors: Matzliach Babai; Yoram Dipl Ing Gal; Baruch Ravid
Original assignee: Tadiran Israel Electronics Industries Ltd
Current assignee: Tadiran Israel Electronics Industries Ltd
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1979-10-11
Also published as: IL53717A0; IL53717A; DE2856772C2

Description

Reservezelle
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Batterie- bzw. Reserve- bzw. Vorratszelle, eine Energie- bzw. Leistungspackung oder eine andere Energiequelle, die über verlängerte Zeiträume praktisch ohne Verschlechterung gelagert werden kann, und die gegebenenfalls eine Einrichtung zur Aktivierung der Zelle, wenn dies erforderlich ist, enthält Die Batterie- bzw. SReservezelle ist so angepaßt, daß sie über einen weiten Bereich von Temperaturen, beispielsweise von -400C bis etwa +700C,arbeitet und innerhalb dieses Bereichs eine vorbestimmte Spannung liefert. Die neue Zelle enthält einen hermetisch verschlossenen Behälter, der den Elektrolyten enthält, und der für eine verlängerte Lagerung geeignet ist.
Durch die Erfindung wird eine primäre Lithiumreserve- bzw. -vorratszelle zur Verfügung gestellt, die folgendes enthält: eine Lithium-Metallanode, die von der porösen Kohleelektrode durch eine absorbierende Separatorschicht getrennt ist, einen verschlossenen Behälter, der eine nicht-wäßrige Lösung eines Alkalihalogenidsalzes, beispielsweise von Aluminiumchlorid oder Lithiumaluminiumtetrachlorid in Thionylchlorid oder Sulforylchlorid oder einem Gemisch -davon, das als elektrolytischer Träger der Ionen sowie als aktiver Kathodendepolarisator auf katalytischen Oberflächen wirkt, enthält, sowie gegebenenfalls eine Einrichtung, um den Elektrolyt rasch in Kontakt mit den anderen Komponenten der Zelle zu bringen, wodurch die Zelle aktiviert wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin Energie- bzw. Leistungspackungen, die eine oder mehrere Zellen dieses Typs in Reihe angeordnet oder mehr als ein Paar von Elektroden parallel angeordnet enthalten, und die gegebenenfalls einen Inverter enthalten, um die Spannung zu einer solchen mit einem höheren Wert umzuwandeln.
Der Elektrolytbehälter ist vorteilhafterweise ein Glasgefäß, in dem der Elektrolyt hermetisch eingeschlossen ist. Gegebenenfalls ist eine Einrichtung vorgesehen, um das Glasgefäß zu zertrümmern, damit dessen Gehalt mit den anderen Komponenten der Zelle in Kontakt kommt. Diese Einrichtung zum Zertrümmern des Glasbehälters enthält vorteilhaft einen pyrotechnischen Aktivator, der beim Entzünden eine Deformation des Zellbehälters, der an das Glasgefäß angrenzt, bewirkt, wodurch das Glasgefäß zertrümmert wird und der Elektrolyt rasch von dem aktiven Material absorbiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zelle von der Mitte nach außen hin folgendes: eine Glasampulle, die den nicht-wBrigen Elektrolyt, z.B. eine Lösung von Lithiumaluminiumtetrachlorid in Thionylchlorid, enthält, welche von einer Kohlekathode mit hoher Porösität umgeben ist, eine hoch absorbierende Separatorschicht, eine äußere dünne Lithiumanode und das Gehäuse, das aus einem inerten Material, wie Edelstahl oder einem in geeigneter Weise platierten Material, hergestellt ist. Die Glasampulle ist in einer solchen Weise angeordnet, daß während der Handhabung ein Zertrümmern verhindert wird. Die Zelle ist in einem zylindrischen Behälter enthalten, der ein Gehäuse darstellt, an das eine Decke bzw. ein Deckel angeschweißt ist, um eine hermetische Abdichtung zu erhalten.
Geeignete hermetische Verschweißungen können durch Plasmaverschwei-Ben, durch Laserverschweißen oder durch t.i.g.-Verschweißen erhalten werden. In der Mitte der Zelldecke bzw. des Zelldeckels ist eine durch eine Glas-zu-Metall-Dichtung geleitete Leitung vorgesehen, welche einen Kontakt zwischen der positiven Elektrode und der Außenseite der Zelle herstellt. Der zweite Kontakt wird durch das Gehäuse der Zelle, das aus Metall hergestellt ist, erhalten. Die Kohlekathode kann z.B. teflongebundener Kohlenstoff, ein gewebtes poröses Kohleflächengebilde, ein Nickelgitter, auf das eine Graphitpaste aufgebracht ist, oder eine ähnliche poröse Kohlestruktur sein.
Zellen dieses Typs können in Einheiten angeordnet sein, die mehr als eine Zelle enthalten. Es können Zellen hergestellt werden, die eine Vielzahl der Schichten der Komponenten von einer Zelleinheit enthalten, wobei die einzelnen Komponenten in Form von scheibenförmigen Einheiten (Anode, Separator, Kathode und weiterer Separator) vorliegen können. Die Verbindungen zwischen aufeinanderfolgenden einzelnen Zellen sind in herkömmlicher Weise ausgebildet, so daß diese Zellen parallel miteinander verbunden sind.
Zellen oder Zell stapel dieses Typs können mit Invertern versehen werden, um einen Strom mit erhöhter vorgewählter Spannung zu erhalten.
Ende der Beschreibung.
Leerseite

Claims

Patentansprüche ~e Reservezelle vom Lithium-Anodentyp, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Lithiumanode, einen porösen Separator, eine poröse Kohlekathode, wobei der Separator zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, ein Gehäuse, das aus einem Material, welches gegenüber dem in.der Zelle verwendeten Elektrolyten chemisch inert ist, hergestellt ist, und das einen hermetischen Verschluß gegenüber der Außenseite ergibt, wobei von der Anode und der Kathode Leitungen zu der Außenseite der Zelle vorgesehen sind, unddurch einen Behälter, welcher eine Lösung eines Alkalihalogenidsalzes, gelöst in Thionylchlorid oder Sulforylchlorid, enthält, welche als Elektrolyt wirkt und die in dem Behälter hermetisch verschlossen ist, wobei der Behälter aus einem Material hergestellt ist, das durch mechanische-Kraft zertrümmert werden kann, wodurch der Elektrolyt freigesetzt und auf diese Weise die Zelle aktiviert wird.
2. Reservezelle nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Elektrolytbehälter aus Glas hergestellt ist.
3. Reservezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kohlenkathode aus teflongebundenem Kohlenstoff besteht.
4. Rservezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Lösung aus 0,3 bis 1,8m Lithiumaluminiumtetrachlorid, gelöst in Thionylchlorid, besteht.
5. Reservezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lösung aus 0 bis 1,8m Lithiumaluminiumchlorid, gemischt mit 0,3 bis 2m Aluminiumchlorid, gelöst in Thionylchlorid, besteht.
6. Reservezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die zu der Außenseite der Zelle führenden Leitungen durch eine Metall-zu-Glas-Dichtung hindurchgehen.
7. Reservezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Decke bzw. ein Deckel des Gehäuses vorgesehen ist, welche bzw. welcher mit dem Metallgehäuse durch Plasmaschweißen, t.i.g.-SchweiBen oder Laserschwei-Ben dichtend verbunden ist.
8. Reservezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine äußere oder innere Einrichtung zum Zertrümmern des Behälters des Elektrolyten vorgesehen ist.
9. Reservezelle nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum Zertrümmern des Behälters einen pyrotechnischen Aktivator umfaßt.
10. Reservezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie einen Inverter zur Erhöhung der Abgabespannung enthält.
11. Energie- bzw. Leistungspackung, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Vielzahl von Einheiten nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die in Reihe oder parallel miteinander verbunden sind.
12. Energie- bzw. Leistungspackung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß sie mit einem Inverter versehen ist.
13. Reservezelle nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie eine Vielzahl von Kohleelektroden, Separatoren und Lithiumanoden, angeordnet in aufeinanderfolgenden Einheiten, enthält, wobei die Kathoden miteinander verbunden sind, und wobei die Anoden miteinander verbunden sind.
14. Mehrfachelektroden-Reservezelle nach Anspruch 13, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß sie mit einer inneren oder einer äußeren Einrichtung zum Zertrümmern des Behälters des Elektrolyten versehen ist.