DD285853A5 - Positive elektrode aus organischen verbindungen fuer wiederaufladbare lithiumbatterie - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine positive Elektrode fuer wiederaufladbare Lithiumbatterien, die als Miniaturzellen in elektronischen Geraeten, insbesondere in der Heimelektronik, Anwendung finden. Erfindungsgemaesz ist das elektrochemisch aktive Material der Elektrode ein Derivat der Pyromellithsaeure oder deren Substitutionsprodukte. Die unmittelbar eintretende Wirkung ist, dasz die Elektrode eine Batterie ermoeglicht, die bei einer Arbeitsspannung von etwa 1,8 V eine Kapazitaet von 120 mAh/g Katodenmasse aufweist und ueber mehr als 100 Zyklen be- und entladbar ist ohne Verringerung der Stromausbeute. Formel{positive Elektrode; wiederaufladbare Lithiumbatterie; organische Verbindungen; Miniaturzelle; Pyromellithsaeure; Kapazitaet; Stromausbeute}
Description
ist, wobei R1 und R2 H, Alkyl, Aryl, Ära Iky I, Heteroaryl, Halogen oder Alkoxy und R3 Alkyl, Aralkyl, Aryl sowie mit Substiiuenten im Aren wie Alkyl, Halogen, Nitro oder Alkoxy sind und 5 bis 95 Massenanteile dieser Verbindung bzw. dieser Verbindungen in der Elektrode enthalten sind. 2. Positive Elektrode nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß 70 Massenanteile elektrochmisch aktives Material in der Elektrode enthalten sind.
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet de wiederaufladbaren Stromquellen und betrifft eine positive Elektrode für Sekundärelemente mit einer Lithiumanode als Gegenelektrode. Anwendung finden diese Batterien als Miniaturzellen, vorzugsweise in dor Heimelektronik.
Chara' .aristik des bekannten Standes der Technik
Zur zuverlässigen fehlerfreien Speicherstützung moderner Geräte und Anlagen werden kleine langlebige Energiequellen benötigt, die wartungsfrei über Jahre arbeiten. Vielfach werden dafür Nickel-Cadium-Akkumulatoren eingesetzt. Diese Batterien weisen einen Nachteil auf, wird ein NiCd-Akku, nachdem seine Kapazität erschöpft ist, weggeworfen, dann gelangt, nachdem der Stahlmantel durchgerostet ist, das hochgiftige Cadium in das Grundwasser.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist eine Batterie, die in den Gebrauchseigenschaften mit herkömmlichen Energiequellen vergleichbar ist, ein minimales Volumen aufweist und keine giftigen oder korrosiven Bestandteile enthält.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, für eine wiederaufladbare Lithiumbatterie eine Elektrode aus einem organischen Material anzugeben, das keine giftigen oder korrosiven Bestandteile onthält und in Kombination mit Lithium eine wiederaufladbare Batterie mit der Nennspannung 1,8V ergibt.
Die Aufgabe der Erfindung ist dadurch gelöst, daß die positive Elektrode als elektrochemisch aktives Material Derivate der Pyromellithsäure oder deren Substitutionsprodukte einzeln oder in Gemischen enthält. Die allgemeine Formel der Pyromellithsäurederivate ist
wobei Ri und R2 H, Alkyl, Aryl, Aralkyl, Heteroaryl, Halogen oder Alkoxy und R3 Alkyl, Aralkyl, Aryl sowie mit Substituenten im Aren wie Alkyl, Halogen, Nitro oder Alkoxy sind.
Die Derivate der Pyromellithsäure bzw. deren Substitutionsprodukte sind durch eine einfache Synthese zu einer unlöslichen Verbindung herstellbar. Die pulverförmigen Produkte der Synthese können nach Zugabe von Zusätzen, die zur Verbesserung der Leitfähigkeit organischen Verbindungen üblicherweise zugesetzt werden, sofort zu einer Elektrode verarbeitet werden. Die Mischung besteht aus 5 bis 95 Massenantnilen von 100 der organischen Verbindung als elektrochemisch aktive Komponente der Elektrode, vorzugsweise aus 70 Massenanteilen, der Rest ist Ruß und Bindemittel. Entweder wird das pulverförmige Material zu einem der gewünschten Form der Elektrode entsprechenden Formkörper verpreßt, wobei der stromführende Kollektor mit eingepreßt werden kann, oder es wird in eine thermoplastische Folie eingearbeitet. Die erfindungsgemäße Elektrode ist in aprotischen Elektrolyten, die in Lithiumbatterien zur Anwendung kommen, unlöslich. Die Speicherkapazität des Sekundä^elementes beträgt bei einer Arbeitsspannung von etwa 1,8V120 mAh/g Katodenmasse. Es ist über mehr als 100 Lade-Entlade-Zyklen mit 8mAh/Zyklus bei gleichbleibender Stromausbeute belastbar. Eine solche Batterie hat bei Zerstörung oder Ende der Betriebsdauer keino Schädigung der Umwelt zufolge
Nachstehend soll die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die positive Elektrode in einer Lithiumbatterie besteht aus einer Mischung von 70 Massepanteilen elektrochemisch aktivem Material und 30 Massenanteilen Ruß-Bindemittel. Das elektrochemisch aktive Material der Elektrode ist ein Derivat der Pyromellithsäure (2,6-Bis(4-methoxy-phenyl)benzo(1,2-C:4,5-C')dipyrrol-1,3,5,7-(2 H, 6 HHetron) der Formel
0 0
Il Il
/—V /CV/'VN''C\ /—V
CH3-O-/ OVN JO] N-/ 0 VO -CH3
\—/ \cA^s>C/ ^— /
Ii H
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Das pulverförmige Elektrodenmaterial wurde mit einem Druck von 200MPa auf einen Kollektor, der eine runde Scheibe eines Nickeldrahtnetzes mit einer Maschenweite von 0,1 mm ist und einen angeschweißten Draht zur Stromableitung enthält, aufgepreßt. Die Elektrode wurde in eine 1M Lösung von Lithiumperchlorat in Propylencarbonat eingesetzt und mit einer Lithiumelektrode zu einem Sekundäreiement verbunden.
Das Sekundärelement ist sofort einsatzbereit, die Arbeitsspannung beträgt etwa 1,8 V, die Speicherkapazität 120 mAh/g Katodenmasse. Noch nach über 100 Lade-Entladezyklen mit 8mAh/Zyklus ist keinerlei Veränderung an der Leistung des SeWindärelumentes zu verzeichnen. Die Entladung wird mit 0,5mA übor 16 Stunden bei 20,5°C bis zu einer Entladeschlußspannung won 2,0V durchgeführt, dio Ladung erfolgt mit 0,5mA über 16 bis 17 Stunden bis max. 2,5V.
Claims (1)
1. Positive Elektrode aus organischen Verbindungen für wiederaufladbare Lithiumbatterip, bestehend aus elektrochemisch aktivem Material und ggf. leitfähigkeitsverbessernden Zusätzen, gekennzeichnet dadurch, daß das elektrochemisch aktive Material ein Derivat aus Pyromellithsäure oder deren Substitutionsprodukte einzeln oder in Gemischen enthält und die allgemeine Formel dieser Verbindungen
N-R-
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| DD89333464A DD285853A5 (de) | 1989-10-10 | 1989-10-10 | Positive elektrode aus organischen verbindungen fuer wiederaufladbare lithiumbatterie |
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| DD285853A5 true DD285853A5 (de) | 1991-01-03 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8846135B2 (en) | 2008-08-19 | 2014-09-30 | Uniwersytet Jagiellonski | Process for the preparation of conductive carbon layers on powdered supports |
| CN108711624A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-10-26 | 常州大学 | 用于锂电池的有机正极材料的多羰基氮杂环有机化合物及其制备方法 |
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1989
- 1989-10-10 DD DD89333464A patent/DD285853A5/de not_active IP Right Cessation
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