CH642779A5 - Piles non aqueuses a cathodes de bioxyde de manganese traite a la chaleur. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne une pile non aqueuse comprenant une anode en métal très actif, une cathode renfermant du bioxyde de manganèse, qui contient moins d'environ 1 % d'eau sur la base du poids de bioxyde de manganèse, et un électrolyte organique liquide à base de 3-méthyl-2-oxazolidone, conjointement avec un cosolvant et un corps dissous déterminé.
La réalisation de batteries de grande énergie nécessite la compatibilité d'un électrolyte, doué de propriétés électrochimiques avantageuses, avec des matières anodiques très réactives telles que le lithium, le sodium, etc., et l'utilisation efficace de matières cathodiques de grande densité d'énergie, telles que le bioxyde de manganèse. L'utilisation d'électrolytes aqueux est écartée dans de tels systèmes, attendu que les matières anodiques sont suffisamment actives pour réagir chimiquement avec l'eau. Il a par conséquent été nécessaire, pour réaliser la grande densité d'énergie qui peut être obtenue par l'utilisation de ces anodes très réactives et de ces cathodes de grande densité d'énergie, d'orienter la recherche vers des systèmes électroly-tiques non aqueux et plus particulièrement des compositions électro-lytiques organiques non aqueuses.
L'expression électrolyte organique non aqueux est utilisée dans l'art antérieur pour désigner un électrolyte qui est formé d'un corps dissous, par exemple un sel ou un sel complexe des éléments du groupe I-A, du groupe II-A ou du groupe III-A du tableau périodi-5 que, en solution dans un solvant organique non aqueux convenablement choisi. Des solvants classiques comprennent le carbonate de propylène, le carbonate d'éthylène ou la y-butyrolactone. L'expression tableau périodique utilisée dans le présent mémoire désigne le tableau périodique des éléments qui figure en troisième page de cou-lo verture de l'ouvrage intitulé «Handbook of Chemistry and Physics», 48e édition, Chemical Rubber Co., Cleveland, Ohio, 1967-1968.
On connaît une multitude de corps dissous dont on recommande l'utilisation, mais le choix d'un solvant convenable a été particulièrement difficile, attendu que beaucoup des solvants qui sont utilisés 15 pour préparer des électrolytes suffisamment conducteurs pour permettre la migration efficace des ions dans la solution sont réactifs avec les anodes de grande activité mentionnées ci-dessus. La plupart des chercheurs dans ce domaine, désireux de trouver des solvants convenables, ont concentré leurs efforts sur des composés aliphati-20 ques et aromatiques contenant de l'azote et de l'oxygène, en attribuant une certaine attention à des composés organiques contenant du soufre, du phosphore et de l'arsenic. Les résultats de ces recherches n'ont pas donné entière satisfaction, attendu que beaucoup des solvants soumis aux essais ne pouvaient toujours pas être utilisés ef-25 ficacement avec des matières cathodiques de grande densité d'énergie telles que le bioxyde de manganèse (Mn02), et étaient suffisamment corrosifs envers des anodes au lithium pour empêcher une performance efficace pendant une période de longueur quelconque.
Bien que le bioxyde de manganèse ait été mentionné en tant que 30 cathode susceptible d'être utilisée dans des piles, ce composé renferme une quantité inacceptable d'eau, tant du type absorbé que du type lié par adsorption, qui est suffisante pour provoquer une corrosion de l'anode (lithium) s'accompagnant d'un dégagement d'hydrogène. Ce type de corrosion qui provoque un dégagement de gaz est 35 un problème sévère dans des piles fermées, notamment des piles boutons de type miniaturisé. Pour maintenir des dispositifs électroniques alimentés par batteries aussi compacts que possible, les montages électroniques sont habituellement conçus de manière à présenter des cavités qui reçoivent les piles miniatures en tant que source io d'énergie. Les cavités sont habituellement réalisées de manière qu'une pile puisse y être adaptée correctement, en établissant ainsi un contact électronique avec des bornes correspondantes prévues dans le dispositif. Un problème important que l'on peut rencontrer dans l'utilisation de dispositifs de ce genre alimentés par des piles 45 réside dans le fait que, si le dégagement de gaz provoque la dilatation de la pile, cette dernière peut se coincer dans la cavité. Il peut en résulter une détérioration du dispositif. De même, s'il y a une fuite d'électrolyte de la pile, cette fuite peut provoquer une détérioration du dispositif. Par conséquent, il importe que les dimensions physi-50 ques du logement de la pile restent constantes pendant la décharge et qu'aucune fuite d'électrolyte provenant de la pile ne puisse pénétrer dans le dispositif alimenté.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 4133856 décrit un procédé de production d'une électrode en Mn02 (cathode) pour 55 piles non aqueuses, dans lequel le bioxyde MnOz est initialement chauffé dans une plage de 350 à 430° C de manière à éliminer sensiblement l'eau absorbée et l'eau fixée, puis, après transformation en une électrode avec un agent conducteur et un liant, l'électrode est encore chauffée dans une plage de 200 à 350° C avant d'être incorpo-60 rée à une pile. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 1199426 décrit également le traitement thermique de MnOz dans l'air à une température de 250 à 450° C pour éliminer sensiblement son eau de constitution.
Les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 3871916, 3951685 et ss 3996069 décrivent une pile non aqueuse renfermant un électrolyte à base de 3-méthyl-2-oxazolidone conjointement avec une cathode solide choisie dans le groupe comprenant (CFx)n, CuO, FeS2, Co304, V2Os, Pb304, In2S3 et CoS2.
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Tandis que l'énergie théorique, c'est-à-dire l'énergie électrique virtuellement fournie par un couple anode-cathode choisi, est relativement facile à calculer, il est nécessaire de choisir un électrolyte non aqueux pour un couple qui permet à l'énergie réelle produite par une batterie de piles de s'approcher de l'énergie théorique. Le problème auquel on se heurte d'ordinaire réside dans le fait qu'il est pratiquement impossible de prédire la manière dont un électrolyte non aqueux se comportera, ni même s'il est capable de fonctionner avec un couple déterminé. Par conséquent, une pile doit être considérée comme une unité formée de trois parties: une cathode, une anode et un électrolyte, et il y a lieu de remarquer que les parties d'une pile ne sont pas interchangeables de façon prévisible avec les parties d'une autre pile pour former une troisième pile efficace et fonctionnelle.
L'un des buts de la présente invention est de trouver une pile non aqueuse renfermant, entre autres composants, un électrolyte à base de 3-méthyl-2-oxazolidone et une cathode renfermant du bioxyde de manganèse dans laquelle la teneur en eau est inférieure à 1 % en poids sur la base du poids du bioxyde de manganèse.
La présente invention a pour autre objet de trouver une pile non aqueuse au bioxyde de manganèse comprenant une anode au lithium.
Un autre but de la présente invention est de proposer une pile non aqueuse lithium/Mn02 renfermant un électrolyte organique liquide essentiellement formé de 3-méthyl-2-oxazolidone en association avec au moins un cosolvant et un corps dissous.
L'invention offre une pile non aqueuse nouvelle à grande densité • d'énergie, comprenant une anode en métal très actif, une cathode contenant du bioxyde de manganèse et un électrolyte organique liquide composé de 3-méthyl-2-oxazolidone en association avec un corps dissous conducteur, en présence ou en l'absence d'au moins un cosolvant de viscosité inférieure à celle de la 3-méthyl-2-oxazolidone et dans laquelle le bioxyde de manganèse a une teneur en eau inférieure à 1 % en poids sur la base du poids de Mn02*. De préférence, la teneur en eau doit être inférieure à 0,5% en poids et notamment inférieure à environ 0,2% en poids.
L'eau normalement renfermée dans le bioxyde de manganèse de type électrolytique et de type chimique peut être sensiblement éliminée par divers traitements. Par exemple, le bioxyde de manganèse peut être chauffé dans l'air ou dans une atmosphère inerte à une température de 350°C pendant environ 8 h ou à une température plus basse pendant une période plus longue. On doit s'efforcer d'éviter le chauffage du bioxyde de manganèse au-dessus de sa température de décomposition, qui est d'environ 400° C dans l'air. Dans des atmosphères renfermant de l'oxygène, on peut utiliser des températures plus hautes. Conformément à la présente invention, le bioxyde de manganèse doit être chauffé pendant une période suffisante pour assurer que sa teneur en eau soit réduite au-dessous d'environ 1% en poids, de préférence au-dessous d'environ 0,5 et notamment au-dessous d'environ 0,2% en poids, sur la base du poids du bioxyde de manganèse. Une quantité d'eau supérieure à environ 1% en poids réagirait avec l'anode en métal très actif tel que le lithium et provoquerait sa corrosion, ce qui entraînerait un dégagement d'hydrogène. Comme indiqué ci-dessus, cela pourrait entraîner une déformation physique de la pile et/ou une fuite d'électrolyte de la pile au cours de l'emmagasinage ou de la décharge.
Pour éliminer efficacement l'eau indésirable de Mn02 ou du mélange de Mn02 avec un agent conducteur et un liant convenable, jusqu'au niveau nécessaire pour la mise en œuvre de la présente invention, on pense qu'il faut éliminer dans une mesure appréciable à la fois l'eau absorbée et l'eau liée. Après que le traitement d'élimination de l'eau a été accompli, il est essentiel de prévoir une protection pour empêcher le bioxyde de manganèse d'absorber de l'eau dans l'atmosphère. On pourrait obtenir ce résultat en manipulant le bioxyde de manganèse traité dans une enceinte protégée de l'humidité ou dans un dispositif similaire. A titre de variante, le bioxyde de manganèse traité ou le bioxyde de manganèse associé à un agent conducteur et à un liant convenable pourrait être traité thermique-
ment en vue d'éliminer l'eau qui pourrait avoir été absorbée dans l'atmosphère.
De préférence, le bioxyde de manganèse doit être traité à la chaleur pour réduire sa teneur en eau à moins d'environ 1 % en poids, puis il peut être mélangé avec un agent conducteur tel que graphite, carbone, etc., et un liant tel que Teflon (marque déposée du polytétrafluoréthylène), un polymère d'éthylène et d'acide acrylique, etc., pour produire une électrode à cathode solide. Le cas échéant, une petite quantité de l'électrolyte peut être incorporée au mélange de bioxyde de manganèse.
Un autre avantage possible de l'élimination pratiquement totale de l'eau du bioxyde de manganèse est que, si de petites quantités d'eau sont présentes dans l'électrolyte de la pile, le bioxyde de manganèse absorbe alors la majeure partie de l'eau de l'électrolyte et empêche de la sorte ou retarde sensiblement la réaction de l'eau avec l'anode, par exemple en lithium. Dans ce cas, le bioxyde de manganèse se comporte comme un agent d'extraction des impuretés formées par l'eau dans les solvants organiques.
L'électrolyte destiné à être utilisé conformément à l'invention est un électrolyte à base de 3-méthyl-2-oxazolidone. La 3-méthyl-2-oxazolidone (3Me20x), matière organique liquide de formule:
CH2 - CH2 - O - CO - >1 - CH3 est un solvant non aqueux excellent à cause de sa grande constante diélectrique, de son inertie chimique envers les composants de la batterie, de sa large plage à l'état liquide et de sa faible toxicité.
Toutefois, on a constaté que, lorsque des sels métalliques sont dissous dans la 3Me20x liquide en vue d'améliorer la conductivité de cette dernière, la viscosité de la solution peut être trop élevée pour qu'on puisse l'utiliser efficacement comme électrolyte pour certaines applications dans des piles non aqueuses autres que celles qui nécessitent de très faibles consommations de courant. Par conséquent, dans certaines applications conformes à l'invention, l'addition d'un cosolvant de faible viscosité serait désirable si le composé 3Me20x devait être utilisé comme électrolyte pour des piles non aqueuses pouvant fonctionner à un haut degré de densité d'énergie. En particulier, pour obtenir un haut degré de densité d'énergie conformément à l'invention, il est essentiel d'utiliser une cathode en Mn02 traitée thermiquement en même temps qu'une anode en métal très actif. Ainsi, l'invention est axée sur une pile nouvelle à grande densité d'énergie comportant une anode en métal très actif tel que le lithium, une cathode en Mn02 traitée à la chaleur et un électrolyte formé de 3Me2ox en association avec un corps dissous conducteur, en présence ou en l'absence d'au moins un cosolvant de faible viscosité.
Les cosolvants de faible viscosité que l'on utilise éventuellement dans la présente invention comprennent le tétrahydrofuranne (THF), le dioxolanne (DIOX), le diméthoxyéthane (DME), le carbonate de propylène (PC), le diméthylisoxazole (DMI), le carbonate de diéthyle (DEC), le sulfite d'éthylèneglycol (EGS), le dioxanne, le sulfite de dimêthyle (DMS), etc. Le diméthoxyéthane (DME), le dioxolanne (DIOX) et le carbonate de propylène (PC) sont des cosolvants appréciés à cause de leur compatibilité avec des sels métalliques dissous dans le composé 3Me20x liquide et de leur inertie chimique envers les composants de la pile. En particulier, la quantité totale de cosolvant de faible viscosité que l'on ajoute pourrait se situer entre environ 20 et environ 80% sur la base du volume total de solvant, c'est-à-dire à l'exclusion du corps dissous, afin d'abaisser la viscosité à un niveau favorable à son utilisation dans une pile à grande consommation.
Des corps dissous conducteurs (sels métalliques) que l'on peut utiliser conformément à l'invention avec la 3Me20x liquide peuvent être choisis dans le groupe des composés de formules MCF3S03, MBF4, MCIO4 et MM'F<5 où M désigne le lithium, le sodium ou le potassium et M' est le phosphore, l'arsenic ou l'antimoine. L'addition du corps dissous est nécessaire pour améliorer la conductivité du composé 3Me20x de manière que ce dernier puisse être utilisé comme électrolyte dans des piles non aqueuses. Ainsi, le sel particu5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
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60
65
642 779
4
lier que l'on choisit doit être compatible et non réactif avec le composé 3Me20x et les électrodes de la pile. La quantité de corps dissous qui doit être en solution dans le composé 3Me20x liquide doit être suffisante pour offrir une bonne conductivité, par exemple d'au moins environ 10~4 fi-'cm-1. Généralement, une quantité molaire d'au moins environ 0,5 mol doit être suffisante pour la plupart des applications à des piles.
Des anodes en métal très actif que l'on peut utiliser avantageusement dans la présente invention comprennent des anodes en lithium (Li), potassium (K), sodium (Na), calcium (Ca), magnésium (Mg), aluminium (Al) et leurs alliages. Parmi ces métaux actifs, on donne la préférence au lithium non seulement parce qu'il s'agit d'un métal malléable et ductile, mais aussi parce qu'on peut l'incorporer aisément à une pile, et parce qu'il présente le plus haut rapport énergie/ poids dans le groupe des métaux anodiques convenables.
D'autres détails sur la pile à grande densité d'énergie de l'invention, comprenant un électrolyte à base de 3Me20x, une cathode solide à base de Mn02 ayant moins de 1 % en poids d'eau et une anode en métal très actif, sont donnés dans les exemples suivants.
Exemple 1 :
On a effectué des analyses thermogravimétriques de divers échantillons de bioxyde de manganèse du commerce. Certains des échantillons ont été analysés tels qu'on les obtient, d'autres ont été traités thermiquement à 350° C pendant 8 h, d'autres encore ont été traités thermiquement à 350° C pendant 8 h, puis mélangés avec du carbone et du Téflon pour produire des mélanges cathodiques. Les résultats obtenus dans les analyses thermogravimétriques sont reproduits dans le tableau I. Ces résultats démontrent clairement que des types de bioxyde de manganèse du commerce renferment de grandes quantités d'eau. En outre, les résultats montrent que, même après que le bioxyde de manganèse a été traité à la chaleur comme indiqué ci-dessus, il absorbe de l'eau dans l'atmosphère même après un court laps de temps seulement.
5
Exemple 2:
On a réalisé des piles plates de deux types différents en utilisant un support métallique en nickel présentant une dépression peu profonde dans laquelle le contenu de la pile a été placé et sur laquelle un io capuchon en nickel métallique a été disposé pour fermer la pile. Le contenu de chaque pile échantillon consistait en un disque de lithium de 2,54 cm de diamètre formé de 5 feuilles très minces de lithium d'une épaisseur totale de 2,54 mm, environ 4 ml d'un électrolyte comprenant environ 40% en volume de dioxolanne, environ 30% en 15 volume de diméthoxyéthane (DME), environ 30% en volume de 3Me20x, plus environ 0,1 % de diméthylisoxazole (DMI) et renfermant du LÌCF3SO3 1M, un séparateur (0,254 mm d'épaisseur) en polypropylène non tissé poreux de 2,54 cm de diamètre absorbant une partie de l'électrolyte, et 2 g de mélange cathodique comprimé 20 de manière à former une cathode ayant une aire interfaciale apparente de 5 cm2. Dans la première pile, le mélange cathodique consistait en Mn02 électrolytique Tekkosha traité thermiquement à 350° C pendant 20 h, en noir de carbone et en Téflon. La seconde pile renfermait le même type de composants que la première, excepté l'ab-25 sence de traitement du Mn02 Tekkosha. Chaque pile a été déchargée aux bornes d'une résistance de 1200 fl jusqu'à une tension de coupure de 1 V et les rendements cathodiques ont été calculés en même temps que les densités globales d'énergie, en supposant une réaction des électrons de la couche L. Les résultats obtenus sont re-30 produits dans le tableau II.
Exemple 3:
On réalise dix piles boutons miniatures en utilisant une anode au 60 lithium, un électrolyte formé d'environ 40% en volume de dioxolanne, d'environ 30% en volume de DMER, d'environ 30% en volume de 3Me20x plus environ 0,1 % de DMI et contenant du LÌCF3SO3 1M, et une cathode comportant 80% en poids de MnO, non chauffé ou traité thermiquement, 1,5% en poids de noir de 65 carbone, 13,5% en poids de graphite et 5,0% en poids d'un liant du type éthylène/acide acrylique. Le bioxyde de manganèse traité à la chaleur est chauffé à une température de 350° C pendant 18 h sous une atmosphère d'argon. Chaque pile (11,48 mm de diamètre;
Tableau I
Perte, % en poids, à différentes températures comme indiqué par l'analyse thermogravimétrique
Description de l'échantillon
Perte totale, % en poids, à la température indiquée (valeurs cumulatives)
100° C
200° C
250° C
300° C
350° C
400° C
* Mn02 Tekkosha, tel que reçu
1,0
2,1
2,7
3,5
4,4
5,1
Tekkosha come ci-dessus, mais séché à 350° C pendant 8 h;
exposé à l'atmosphère ambiante pendant 5 min lors du
transfert de l'échantillon
0,2
0,3
0,3
0,3
0,4
0,6
** Mélange cathodique pris directement dans une enceinte
anhydre ; exposition à l'atmosphère ambiante pendant 5 min
lors du transfert de l'échantillon
0,3
0,4
0,5
0,7
1,1
—
Mélange cathodique exposé à l'atmosphère ambiante
0,3
0,5
0,5
—
—
—
Même mélange cathodique que ci-dessus, mais exposé à l'at
mosphère ambiante pendant encore 17 h****
0,6
0,8
0,8
0,9
1,1
1,9
*** Mn02 Sedema
1,4
2,1
2,4
2,6
2,9
3,7
* L'oxyde MnOz Tekkosha est un bioxyde de manganèse électrolytique du commerce.
** Mélange cathodique = MnOz Tekkosha traité thermiquement + noir de carbone + graphite + Téflon.
*** Mn02 Sedema: bioxyde de manganèse chimique du commerce.
**** Humidité ambiante 35-50%.
Tableau II
Cathode
Rendement*, électrons de la couche L (%)
Densité d'énergie cathodique (Wh/cm3)
Mn02 traité thermiquement Mn02 non chauffé
81,0 48,2
4,46 2,16
* Coulombien.
4,12 mm de hauteur) contient 0,3045 g du mélange cathodique renfermant du bioxyde de manganèse non traité ou 0,3036 g du mélange cathodique contenant du bioxyde de manganèse traité à la chaleur, 0,037 g de lithium, un séparateur en polypropylène et 140 |il de l'électrolyte. Chaque pile est déchargée en continu dans une résistance de base de 6200 Q. et elle est puisée aux bornes d'une résistance de 250 Cl pendant 2 s une fois par semaine. Lorsqu'une tension de coupure de 1 V a été atteinte, la capacité de la pile et le rendement coulombien de la cathode pour chaque pile sont déterminés; les résultats sont reproduits dans le tableau III.
Tableau III
N° de la pile
Capacité
Rendement
Mn02
de la pile cathodique
(mAh)
(%, Le)
1
traité à la chaleur
37,6
50,0
2
traité à la chaleur
30,2
40,3
3
traité à la chaleur
39,2
52,2
4
traité à la chaleur
46,0
61,4
5
traité à la chaleur
41,4
55,3
6
non chauffée
6,1
8,2
7
non chauffée
26,4
35,5
8
non chauffée
34,2
45,7
9
non chauffée
10,9
14,5
10
non chauffée
4,9
6,6
Exemple 4:
On réalise deux piles semblables à celles de l'exemple 2, à la différence qu'on utilise 1,5 ml de l'électrolyte et que, dans la première pile, le mélange cathodique (porosité 33%) est formé de 80% en poids de MnOa Tekkosha, 10% en poids de noir de carbone et 10% de Téflon et que, dans la seconde pile, le mélange cathodique (porosité 45%) est le même, à la différence que le bioxyde de manganèse consiste en Mn02 électrolytique produit par la firme Union Carbide Corporation. Le bioxyde de manganèse dans chaque pile est traité thermiquement, puis incorporé à des pastilles cathodiques qui sont séchées à 120°C sous vide. L'aire interfaciale nominale pour chaque électrode est de 2 cm2. Les cellules sont déchargées en continu aux bornes d'une résistance de 3000 Cl et le rendement coulombien d'utilisation de la cathode jusqu'à une tension de coupure de 2,0 V est trouvé, par le calcul, égal à 88% pour la pile contenant le Mn02 Tekkosha et à 99% pour l'autre pile.
Exemple 5:
On réalise plusieurs piles de 11,56 mm de diamètre et 4,19 mm de hauteur en utilisant 0,36 g de mélange cathodique contenant 86% en poids de Mn02 Tekkosha, 8,5% en poids de noir de carbone, 2,5% en poids de graphite et 3,0% en poids de Téflon; une anode en lithium de 0,03 g et 140 jj.1 de l'électrolyte utilisé dans l'exemple 3. Le bioxyde de manganèse, avant la formation du mélange cathodique, est traité par chauffage à 350° C pendant 8 h. Ensuite, les pastilles de mélange cathodique moulé sont exposées à divers taux d'humidité pendant des durées variables, puis rassemblées en diverses piles. Les mesures d'une dilatation éventuelle et des fuites, lorsque elles existent, après emmagasinage pendant diverses périodes, sont indiquées dans le tableau IV. La mesure de dilatation est l'écart, en mil642 779
limètres de la hauteur de la pile par rapport à sa hauteur initiale, dû à la corrosion de l'anode et/ou au dégagement de gaz dans la pile. Une fuite existe chaque fois que la présence d'électrolyte peut être observée visuellement au niveau du joint d'étanchéité de la pile. Les piles sont ensuite déchargées aux bornes d'une résistance de 15000 Q jusqu'à ce que la tension se soit abaissée à 2,4 V. La capacité moyenne en milliampères-heures délivrée par les piles dans chaque groupe d'essai est également reproduite dans le tableau IV.
Les résultats indiqués dans le tableau IV démontrent que les piles dans lesquelles les cathodes en bioxyde de manganèse traité à la chaleur ont été exposées à des degrés notables d'humidité commencent à présenter des signes de dilatation au bout de 24 h. Une certaine réduction de la dilatation avec le temps peut être due à l'échappement d'un peu de gaz à l'interface entre le couvercle, le joint et le récipient, lorsqu'une fuite a lieu.
Exemple 6:
On réalise six piles semblables à la première pile d'essai de l'exemple 4, à la différence que trois d'entre elles (échantillons 1 à 3) renferment un électrolyte formé de LiBF4 1M dans un mélange à 2:3 (% en volume) de 3Me20x et de DME et que les trois autres piles (échantillons 4 à 6) comportent un électrolyte formé de LÌCF3SO3 1M dans un mélange à 2:3 (% en volume) de 3Me20x et de DME. Les piles sont déchargées en continu aux bornes d'une résistance de 3000 fì et, à des périodes différentes, elles sont puisées aux bornes d'une résistance de 250 fi pendant 2 s.
Les tensions observées et le rendement coulombien de la cathode, calculé jusqu'à une tension de coupure de 2,0 V, sont reproduits dans le tableau V.
Tableau V
N° de la pile
Nombre de jours
Rendement coulombien de la cathode (%)
1
3
6
8
Tensions lues* (V)
1
2,92
2,87
2,68
2,11
89
(2,31)
(2,31)
(2,00)
(1,45)
2
2,83
2,83
2,64
2,07
87
(1,96)
(2,03)
(1,70)
(1,31)
3
2,87
2,83
2,59
2,28
88
(1,72)
(1,86)
(1,33)
(1,14)
4
2,89
2,85
2,69
2,28
88
(2,12)
(2,15)
(L91)
(1,58)
5
2,88
2,82
2,64
1,92
88
(2,01)
(2,06)
(1,87)
(1,32)
6
2,89
2,85
2,68
2,08
88
(2,03)
(2,05)
(1,81)
(1,37)
* Les tensions lues placées entre parenthèses sont les tensions puisées et les autres valeurs de tension constituent les lectures de tensions continues observées après la période indiquée.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.
5
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
(Tableau enfin de brevet)
642 779
6
Tableau IV
N° du groupe
Humidité (%)
Durée d'exposition de la cathode en Mn02
Dilatation moyenne (mm) après emmagasinage pendant ld
7 d
1 mois
2 mois
3 mois ,
Fuites*
mAh
1
<1
2 h
0
-0,025
0
0/100
65
2
3 +
2 h
+0,076
+0,254
+0,051
+0,025
+0,051
0/45
61
3
2,7
2h
-0,018
-0,025
+0,05
0
-0,025
5/16
72
4
14
30 min
+0,254
+0,152
+0,102
+0,102
+0,076
15/20
66
5
14
2 h
+0,356
+0,305
+0,229
+0,203
+0,178
6/20
62
6
15
25 min
+0,305
+0,152
+0,076
—
+0,076
—
—
7
19
50 min
+0,470
+0,572
+0,406
+ 0,356
+0,330
27/46
29
8
26
30 min
+0,279
+0,152
+0,102
+0,102
+0,076
6/20
68
9
26
2 h
+0,432
+0,38
+0,254
+0,279
+0,254
6/19
58
10
27
40 min
+0,533
+0,533
+0,38
+0,254
+0,279
27/47
36
11
69
20-30 min
+0,584
+0,559
+0,457
+0,406
+0,38
7/19
41
12
72
45 min
+0,533
+0,610
+0,432
+0,356
+0,102
37/50
31
* Le premier nombre représente le nombre de piles pour lequel la présence d'électrolyte a été observée et le second nombre est le nombre total de piles du groupe.
R
Claims (3)
1. Pile non aqueuse, caractérisée en ce qu'elle comprend une anode en métal actif, une cathode contenant du bioxyde de manganèse et un électrolyte organique liquide comprenant de la 3-méthyl-
2. Pile non aqueuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la teneur en eau est inférieure à 0,5% en poids et de préférence inférieure à 0,2% en poids sur la base du poids de bioxyde de manganèse.
3. Pile non aqueuse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrolyte organique liquide renferme au moins un cosolvant.
4. Pile non aqueuse suivant l'une des revendications 1 ou 3, caractérisée en ce que la cathode est formée de bioxyde de manganèse, d'un agent conducteur et d'un liant.
5. Pile non aqueuse suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'agent conducteur est le carbone ou le graphite et le liant est le polytétrafluoréthylène ou un polymère d'éthylène et d'acide acrylique.
6. Pile non aqueuse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le solvant est choisi entre le tétrahydrofuranne, le dioxolanne, le diméthoxyéthane, le diméthylisoxazole, le carbonate de diéthyle, le carbonate de propylène, le sulfite d'éthylèneglycol, le dioxanne et le sulfite de diméthyle.
7. Pile non aqueuse suivant l'une des revendications 3 ou 6, caractérisée en ce que le corps dissous est choisi entre des composés de formules MCF3S03, MBF4, MC104 et MM'F6 où M représente le lithium, le sodium ou le potassium et M'est le phosphore, l'arsenic ou l'antimoine.
8. Pile non aqueuse suivant l'une des revendications 1 ou 7, caractérisée en ce que l'anode en métal actif est choisie entre le lithium, le potassium, le sodium, le calcium, le magnésium, l'aluminium et leurs alliages.
9. Pile non aqueuse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'anode est en lithium et l'électrolyte est LiCF3S03 dissous dans la 3-méthyl-2-oxazolidone, le dioxolanne, le diméthoxyéthane et le diméthylisoxazole ou dans la 3-méthyl-2-oxazolidone et le diméthoxyéthane ou dans la 3-méthyl-2-oxazolidone et le carbonate de propylène.
10. Pile non aqueuse suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'anode est le lithium et l'électrolyte est LiBF4 dissous dans la
2-oxazolidone en association avec un corps dissous et le bioxyde de manganèse a une teneur en eau inférieure à 1% en poids, sur la base de son propre poids.
2
REVENDICATIONS
3-méthyl-2-oxazolidone et le diméthoxyéthane.
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