Lithium-Thionylchlorid-Batterie

Die Lithium-Thionylchlorid-Batterie ist eine nicht wiederaufladbare Lithiumbatterie mit Lithium als Anode und einer Graphitelektrode als Kathode, wobei das Thionylchlorid kathodisch reduziert wird und gleichzeitig als Lösungsmittel und Elektrolyt dient.

Eigenschaften

Schema einer Lithium-Thionylchlorid-Batterie (Zylinderform)

Die Leerlaufspannung der Batterie beträgt 3,7 V und die typische Lastspannung 3,4 V. Aufgrund dieser günstigen Zellspannung gegenüber anderen Lithiumbatterien und wegen der geringen Selbstentladung hat sich dieser Batterietyp gegenüber anderen Oxyhalogeniden wie Phosphoroxychlorid (POCl₃) oder Sulfurylchlorid (SO₂Cl₂) durchgesetzt. Die Energiedichte beträgt für Knopfzellen ca. 700 mWh/cm³ und die Selbstentladung 0,08 bis 0,16 %/Monat, bzw. 1–2 %/Jahr bei einer Lagerfähigkeit von 10 Jahren.

Elektrochemie

Beim Entladevorgang wird Lithium anodisch unter Elektronenabgabe zu Lithiumionen (Li⁺) oxidiert, die zu Lithiumchlorid reagieren. Thionylchlorid wird über mehrere Reaktionsschritte kathodisch zu elementarem Schwefel reduziert, wobei gleichzeitig Schwefeldioxid entsteht. Die Gesamtgleichung kann folgendermaßen formuliert werden:

$\mathrm{ 4\ Li + 2\ SOCl_2 \rightarrow 4\ LiCl + S + SO_2}$

Die kathodisch entstandenen Reaktionsprodukte lagern sich in den Poren der hochporösen Kohlenstoffelektrode ab. Schwefeldioxid lost sich teilweise im Elektrolyten. Das anodisch entstandene Lithiumchlorid lagert sich kristallin auf dem Lithium ab und bildet einen Schutzfilm, der das Lithium vor einem Angriff des Lösungsmittels schützt und damit die Selbstentladung verringert.

Der Elektrolyt Thionylchlorid enthält außerdem noch ein Leitsalz, vor allem Lithiumtetrachloroaluminat (LiAlCl₄).

Literatur

• Günter Eichinger, Günter Semrau: Lithiumbatterien II – Entladereaktionen und komplette Zellen. In: Chemie in unserer Zeit 24, Nr. 2, ISSN 0009-2851, 1990, S. 90–96, doi:10.1002/ciuz.19900240209.

Weblinks

• Beschreibung Li/SOCl2(C)-System . Fraunhofer ICT.

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