JP2000188098A - 分極抵抗を減らすための混合金属酸化物電極のアニ―リング - Google Patents
分極抵抗を減らすための混合金属酸化物電極のアニ―リングInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分極抵抗の小さい電気化学電池を提供するこ
とを課題とする。 【解決手段】 上記の課題は、アノード、カソードおよ
び活性化電解液からなる電気化学電池であって、この電
池は、電池の作成の前に昇温度で熱処理されたカソード
からなる電解液と接触する電極からなり、この電池は、
カソードが約０．２Ωｃｍよりも低い抵抗率を示しなが
ら放電することを特徴とする電気化学電池によって解決
される。
とを課題とする。 【解決手段】 上記の課題は、アノード、カソードおよ
び活性化電解液からなる電気化学電池であって、この電
池は、電池の作成の前に昇温度で熱処理されたカソード
からなる電解液と接触する電極からなり、この電池は、
カソードが約０．２Ωｃｍよりも低い抵抗率を示しなが
ら放電することを特徴とする電気化学電池によって解決
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学エネルギーを
電気エネルギーに変換することに関する。さらに詳しく
は、本発明は、混合金属酸化物からなる正電極を有する
アルカリ金属電気化学電池に関する。好適な混合金属酸
化物としては、酸化バナジウム銀、酸化バナジウム銅お
よび酸化バナジウム銀銅が挙げられる。本発明による
と、混合金属酸化物活物質の電極プレートは、熱処理さ
れて、この処理されたプレートを組み込んだ電池の分極
抵抗を減少させる。
電気エネルギーに変換することに関する。さらに詳しく
は、本発明は、混合金属酸化物からなる正電極を有する
アルカリ金属電気化学電池に関する。好適な混合金属酸
化物としては、酸化バナジウム銀、酸化バナジウム銅お
よび酸化バナジウム銀銅が挙げられる。本発明による
と、混合金属酸化物活物質の電極プレートは、熱処理さ
れて、この処理されたプレートを組み込んだ電池の分極
抵抗を減少させる。
【０００２】
【従来の技術】アノードおよびカソードの両方の電極を
加熱して、電極活物質と集電体との結合を増加させる従
来技術が知られている。この例としては、例えば、Ｌｅ
ａｐ等の米国特許第５，４２９，８９４号が挙げられ
る。この特許は、集電体に接触する酸化銀ペーストを脱
水することを示唆している。加熱は、約５０℃〜７０℃
の温度で窒素中で行われる。この加熱プロトコルは、酸
化銀を銀元素に還元することなく、活物質と集電体の結
合を増大させる役割を果たす。
加熱して、電極活物質と集電体との結合を増加させる従
来技術が知られている。この例としては、例えば、Ｌｅ
ａｐ等の米国特許第５，４２９，８９４号が挙げられ
る。この特許は、集電体に接触する酸化銀ペーストを脱
水することを示唆している。加熱は、約５０℃〜７０℃
の温度で窒素中で行われる。この加熱プロトコルは、酸
化銀を銀元素に還元することなく、活物質と集電体の結
合を増大させる役割を果たす。
【０００３】Ｔｈｉｂａｕｌｔ等の米国特許第５，５３
２，０８６号は、銀箔集電体層と亜鉛金属アノード層と
の結合を増加させることを開示している。結合は、集電
体とプレート間のアノード層とをプレスして、約６５０
°Ｆ（３３４℃）〜７５０°Ｆ（３９８℃）の温度に約
１５００〜５０００ｐｓｉのアンビル圧力（ａｎｖｉｌ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ）で加熱して達成される。
２，０８６号は、銀箔集電体層と亜鉛金属アノード層と
の結合を増加させることを開示している。結合は、集電
体とプレート間のアノード層とをプレスして、約６５０
°Ｆ（３３４℃）〜７５０°Ｆ（３９８℃）の温度に約
１５００〜５０００ｐｓｉのアンビル圧力（ａｎｖｉｌ
ｐｒｅｓｓｕｒｅ）で加熱して達成される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、加熱し、その
後に、集電体と接触させる遷移金属酸化物活物質を開示
する。このようにして調製される電極は、完成した電極
集合体の電気的抵抗を減らすためのマルチプレート電池
およびゼリーロール電池の両方に有用である。また、電
池の放電効率は増加する。さらに、本発明の電池の熱の
散逸は、同様の電極の電池の未処理の電池と比較して改
良されている。熱散逸の減少は、カソードと電解液との
反応性に関係する。反応性の減少は、放電効率を改良す
る。
後に、集電体と接触させる遷移金属酸化物活物質を開示
する。このようにして調製される電極は、完成した電極
集合体の電気的抵抗を減らすためのマルチプレート電池
およびゼリーロール電池の両方に有用である。また、電
池の放電効率は増加する。さらに、本発明の電池の熱の
散逸は、同様の電極の電池の未処理の電池と比較して改
良されている。熱散逸の減少は、カソードと電解液との
反応性に関係する。反応性の減少は、放電効率を改良す
る。
【０００５】本発明は、次の説明と添付図面を参照する
ことによって当業者にさらに明らかとなる。
ことによって当業者にさらに明らかとなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の電気化学電池は、例えば
Ｌｉ‐Ｓｉ、Ｌｉ‐Ａｌ、Ｌｉ‐ＢおよびＬｉ‐Ｓｉ‐
Ｂの合金や金属間化合物などのリチウム、ナトリウムお
よびカリウムなどの合金や金属間化合物のような元素周
期律表のＩＡ、ＩＩＡまたはＩＩＩＡ族から選択される
金属からなるアノード電極を有している。好適なアノー
ドはリチウムからなる。別のアノードはリチウム‐アル
ミニウム合金などのリチウム合金からなる。合金中のア
ルミニウム重量が大きくなればなるほど、電池のエネル
ギー密度は低くなる。
Ｌｉ‐Ｓｉ、Ｌｉ‐Ａｌ、Ｌｉ‐ＢおよびＬｉ‐Ｓｉ‐
Ｂの合金や金属間化合物などのリチウム、ナトリウムお
よびカリウムなどの合金や金属間化合物のような元素周
期律表のＩＡ、ＩＩＡまたはＩＩＩＡ族から選択される
金属からなるアノード電極を有している。好適なアノー
ドはリチウムからなる。別のアノードはリチウム‐アル
ミニウム合金などのリチウム合金からなる。合金中のア
ルミニウム重量が大きくなればなるほど、電池のエネル
ギー密度は低くなる。
【０００７】アノードの形態は任意であるが、好適なア
ノードは、アノード金属からなる薄い金属性のシートま
たは箔であり、これは、好ましくは、ニッケルからなる
金属製のアノード集電体上に、プレスまたはロールされ
て、アノードを形成する。本発明の実施例において、こ
のアノード成分は、アノード集電体と同一材料、すなわ
ち、好ましくはニッケルからなる延長タブまたはリード
を有しており、ケースが負極の電気的配置にある導電性
金属からなる電池ケースに溶接されるなどしてそれと一
体形成されている。また、アノードは、ボビン型、円筒
型またはペレット型などの他の幾何学的形状に形成され
て、低表面積の電池設計を達成していてもよい。
ノードは、アノード金属からなる薄い金属性のシートま
たは箔であり、これは、好ましくは、ニッケルからなる
金属製のアノード集電体上に、プレスまたはロールされ
て、アノードを形成する。本発明の実施例において、こ
のアノード成分は、アノード集電体と同一材料、すなわ
ち、好ましくはニッケルからなる延長タブまたはリード
を有しており、ケースが負極の電気的配置にある導電性
金属からなる電池ケースに溶接されるなどしてそれと一
体形成されている。また、アノードは、ボビン型、円筒
型またはペレット型などの他の幾何学的形状に形成され
て、低表面積の電池設計を達成していてもよい。
【０００８】カソードでの電気化学反応は、アノードか
らカソードに移動するイオンを原子状または分子状に変
換する反応を含んでいる。カソード材料は、金属、金属
酸化物または混合金属酸化物からなる第１のカソード活
性成分を少なくとも含んでいる。この第１のカソード活
性成分は、少なくとも第１と第２の金属もしくはその酸
化物、できれば第３の金属もしくは金属酸化物、または
第１と第２の金属もしくはその酸化物の混合物からな
り、ホスト金属酸化物のマトリックス中に組み込まれて
いる。また、カソード活物質は、金属硫化物からなるも
のであってもよい。
らカソードに移動するイオンを原子状または分子状に変
換する反応を含んでいる。カソード材料は、金属、金属
酸化物または混合金属酸化物からなる第１のカソード活
性成分を少なくとも含んでいる。この第１のカソード活
性成分は、少なくとも第１と第２の金属もしくはその酸
化物、できれば第３の金属もしくは金属酸化物、または
第１と第２の金属もしくはその酸化物の混合物からな
り、ホスト金属酸化物のマトリックス中に組み込まれて
いる。また、カソード活物質は、金属硫化物からなるも
のであってもよい。
【０００９】金属酸化物または混合金属酸化物は、混合
状態における化学付加反応または他の親密接触、例え
ば、熱処理、付加反応、ゾル‐ゲル形成、化学蒸着また
は熱水合成によって調製される。このようにして調製さ
れた活物質は、貴金属および／または他の酸化物などの
元素周期律表のＩＢ、ＩＩＢ、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、Ｖ
Ｂ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族の金属、酸化物
および硫化物を含んでいる。
状態における化学付加反応または他の親密接触、例え
ば、熱処理、付加反応、ゾル‐ゲル形成、化学蒸着また
は熱水合成によって調製される。このようにして調製さ
れた活物質は、貴金属および／または他の酸化物などの
元素周期律表のＩＢ、ＩＩＢ、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、Ｖ
Ｂ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族の金属、酸化物
および硫化物を含んでいる。
【００１０】金属または金属酸化物は、ＩＢ、ＩＩＢ、
ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩ
ＩＩ族から選択され、酸化物または個々の金属元素の急
速な調製に影響するように熱処理されて、カソード材料
の調製にさらに利用される。このような急速な分解性材
料としては、これに限定されるわけではないが、硝酸
塩、亜硝酸塩、炭酸塩および／またはアンモニウム塩の
ような分類の化合物が挙げられる。前駆物質（例えば、
硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩）は、結合
状態で分解するか、個別的に分解して、その後、酸化物
‐分解性金属酸化化合物に結合し、その後、分解して、
混合金属酸化物からなるカソード活物質を形成する。
ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩ
ＩＩ族から選択され、酸化物または個々の金属元素の急
速な調製に影響するように熱処理されて、カソード材料
の調製にさらに利用される。このような急速な分解性材
料としては、これに限定されるわけではないが、硝酸
塩、亜硝酸塩、炭酸塩および／またはアンモニウム塩の
ような分類の化合物が挙げられる。前駆物質（例えば、
硝酸塩、亜硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩）は、結合
状態で分解するか、個別的に分解して、その後、酸化物
‐分解性金属酸化化合物に結合し、その後、分解して、
混合金属酸化物からなるカソード活物質を形成する。
【００１１】好適な混合金属酸化物は、第２の金属と、
できれば第３の金属からなる金属もしくは金属酸化物と
酸化バナジウムとを混合することによって調製される。
この混合物は、その後、反応して、混合金属酸化物にな
る。第２および第３の金属は、最適には、銀、銅および
マンガンから選択される。
できれば第３の金属からなる金属もしくは金属酸化物と
酸化バナジウムとを混合することによって調製される。
この混合物は、その後、反応して、混合金属酸化物にな
る。第２および第３の金属は、最適には、銀、銅および
マンガンから選択される。
【００１２】好適な混合金属酸化物は、一般式ＳＭx Ｖ
2 Ｏy を有している。ここで、ＳＭは元素周期律表のＩ
Ｂ〜ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族から選択される金属であ
る。一般式中のｘは約０．３０〜２．０であり、ｙは約
４．５〜６．０である。例えば、１実施例としてのカソ
ード活物質は、一般式Ａｇx Ｖ2 Ｏy を有する酸化バナ
ジウム銀（ＳＶＯ）からなる。ここで、このＳＶＯは、
いずれの相であってもよい。例えば、β‐相の酸化バナ
ジウム銀は、一般式中にｘ＝０．３５およびｙ＝５．８
を有しており、γ‐相の酸化バナジウム銀は、一般式中
にｘ＝０．７４およびｙ＝５．３７を有しており、ε‐
相の酸化バナジウム銀は、一般式中にｘ＝１．０および
ｙ＝５．５を有している。相は、組み合わせや混合した
ものであってもよい。Ｌｉａｎｇ等の米国特許第４，３
１０，６０９号は、このような混合金属酸化物カソード
活物質を有するアルカリ金属電池を開示している。な
お、この特許は、本発明の譲受人に譲り受けられてお
り、ここに参考として組み込まれる。
2 Ｏy を有している。ここで、ＳＭは元素周期律表のＩ
Ｂ〜ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族から選択される金属であ
る。一般式中のｘは約０．３０〜２．０であり、ｙは約
４．５〜６．０である。例えば、１実施例としてのカソ
ード活物質は、一般式Ａｇx Ｖ2 Ｏy を有する酸化バナ
ジウム銀（ＳＶＯ）からなる。ここで、このＳＶＯは、
いずれの相であってもよい。例えば、β‐相の酸化バナ
ジウム銀は、一般式中にｘ＝０．３５およびｙ＝５．８
を有しており、γ‐相の酸化バナジウム銀は、一般式中
にｘ＝０．７４およびｙ＝５．３７を有しており、ε‐
相の酸化バナジウム銀は、一般式中にｘ＝１．０および
ｙ＝５．５を有している。相は、組み合わせや混合した
ものであってもよい。Ｌｉａｎｇ等の米国特許第４，３
１０，６０９号は、このような混合金属酸化物カソード
活物質を有するアルカリ金属電池を開示している。な
お、この特許は、本発明の譲受人に譲り受けられてお
り、ここに参考として組み込まれる。
【００１３】他の好適な複合カソード活物質は、酸化バ
ナジウムと第２の金属もしくはその酸化物および第３の
金属もしくはその酸化物の混合物から調製され、好まし
くは、これは、銀および銅を含んでいる。本発明による
と、Ｖ2 Ｏz （ｚ≦５）が、Ａｇ2 Ｏz （ｚ＝２〜１）
およびＣｕＯz （ｚ＝０〜１）と結合された、一般式Ｃ
ｕx Ａｇy Ｖ2 Ｏz （ＣＳＶＯ）を有する混合金属酸化
物が挙げられる。すなわち、この複合カソード活物質
は、金属酸化物‐金属酸化物‐金属酸化物、金属‐金属
酸化物‐金属酸化物、または金属‐金属‐金属酸化物と
して記載され、Ｃｕ x Ａｇy Ｖ2 Ｏz で示される材料成
分の範囲は、好ましくは、約０．０１≦ｘ≦１．０、約
０．０１≦ｙ≦１．０、および約５．０１≦ｚ≦６．５
である。ＣＳＶＯの一般的な形態は、Ｃｕ0.16Ａｇ0.67
Ｖ2 Ｏz （ｚは約５．５）およびＣｕ 0.5 Ａｇ0.5 Ｖ2
Ｏz （ｚは約５．７５）である。酸素含有量はｚで示さ
れるが、ＣＳＶＯ中の酸素の正確な化学量論比は、カソ
ード材料が空気や酸素などの酸化雰囲気中で調製される
のか、アルゴン、窒素およびヘリウムなどの不活性雰囲
気中で調製されるのかに依存して変わり得る。タケウチ
等の米国特許第５，４７２，８１０号は、複合カソード
物質などからなる対電極を有するアルカリ金属電池を開
示している。なお、この特許は、本発明の譲受人に譲り
受けられており、ここに参考として組み込まれる。
ナジウムと第２の金属もしくはその酸化物および第３の
金属もしくはその酸化物の混合物から調製され、好まし
くは、これは、銀および銅を含んでいる。本発明による
と、Ｖ2 Ｏz （ｚ≦５）が、Ａｇ2 Ｏz （ｚ＝２〜１）
およびＣｕＯz （ｚ＝０〜１）と結合された、一般式Ｃ
ｕx Ａｇy Ｖ2 Ｏz （ＣＳＶＯ）を有する混合金属酸化
物が挙げられる。すなわち、この複合カソード活物質
は、金属酸化物‐金属酸化物‐金属酸化物、金属‐金属
酸化物‐金属酸化物、または金属‐金属‐金属酸化物と
して記載され、Ｃｕ x Ａｇy Ｖ2 Ｏz で示される材料成
分の範囲は、好ましくは、約０．０１≦ｘ≦１．０、約
０．０１≦ｙ≦１．０、および約５．０１≦ｚ≦６．５
である。ＣＳＶＯの一般的な形態は、Ｃｕ0.16Ａｇ0.67
Ｖ2 Ｏz （ｚは約５．５）およびＣｕ 0.5 Ａｇ0.5 Ｖ2
Ｏz （ｚは約５．７５）である。酸素含有量はｚで示さ
れるが、ＣＳＶＯ中の酸素の正確な化学量論比は、カソ
ード材料が空気や酸素などの酸化雰囲気中で調製される
のか、アルゴン、窒素およびヘリウムなどの不活性雰囲
気中で調製されるのかに依存して変わり得る。タケウチ
等の米国特許第５，４７２，８１０号は、複合カソード
物質などからなる対電極を有するアルカリ金属電池を開
示している。なお、この特許は、本発明の譲受人に譲り
受けられており、ここに参考として組み込まれる。
【００１４】本発明に有用な他のカソード活物質として
は、二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸
化銅、二硫化チタン、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、酸化
バナジウム銅、並びに上記物質の混合物が挙げられる。
は、二酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸
化銅、二硫化チタン、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、酸化
バナジウム銅、並びに上記物質の混合物が挙げられる。
【００１５】上記のカソード活物質は、アセチレンブラ
ック、カーボンブラックおよび／またはグラファイトな
どの導電性添加材と混合することによって、電気化学電
池に組み込まれる電極に形成される。粉末状ニッケル、
アルミニウム、チタンおよびステンレス鋼など金属粉末
は、上記のカソード活物質と混合すると、導電性希釈材
として有用である。さらに、カソード電極は、ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフル
オライド（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンテトラフルオロエ
チレン（ＥＴＦＥ）、ポリアミドおよびポリイミド、並
びに上記物質の混合物などのフッ素樹脂粉末からなるバ
インダー材料を含んでいる。特に、好適なカソード活物
質は、何れかの相もしくはその混合物のＳＶＯおよび／
またはＣＳＶＯを含んでおり、これは、バインダー材料
や導電性希釈材と混合されている。
ック、カーボンブラックおよび／またはグラファイトな
どの導電性添加材と混合することによって、電気化学電
池に組み込まれる電極に形成される。粉末状ニッケル、
アルミニウム、チタンおよびステンレス鋼など金属粉末
は、上記のカソード活物質と混合すると、導電性希釈材
として有用である。さらに、カソード電極は、ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニリデンフル
オライド（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンテトラフルオロエ
チレン（ＥＴＦＥ）、ポリアミドおよびポリイミド、並
びに上記物質の混合物などのフッ素樹脂粉末からなるバ
インダー材料を含んでいる。特に、好適なカソード活物
質は、何れかの相もしくはその混合物のＳＶＯおよび／
またはＣＳＶＯを含んでおり、これは、バインダー材料
や導電性希釈材と混合されている。
【００１６】本発明による好適なカソード活物質は、好
適なバインダーや導電性希釈材と混合されたＳＶＯやＣ
ＳＶＯ材料の何れか一方または両方を含むカソード活物
質を約８０〜９９重量パーセント含んでいる。得られた
ブレンドのカソード活混合物は、カソード電極を形成す
るために集電体と接触させる前に、自立性シートに形成
されてもよい。カソード活物質を自立性シートにする方
法は、タケウチ等の米国特許第５，４３５，８７４号に
記載されている。この特許は、本発明の譲受人に譲り受
けられており、ここに参考として組み込まれる。
適なバインダーや導電性希釈材と混合されたＳＶＯやＣ
ＳＶＯ材料の何れか一方または両方を含むカソード活物
質を約８０〜９９重量パーセント含んでいる。得られた
ブレンドのカソード活混合物は、カソード電極を形成す
るために集電体と接触させる前に、自立性シートに形成
されてもよい。カソード活物質を自立性シートにする方
法は、タケウチ等の米国特許第５，４３５，８７４号に
記載されている。この特許は、本発明の譲受人に譲り受
けられており、ここに参考として組み込まれる。
【００１７】さらに、本発明による電池に組み込まれる
ためのカソード材料は、好適な集電体上にカソード活混
合物をロール、圧延、またはプレスすることによって調
製されてもよい。上記のようにして調製されたカソード
は、１枚以上のプレートに形成されて、少なくとも１枚
以上のアノード材料からなるプレートと機能的に関連付
けられるか、または長尺状に形成されて、ゼリーロール
と類似の構造になるようにアノード材料の対応する長尺
状のものとともに巻回される。集電体のための好適な材
料は、チタンであるが、ステンレス鋼、ニッケル、モリ
ブデン、タンタル、ニオブ、コバルト、タングステン、
白金、パラジウム、金、銀、銅、バナジウム、アルミニ
ウム、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛および鉄など、
並びにその混合物や合金が使用されてもよい。
ためのカソード材料は、好適な集電体上にカソード活混
合物をロール、圧延、またはプレスすることによって調
製されてもよい。上記のようにして調製されたカソード
は、１枚以上のプレートに形成されて、少なくとも１枚
以上のアノード材料からなるプレートと機能的に関連付
けられるか、または長尺状に形成されて、ゼリーロール
と類似の構造になるようにアノード材料の対応する長尺
状のものとともに巻回される。集電体のための好適な材
料は、チタンであるが、ステンレス鋼、ニッケル、モリ
ブデン、タンタル、ニオブ、コバルト、タングステン、
白金、パラジウム、金、銀、銅、バナジウム、アルミニ
ウム、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛および鉄など、
並びにその混合物や合金が使用されてもよい。
【００１８】本発明によると、好適なカソード活物質
は、バインダーや導電性希釈材を含んでいてもよいが、
これは、導電性集電体と接触されて、次に、長めの（プ
ロングされた）熱処理またはアニール工程に移される。
カソード活物質は、好ましくは、約８ｔｏｎｓ／ｃｍ2
〜約１２０ｔｏｎｓ／ｃｍ2 の圧力で接触される。ＳＶ
Ｏ活物質のための好適な集電体は、チタンであり、アニ
ーリングは、約８時間〜約１６時間の間２２５℃〜３０
０℃の範囲の温度で行なわれる。このような処理プロト
コルは、約０．２Ωｃｍ以下にまで完成したカソードプ
レートの抵抗を減少させる。
は、バインダーや導電性希釈材を含んでいてもよいが、
これは、導電性集電体と接触されて、次に、長めの（プ
ロングされた）熱処理またはアニール工程に移される。
カソード活物質は、好ましくは、約８ｔｏｎｓ／ｃｍ2
〜約１２０ｔｏｎｓ／ｃｍ2 の圧力で接触される。ＳＶ
Ｏ活物質のための好適な集電体は、チタンであり、アニ
ーリングは、約８時間〜約１６時間の間２２５℃〜３０
０℃の範囲の温度で行なわれる。このような処理プロト
コルは、約０．２Ωｃｍ以下にまで完成したカソードプ
レートの抵抗を減少させる。
【００１９】内部の短絡状態を防止するために、カソー
ドは好適なセパレーター材料によってＩＡ、ＩＩＡまた
はＩＩＩＡ族のアノード材料から分離されている。セパ
レーターは電気的絶縁材料からなり、このセパレーター
材料は、アノードとカソードの活物質と化学的に反応せ
ず、電解液と化学的に反応せず、電解液に不溶である。
さらに、セパレーター材料は、電池の電気化学反応の際
に、電解液の流通を可能にするのに十分な多孔度を有し
ている。例示されるセパレーター材料としては、ポリビ
ニリデンフルオライド、ポリエチレンテトラフルオロエ
チレンおよびポリエチレンクロロトリフルオロエチレン
などのフッ素ポリマー繊維を単独使用したものか、また
はフッ素ポリマー微孔性フィルム、不織ガラス、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維材料、セラミック
ス、商品名ＺＩＴＥＸ（ChemplastInc.）で市販されて
いるポリテトラフルオロエチレン膜、商品名ＣＥＬＧＡ
ＲＤ（Celanese Plastic Company, Inc.）で市販されて
いるポリプロピレン膜、および商品名ＤＥＸＩＧＬＡＳ
（C.H. Dexter, Div., Dexter Corp. ）で市販されてい
る膜に積層したものが使用される。
ドは好適なセパレーター材料によってＩＡ、ＩＩＡまた
はＩＩＩＡ族のアノード材料から分離されている。セパ
レーターは電気的絶縁材料からなり、このセパレーター
材料は、アノードとカソードの活物質と化学的に反応せ
ず、電解液と化学的に反応せず、電解液に不溶である。
さらに、セパレーター材料は、電池の電気化学反応の際
に、電解液の流通を可能にするのに十分な多孔度を有し
ている。例示されるセパレーター材料としては、ポリビ
ニリデンフルオライド、ポリエチレンテトラフルオロエ
チレンおよびポリエチレンクロロトリフルオロエチレン
などのフッ素ポリマー繊維を単独使用したものか、また
はフッ素ポリマー微孔性フィルム、不織ガラス、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ガラス繊維材料、セラミック
ス、商品名ＺＩＴＥＸ（ChemplastInc.）で市販されて
いるポリテトラフルオロエチレン膜、商品名ＣＥＬＧＡ
ＲＤ（Celanese Plastic Company, Inc.）で市販されて
いるポリプロピレン膜、および商品名ＤＥＸＩＧＬＡＳ
（C.H. Dexter, Div., Dexter Corp. ）で市販されてい
る膜に積層したものが使用される。
【００２０】さらに本発明の電気化学電池は、非水性イ
オンの伝導性電解液を含んでいる。これは、電池の電気
化学反応の際に、アノードとカソードとの電極間のイオ
ン移動のための媒体としての役割を果たす。電極での電
気化学反応は、アノードからカソードへ移動するイオン
を原子状態または分子状態に変換する反応を含んでい
る。すなわち、本発明に有用な非水性電解液は、アノー
ドとカソードの材料に対して実質的に不活性であり、イ
オン伝導に不可欠な物性、すなわち低粘度、低表面張力
および湿潤性を有している。
オンの伝導性電解液を含んでいる。これは、電池の電気
化学反応の際に、アノードとカソードとの電極間のイオ
ン移動のための媒体としての役割を果たす。電極での電
気化学反応は、アノードからカソードへ移動するイオン
を原子状態または分子状態に変換する反応を含んでい
る。すなわち、本発明に有用な非水性電解液は、アノー
ドとカソードの材料に対して実質的に不活性であり、イ
オン伝導に不可欠な物性、すなわち低粘度、低表面張力
および湿潤性を有している。
【００２１】好適な電解液は、非水性溶媒中に溶解され
た無機のイオン伝導性塩である。さらに好ましくは、電
解液はイオン性アルカリ金属塩を含んでおり、これは低
粘度溶媒と高誘電率溶媒とからなる非プロトン性有機溶
媒の混合物中に溶解されている。イオン伝導性塩は、ア
ノードイオンの移動のための媒体としての役割を果た
し、カソード活物質とインターカレート、すなわち反応
する。固体のカソード／電解液系において、好適なイオ
ン形成アルカリ金属塩は、アノードからなるアルカリ金
属と類似である。本発明に有用な塩の例としては、Ｌｉ
ＰＦ6 、ＬｉＡｓＦ 6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＢＦ4 、Ｌ
ｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＧａＣｌ4、ＬｉＳＯ3
Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＣ
（ＳＯ2 ＣＦ3）3 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣＦ2 Ｃ
Ｆ3 、ＬｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＮ
（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 およびＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、並びに上
記物質の混合物が挙げられる。
た無機のイオン伝導性塩である。さらに好ましくは、電
解液はイオン性アルカリ金属塩を含んでおり、これは低
粘度溶媒と高誘電率溶媒とからなる非プロトン性有機溶
媒の混合物中に溶解されている。イオン伝導性塩は、ア
ノードイオンの移動のための媒体としての役割を果た
し、カソード活物質とインターカレート、すなわち反応
する。固体のカソード／電解液系において、好適なイオ
ン形成アルカリ金属塩は、アノードからなるアルカリ金
属と類似である。本発明に有用な塩の例としては、Ｌｉ
ＰＦ6 、ＬｉＡｓＦ 6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＬｉＢＦ4 、Ｌ
ｉＡｌＣｌ4 、ＬｉＮＯ3 、ＬｉＧａＣｌ4、ＬｉＳＯ3
Ｆ、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5 ）4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＣ
（ＳＯ2 ＣＦ3）3 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＯ3 ＳＣＦ2 Ｃ
Ｆ3 、ＬｉＣ6 Ｆ5 ＳＯ3 、ＬｉＯ2 ＣＣＦ3 、ＬｉＮ
（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 およびＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、並びに上
記物質の混合物が挙げられる。
【００２２】低粘度溶媒としては、テトラヒドロフラン
（ＴＨＦ）、メチルアセテート（ＭＡ）、ジグリム、ト
リグリム、テトラグリム、ジメチルカーボネート（ＤＭ
Ｃ）、１、２‐ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエチル
カーボネート、ジイソプロピルエーテル、１、２‐ジエ
トキシエタン（ＤＥＥ）、１‐エトキシ，２‐メトキシ
エタン（ＥＭＥ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰ
Ｃ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプ
ロピルカーボネート（ＭＰＣ）およびエチルプロピルカ
ーボネート（ＥＰＣ）、並びに上記物質の混合物が挙げ
られる。また、高誘電率溶媒としては、環状カーボネー
ト、環状エステル、環状アミドが挙げられ、例えば、プ
ロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート
（ＢＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、アセトニト
リル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド、γ‐バレロラクトン、γ‐ブチ
ロラクトン（ＧＢＬ）およびＮ‐メチル‐ピロリジノン
（ＮＭＰ）、並びに上記物質の混合物が挙げられる。Ｌ
ｉ／ＳＶＯまたはＬｉ／ＣＳＶＯカップルからなる好適
な電気化学電池において、好適な電解液は、ＰＣおよび
ＤＭＥの５０：５０混合物中の１．０モル〜１．４モル
のＬｉＰＦ6 またはＬｉＡｓＦ6 またはＬｉ／ＳＶＯで
ある。
（ＴＨＦ）、メチルアセテート（ＭＡ）、ジグリム、ト
リグリム、テトラグリム、ジメチルカーボネート（ＤＭ
Ｃ）、１、２‐ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエチル
カーボネート、ジイソプロピルエーテル、１、２‐ジエ
トキシエタン（ＤＥＥ）、１‐エトキシ，２‐メトキシ
エタン（ＥＭＥ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰ
Ｃ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプ
ロピルカーボネート（ＭＰＣ）およびエチルプロピルカ
ーボネート（ＥＰＣ）、並びに上記物質の混合物が挙げ
られる。また、高誘電率溶媒としては、環状カーボネー
ト、環状エステル、環状アミドが挙げられ、例えば、プ
ロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート
（ＢＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、アセトニト
リル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド、γ‐バレロラクトン、γ‐ブチ
ロラクトン（ＧＢＬ）およびＮ‐メチル‐ピロリジノン
（ＮＭＰ）、並びに上記物質の混合物が挙げられる。Ｌ
ｉ／ＳＶＯまたはＬｉ／ＣＳＶＯカップルからなる好適
な電気化学電池において、好適な電解液は、ＰＣおよび
ＤＭＥの５０：５０混合物中の１．０モル〜１．４モル
のＬｉＰＦ6 またはＬｉＡｓＦ6 またはＬｉ／ＳＶＯで
ある。
【００２３】本発明の電気化学電池の好適な形態は、ケ
ースが負極の設計である。ここで、アノード／カソード
のカップルは、ゼリーロール配置の螺旋巻回電極アッセ
ンブリとして提供され、これは導電性金属のケースに挿
入されて、ケース、そのヘッダーまたは両者がアノード
集電体に接続されて、負極の電池端子としての役割を果
たすようになっている。これに関しては、当業者には周
知である。ケースの好適な材料は、チタンであるが、ス
テレンス鋼、ニッケルおよびアルミニウムも好適であ
る。ケースのヘッダーは、カソード電極のためのガラス
金属シール端子ピンフィードスルーを収容するための十
分な数の開口部を有している。他の開口部は、電解液で
充填するために設けられている。螺旋巻回電極アッセン
ブリが、ケースに挿入されて、ケースのヘッダーがそこ
に固定された後、電池は、上記の電解液で充填されて、
充填口にステンレス鋼製のプラグを精密溶接するなどし
て密閉シールされている。本発明の電池は、ケースが正
極の設計に構成されてもよい。
ースが負極の設計である。ここで、アノード／カソード
のカップルは、ゼリーロール配置の螺旋巻回電極アッセ
ンブリとして提供され、これは導電性金属のケースに挿
入されて、ケース、そのヘッダーまたは両者がアノード
集電体に接続されて、負極の電池端子としての役割を果
たすようになっている。これに関しては、当業者には周
知である。ケースの好適な材料は、チタンであるが、ス
テレンス鋼、ニッケルおよびアルミニウムも好適であ
る。ケースのヘッダーは、カソード電極のためのガラス
金属シール端子ピンフィードスルーを収容するための十
分な数の開口部を有している。他の開口部は、電解液で
充填するために設けられている。螺旋巻回電極アッセン
ブリが、ケースに挿入されて、ケースのヘッダーがそこ
に固定された後、電池は、上記の電解液で充填されて、
充填口にステンレス鋼製のプラグを精密溶接するなどし
て密閉シールされている。本発明の電池は、ケースが正
極の設計に構成されてもよい。
【００２４】次の実施例は、本発明の電気化学電池を説
明するものであり、これは、本発明を実施するに際し
て、発明者が最良実施形態であると考えるものを示す。
なお、本発明は、これに限定されるものではない。
明するものであり、これは、本発明を実施するに際し
て、発明者が最良実施形態であると考えるものを示す。
なお、本発明は、これに限定されるものではない。
【００２５】
【実施例】実施例Ｉ 酸化バナジウム銀カソードプレートを９４重量パーセン
トのＳＶＯ、３重量パーセントのポリテトラフルオロエ
チレン、１重量パーセントのｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ
（登録商標）カーボンおよび２重量パーセントのグラフ
ァイトの粉末混合物を、スチール製プレス型にのせなが
ら多軸プレスすることによって作製した。６．１５ｔｏ
ｎｓ／ｃｍ2 の圧力を使用した。６枚のプレートをチタ
ンスクリーン集電体を中央に配置させながら粉末状の減
極剤混合物からプレスして作製し、また、６枚のプレー
トをチタン集電体を有しない粉末状の減極剤混合物から
プレスして作製した。チタン製集電体を有する３枚のプ
レートとこの集電体を有しない３枚のプレートを、約２
４時間の間２５０℃に加熱した（アニールした）。抵抗
率の測定は、線状の４個のプローブ技術を使用して、常
温で記録した。銀ペイントをプレートをプローブに確実
に接触させるために使用した。表１は、抵抗率の測定の
結果を示す。
トのＳＶＯ、３重量パーセントのポリテトラフルオロエ
チレン、１重量パーセントのｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ
（登録商標）カーボンおよび２重量パーセントのグラフ
ァイトの粉末混合物を、スチール製プレス型にのせなが
ら多軸プレスすることによって作製した。６．１５ｔｏ
ｎｓ／ｃｍ2 の圧力を使用した。６枚のプレートをチタ
ンスクリーン集電体を中央に配置させながら粉末状の減
極剤混合物からプレスして作製し、また、６枚のプレー
トをチタン集電体を有しない粉末状の減極剤混合物から
プレスして作製した。チタン製集電体を有する３枚のプ
レートとこの集電体を有しない３枚のプレートを、約２
４時間の間２５０℃に加熱した（アニールした）。抵抗
率の測定は、線状の４個のプローブ技術を使用して、常
温で記録した。銀ペイントをプレートをプローブに確実
に接触させるために使用した。表１は、抵抗率の測定の
結果を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１に示すように、集電体を有しないプレ
ス粉末プレートの熱処理は、抵抗率が増加したが、集電
体を有するプレートの熱処理は、抵抗率が減少した。
ス粉末プレートの熱処理は、抵抗率が増加したが、集電
体を有するプレートの熱処理は、抵抗率が減少した。
【００２８】実施例ＩＩ 自立性の酸化バナジウム銀カソードシートをタケウチ等
の米国特許第５，４３５，８７４号に記載する方法に従
って、活性混合物のペーストからカレンダーした。この
特許は、本発明の譲受人に譲り受けられており、ここに
参照として組み込まれる。この自立性シートは、９４重
量パーセントのＳＶＯ、３重量パーセントのポリテトラ
フルオロエチレン、２重量パーセントのｋｅｔｊｅｎｂ
ｌａｃｋ（登録商標）カーボンおよび１重量パーセント
のグラファイトのペースト混合物をカレンダーすること
によって作製された。カソードシートの材料は、その
後、６．１５ｔｏｎｓ／ｃｍ2 の圧力でプレートになる
ようにプレスされた。６枚のプレートをチタン製スクリ
ーン集電体を中心に配置しながらプレスし、また、６枚
のプレートをチタン製集電体を有しないようにプレスし
た。チタン製集電体を有する３枚のプレートおよびこの
集電体を有しない３枚のプレートを、約２４時間の間２
５０℃に加熱した（アニールプレート）。抵抗率の測定
は、実施例Ｉに記載したものと同様に記録された。表２
は、抵抗率の測定の結果を示す。
の米国特許第５，４３５，８７４号に記載する方法に従
って、活性混合物のペーストからカレンダーした。この
特許は、本発明の譲受人に譲り受けられており、ここに
参照として組み込まれる。この自立性シートは、９４重
量パーセントのＳＶＯ、３重量パーセントのポリテトラ
フルオロエチレン、２重量パーセントのｋｅｔｊｅｎｂ
ｌａｃｋ（登録商標）カーボンおよび１重量パーセント
のグラファイトのペースト混合物をカレンダーすること
によって作製された。カソードシートの材料は、その
後、６．１５ｔｏｎｓ／ｃｍ2 の圧力でプレートになる
ようにプレスされた。６枚のプレートをチタン製スクリ
ーン集電体を中心に配置しながらプレスし、また、６枚
のプレートをチタン製集電体を有しないようにプレスし
た。チタン製集電体を有する３枚のプレートおよびこの
集電体を有しない３枚のプレートを、約２４時間の間２
５０℃に加熱した（アニールプレート）。抵抗率の測定
は、実施例Ｉに記載したものと同様に記録された。表２
は、抵抗率の測定の結果を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】表２に示すように、集電体を有しないよう
にプレスされた自立性プレートの熱処理は、抵抗率を増
加させるが、集電体を有しないプレートの熱処理は、抵
抗率を減少させる。
にプレスされた自立性プレートの熱処理は、抵抗率を増
加させるが、集電体を有しないプレートの熱処理は、抵
抗率を減少させる。
【００３１】実施例ＩＩＩ プレートごとに７．５ｃｍ2 の面積を有し、０．０４２
ｃｍの厚さを有するＳＶＯカソードを使用して、リチウ
ム電池を作製した。プレートの調製は、実施例ＩＩに記
載したのと同様に、アニールされたプレートと熱処理さ
れているプレートの両方を含むように調製した。蛇状構
造のアノード間にはさまれた６個のカソードプレートを
各電池のカソード集合体を形成するように溶接された。
カソード並びにリチウムアノードは、１層のＣＥＬＧＡ
ＲＤ ４５６０ ポリプロピレンセパレーター中にそれ
ぞれ包んだ。このようにして作製された電極アッセンブ
リは、ステンレス鋼ケース中に配置されて、密閉シール
され、その後、プロピレンカーボネート／ジメトキシエ
タンの１：１体積比混合物中の１モルのＬｉＡｓＦ6を
含む電解液を注入した。
ｃｍの厚さを有するＳＶＯカソードを使用して、リチウ
ム電池を作製した。プレートの調製は、実施例ＩＩに記
載したのと同様に、アニールされたプレートと熱処理さ
れているプレートの両方を含むように調製した。蛇状構
造のアノード間にはさまれた６個のカソードプレートを
各電池のカソード集合体を形成するように溶接された。
カソード並びにリチウムアノードは、１層のＣＥＬＧＡ
ＲＤ ４５６０ ポリプロピレンセパレーター中にそれ
ぞれ包んだ。このようにして作製された電極アッセンブ
リは、ステンレス鋼ケース中に配置されて、密閉シール
され、その後、プロピレンカーボネート／ジメトキシエ
タンの１：１体積比混合物中の１モルのＬｉＡｓＦ6を
含む電解液を注入した。
【００３２】アニールプレートと非加熱プレートの両方
から作製した３個の電池を３７℃で放電させた。始め
２．４９ｋオームの負荷を１７時間の間電池に適用し
た。１週間の開回路貯蔵に引き続き、各パルス間に１５
秒の休止をもたせた４個の１０秒間の２Ａパルス（２７
ｍＡ／ｃｍ2 ）からなるパルストレインを各電池に適用
した。このパルストレインからの適切なデータを分析す
るために取り出した。プレパルス電圧、トレインの最初
のパルス間の最小電圧（Ｐ１最小）、トレイン最初のパ
ルスの末端の電圧（Ｐ１末端）、トレインの４番目のパ
ルス間の最小電圧（Ｐ４最小）および電圧遅延（Ｖ‐遅
延）を調べた。電圧遅延は、パルスＰ１末端からパルス
Ｐ１最小のポテンシャルを引くことによって計算され
る。このデータは、表３に示す。
から作製した３個の電池を３７℃で放電させた。始め
２．４９ｋオームの負荷を１７時間の間電池に適用し
た。１週間の開回路貯蔵に引き続き、各パルス間に１５
秒の休止をもたせた４個の１０秒間の２Ａパルス（２７
ｍＡ／ｃｍ2 ）からなるパルストレインを各電池に適用
した。このパルストレインからの適切なデータを分析す
るために取り出した。プレパルス電圧、トレインの最初
のパルス間の最小電圧（Ｐ１最小）、トレイン最初のパ
ルスの末端の電圧（Ｐ１末端）、トレインの４番目のパ
ルス間の最小電圧（Ｐ４最小）および電圧遅延（Ｖ‐遅
延）を調べた。電圧遅延は、パルスＰ１末端からパルス
Ｐ１最小のポテンシャルを引くことによって計算され
る。このデータは、表３に示す。
【００３３】
【表３】
【００３４】パルス電圧の最小値およびトレインの最初
のパルスの末端における電圧は、アニールされたプレー
トから作製された電池の場合、極めて高いことが明らか
となった。
のパルスの末端における電圧は、アニールされたプレー
トから作製された電池の場合、極めて高いことが明らか
となった。
【００３５】上記の部分的な放電に引き続き、この実施
例の電池は、３０分ごとに１個のパルストレインの適用
を通じてその容量を失わせた。また、パルストレイン
は、各パルス間に１５秒の休止をもたせた４個の１０秒
間の２Ａパルス（２７ｍＡ／ｃｃｍ2 ）からなる。２
Ｖ、１．７Ｖおよび１．５Ｖまで放電された平均容量を
表４に示す。
例の電池は、３０分ごとに１個のパルストレインの適用
を通じてその容量を失わせた。また、パルストレイン
は、各パルス間に１５秒の休止をもたせた４個の１０秒
間の２Ａパルス（２７ｍＡ／ｃｃｍ2 ）からなる。２
Ｖ、１．７Ｖおよび１．５Ｖまで放電された平均容量を
表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】表４より、放電された容量は、アニールさ
れたプレートから作製された電池の場合、各カットオフ
に対して著しく高くなっていることが明らかとなった。
このようなパルス放電電池の例示される曲線を図１に示
す。ここで、曲線１０は、コントロール電池の開回路電
圧から作成されたものであり、曲線１２は、パルス放電
中の電池のＰ４最小値から作成されたものである。曲線
１４は、この実施例に従って作製された本発明の電池の
開回路電圧から作成されたものであり、曲線１６は、パ
ルス放電中における電池のＰ４最小値から作成されたも
のである。
れたプレートから作製された電池の場合、各カットオフ
に対して著しく高くなっていることが明らかとなった。
このようなパルス放電電池の例示される曲線を図１に示
す。ここで、曲線１０は、コントロール電池の開回路電
圧から作成されたものであり、曲線１２は、パルス放電
中の電池のＰ４最小値から作成されたものである。曲線
１４は、この実施例に従って作製された本発明の電池の
開回路電圧から作成されたものであり、曲線１６は、パ
ルス放電中における電池のＰ４最小値から作成されたも
のである。
【００３８】放電中に記録された開回路電圧は、２個の
グループ間においてあまり違わなかった。パルス放電中
の減少した電圧は、コントロール電池の放電曲線におけ
る寿命の初期において、特に明らかである。この現象
は、本発明によるアニールされたカソードプレートを有
するように作製された電池において、それほど厳密なも
のではない。また、アニールされたプレート電池は、図
１の高い方のパルス最小値の曲線および種々の電圧カッ
トオフに対する高い方の放電容量によって示されるよう
に、放電中の分極が小さくなっていることを示してい
る。
グループ間においてあまり違わなかった。パルス放電中
の減少した電圧は、コントロール電池の放電曲線におけ
る寿命の初期において、特に明らかである。この現象
は、本発明によるアニールされたカソードプレートを有
するように作製された電池において、それほど厳密なも
のではない。また、アニールされたプレート電池は、図
１の高い方のパルス最小値の曲線および種々の電圧カッ
トオフに対する高い方の放電容量によって示されるよう
に、放電中の分極が小さくなっていることを示してい
る。
【００３９】実施例ＩＶ １０個のＬｉ／ＳＶＯ電池を実施例ＩＩＩに記載したの
と同様のマルチプレート構造で作製した。それぞれの電
池をアニールされたカソードプレート非加熱のカソード
プレートを有するように作製した。
と同様のマルチプレート構造で作製した。それぞれの電
池をアニールされたカソードプレート非加熱のカソード
プレートを有するように作製した。
【００４０】１０．５ｋΩの定抵抗負荷を初期のプレ放
電バーンイン期間中に１５時間にわたってすべての６個
の電池に適用した。プレ放電期間は、バーンインと呼ば
れ、その理論容量の約１％を電池から奪う。バーンイン
に引き続き、電池を７日間開回路貯蔵し、その後、各パ
ルス間に１５秒の休止をもたせた４個の１０秒間の２Ａ
パルス（２７ｍＡ／ｃｍ2 ）からなるアクセプタンスパ
ルステストを実施した。あるトレインは、それぞれ３９
日毎に実施した。この種の放電は、１０カ月の加速放電
データ（ＡＤＤ）としてひとかたまりで行った。
電バーンイン期間中に１５時間にわたってすべての６個
の電池に適用した。プレ放電期間は、バーンインと呼ば
れ、その理論容量の約１％を電池から奪う。バーンイン
に引き続き、電池を７日間開回路貯蔵し、その後、各パ
ルス間に１５秒の休止をもたせた４個の１０秒間の２Ａ
パルス（２７ｍＡ／ｃｍ2 ）からなるアクセプタンスパ
ルステストを実施した。あるトレインは、それぞれ３９
日毎に実施した。この種の放電は、１０カ月の加速放電
データ（ＡＤＤ）としてひとかたまりで行った。
【００４１】図２は、コントロール電池とアニールされ
た電池の平均パルス放電示数から作成されたグラフであ
る。ここで、曲線２０は、実施例における従来技術の電
池の開回路電圧の平均から作成されたグラフであり、曲
線２２は、Ｐ１最小の平均から作成されたグラフであ
り、曲線２４は、Ｐ１末端電圧の平均から作成されたグ
ラフであり、曲線２６は、パルス放電中におけるＰ４最
小電圧の平均から作成されたものである。コントロール
放電は、パルス最小が寿命カットオフ前に落ちるので、
パルストレイン５における末端で曲がる。一方、曲線３
０は、この実施例における本発明の電池の開回路電圧の
平均から作成されたものであり、曲線３２は、Ｐ１最小
の平均から作成されたものであり、曲線３４は、Ｐ１末
端電圧の平均から作成されたものであり、曲線３６は、
パルス放電中におけるＰ４最小電圧の平均から作成され
たものである。熱処理されたマルチプレート構造の電池
は、パルス電圧最小値に関してマルチプレートコントロ
ール電池と比較して改良された特性を有していた。
た電池の平均パルス放電示数から作成されたグラフであ
る。ここで、曲線２０は、実施例における従来技術の電
池の開回路電圧の平均から作成されたグラフであり、曲
線２２は、Ｐ１最小の平均から作成されたグラフであ
り、曲線２４は、Ｐ１末端電圧の平均から作成されたグ
ラフであり、曲線２６は、パルス放電中におけるＰ４最
小電圧の平均から作成されたものである。コントロール
放電は、パルス最小が寿命カットオフ前に落ちるので、
パルストレイン５における末端で曲がる。一方、曲線３
０は、この実施例における本発明の電池の開回路電圧の
平均から作成されたものであり、曲線３２は、Ｐ１最小
の平均から作成されたものであり、曲線３４は、Ｐ１末
端電圧の平均から作成されたものであり、曲線３６は、
パルス放電中におけるＰ４最小電圧の平均から作成され
たものである。熱処理されたマルチプレート構造の電池
は、パルス電圧最小値に関してマルチプレートコントロ
ール電池と比較して改良された特性を有していた。
【００４２】また、電池の熱散逸は、パルストレインの
実施前に測定された。熱散逸対放電深さのプロットは、
図３に示される。ここで、曲線４０、４２および４４
は、３つの従来技術の電池から作成されたものであり、
曲線４６、４８および５０は、本発明の３つの電池から
作成されたものである。図１２は、従来技術のグループ
と本発明のグループのそれぞれ３つの電池の平均に基づ
く図３に示すデータを数量化したものである。曲線５２
は、コントロール電池によって散逸された熱の平均のパ
ーセントとして、本発明の電池によって散逸された熱の
平均をプロットしたものである。熱処理されたカソード
を有する電池は、コントロール電池よりも初期において
ずっと小さな熱を散逸していた。これは、意外な結果で
あった。
実施前に測定された。熱散逸対放電深さのプロットは、
図３に示される。ここで、曲線４０、４２および４４
は、３つの従来技術の電池から作成されたものであり、
曲線４６、４８および５０は、本発明の３つの電池から
作成されたものである。図１２は、従来技術のグループ
と本発明のグループのそれぞれ３つの電池の平均に基づ
く図３に示すデータを数量化したものである。曲線５２
は、コントロール電池によって散逸された熱の平均のパ
ーセントとして、本発明の電池によって散逸された熱の
平均をプロットしたものである。熱処理されたカソード
を有する電池は、コントロール電池よりも初期において
ずっと小さな熱を散逸していた。これは、意外な結果で
あった。
【００４３】実施例Ｖ １０個のＬｉ／ＳＶＯ電池を図３に記載したのと同様に
カソードシートを含むゼリーロール構造となるように作
製した。この電池は、アニールされたカソードシートと
非加熱のカソードシートとを有するように作製した。特
に、本発明による電池は、ゼリーロール構造に巻回され
る前に熱処理されたカソードシートを有していた。
カソードシートを含むゼリーロール構造となるように作
製した。この電池は、アニールされたカソードシートと
非加熱のカソードシートとを有するように作製した。特
に、本発明による電池は、ゼリーロール構造に巻回され
る前に熱処理されたカソードシートを有していた。
【００４４】電池は、バンーンインされた後、加速パル
ス放電様式（ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｐｕｌｓｅ ｄｉ
ｓｃｈａｒｇｅ ｒｅｇｉｍｅ）で放電された。バーン
インは、１５時間の間３．５７ｋΩの負荷で放電され、
その後、７日間の休止をもたせ、１個のパルストレイン
を実施した。パルストレインは、各パルス間に１５秒の
休止をもたせた４個の１０秒間の１．３Ａのパルスから
なる。加速パルス放電は、１個のそのようなトレインを
各３０分間実施するものからなる。バーンインと加速パ
ルスをまとめたものを表５および６に示す。
ス放電様式（ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｐｕｌｓｅ ｄｉ
ｓｃｈａｒｇｅ ｒｅｇｉｍｅ）で放電された。バーン
インは、１５時間の間３．５７ｋΩの負荷で放電され、
その後、７日間の休止をもたせ、１個のパルストレイン
を実施した。パルストレインは、各パルス間に１５秒の
休止をもたせた４個の１０秒間の１．３Ａのパルスから
なる。加速パルス放電は、１個のそのようなトレインを
各３０分間実施するものからなる。バーンインと加速パ
ルスをまとめたものを表５および６に示す。
【００４５】図４および図５は、従来技術と本発明の電
池のバーンインおよび加速パルス放電データから作成さ
れたグラフである。ここで、曲線６０は、従来技術の電
池のプレパルス電圧から作成されたものであり、曲線６
２は、この電池のＰ１最小から作成されたものであり、
曲線６４は、Ｐ４最小から作成されたものである。一
方、曲線７０は、本発明のアニールされた電池のプレパ
ルス電圧から作成されたものであり、曲線７２は、この
電池のＰ１最小から作成されたものであり、曲線７４
は、Ｐ４最小から作成されたものである。
池のバーンインおよび加速パルス放電データから作成さ
れたグラフである。ここで、曲線６０は、従来技術の電
池のプレパルス電圧から作成されたものであり、曲線６
２は、この電池のＰ１最小から作成されたものであり、
曲線６４は、Ｐ４最小から作成されたものである。一
方、曲線７０は、本発明のアニールされた電池のプレパ
ルス電圧から作成されたものであり、曲線７２は、この
電池のＰ１最小から作成されたものであり、曲線７４
は、Ｐ４最小から作成されたものである。
【００４６】バーンイン中のプレスパルス、Ｐ１最小、
Ｐ１末端およびＰ４最小ポテンシャルと、アクセプタン
スパルステスト中の種々の電圧カットオフに対する放電
容量の平均放電示数を表５および６にそれぞれ示す。
Ｐ１末端およびＰ４最小ポテンシャルと、アクセプタン
スパルステスト中の種々の電圧カットオフに対する放電
容量の平均放電示数を表５および６にそれぞれ示す。
【００４７】
【表５】
【００４８】
【表６】
【００４９】実施例ＶＩ 混合物を作製する前に、ＳＶＯ減極剤混合物からなる個
々の活成分および非活成分を熱処理するかどうかを決定
するために、マルチプレート電池に作製された完成した
熱処理カソードプレートおよびゼリーロール電池に作製
されたカソードシートの上記実施例に示される同様の改
良を行い、アニールされた酸化バナジウム銀と非加熱の
酸化バナジウム銀の種々の組み合わせおよび炭素質導電
性減極剤混合物をテストした。特に、４個の異なる減極
剤混合物を調製した。この調製方法は、 １）熱処理されたＳＶＯ、熱処理されたＫｅｔｊｅｎｂ
ｌａｃｋ（登録商標）カーボンおよび熱処理されたグラ
ファイトが混合された。 ２）熱処理されたＳＶＯおよび同様に入手されたＫｅｔ
ｊｅｎｂｌａｃｋ（登録商標）カーボンおよび同様に入
手されたグラファイトが混合された。 ３）熱処理されたＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ（登録商標）
カーボンおよび同様に作製されたＳＶＯおよび同様に入
手されたグラファイトが混合された。 ４）熱処理されたグラファイトおよび同様に作製された
ＳＶＯおよび同様に入手されたＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ
（登録商標）カーボンが混合された。
々の活成分および非活成分を熱処理するかどうかを決定
するために、マルチプレート電池に作製された完成した
熱処理カソードプレートおよびゼリーロール電池に作製
されたカソードシートの上記実施例に示される同様の改
良を行い、アニールされた酸化バナジウム銀と非加熱の
酸化バナジウム銀の種々の組み合わせおよび炭素質導電
性減極剤混合物をテストした。特に、４個の異なる減極
剤混合物を調製した。この調製方法は、 １）熱処理されたＳＶＯ、熱処理されたＫｅｔｊｅｎｂ
ｌａｃｋ（登録商標）カーボンおよび熱処理されたグラ
ファイトが混合された。 ２）熱処理されたＳＶＯおよび同様に入手されたＫｅｔ
ｊｅｎｂｌａｃｋ（登録商標）カーボンおよび同様に入
手されたグラファイトが混合された。 ３）熱処理されたＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ（登録商標）
カーボンおよび同様に作製されたＳＶＯおよび同様に入
手されたグラファイトが混合された。 ４）熱処理されたグラファイトおよび同様に作製された
ＳＶＯおよび同様に入手されたＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ
（登録商標）カーボンが混合された。
【００５０】すべての場合において、テストされた成分
は約１６時間にわたって約２２５℃で熱処理された。コ
ントロールグループの電池を作製した。ここで、いずれ
の成分も熱処理されず、また完成したプレートも熱処理
されなかった。マルチプレートおよびゼリーロールの電
池は、アニールおよび非アニールの活および非活カソー
ド成分の種々の組み合わせから作製された。それぞれの
電池は、プロピレンカーボネートおよび１，２‐ジメト
キシエタンの５０：５０体積比混合物中の１．０モルＬ
ｉＡｓＦ6 の電解液で活性化されたリチウムアノードを
有していた。
は約１６時間にわたって約２２５℃で熱処理された。コ
ントロールグループの電池を作製した。ここで、いずれ
の成分も熱処理されず、また完成したプレートも熱処理
されなかった。マルチプレートおよびゼリーロールの電
池は、アニールおよび非アニールの活および非活カソー
ド成分の種々の組み合わせから作製された。それぞれの
電池は、プロピレンカーボネートおよび１，２‐ジメト
キシエタンの５０：５０体積比混合物中の１．０モルＬ
ｉＡｓＦ6 の電解液で活性化されたリチウムアノードを
有していた。
【００５１】３．５７ｋΩの定抵抗をすべての電池に適
用した。マルチプレート電池設計の場合、負荷は１７時
間適用し、ゼリーロール電池の場合、負荷は初期のプレ
放電バーンイン期間中に１５時間実施した。アクセプタ
ンスパルストレインは、各パルス間に１５秒の休止をも
たせた４個の１０秒パルスからなる。電池は、定抵抗負
荷を取り除いた後、１週間の間アクセプタンスパルスト
レインを適用した。マルチプレート電池設計の場合、パ
ルスの振幅は、１．７４Ａ（２３ｍＡ／ｃｍ2 ）であ
り、ゼリーロール電池の場合、パルスの振幅は１．３０
Ａ（２３ｍＡ／ｃｍ 2 ）であった。１つのトレインをそ
れぞれ３０分間適用した。マルチプル電池設計の場合に
ついては、バーンインおよびアクセプタンスパルステス
トは、表７および８に示され、ゼリーロール電池設計の
場合については、表９および１０に示される。
用した。マルチプレート電池設計の場合、負荷は１７時
間適用し、ゼリーロール電池の場合、負荷は初期のプレ
放電バーンイン期間中に１５時間実施した。アクセプタ
ンスパルストレインは、各パルス間に１５秒の休止をも
たせた４個の１０秒パルスからなる。電池は、定抵抗負
荷を取り除いた後、１週間の間アクセプタンスパルスト
レインを適用した。マルチプレート電池設計の場合、パ
ルスの振幅は、１．７４Ａ（２３ｍＡ／ｃｍ2 ）であ
り、ゼリーロール電池の場合、パルスの振幅は１．３０
Ａ（２３ｍＡ／ｃｍ 2 ）であった。１つのトレインをそ
れぞれ３０分間適用した。マルチプル電池設計の場合に
ついては、バーンインおよびアクセプタンスパルステス
トは、表７および８に示され、ゼリーロール電池設計の
場合については、表９および１０に示される。
【００５２】さらに、図６は、混合物を含む電池から作
成された。１）曲線８０は、プレパルス電圧から作成さ
れたものであり、曲線８２、８４および８６は、Ｐ１最
小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれぞれ
作成されたものである。図７は、混合物を含む電池から
作成されたものである。２）ここで、曲線９０は、プレ
パルス電圧から作成されたものであり、曲線９２、９４
および９６は、Ｐ１最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４
最小電圧からそれぞれ作成されたものである。図８は、
混合物を含む電池から作成されたものである。３）ここ
で、曲線１００は、プレパルス電圧から作成されたもの
であり、曲線１０２、１０４および１０６は、Ｐ１最小
電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれぞれ作
成されたものである。図９は、混合物を含む電池から作
成されたものである。４）ここで、曲線１１０は、プレ
パルス電圧から作成されたものであり、曲線１１２、１
１４および１１６は、Ｐ１最小電圧、Ｐ１末端電圧およ
びＰ４最小電圧からそれぞれ作成されたものである。図
１０は、コントロール電池から作成されたものである。
ここで、曲線１２０は、プレパルス電圧から作成された
ものであり、曲線１２２、１２４および１２６は、Ｐ１
最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれぞ
れ作成されたものである。
成された。１）曲線８０は、プレパルス電圧から作成さ
れたものであり、曲線８２、８４および８６は、Ｐ１最
小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれぞれ
作成されたものである。図７は、混合物を含む電池から
作成されたものである。２）ここで、曲線９０は、プレ
パルス電圧から作成されたものであり、曲線９２、９４
および９６は、Ｐ１最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４
最小電圧からそれぞれ作成されたものである。図８は、
混合物を含む電池から作成されたものである。３）ここ
で、曲線１００は、プレパルス電圧から作成されたもの
であり、曲線１０２、１０４および１０６は、Ｐ１最小
電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれぞれ作
成されたものである。図９は、混合物を含む電池から作
成されたものである。４）ここで、曲線１１０は、プレ
パルス電圧から作成されたものであり、曲線１１２、１
１４および１１６は、Ｐ１最小電圧、Ｐ１末端電圧およ
びＰ４最小電圧からそれぞれ作成されたものである。図
１０は、コントロール電池から作成されたものである。
ここで、曲線１２０は、プレパルス電圧から作成された
ものであり、曲線１２２、１２４および１２６は、Ｐ１
最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれぞ
れ作成されたものである。
【００５３】
【表７】
【００５４】
【表８】
【００５５】
【表９】
【００５６】
【表１０】
【００５７】表７〜表１０に示すように、放電特性の改
良が、個々の分極成分が混合前に熱処理された場合に
は、実現されていなかった。このようなデータは、本発
明に従って放電を改良するために完全にプレスされたカ
ソードプレートを熱処理する必要性を指示している。こ
れは、マルチプレートおよびゼリーロールの電極構造の
両方に当てはまる。
良が、個々の分極成分が混合前に熱処理された場合に
は、実現されていなかった。このようなデータは、本発
明に従って放電を改良するために完全にプレスされたカ
ソードプレートを熱処理する必要性を指示している。こ
れは、マルチプレートおよびゼリーロールの電極構造の
両方に当てはまる。
【００５８】実施例ＶＩＩ 本発明の電池の放電特性における顕著な差異を生み出す
プレスされた粉末技術と比較されるタケウチ等の米国特
許第５，４３５，８７４号に従って、自立性シートから
なるカソード構造体を形成するかどうかを決定するため
に、後者のカソードプレートを含む６個のマルチプレー
ト電池を作製した。このプレートは、９４重量パーセン
トのＳＶＯ活物質、３重量パーセントのＰＴＦＥバイン
ダー材料、２重量パーセントのＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ
（登録商標）カーボン、および１重量パーセントのグラ
ファイトを液圧プレスに負荷しながら乾燥顆粒状混合物
から作製された。この混合物は、カソードプレートを形
成するために中間スクリーンの両端にプレスされた。他
の点に関しては、電池は実施例ＩＩに記載したのと同様
に作製された。
プレスされた粉末技術と比較されるタケウチ等の米国特
許第５，４３５，８７４号に従って、自立性シートから
なるカソード構造体を形成するかどうかを決定するため
に、後者のカソードプレートを含む６個のマルチプレー
ト電池を作製した。このプレートは、９４重量パーセン
トのＳＶＯ活物質、３重量パーセントのＰＴＦＥバイン
ダー材料、２重量パーセントのＫｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ
（登録商標）カーボン、および１重量パーセントのグラ
ファイトを液圧プレスに負荷しながら乾燥顆粒状混合物
から作製された。この混合物は、カソードプレートを形
成するために中間スクリーンの両端にプレスされた。他
の点に関しては、電池は実施例ＩＩに記載したのと同様
に作製された。
【００５９】アニールおよび非加熱のプレートグループ
の両者から作製された３つの電池を、３７℃で放電させ
た。このテストは、１５．５ｋΩの負荷で電池を放電さ
せ、各３９日毎にパルストレインを実施した。パルスト
レインは、各パルス間に１５秒の休止をもたせた４個の
１０秒間の１．７４Ａのパルス（１９ｍＡ／ｃｍ2 ）か
らなる。
の両者から作製された３つの電池を、３７℃で放電させ
た。このテストは、１５．５ｋΩの負荷で電池を放電さ
せ、各３９日毎にパルストレインを実施した。パルスト
レインは、各パルス間に１５秒の休止をもたせた４個の
１０秒間の１．７４Ａのパルス（１９ｍＡ／ｃｍ2 ）か
らなる。
【００６０】図１は、パルストレイン１〜５中の電池の
パルス放電中に集められた適切なデータから作成された
ものである。曲線１３０は、非加熱の電池のプレパルス
電圧から作成されたものであり、曲線１３２、１３４お
よび１３６は、Ｐ１最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４
最小電圧からそれぞれ作成されたものであり、パルスト
レイン１〜５に対応するものである。一方、曲線１４０
は、アニールされた電池のプレパルス電圧から作成され
たものであり、曲線１４２、１４４および１４６は、Ｐ
１最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれ
ぞれ作成されたものであり、パルストレイン１〜５に対
応するものである。
パルス放電中に集められた適切なデータから作成された
ものである。曲線１３０は、非加熱の電池のプレパルス
電圧から作成されたものであり、曲線１３２、１３４お
よび１３６は、Ｐ１最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４
最小電圧からそれぞれ作成されたものであり、パルスト
レイン１〜５に対応するものである。一方、曲線１４０
は、アニールされた電池のプレパルス電圧から作成され
たものであり、曲線１４２、１４４および１４６は、Ｐ
１最小電圧、Ｐ１末端電圧およびＰ４最小電圧からそれ
ぞれ作成されたものであり、パルストレイン１〜５に対
応するものである。
【００６１】改良された放電特性がアニールされたプロ
トコルにおいて明らかとなっている。特に、減少した電
圧遅延は、マルチプレート設計となるように作製された
熱処理されたプレス粉末カソードを有する電池の５回目
のトレインにおいて実現された。
トコルにおいて明らかとなっている。特に、減少した電
圧遅延は、マルチプレート設計となるように作製された
熱処理されたプレス粉末カソードを有する電池の５回目
のトレインにおいて実現された。
【図１】電池作製前にアニールされたカソードプレート
を有する本発明のＬｉ／ＳＶＯ電池と従来技術のＬｉ／
ＳＶＯ電池の周期的なパルストレインの放電から作成さ
れたグラフである。
を有する本発明のＬｉ／ＳＶＯ電池と従来技術のＬｉ／
ＳＶＯ電池の周期的なパルストレインの放電から作成さ
れたグラフである。
【図２】従来技術の非加熱のＬｉ／ＳＶＯ電池のパルス
放電示数の平均と、カソードプレートが活混合物のペー
ストをカレンダーすることによって、自立性シートから
形成されたアニールされたＬｉ／ＳＶＯ電池のそれから
作成されたグラフである。
放電示数の平均と、カソードプレートが活混合物のペー
ストをカレンダーすることによって、自立性シートから
形成されたアニールされたＬｉ／ＳＶＯ電池のそれから
作成されたグラフである。
【図３】図２において放電された電池の放電深さに対す
る熱散逸示数から作成されたグラフである。
る熱散逸示数から作成されたグラフである。
【図４】ゼリーロール構成で作成された従来技術と本発
明のＬｉ／ＳＶＯ電池の加速パルス放電から作成された
グラフである。
明のＬｉ／ＳＶＯ電池の加速パルス放電から作成された
グラフである。
【図５】ゼリーロール構成で作成された従来技術と本発
明のＬｉ／ＳＶＯ電池の加速パルス放電から作成された
グラフである。
明のＬｉ／ＳＶＯ電池の加速パルス放電から作成された
グラフである。
【図６】電池を作製する前に加熱処理されたＳＶＯ減極
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
【図７】電池を作製する前に加熱処理されたＳＶＯ減極
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
【図８】電池を作製する前に加熱処理されたＳＶＯ減極
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
【図９】電池を作製する前に加熱処理されたＳＶＯ減極
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカード
を有するリチウム電池から作成されたグラフである。
【図１０】電池を作製する前に加熱処理されたＳＶＯ減
極剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカー
ドを有するリチウム電池から作成されたグラフである。
極剤の種々の活性及び不活性の成分から作製されたカー
ドを有するリチウム電池から作成されたグラフである。
【図１１】カソードプレートがプレスされた粉末成分か
らなるアニールおよび非加熱のＬｉ／ＳＶＯ電池から作
成されたグラフである。
らなるアニールおよび非加熱のＬｉ／ＳＶＯ電池から作
成されたグラフである。
【図１２】本発明の電池の熱散逸の平均を従来技術の電
池の熱散逸の平均のパーセントとして示すグラフであ
る。
池の熱散逸の平均のパーセントとして示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム シー、シーボルト ザ サー ド アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14150、 トナウォンダ、モーガン ストリート 318
Claims (30)
- 【請求項１】 アノード、カソードおよび活性化電解液
からなる電気化学電池であって、前記電池は、電池の作
製の前に昇温度で熱処理されたカソードからなる電解液
と接触する電極からなり、前記電池は、カソードが約
０．２Ωｃｍよりも低い抵抗率を示しながら放電するこ
とを特徴とする減少した分極を有する電気化学電池。 - 【請求項２】 前記昇温度は、少なくとも約８時間の
間、少なくとも約２２５℃であることを特徴とする請求
項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項３】 前記カソードは、約２２５℃〜約３００
℃の範囲の前記昇温度で熱処理されていることを特徴と
する請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項４】 前記カソードは、約８〜約１６時間の加
熱時間の間、前記昇温度で熱処理されていることをを特
徴とする請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項５】 前記アノードはアルカリ金属からなり、
前記電解液は非水性電解液であり、前記アノードを構成
する前記アルカリ金属と類似のアルカリ金属塩をその中
に溶解していることを特徴とする請求項１に記載の電気
化学電池。 - 【請求項６】 前記カソードは、混合金属酸化物である
ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学電池。 - 【請求項７】 ａ）電極活物質、および ｂ）前記電極活物質と接触して電極を提供する導電性集
電体からなる電極であって、前記電極は、少なくとも約
８時間の間、少なくとも約２２５℃の昇温度で熱処理さ
れて、約０．２Ωｃｍよりも低い抵抗率を有する電極を
提供することを特徴とする電極。 - 【請求項８】 前記電極は、約２２５℃〜約３００℃の
範囲の前記昇温度で熱処理されていることを特徴とする
請求項７に記載の電極。 - 【請求項９】 前記電極は、約８〜約１６時間の加熱時
間の間、前記昇温度で熱処理されていることをを特徴と
する請求項７に記載の電極。 - 【請求項１０】 前記集電体は、チタン、ステンレス
鋼、ニッケル、モリブデン、タンタル、ニオブ、コバル
ト、タングステン、白金、パラジウム、金、銀、銅、ク
ロム、バナジウム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフ
ニウム、亜鉛および鉄、並びに上記物質の混合物または
合金からなる群から選択されることを特徴とする請求項
７に記載の電極。 - 【請求項１１】 前記電極活物質は、酸化バナジウム
銀、酸化バナジウム銀銅、酸化バナジウム銅、二酸化マ
ンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、二硫化
チタン、硫化銅、硫化鉄および二硫化鉄、並びに上記物
質の混合物からなる群から選択されることを特徴とする
請求項７に記載の電極。 - 【請求項１２】 前記電極活物質は、金属、金属酸化
物、混合金属酸化物および金属硫化物、並びに上記物質
の混合物からなる群から選択されることを特徴とする請
求項７に記載の電極。 - 【請求項１３】 ａ）酸化バナジウムと、元素周期律表
のＩＢ、ＩＩＢ、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、Ｖ
ＩＩＢおよびＶＩＩＩ族から選択される第２の金属「Ｓ
Ｍ」とからなる混合金属酸化物を含み、前記混合金属酸
化物は、一般式ＳＭx Ｖ2 Ｏy （０．３０≦ｘ≦２．
０、４．５≦ｙ≦６．０）を有するカソード活物質、お
よび ｂ）前記電極活物質と接触し、電極を提供する導電性集
電体からなる電極であって、前記電極は、少なくとも約
８時間の間、少なくとも約２２５℃の昇温度で熱処理さ
れて、約０．２Ωｃｍよりも低い抵抗率を有する電極を
提供していることを特徴とする電極。 - 【請求項１４】 前記カソードはさらに、バインダー材
料と導電性添加材を含むことを特徴とする請求項１３に
記載の電極。 - 【請求項１５】 前記バインダー材料は、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエ
チレンテトラフルオロエチレン、ポリアミドおよびポリ
イミド、並びに上記物質の混合物からなる群から選択さ
れることを特徴とする請求項１４に記載の電極。 - 【請求項１６】 前記導電性添加材は、チタン、アルミ
ニウム、ニッケルおよびステンレス鋼からなる群から選
択される金属粉末、カーボン、グラファイト粉末および
アセチレンブラック、並びに上記物質の混合物からなる
群から選択されることを特徴とする請求項１４に記載の
電極。 - 【請求項１７】 前記カソードは、約０〜３重量パーセ
ントのカーボン、約１〜５重量パーセントのフッ素樹脂
粉末および約９４重量パーセントのカソード活物質から
なることを特徴とする請求項１３記載の電極。 - 【請求項１８】 前記電池によって電力が供給される体
内埋め込み型医療装置と関連付けられていることを特徴
とする請求項１３に記載の電極。 - 【請求項１９】 ａ）酸化バナジウムと、元素周期律表
のＩＢ、ＩＩＢ、ＩＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、Ｖ
ＩＩＢおよびＶＩＩＩ族からなる群から選択される第２
の金属「ＳＭ」からなる混合金属酸化物を含み、前記混
合金属酸化物は、一般式Ｃｕx ＳＭy Ｖ2 Ｏz （０．０
１≦ｘ≦１．０、０．０１≦ｙ≦１．０および５．０１
≦ｚ≦６．５）からなるカソード活物質、および ｂ）前記電極活物質と接触し、電極を提供する導電性集
電体からなる電極であって、前記電極は、少なくとも約
８時間の間、少なくとも約２２５℃の昇温度で熱処理さ
れて、約０．２Ωｃｍよりも低い抵抗率を有する電極を
提供することを特徴とする電極。 - 【請求項２０】 前記カソードは、約８０〜９９重量パ
ーセントのカソード活物質を含むことを特徴とする請求
項１９に記載の電極。 - 【請求項２１】 一般式中において、ｘ≦ｙであること
を特徴とする請求項１９に記載の電極。 - 【請求項２２】 ａ）アノードを用意する工程、 ｂ）カソード活物質を用意し、前記カソード活物質を導
電性集電体に接触させてカソードを提供する工程、 ｃ）前記カソードの抵抗率を約０．２Ωｃｍよりも低く
するのに十分な温度に加熱する工程、および ｄ）前記アノードおよび前記カソードを電解液で活性化
する工程からなる電気化学電池の製造方法。 - 【請求項２３】 前記カソードを、少なくとも８時間の
間、少なくとも約２２５℃の温度に加熱する工程を含む
ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記カソードを、約２２５℃〜約３０
０℃の範囲の前記昇温度で熱処理する工程を含むことを
特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記カソードを、約８時間〜約１６時
間の加熱時間の間、前記昇温度に加熱する工程を含むこ
とをを特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２６】 酸化バナジウム銀、酸化バナジウム銀
銅、酸化バナジウム銅、二酸化マンガン、酸化コバル
ト、酸化ニッケル、酸化銅、二硫化チタン、硫化銅、硫
化鉄および二硫化鉄、並びに上記物質の混合物からなる
群から前記カソード活物質を選択する工程を含むことを
特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２７】 チタン、ステンレス鋼、ニッケル、モ
リブデン、タンタル、ニオブ、コバルト、タングステ
ン、白金、パラジウム、金、銀、銅、クロム、バナジウ
ム、アルミニウム、ジルコニウム、ハフニウム、亜鉛お
よび鉄、並びに上記物質の混合物またはその合金からな
る群から前記集電体を選択する工程を含むことを特徴と
する請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２８】 チタン製集電体に接触された酸化バナ
ジウム銀からなるカソードを用意し、約８時間〜約１６
時間の間、約２２５℃〜約２５０℃の範囲の昇温度に前
記カソードを加熱する工程を含むことを特徴とする請求
項２２に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記集電体と接触させる前に、バイン
ダー材料と前記カソード活物質とを混合する工程を含
み、前記バインダー材料は、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリビニリデンフルオライド、ポリエチレンテトラ
フルオロエチレン、ポリアミドおよびポリイミド、並び
に上記物質の混合物から選択されることを特徴とする請
求項２２に記載の方法。 - 【請求項３０】 前記集電体と接触させる前に、導電性
添加材と前記カソード活物質とを混合する工程を含み、
前記導電性添加材は、チタン、アルミニウム、ニッケル
およびステンレス鋼からなる群から選択される金属粉
末、カーボン、グラファイト粉末およびアセチレンブラ
ック、並びに上記物質の混合物からなる群から選択され
ることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
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