JP2002198035A - Electrochemical cell consisting of alkali metal cell including double collector cathode structure using same active material or ion electrochemical cell in variety of mixed bodies - Google Patents
Electrochemical cell consisting of alkali metal cell including double collector cathode structure using same active material or ion electrochemical cell in variety of mixed bodiesInfo
- Publication number
- JP2002198035A JP2002198035A JP2001351632A JP2001351632A JP2002198035A JP 2002198035 A JP2002198035 A JP 2002198035A JP 2001351632 A JP2001351632 A JP 2001351632A JP 2001351632 A JP2001351632 A JP 2001351632A JP 2002198035 A JP2002198035 A JP 2002198035A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- active material
- cathode active
- electrochemical cell
- svo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
- H01M4/5815—Sulfides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0025—Organic electrolyte
- H01M2300/0028—Organic electrolyte characterised by the solvent
- H01M2300/0037—Mixture of solvents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/40—Alloys based on alkali metals
- H01M4/405—Alloys based on lithium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、化学エネルギーの
電気エネルギーへの変換に関する。より詳しく説明する
と、本発明は、二つの集電体間に挟持された第1カソー
ド調合体を有するとともに、集電体の反対側の側部と接
触する第2カソード活性化調合体を備え、第1および第
2調合体の活物質として同一物を適用した新規なサンド
イッチ状カソード設計に関する。このカソード設計は、
インプラント(植え込み)可能な医用デバイスに電力供
給するセルによって必要とされるような高放電率(レー
ト)の適用に有利である。[0001] The present invention relates to the conversion of chemical energy into electrical energy. More specifically, the present invention comprises a first cathode formulation sandwiched between two current collectors, and a second cathode activation formulation in contact with opposite sides of the current collector; The present invention relates to a novel sandwich cathode design using the same as the active material of the first and second preparations. This cathode design
It is advantageous for high discharge rate applications as required by cells that power implantable medical devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】銀酸化バナジウム(SVO)は高電力可
能出力を有していることが知られている。しかし、SV
Oカソードの活性化調合体中にカーボン・ブラック、グ
ラファイト等のような導電性添加物を使用しなければ、
低放電百分率、すなわち、小さい放電深度(DOD)に
おける電力出力が、導電性添加物が存在する場合よりも
極端に悪くなる。この問題は、導電性添加物がカソード
の実際の密度を低下することにある。換言すれば、単位
体積当りのカソード活物質のグラム量は、非活性炭素含
有添加物がないSVO活物質のグラム量より低い。2. Description of the Related Art It is known that silver vanadium oxide (SVO) has a high power capable output. But SV
Without the use of conductive additives such as carbon black, graphite, etc. in the activation formulation of the O cathode,
The power output at low discharge percentages, i.e., small depth of discharge (DOD), is significantly worse than when conductive additives are present. The problem is that the conductive additives reduce the actual density of the cathode. In other words, the gram amount of the cathode active material per unit volume is lower than the gram amount of the SVO active material without the non-active carbon-containing additive.
【0003】従来のSVOセルにおいて、カソード活物
質は常に炭素含有添加物の数重量%がバインター物質の
数重量%と一緒に混合される。本発明によれば、導電性
添加物ないしバインダー添加物がまったくないか、また
は添加物の比率がずっと少ないSVO物質が、二つの集
電体間に挟持される。この集合体がさらにサンドイッチ
集合体におけるものよりも多いパーセンテージでバイン
ダーと導電性添加物を有して形成されたSVO物質の二
つの層間に挟持される。この結果、この形態のカソード
を備えたリチウム・セルは、従来のLi/SVOセルの
放電率能力と同じか、またはこれより高くなる。これと
同時に、本発明のセルは従来のセルの容量に等しいか、
またはこれよりも高い容量を呈する。これはより大きい
エネルギー密度が、カソードの中央に挟持された100
%活性SVO部分によって寄与されるからである。より
高いカソード効率もこのカソード設計によって達成され
る。[0003] In conventional SVO cells, the cathode active material is always mixed with a few weight percent of carbon-containing additives along with a few weight percent of binder material. According to the present invention, an SVO material without any conductive or binder additives or with a much lower proportion of additives is sandwiched between two current collectors. This assemblage is further sandwiched between two layers of SVO material formed with a binder and conductive additives at a higher percentage than in the sandwich assemblage. As a result, a lithium cell with this form of cathode will have the same or higher discharge rate capability of a conventional Li / SVO cell. At the same time, the cell of the invention is equal to the capacity of the conventional cell,
Or it exhibits a higher capacity. This is because a higher energy density is applied to the 100
% Active SVO part. Higher cathode efficiency is also achieved with this cathode design.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の一つ
の目的は、電極設計に新規な概念を提供することによっ
てリチウム電気化学セルの性能を改善することである。
本発明のさらなる目的は、リチウム含有セルの容量と利
用効率を改善するためのセル設計を提供することを含ん
でいる。Accordingly, one object of the present invention is to improve the performance of lithium electrochemical cells by providing a new concept in electrode design.
It is a further object of the present invention to provide a cell design for improving the capacity and utilization efficiency of a lithium-containing cell.
【0005】本発明のこれらの目的および他の目的は、
次の説明を参照することによって当該技術に習熟した人
にとってよりいっそう明白となるであろう。[0005] These and other objects of the present invention are:
It will be more apparent to those skilled in the art by reference to the following description.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の電気化学セル
は、一次電池特性または二次再充電特性のいずれかを有
する。一次および二次タイプ両方に対して、セルは元素
の周期律表のIA、IIAおよびIIIB族から選択さ
れたアノード活性金属からなり、リチウム、ナトリウ
ム、カリウム等、およびこれらの合金および、例えばL
i‐Si、Li‐Al、Li‐B、Li‐MgおよびL
i‐Si‐B合金を含む金属間化合物および金属間化合
物を含む。好ましい金属はリチウムからなる。別の負性
電極は、リチウム‐アルミニウム合金のようなリチウム
合金からなる。合金中のアルミニウムの重量が重くなれ
ばなるほど、セルのエネルギー密度はますます低くな
る。SUMMARY OF THE INVENTION The electrochemical cell of the present invention has either primary battery characteristics or secondary recharge characteristics. For both primary and secondary types, the cell consists of an anodic active metal selected from Groups IA, IIA and IIIB of the Periodic Table of the Elements, such as lithium, sodium, potassium, and the like, and alloys thereof, and
i-Si, Li-Al, Li-B, Li-Mg and L
Includes intermetallic compounds including i-Si-B alloys and intermetallic compounds. The preferred metal comprises lithium. Another negative electrode comprises a lithium alloy, such as a lithium-aluminum alloy. The higher the weight of aluminum in the alloy, the lower the energy density of the cell.
【0007】一次セルの場合、アノードはリチウム物質
の薄い金属シートか、またはリチウム箔であって、金
属、好ましくはニッケルからなるアノード集電体上にプ
レスされるか、またはロールされて負電極を形成する。
本発明の代表的なセルにおいて、負電極は長尺タブまた
は集電体と同じ物質、すなわち、好ましくはニッケルの
リード線を有しており、溶接する等して一体的に形成さ
れるか、または溶接によって、ケース負電位型とした導
電性物質のセル・ケースに接続されている。別の方法と
して、負電極はある他の幾何学的形態、例えばボビン
状、シリンダー状またはペレットのように形成され、交
互低面型としたセル設計が許容される。In the case of a primary cell, the anode is a thin metal sheet of lithium material or a lithium foil, which is pressed or rolled onto an anode current collector made of metal, preferably nickel, to form a negative electrode. Form.
In a typical cell of the present invention, the negative electrode has the same material as the long tab or current collector, that is, preferably has a lead wire of nickel, and is integrally formed by welding or the like, Alternatively, it is connected to the cell / case of a conductive material of a case negative potential type by welding. Alternatively, the negative electrode is formed in some other geometric form, such as a bobbin, cylinder or pellet, allowing for an alternating low profile cell design.
【0008】二次電気化学系において、アノード、すな
わち負電極は、好ましくはアルカリ金属リチウムのよう
なアノード活物質を挿入(インターカレート)、および
抜去(デ・インターカレート)することが可能なアノー
ド物質からなる。リチウム種を可逆的に維持できる種々
の形態の炭素(例えば、コークス、グラファイト、アセ
チレン・ブラック、ガラス状炭素、等)からなる炭素質
負電極は、アノード物質として好ましく用いられる。
「ヘアリー・カーボン(hairy carbon)」
物質は、その比較的高いリチウム維持容量のために、特
に好ましい。「ヘアリー・カーボン(hairy ca
rbon)」は、本発明の出願人に譲渡され、ここでは
参照例として取り入れるタケウチ他による米国特許第
5,443,928号に開示されている物質である。グ
ラファイトは別の好ましい物質である。炭素の形態に関
係なく、炭素性物質のファイバーは、特に有利である。
これは反復される充/放電サイクル中の劣化に耐え得る
強固な電極に製造することができる優れた機械的特性を
有しているからである。さらに、カーボン・ファイバー
の大きい表面積が急速な充/放電率を可能にする。In a secondary electrochemical system, the anode, the negative electrode, is preferably capable of inserting (intercalating) and removing (de-intercalating) an anode active material such as lithium alkali metal. Consists of anode material. Carbonaceous negative electrodes made of various forms of carbon (eg, coke, graphite, acetylene black, glassy carbon, etc.) that can reversibly maintain lithium species are preferably used as the anode material.
"Hairy carbon"
The material is particularly preferred because of its relatively high lithium retention capacity. "Hairy carbon (hairy ca
"rbon)" is the material disclosed in U.S. Patent No. 5,443,928 to Takeuchi et al., assigned to the assignee of the present invention and incorporated herein by reference. Graphite is another preferred material. Regardless of the form of the carbon, fibers of carbonaceous material are particularly advantageous.
This is because they have excellent mechanical properties that can be manufactured into robust electrodes that can withstand degradation during repeated charge / discharge cycles. In addition, the large surface area of the carbon fibers allows for rapid charge / discharge rates.
【0009】二次セルのための典型的な負電極は、約9
0〜97重量%の「ヘアリー・カーボン」またはバイン
ダー物質の約3〜10重量%のグラファイトの混合物に
よって製作される。バインダー物質は、好ましくはポリ
テトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリふっ化ビニ
リデン(PVDE)、ポリエチレンテトラフルオロエチ
レン(ETFE)、ポリアミド、ポリイミド、およびこ
れらの混合物などのようなフッ素樹脂である。この負電
極混合物は、ニッケル、ステンレススチール、または銅
箔ないしスクリーンのような集電体上に、鋳込、圧搾、
圧延、または他の方法で接触させることによって形成さ
れる。A typical negative electrode for a secondary cell is about 9
Made from 0 to 97% by weight of "hairy carbon" or a mixture of about 3 to 10% by weight of graphite of binder material. The binder material is preferably a fluoroplastic such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDE), polyethylene tetrafluoroethylene (ETFE), polyamide, polyimide, and mixtures thereof. This negative electrode mixture is cast, pressed, pressed on a current collector such as nickel, stainless steel, or copper foil or screen.
It is formed by rolling or otherwise contacting.
【0010】一次セルまたは二次セルのいずれにおいて
も、正電極における反応には、負電極から正電極に原子
または分子形態で移動するイオンの変移が含まれてい
る。一次セルの場合、カソード反応物質は炭素性化学特
性、または少なくとも第1の遷移金属カルコゲニド成分
からなる。この成分は金属、金属酸化物、または少なく
とも第1および第2金属またはその酸化物および多分第
3金属または金属酸化物、あるいは第1および第2金属
の混合物またはホスト金属酸化物のマトリックス中に入
っているこれらの金属酸化物からなる混合金属酸化物で
ある。カソード活物質も金属硫化物からなる。In either the primary or secondary cell, the reaction at the positive electrode involves the transfer of ions that migrate from the negative electrode to the positive electrode in atomic or molecular form. In the case of a primary cell, the cathode reactant comprises carbonaceous chemistry, or at least a first transition metal chalcogenide component. This component may be in the matrix of a metal, metal oxide, or at least a first and second metal or oxide thereof and possibly a third metal or metal oxide, or a mixture of first and second metals or a host metal oxide. Is a mixed metal oxide composed of these metal oxides. The cathode active material also consists of metal sulfide.
【0011】炭素性活物質は好ましくは炭素とフッ素か
ら調製され、コークス、炭または活性炭素のような炭素
の黒鉛性および非黒鉛性形態を含んでいる。フッ化炭素
は、式(CFx )nで表わされ、ここにxが約0.1か
ら1.9、好ましくは約0.5と1.2との間で変化
し、また、(C2 F)n において、nは幅広く変化する
モノマー・ユニットの数である。The carbonaceous active material is preferably prepared from carbon and fluorine and includes graphitic and non-graphitic forms of carbon such as coke, charcoal or activated carbon. Fluorocarbons are represented by the formula (CF x ) n, where x varies between about 0.1 and 1.9, preferably between about 0.5 and 1.2, and 2 F) In n , n is the number of widely varying monomer units.
【0012】金属酸化物または混合金属酸化物は、化学
的添加、または反応によって形成されるか、あるいはそ
うでなければ種々の金属酸化物、金属硫化物および/ま
たは金属要素と密着し、好ましくは熱処理中にゾル‐ゲ
ル形成、化学蒸着または混合状態における熱水合成によ
って形成された第2活物質をさらに含んでいる。これに
よって形成された活物質は、IB、IIB、IIIB、
IVB、VB、VIB、VIIBおよびVIII族の金
属、酸化物および硫化物を含んでおり、貴金属および/
または他の酸化物および硫化混合物を含んでいる。好ま
しいカソード活物質は、少なくとも銀およびバナジウム
の反応生成物である。The metal oxide or mixed metal oxide is formed by chemical addition or reaction, or otherwise adheres to various metal oxides, metal sulfides and / or metal elements, preferably It further comprises a second active material formed by sol-gel formation, chemical vapor deposition or hydrothermal synthesis in a mixed state during the heat treatment. The active material thus formed is IB, IIB, IIIB,
It contains metals, oxides and sulfides of groups IVB, VB, VIB, VIIB and VIII and contains noble metals and / or
Or contains other oxide and sulfide mixtures. Preferred cathode active materials are reaction products of at least silver and vanadium.
【0013】一つの好ましい混合金属酸化物は、一般式
SMx V2 Oy を有する遷移金属酸化物であって、ここ
にSMは元素の周期律表のIBからVIIBおよびVI
IIから選択された金属であり、また一般式においてx
が約0.30から2.0で、yが約4.5から6.0で
ある。またこれに限定することを意図したものではない
が、実例としてあげるに相応しい一つの代表的なカソー
ド活物質は、その多くの相の一つにおいて、一般式、A
gx V2 Oy を有する銀酸化物バナジウム、すなわち、
一般式x=0.35とy=5.8を有するβ‐相銀酸化
物バナジウムと、一般式x=0.80とy=5.40を
有するγ‐相銀酸化物バナジウムと、一般式x=1.0
とy=5.5を有するε‐相銀酸化物バナジウムと、こ
れらの相の組み合わせおよびこれらを混合した銀酸化物
バナジウムからなる。このようなカソード活物質の参照
例のより詳しい説明は、本発明の出願人に譲渡されたリ
アン他による米国特許第4,310,609号に開示さ
れており、ここではこれを参考例として取り入れる。One preferred mixed metal oxide is a transition metal oxide having the general formula SM x V 2 O y where SM is IB to VIIB and VI of the Periodic Table of the Elements.
II, and in the general formula x
Is about 0.30 to 2.0 and y is about 4.5 to 6.0. Also, although not intended to be limiting, one representative cathode active material suitable for illustration is the general formula, A, in one of its many phases.
silver oxide vanadium with g x V 2 O y ,
Β-phase silver oxide vanadium having the general formulas x = 0.35 and y = 5.8; γ-phase silver vanadium having the general formulas x = 0.80 and y = 5.40; x = 1.0
And ε-phase silver oxide having y = 5.5, a combination of these phases, and a mixed silver vanadium. A more detailed description of such a cathode active material reference is disclosed in U.S. Pat. No. 4,310,609 to Lian et al., Assigned to the assignee of the present invention, which is hereby incorporated by reference. .
【0014】別の好ましい混合遷移金属酸化物カソード
物質には、V2 Oz が含まれる。ここにz≦5であり、
この物質には、銀(II)、銀(I)、または銀(O)
からなる酸化銀Ag2 Oと、銅(II)、銅(I)また
は銅(O)のいずれかからなる酸化銅CuOとに結合さ
れ、一般式、Cux Agy V2 Oz (CSVO)を有す
る混合金属酸化物を提供するものである。従って、合成
(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‐金属酸化物として説明でき、またCux Ag
y V2 Oz で見出される物質成分の範囲は好ましくは約
0.01≦z≦6.5である。CSVOの一般的な形態
は、Cu0.16Ag0.67V2 Oz であり、zが約5.5、
またCu0. 5 Ag0.5 V2 Oz で、zが約5.75であ
る。酸素含有量はzで表わされるが、これはCSVO中
の酸素の正確な化学量論的比率が、カソード物質が空気
または酸素のような酸化雰囲気で調製されるか、または
アルゴン、窒素およびヘリウムのような不活性雰囲気で
調製されるかによって強く左右されるからである。この
カソード活物質のより詳しい説明については、タケウチ
他による米国特許第5,472,810号およびタケウ
チ他による同第5,516,340号を参照するものと
し、両特許は本発明の出願人に譲渡されたものであり、
ここでは参考例として取り入れる。Another preferred mixed transition metal oxide cathode material includes V 2 O z . Where z ≦ 5,
This material includes silver (II), silver (I), or silver (O)
Is bonded to silver oxide Ag 2 O consisting of: and copper oxide CuO consisting of any of copper (II), copper (I) or copper (O), and is represented by the general formula: Cu x Ag y V 2 O z (CSVO) A mixed metal oxide having the following formula: Therefore, the synthetic (composite) cathode active material is metal oxide-metal oxide-
Can be described as metal oxide, metal-metal oxide-metal oxide, or metal-metal-metal oxide, and may include Cu x Ag
range of material composition found in y V 2 O z is preferably about 0.01 ≦ z ≦ 6.5. A common form of CSVO is Cu 0.16 Ag 0.67 V 2 O z , where z is about 5.5,
In Cu 0. 5 Ag 0.5 V 2 O z, z is about 5.75. The oxygen content is represented by z, which is the exact stoichiometric ratio of oxygen in the CSVO, whether the cathodic material is prepared in an oxidizing atmosphere such as air or oxygen, or of argon, nitrogen and helium. This is because it is strongly influenced by whether the preparation is performed in such an inert atmosphere. For a more detailed description of this cathode active material, reference is made to U.S. Pat. No. 5,472,810 to Takeuchi et al. And U.S. Pat. No. 5,516,340 to Takeuchi et al., Both of which are incorporated herein by reference. Has been assigned,
Here, it is taken as a reference example.
【0015】上述したフッ化炭素に加えて、銀酸化バナ
ジウム、Ag2 O、Ag2 O2 、CuF2 、Ag2 Cr
O4 、MnO2 、V2 O5 、MnO2 、TiS2 、Cu
2 S、FeS、FeS2 、酸化銅、銅酸化バナジウム、
およびこれらの混合物が有効な活物質として考慮され
る。In addition to the above-mentioned fluorocarbon, silver vanadium oxide, Ag 2 O, Ag 2 O 2 , CuF 2 , Ag 2 Cr
O 4 , MnO 2 , V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , Cu
2 S, FeS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide,
And mixtures thereof are considered as effective active materials.
【0016】二次セルにおいて、正電極は空気中で安定
しており、かつ、容易に取り扱える酸化リチウム物質か
らなるのが好ましい。この種の空気安定性酸化リチウム
・カソード活物質の例としては、バナジウム、チタン、
クロム、銅、モリブデン、ニオビウム(ニオブ)、鉄、
ニッケル、コバルトおよびマンガンのような金属の酸化
物、硫化物、セレン化物およびテルル化物が含まれる。
より好ましい酸化物にはLiNiO2 、LiMn2 O
4 、LiCoO2 、LiCo0.92Sn0.08O2 およびL
iCo1-x Nix O2 が含まれる。In the secondary cell, the positive electrode is preferably made of a lithium oxide material that is stable in air and can be easily handled. Examples of this type of air-stable lithium oxide cathode active material include vanadium, titanium,
Chrome, copper, molybdenum, niobium (niobium), iron,
Includes oxides, sulfides, selenides and tellurides of metals such as nickel, cobalt and manganese.
More preferred oxides include LiNiO 2 and LiMn 2 O
4 , LiCoO 2 , LiCo 0.92 Sn 0.08 O 2 and L
iCo 1-x Ni x O 2 .
【0017】この種の二次セルを充電するために、正電
極を構成するリチウム・イオンが、外部で発生された電
位をセルに印加することによって炭素性負電極中に挿入
(インターカレート)される。印加再充電電位は、カソ
ード活物質から電解液を介してリチウム・イオンを引き
出し、負電極の炭素性物質に作用し、炭素を飽和させ
る。得られたLix C6 負電極はxの範囲が0.1と
1.0の間である。ここで、セルに電位が発生し、通常
の方法で放電される。To charge a secondary cell of this type, lithium ions forming the positive electrode are inserted (intercalated) into the carbonaceous negative electrode by applying an externally generated potential to the cell. Is done. The applied recharging potential draws lithium ions from the cathode active material via the electrolyte, acts on the carbonaceous material of the negative electrode, and saturates the carbon. The resulting Li x C 6 negative electrode has an x range between 0.1 and 1.0. Here, a potential is generated in the cell and discharged by a normal method.
【0018】別の二次セル構造は、負電極をセルに組み
入れる前に、炭素性物質を活性リチウム物質と一緒に挿
入する工程からなる。この場合において、正電極本体は
固体(ソリッド)であり、またこれに限定しないが、こ
の種の活物質は二酸化マンガン、銀酸化バナジウム、二
硫化チタン、酸化銅、硫化銅、硫化鉄、二硫化鉄、およ
びふっ化炭素からなる。しかし、この方法はセルの外部
で酸化リチウム炭素を処理することに関連した問題と妥
協しなければならない。酸化リチウム炭素は空気または
水と接触したときに、反応する傾向にある。Another secondary cell structure consists of inserting a carbonaceous material together with an active lithium material before incorporating the negative electrode into the cell. In this case, the positive electrode body is a solid and is not limited to this, but active materials of this kind include manganese dioxide, silver vanadium oxide, titanium disulfide, copper oxide, copper sulfide, iron sulfide, and iron disulfide. Consists of iron and carbon fluoride. However, this method must compromise the problems associated with treating lithium carbon oxide outside the cell. Lithium carbon oxide tends to react when it comes into contact with air or water.
【0019】上述したカソード活物質は、二次または二
次電池特性のいずれであっても、活物質の一つまたはそ
れ以上をバインダー物質と混合させることによって電気
化学セルに組み込ませるためにサンドイッチ状電極本体
として形成される。適したバインダーは粉体フッ素樹
脂、より好ましくは粉体ポリテトラフルオロエチレンま
たは粉体ふっ化ポリビニリデンであって、カソード物質
の約1ないし約5重量%で存在する。さらに、好ましく
は約10重量%までの導電性希釈剤がカソード混合物に
添加され、導電性が高められる。この目的に適した物質
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または、粉状ニッケル、アルミニウ
ム、チタンおよびステンレススチールのような金属粉が
含まれる。従って、好ましいカソード活性混合物は、約
1ないし5重量%で存在する粉体フッ素樹脂、約1ない
し5重量%で存在する導電性希釈剤および約90ないし
98重量%のカソード活物質を含んでいる。The above-described cathode active material, whether of secondary or secondary battery characteristics, is sandwiched in order to incorporate one or more of the active materials into a electrochemical cell by mixing it with a binder material. It is formed as an electrode body. Suitable binders are powdered fluoroplastics, more preferably powdered polytetrafluoroethylene or powdered polyvinylidene fluoride, and are present at about 1 to about 5% by weight of the cathode material. In addition, preferably up to about 10% by weight of a conductive diluent is added to the cathode mixture to enhance conductivity. Materials suitable for this purpose are acetylene black, carbon black and / or
Or graphite or metal powders such as powdered nickel, aluminum, titanium and stainless steel. Accordingly, a preferred cathode active mixture comprises a powdered fluoropolymer present at about 1-5% by weight, a conductive diluent present at about 1-5% by weight, and about 90-98% by weight of the cathode active material. .
【0020】本発明によれば、上述したカソード活物質
のいずれも、一次セルまたは二次セルにおいても、少な
くとも二つの異なる調合体中でバインダーおよび導電性
希釈剤と混合される。次に、調合体がそれぞれ集電体の
両側部にプレスされ、これによって両者は集電体と直接
接触される。好ましくは、アノードから隔たった集電体
側部上の第1の活性化調合体は集電体の反対側部上でア
ノードと対面している第2の調合体よりも大きいパーセ
ンテージの活物質を有する。換言すれば、活物質のより
大きいパーセントを有する代表的な第1調合体はリチウ
ム・アノードと決して直接対面しない。According to the present invention, any of the cathode active materials described above are mixed with a binder and a conductive diluent in at least two different formulations, whether in a primary cell or a secondary cell. Next, the preparation is pressed on both sides of the current collector, respectively, so that both are in direct contact with the current collector. Preferably, the first activation formulation on the current collector side remote from the anode has a greater percentage of active material on the opposite side of the current collector than the second formulation facing the anode. . In other words, a representative first formulation having a greater percentage of active material will never face the lithium anode directly.
【0021】SVOまたはCSVOのような混合金属酸
化物のための好ましい第2調合体は、アノードと対面す
る調合体として、重量において、約94%のSVOおよ
び/またはCSVOと、3%のバインダーと、3%の導
電性希釈剤を有している。従って、集電体の他方側部と
接触する第1活性化調合体はSVOまたはCSVOにお
いて、いくぶん多いパーセンテージを有している。A preferred second formulation for mixed metal oxides such as SVO or CSVO is a formulation facing the anode, with about 94% by weight SVO and / or CSVO and 3% binder by weight. With 3% conductive diluent. Therefore, the first activation formulation that contacts the other side of the current collector has a somewhat higher percentage in SVO or CSVO.
【0022】CFx のような炭素性活物質の場合におい
て、アノードと対面する第2活性化調合体は、重量にお
いて、約91%のCFx と、5%のバインダーおよび4
%の導電性希釈剤を有している。再び、集電体の他方側
部と接触する第1活性化調合体に言及すると、こちらは
CFx 物質をいくぶん多いパーセンテージで有してい
る。In the case of a carbonaceous active material such as CF x , the second activation formulation facing the anode comprises, by weight, about 91% CF x , 5% binder and 4%
% Conductive diluent. Again, referring to the first activation formulation that is in touch with the other side of the current collector, here has a somewhat larger percentage CF x material.
【0023】従って、一つの代表的なカソード・プレー
トは、並列接続によって互いに短絡された活性化調合体
を有しており、この接続はカソード活性化調合体の次の
形態、すなわち: ・ (100−x)%/集電体/(100−y)%/
集電体/(100−x)%をなし、この場合において、
xおよびyは非活物質のパーセンテージを表わし、ま
た、xはyよりも大きい。Thus, one exemplary cathode plate has an activation formulation shorted together by a parallel connection, which connection is of the following form of the cathode activation formulation: -X)% / current collector / (100-y)% /
Current collector / (100-x)%, in this case,
x and y represent the percentage of inactive material, and x is greater than y.
【0024】本発明の別の実施例では第2調合体間に挟
持された第1調合体を有しており、その第2調合体は直
接接触することによって第1調合体と短絡している。こ
のカソード設計はカソード活性化調合体の次の形態を有
している:すなわち、 ・ (100−x)%/集電体/(100−x)%/
(100−y)%/(100−x)%/集電体/(10
0−x)%をなし、この場合において、xおよびyは非
活物質のパーセンテージを表わし、また、xはyよりも
大きい。In another embodiment of the present invention, there is a first formulation sandwiched between a second formulation and the second formulation is in short-circuit with the first formulation by direct contact. . This cathode design has the following form of the cathode activated formulation: (100-x)% / current collector / (100-x)% /
(100-y)% / (100-x)% / current collector / (10
0-x)%, where x and y represent the percentage of non-active material, and x is greater than y.
【0025】他の代表的なカソード設計はカソード活性
化調合体の次の形態を有している:すなわち、 ・ SVO(100−x)%/集電体/SVO(10
0−y)%/集電体/SVO(100−z)%をなし、
この場合において、x、yおよびzは非活物質のパーセ
ンテージを表わし、また、xおよびzはyよりも大き
い。また、別のカソード設計は、 ・ SVO(100−x)%/集電体/SVO(10
0−y)%をなし、この場合において、xおよびyは非
活物質のパーセントを表わし、xはyよりも大きく、ま
た、(100−x%)活性化調合体がアノードと対面し
ている。Another exemplary cathode design has the following form of the cathode activation formulation: SVO (100-x)% / current collector / SVO (10
0-y)% / current collector / SVO (100-z)%,
In this case, x, y and z represent the percentage of inactive material, and x and z are greater than y. Another cathode design is: SVO (100-x)% / current collector / SVO (10
0-y)%, where x and y represent the percentage of inactive material, x is greater than y, and the (100-x%) activated formulation faces the anode. .
【0026】本発明による電気化学セルに組み入れるカ
ソード要素は、第1および第2カソード活性化調合体
を、適切な集電体に圧延、延展または圧搾することによ
って提供される。この集電体は、ステンレススチール、
チタン、タンタル、プラチナ、金、アルミニウム、コバ
ルト/ニッケル合金、モリブデンおよびクロムを含有す
る高度合金化フェライト・ステンレススチールおよびニ
ッケル‐、クロム‐およびモリブデン‐含有合金からな
るグループから選択される。好ましい集電体物質はチタ
ンであり、最も好ましくはチタン・カソード集電体が、
グラファイト/カーボンペイントの薄層を有するもので
ある。上述したように準備されたカソードは、少なくと
も一つまたはそれ以上のアノード物質のプレートと作用
的に関連付けられた形態に、あるいは「ゼリーロール」
に似た構造において、対応するアノード物質の細長片と
ともに巻回された整形細長片とすることができる。A cathode element for incorporation in an electrochemical cell according to the present invention is provided by rolling, spreading or pressing the first and second cathode activated formulations into a suitable current collector. This current collector is made of stainless steel,
It is selected from the group consisting of titanium, tantalum, platinum, gold, aluminum, cobalt / nickel alloys, highly alloyed ferritic stainless steels containing molybdenum and chromium, and nickel-, chromium- and molybdenum-containing alloys. A preferred current collector material is titanium, most preferably a titanium cathode current collector,
It has a thin layer of graphite / carbon paint. A cathode prepared as described above may be in a form operatively associated with at least one or more plates of anodic material, or a "jelly roll"
In a structure similar to that described above, the shaped strip can be wound with a strip of the corresponding anode material.
【0027】内部短絡状態を回避するために、サンドイ
ッチ状カソードが適切なセパレータ物質によってIA、
IIAまたはIIIB族のアノードから分離される。こ
のセパレータは電気絶縁性物質からなり、またセパレー
タ物質は、アノードおよびカソード活物質と化学的に反
応せず、また電解液と化学的に反応せず、かつ、不溶性
である。さらに、セパレータ物質は、セルの電気化学反
応中、電解液がこれを通過するのに十分な多孔性を有し
ている。実例となるセパレータ物質には、フルオロポリ
マー・ファイバーから織られた布を含んでいる。このフ
ァイバー(繊維)には、ポリふっ化ビニリデン、ポリエ
チレンテトラフルオロエチレン、ポリエチレンクロロト
リフルオロエチレンが含まれ、これを単独で使用する
か、または、フルオロポリマー・マイクロポーラス・フ
ィルム、不織ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレン、
グラス・ファイバー物質、セラミックス、名称ZITE
X(ケムプラスト・インコーポレイテッド)の下に市場
で入手できるポリテトラフルオロエチレン膜、名称CE
LGARD(セラニーズ・プラスチック・カンパニ・イ
ンコーポレイテッド)の下に市場で入手できるポリプロ
ピレン膜、および名称DEXIGLAS(C.H.De
xter、Div.,デキスタ・コーポレーション)の
下に市場で入手できる膜がある。In order to avoid internal short circuit conditions, the sandwich cathode is IA, with a suitable separator material.
Separated from Group IIA or IIIB anodes. The separator is made of an electrically insulating material, and the separator material does not chemically react with the anode and cathode active materials, does not chemically react with the electrolytic solution, and is insoluble. In addition, the separator material has sufficient porosity to allow the electrolyte to pass therethrough during the electrochemical reaction of the cell. Illustrative separator materials include fabrics woven from fluoropolymer fibers. The fibers include polyvinylidene fluoride, polyethylene tetrafluoroethylene, polyethylene chlorotrifluoroethylene, either alone or as a fluoropolymer microporous film, nonwoven glass, polypropylene ,polyethylene,
Glass fiber material, ceramics, name ZITE
X (Chemplast, Inc.) commercially available polytetrafluoroethylene membrane, designated CE
A polypropylene membrane commercially available under LGARD (Celanese Plastics, Inc.) and the name DEXIGLAS (CH De)
xter, Div. , Dexta Corporation).
【0028】本発明の電気化学セルは、セルの電気化学
反応中にアノード電極とカソード電極間でイオンの移動
のための媒体として作用する非水溶性、イオン電導性電
解液をさらに含んでいる。電極における電気化学反応
は、アノードからカソードに移動する原子または分子の
形態でのイオンの変換を含んでいる。従って、本発明に
適した非水溶性電解液は、アノード物質とカソード物質
に対して実質上不活性であり、またイオン・トランスポ
ートに必要とする物理的特性、すなわち、低粘度、低表
面張力および湿潤性を呈する。The electrochemical cell of the present invention further includes a non-aqueous, ionically conductive electrolyte that acts as a medium for the transfer of ions between the anode and cathode during the electrochemical reaction of the cell. Electrochemical reactions at the electrodes involve the conversion of ions in the form of atoms or molecules that move from the anode to the cathode. Thus, a water-insoluble electrolyte suitable for the present invention is substantially inert to the anodic and cathodic materials and has the physical properties required for ion transport, namely low viscosity, low surface tension. And wettability.
【0029】適切な電解液は、非水溶性溶媒に溶融する
無機質のイオン電導性塩を有している。またより好まし
くは、電解液は、低粘度溶媒と高(絶対)誘電率溶媒と
からなる非プロトン性有機溶媒の混合物に溶融するイオ
ン化アルカリ金属塩を含んでいる。無機イオン電導性塩
は、アノード・イオンの移動のための媒介物として作用
しカソード活物質とインターカレートないし反応する。
イオン形成アルカリ金属塩は、アノードを形成するアル
カリ金属に類似しているのが好ましい。A suitable electrolyte has an inorganic ionic conductive salt that is soluble in a water-insoluble solvent. Still more preferably, the electrolyte contains an ionized alkali metal salt that is soluble in a mixture of an aprotic organic solvent consisting of a low-viscosity solvent and a high (absolute) dielectric constant solvent. The inorganic ion-conducting salt acts as a mediator for anode ion transfer and intercalates or reacts with the cathode active material.
Preferably, the ion forming alkali metal salt is similar to the alkali metal forming the anode.
【0030】リチウムからなるアノードの場合におい
て、電解質のアルカリ金属塩はリチウムをベースとする
塩である。アノードからカソードにアルカリ金属イオン
をトランスポートするための媒介物として有利な既知の
リチウム塩は、LiPF6 、LiBF4 、LiAsF
6 、LiSbF6 、LiClO4 、LiO2 、LiAl
Cl 4 、LiGaCl4 、LiC(SO2 CF3 )3 、
LiN(SO2 CF3 )2 、LiSCN、LiO3 SC
F3 、LiC6 F5 SO3 、LiO2 CCF3 、LiS
O6 F、LiB(C6 H5 )4 、LiCF3 SO3 およ
びこれらの混合物を含んでいる。In the case of an anode made of lithium,
And the alkali metal salt of the electrolyte is based on lithium
Salt. Alkali metal ions from anode to cathode
Known as a vehicle for transporting
The lithium salt is LiPF6 , LiBFFour , LiAsF
6 , LiSbF6 , LiClOFour , LiOTwo , LiAl
Cl Four , LiGaClFour , LiC (SOTwo CFThree )Three ,
LiN (SOTwo CFThree )Two , LiSCN, LiOThree SC
FThree , LiC6 FFive SOThree , LiOTwo CCFThree , LiS
O6 F, LiB (C6 HFive )Four , LiCFThree SOThree And
And mixtures of these.
【0031】本発明に有利な低粘度溶媒は、テトラハイ
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、ジメチル炭酸塩
(DMC)、1,2‐ジメトキシエタン(DME)、
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)、エチル・メチル炭酸塩
(EMC)、メチル・プロピル炭酸塩、エチル・プロピ
ル炭酸塩、ジエチル炭酸塩(DEC)、ジプロピル炭酸
塩、およびこれらの混合物のようなエステル、線状エー
テルと環状エーテル、およびジアルキルカーボネートを
含み、高誘電率溶媒としては、プロピレン炭酸塩(P
C)、エチレン炭酸塩(EC)、ブチレン炭酸塩、アセ
トニトリル、ジメチル・スルホキシド、ジメチル・フォ
ルムアミド、ジメチル・アセタミド、γ‐バレロラクト
ン、γ‐ブチロラクトン(GBL)、N‐メチル‐ピロ
ロリジン(NMP)、およびその混合物のような環状炭
酸塩、環状エステル、および環状アミドを含んでいる。
本発明において、好ましいアノードはリチウム金属であ
り、また好ましい電解液は、好ましい高誘電率溶媒とし
ての炭酸プロピレンと好ましい低粘度溶媒としての1,
2‐ジメトキシエタンの混合物の体積比50:50中に
溶融した0.8Mから1.5MのLiAsF6 またはL
iPF6 である。The low-viscosity solvents which are advantageous in the present invention include tetrahydrofuran (THF), methyl acetate (MA), diglyme, triglyme, tetraglyme, dimethyl carbonate (DMC), 1,2-dimethoxyethane (DME),
1,2-diethoxyethane (DEE), 1-ethoxy,
Esters, such as 2-methoxyethane (EME), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and mixtures thereof; Ethers and cyclic ethers, and dialkyl carbonates, and propylene carbonate (P
C), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethyl formamide, dimethyl acetamide, γ-valerolactone, γ-butyrolactone (GBL), N-methyl-pyrrolidine (NMP), And cyclic carbonates, cyclic esters, and cyclic amides, such as and mixtures thereof.
In the present invention, a preferred anode is lithium metal, and a preferred electrolyte is propylene carbonate as a preferred high dielectric constant solvent and 1,1 as a preferred low viscosity solvent.
2 from 0.8M melted in a volume ratio of 50:50 dimethoxy mixture of ethane 1.5M LiAsF 6 or L
iPF is 6.
【0032】代表的な炭素/LiCoO2 カップルの2
次セルのための好ましい電解液は、EC:DMC:EM
C:DECの溶剤混合物からなる。種々の炭酸塩溶剤の
最も好ましい体積パーセントの範囲は、約20%から約
50%の範囲のECと;約12%から約75%の範囲の
DMCと;約5%から約45%の範囲のEMCと;約3
%から約45%の範囲のDECを含む。本発明の好まし
い形態において、セルと作用する電解質はDMC:EM
C:DECの比率に関して等価である。これは一貫し
た、また信頼できるサイクル特性を維持するのに重要で
ある。充電されたセル内に低電位(アノード)物質が存
在するために、酸化リチウム・グラファイトの存在中の
DMC:DECの不均衡混合物(LiC6 −0.01V
対Li/Li + )が相当量のEMCが形成される結果と
なることが知られている。DMC、DECおよびEMC
の濃度が変わると、サイクル特性とセルの温度定格が変
わる。このような予想不能性は許容できない。この現象
は、本発明の出願人に譲渡された2000年9月26日
出願の米国特許願第09/669,936号に詳細に開
示されており、ここでは参照例として取り入れる。本発
明の炭酸塩混合物を含有する電解液は−50℃より低い
凝固点を有し、またこの種の混合物と作用するリチウム
・イオン二次セルは、−40℃より低い温度で非常に優
れた放電特性と充/放電サイクル特性を示すだけでなく
室温においても非常に優れたサイクル特性を示す。Typical carbon / LiCoOTwo Couple 2
The preferred electrolyte for the next cell is EC: DMC: EM
C: Consists of a solvent mixture of DEC. Of various carbonate solvents
The most preferred volume percent range is from about 20% to about
EC in the range of 50%; and in the range of about 12% to about 75%.
DMC; EMC in the range of about 5% to about 45%;
% To about 45% DEC. Preferred of the present invention
In an alternative embodiment, the electrolyte that interacts with the cell is DMC: EM
C: equivalent with respect to DEC ratio. This is consistent
Important for maintaining reliable cycle characteristics.
is there. Low potential (anode) material in charged cells
To exist in the presence of lithium oxide graphite
DMC: Unbalanced mixture of DEC (LiC6 -0.01V
Vs. Li / Li + ) Results in the formation of significant amounts of EMC and
Is known to be. DMC, DEC and EMC
When the concentration changes, the cycle characteristics and the cell temperature rating change.
Wrong. Such unpredictability is unacceptable. This phenomenon
Was assigned to the assignee of the present invention on September 26, 2000
The details of this application are described in US patent application Ser. No. 09 / 669,936.
And is incorporated herein by reference. Departure
Electrolytes containing light carbonate mixtures are below -50 ° C
Lithium having a freezing point and working with such a mixture
-The ion secondary cell is very good at temperatures below -40 ° C.
Not only show improved discharge characteristics and charge / discharge cycle characteristics
It shows very excellent cycle characteristics even at room temperature.
【0033】ここで説明する一次および二次電池の集合
体は、巻回素子構造の形態にあるのが好ましい。すなわ
ち、製作された負電極、正電極およびセパレータが一緒
に「ゼリーロール」タイプの形状に巻回されるか、また
は負電極がロールの外部にあって、ケース負電位型とし
てセル・ケースと電気的に接触するような「巻回素子セ
ル積層体」とされる。適切な頂部と底部絶縁体を使用し
て、巻回セル積層体が適切サイズの金属ケース内に挿入
される。この金属ケースは、金属物質がセル要素との間
で問題を生じない限り、これに限定されるものではない
が、ステンレススチール、軟鋼、ニッケルメッキ軟鋼、
チタン、タンタルまたはアルミニウムのような物質を採
用することができる。The assembly of the primary and secondary batteries described here is preferably in the form of a wound element structure. That is, the manufactured negative electrode, positive electrode and separator are wound together in a “jelly roll” type shape, or the negative electrode is outside the roll, and the cell case and electric A "wound element cell laminate" that comes into contact with each other. Using the appropriate top and bottom insulators, the wound cell stack is inserted into an appropriately sized metal case. The metal case may be, but is not limited to, stainless steel, mild steel, nickel-plated mild steel, as long as the metallic material does not create a problem with the cell element.
Materials such as titanium, tantalum or aluminum can be employed.
【0034】セル・ヘッダーは金属製ディスク状本体か
らなり、ガラス対金属シール/ターミナル・ピン・フィ
ードスルーを受け入れる第1ホールと、電解液を充填す
るための第2ホールを備えている。使用されるガラス
は、CABAL 12、TA 23、FUSITE 4
25またはFUSITE 435のようなシリコンの約
50重量%までを有した耐腐食性タイプのものである。
正ターミナル・ピン・フィードスルーは、チタンからな
るのが望ましいが、モリブデン、ニッケル合金、または
ステンレススチールも使用できる。セル・ヘッダーは一
般的にケース材料と同じものである。ガラス対金属シー
ル内に支持された正ターミナル・ピンは、次に電極層を
収容しているケースに溶接されたヘッダーに支持され
る。その後、セルは上述した電解液で充填され、充填ホ
ールを、例えば、ステンレススチール・ボールのクロー
ズ溶接などで気密シールされる。The cell header consists of a metal disc-shaped body and has a first hole for receiving a glass-to-metal seal / terminal pin feedthrough and a second hole for filling with electrolyte. The glass used is CABAL 12, TA 23, FUSITE 4
It is of the corrosion resistant type with up to about 50% by weight of silicon, such as 25 or FUSITE 435.
The positive terminal pin feedthrough is preferably made of titanium, but molybdenum, nickel alloy, or stainless steel can also be used. The cell header is generally the same as the case material. The positive terminal pins supported within the glass-to-metal seal are then supported on a header welded to the case containing the electrode layers. The cell is then filled with the electrolyte described above, and the filling hole is hermetically sealed, for example by close welding of a stainless steel ball.
【0035】上述の集合体は、本発明の代表的な一次ま
たは二次セルの好ましい構造であるケース負電位型セル
について説明したものである。当該技術に習熟した人に
とっては、周知のように、本発明の代表的な一次および
二次電気化学システムは、ケース正電位型に構成するこ
とも可能である。The above assembly describes a case negative potential cell which is a preferred structure of a typical primary or secondary cell of the present invention. As will be appreciated by those skilled in the art, the representative primary and secondary electrochemical systems of the present invention can be configured in a case positive potential configuration.
【0036】以上に説明した発明の概念に対する種々の
変形例も、添付の請求の範囲によって規定された本発明
の精神と範囲から逸脱することなく、当該技術に習熟し
た人において明白であることが理解できる。Various modifications to the inventive concept described above will also be apparent to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It can be understood.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 10/40 H01M 10/40 Z (72)発明者 エスター エス、タケウチ アメリカ合衆国、ニューヨーク州 14051、 イースト アムハースト、サン ラファエ ル コート 38 Fターム(参考) 5H017 AA03 EE01 EE04 EE05 EE06 5H029 AJ02 AJ05 AK02 AK03 AK05 AK18 AL06 AL07 AL08 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ07 DJ08 EJ01 EJ04 EJ12 HJ02 HJ10 5H050 AA06 AA07 BA17 CA02 CA05 CA07 CA08 CA09 CA11 CA29 CB07 CB08 CB09 DA02 DA04 DA06 DA08 DA10 DA11 EA02 EA03 EA08 EA09 EA10 EA24 HA02 HA10 ────────────────────────────────────────────────── ───Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 10/40 H01M 10/40 Z (72) Inventor Esther S., Takeuchi United States, 14051, New York 14051, East Amherst, Saint-Raphael Court 38 F Term (Reference) 5H017 AA03 EE01 EE04 EE05 EE06 5H029 AJ02 AJ05 AK02 AK03 AK05 AK18 AL06 AL07 AL08 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 DJ07 DJ08 EJ01 EJ04 EJ12 HJ02 HJ10 CA07A07CA7A07CA CB08 CB09 DA02 DA04 DA06 DA08 DA10 DA11 EA02 EA03 EA08 EA09 EA10 EA24 HA02 HA10
Claims (42)
むカソード活物質と短絡するように構成されたカソード
であって、前記第1および第2調合体がカソード活物質
と非活物質からなるカソードと; c)アノードおよびカソードを活性化する電解液と;を
具備してなる電気化学セル。A) an anode; and b) a cathode configured to short-circuit a cathode active material including a first formulation with a cathode active material including a second formulation, wherein the first and second cathode active materials include a first formulation. An electrochemical cell, wherein the preparation comprises a cathode comprising a cathode active material and a non-active material; c) an anode and an electrolyte activating the cathode.
V2 O5 、MnO2 、LiCoO2 、LiNiO2 、L
iMnO2 、CuO2 、TiS2 、Cu2 S、FeS、
FeS2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、CFx 、Ag2
O、Ag2 O2 、CuF、Ag2 CrO4 およびこれら
の混合物からなるグループから選択されたことを特徴と
する請求項1に記載の電気化学セル。2. The method according to claim 1, wherein the cathode active material is SVO, CSVO,
V 2 O 5 , MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , L
iMnO 2 , CuO 2 , TiS 2 , Cu 2 S, FeS,
FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x , Ag 2
O, Ag 2 O 2, CuF , Ag 2 CrO 4 and electrochemical cell according to claim 1, characterized in that it is selected from the group consisting of mixtures.
加物から選択されたことを特徴とする請求項1に記載の
電気化学セル。3. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the inactive material is selected from a binder material and a conductive additive.
とを特徴とする請求項3に記載の電気化学セル。4. The electrochemical cell according to claim 3, wherein the binder substance is a fluororesin powder.
粉、アセチレン・ブラック、チタン粉、アルミニウム
粉、ニッケル粉、ステンレススチール粉およびこれらの
混合物から選択されることを特徴とする請求項3に記載
の電気化学セル。5. The method according to claim 3, wherein the conductive additive is selected from carbon, graphite powder, acetylene black, titanium powder, aluminum powder, nickel powder, stainless steel powder and a mixture thereof. Electrochemical cell.
て、カソード活物質(100−x)%/集電体/カソー
ド活物質(100−y)%/集電体/カソード活物質
(100−z)%の構造を有し、この場合においてx、
yおよびzが非活物質のパーセントを表わし、また、x
およびzがyよりも大きいことを特徴とする請求項1に
記載の電気化学セル。6. The cathode, as a cathode activation composition, a cathode active material (100-x)% / current collector / cathode active material (100-y)% / current collector / cathode active material (100-z) )% Structure, where x,
y and z represent the percentage of inactive material, and x
The electrochemical cell according to claim 1, wherein and z are greater than y.
て、カソード活物質(100−x)%/集電体/カソー
ド活物質(100−y)%/集電体/カソード活物質
(100−x)%の構造を有し、この場合においてxお
よびyが非活物質のパーセントを表わし、また、xがy
よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の電気化
学セル。7. The method according to claim 7, wherein the cathode is a cathode active material (100-x)% / current collector / cathode active material (100-y)% / current collector / cathode active material (100-x). )% Structure, where x and y represent the percentage of inactive material and x is y
The electrochemical cell of claim 1, wherein the cell is larger than
て、カソード活物質(100−v)%/集電体/カソー
ド活物質(100−w)%/カソード活物質(100−
y)%/カソード活物質(100−x)%/集電体/カ
ソード活物質(100−z)%の構造を有し、この場合
においてv、w、x、yおよびzが非活物質のパーセン
トを表わし、また、v、w、xおよびzがyよりも大き
いことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。8. The cathode, as a cathode activation composition, a cathode active material (100-v)% / current collector / cathode active material (100-w)% / cathode active material (100-v).
y)% / cathode active material (100-x)% / current collector / cathode active material (100-z)%, where v, w, x, y and z are non-active materials 2. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the cell represents a percentage and v, w, x and z are greater than y.
て、カソード活物質(100−x)%/集電体/カソー
ド活物質(100−y)%の構造を有し、この場合にお
いてxおよyが非活物質のパーセントを表わし、また、
xがyよりも大きく、調合体中のカソード活物質(10
0−x)%がアノードと対面していることを特徴とする
請求項1に記載の電気化学セル。9. The cathode, as a cathode activation formulation, has a structure of cathode active material (100-x)% / current collector / cathode active material (100-y)%, wherein x and y represents the percentage of inactive material;
x is greater than y and the cathode active material (10
2. The electrochemical cell according to claim 1, wherein 0-x)% faces the anode.
して、SVO(94%カソード活物質)/集電体/SV
O(100%カソード活物質)/集電体/SVO(94
%カソード活物質)の構造を有することを特徴とする請
求項1に記載の電気化学セル。10. The cathode is SVO (94% cathode active material) / current collector / SV as a cathode activation formulation.
O (100% cathode active material) / current collector / SVO (94
The electrochemical cell according to claim 1, having a structure of (% cathode active material).
して、SVO(94%カソード活物質)/集電体/SV
O(94%カソード活物質)/SVO(100%カソー
ド活性物)/SVO(94%カソード活物質)/集電体
/SVO(94%カソード活物質)の構造を有すること
を特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。11. The cathode may comprise SVO (94% cathode active material) / current collector / SV as a cathode activation formulation.
A structure having a structure of O (94% cathode active material) / SVO (100% cathode active material) / SVO (94% cathode active material) / current collector / SVO (94% cathode active material). 2. The electrochemical cell according to 1.
が、カソード活性化調合体として、SVO(94%カソ
ード活物質)/集電体/SVO(100%カソード活物
質)の構造を有し、SVO(94%カソード活物質)が
リチウム・アノードと対面していることを特徴とする請
求項1に記載の電気化学セル。12. The anode is lithium, and the cathode has a structure of SVO (94% cathode active material) / current collector / SVO (100% cathode active material) as a cathode activation preparation, wherein SVO ( 2. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the (94% cathode active material) faces the lithium anode.
学反応のいずれかを有していることを特徴とする請求項
1に記載の電気化学セル。13. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the electrochemical cell has one of a primary electrochemical reaction and a secondary electrochemical reaction.
ード活物質と、前記第1調合体のカソード活物質の反対
側で第1および第2集電体の少なくとも一つと接触し、
アノードと対面している第2調合体のカソード活物質と
からなるカソードであって、第1および第2調合体がカ
ソード活物質と非活物質とからなるようにした前記カソ
ードと; c)アノードおよびカソードを活性化する電解液と;を
具備してなる電気化学セル。14. a) an anode; and b) a first active material of the first composition sandwiched between first and second current collectors; and a first active material on the opposite side of the first active material of the first composition. And at least one of the second current collectors,
A cathode comprising a cathode active material of a second formulation facing the anode, wherein the first and second formulations comprise a cathode active material and a non-active material; c) the anode And an electrolyte for activating the cathode.
加物から選択されることを特徴とする請求項14に記載
の電気化学セル。15. The electrochemical cell according to claim 14, wherein the inactive material is selected from a binder material and a conductive additive.
体が(100−x)%で表される第2のパーセンテージ
においてSVOを含み、第1調合体が(100−y)%
で表される第1のパーセンテージにおいてSVOを含む
ものであって、xとyが非活物質のパーセンテージを表
わし、また、xがyよりも大きく、且つ第1と第2集電
体がチタンであることを特徴とする請求項14に記載の
電気化学セル。16. The method according to claim 16, wherein the anode is lithium, the second formulation comprises SVO in a second percentage, expressed as (100-x)%, and the first formulation comprises (100-y)%.
Wherein SVO comprises SVO in the first percentage, wherein x and y represent the percentage of inactive material, x is greater than y, and the first and second current collectors are titanium. The electrochemical cell according to claim 14, wherein:
して、SVO(100−x)%/第1集電体/SVO
(100−y)%/第2集電体/SVO(100−x)
%の構造を有し、この場合においてxとyが非活物質の
パーセンテージを表わし、また、xがyよりも大きいこ
とを特徴とする請求項14に記載の電気化学セル。17. The cathode, wherein the cathode activation formulation is SVO (100-x)% / first current collector / SVO
(100-y)% / second current collector / SVO (100-x)
15. The electrochemical cell according to claim 14, having a% structure, wherein x and y represent the percentage of inactive material, and x is greater than y.
して、SVO(100−x)%/第1集電体/SVO
(100−y)%/第2集電体/SVO(100−z)
%の構造を有し、この場合においてx、yおよびzが非
活物質のパーセンテージを表わし、また、xとzがyよ
りも大きいことを特徴とする請求項14に記載の電気化
学セル。18. The cathode, wherein the cathode activation formulation is SVO (100-x)% / first current collector / SVO
(100-y)% / second current collector / SVO (100-z)
The electrochemical cell according to claim 14, having a% structure, wherein x, y, and z represent the percentage of inactive material, and x and z are greater than y.
して、LiCoO2 (100−x)%/第1集電体/L
iCoO2 (100−y)%/第2集電体/LiCoO
2 (100−z)%の構造を有し、この場合において
x、yおよびzが非活物質のパーセントを表わし、ま
た、xとzがyよりも大きいことを特徴とする請求項1
4に記載の電気化学セル。19. The method according to claim 19, wherein the cathode is LiCoO 2 (100-x)% / first current collector / L as a cathode activation preparation.
iCoO 2 (100-y)% / second current collector / LiCoO
2. The composition of claim 1, wherein the composition has a (100-z)% structure, wherein x, y, and z represent the percentage of inactive material, and x and z are greater than y.
5. The electrochemical cell according to 4.
O、V2 O5 、MnO2 、LiCoO2 、LiNiO
2 、LiMnO2 、CuO2 、TiS2 、Cu2 S、F
eS、FeS2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、CFx 、
Ag2 O、Ag2 O2、CuF、Ag2 CrO4 および
これらの混合物らなるグループから選択されたことを特
徴とする請求項14に記載の電気化学セル。20. The cathode active material is SVO, CSV
O, V 2 O 5 , MnO 2 , LiCoO 2 , LiNiO
2 , LiMnO 2 , CuO 2 , TiS 2 , Cu 2 S, F
eS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x ,
Ag 2 O, Ag 2 O 2 , CuF, Ag 2 CrO 4 and electrochemical cell according to claim 14, characterized in that the mixtures thereof, et al made a group.
・スチール、チタン、タンタル、プラチナ、金、アルミ
ニウム、コバルト/ニッケル合金、モリブデンとクロム
を包含する高度合金化フェライト・ステンレス・スチー
ル、およびニッケル‐クロム、およびモリブデン含有合
金からなるグループから選択され.ことを特徴とする請
求項14に記載の電気化学セル。21. The first and second current collectors are made of stainless steel, titanium, tantalum, platinum, gold, aluminum, cobalt / nickel alloy, highly alloyed ferritic stainless steel including molybdenum and chromium, and Selected from the group consisting of nickel-chromium and molybdenum-containing alloys. The electrochemical cell according to claim 14, wherein:
ト/炭素物質、イリジウム、酸化イリジウムおよびその
上に設けられたプラチナからなるグループから選択され
たコーティングを有するチタンであることを特徴とする
請求項14に記載の電気化学セル。22. The first and second current collectors are titanium having a coating selected from the group consisting of a graphite / carbon material, iridium, iridium oxide, and platinum provided thereon. An electrochemical cell according to claim 14.
テル、線状エーテル、環状エーテル、ジアルキル炭酸
塩、およびこれらの混合物から選択された第1溶媒と、
環状炭酸塩、環状エステル、環状アミド、およびこれら
の混合物から選択された第2溶媒を有することを特徴と
する請求項14に記載の電気化学セル。23. The electrolyte has non-aqueous chemical properties, and a first solvent selected from esters, linear ethers, cyclic ethers, dialkyl carbonates, and mixtures thereof;
15. The electrochemical cell according to claim 14, comprising a second solvent selected from cyclic carbonates, cyclic esters, cyclic amides, and mixtures thereof.
(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、ジメチル炭酸塩(DMC)、
1,2‐ジメトキシエタン(DME)、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)、エチル・メチル炭酸塩、メチル・プロ
ピル炭酸塩、エチル・プロピル炭酸塩、ジエチル炭酸
塩、ジプロピル炭酸塩、およびこれらの混合物からなる
グループから選択され、また第2溶媒がプロピレン炭酸
塩(PC)、エチレン炭酸塩(EC)、ブチレン炭酸
塩、アセトニトリル、ジメチル・スルホキシド、ジメチ
ル・フォルムアミド、ジメチル・アセタミド、γ‐バレ
ロラクトン、γ‐ブチロラクトン(GBL)、N‐メチ
ル‐ピロロリジン(NMP)、およびその混合物からな
るグループから選択されることを特徴とする請求項23
に記載の電気化学セル。24. A method according to claim 24, wherein the first solvent is tetrahydrofuran (THF), methyl acetate (MA), diglyme, triglyme, tetraglyme, dimethyl carbonate (DMC),
1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE), 1-ethoxy, 2-methoxyethane (EME), ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate , Diethyl carbonate, dipropyl carbonate, and mixtures thereof, and the second solvent is propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethyl carbonate. 24. The method according to claim 23, wherein the amide is selected from the group consisting of formamide, dimethylacetamide, γ-valerolactone, γ-butyrolactone (GBL), N-methyl-pyrrrolidine (NMP), and mixtures thereof.
An electrochemical cell according to claim 1.
6 、LiSbF6 、LiClO4 、LiO2 、LiAl
Cl4 、LiGaCl4 、LiC(SO2 CF3)3 、
LiN(SO2 CF3 )2 、LiSCN、LiO3 SC
F3 、LiC6 F 5 SO3 、LiO2 CCF3 、LiS
O6 F、LiB(C6 H5 )4 、LiCF 3 SO3 、お
よびこれらの化合物からなるグループから選択されたリ
チウム塩を含むことを特徴とする請求項14に記載の電
気化学セル。25. LiPF6 , LiBFFour , LiAsF
6 , LiSbF6 , LiClOFour , LiOTwo , LiAl
ClFour , LiGaClFour , LiC (SOTwo CFThree)Three ,
LiN (SOTwo CFThree )Two , LiSCN, LiOThree SC
FThree , LiC6 F Five SOThree , LiOTwo CCFThree , LiS
O6 F, LiB (C6 HFive )Four , LiCF Three SOThree ,
And resources selected from the group consisting of these compounds.
15. The electrode according to claim 14, comprising a lithium salt.
Chemochemical cell.
炭酸塩の体積比で50:50の混合物中に溶解された
0.8Mから1.5MのLiAsF6 またはLiPF6
と、第2溶媒として1,2‐ジメソキシエタンであるこ
とを特徴とする請求項14に記載の電気化学セル。26. An electrolyte comprising: 0.8M to 1.5M LiAsF 6 or LiPF 6 dissolved in a 50:50 by volume mixture of propylene carbonate as a first solvent.
The electrochemical cell according to claim 14, wherein the second solvent is 1,2-dimethoxyethane.
を有していることを特徴とする請求項14に記載の電気
化学セル。27. The electrochemical cell according to claim 14, having one of a first or a second chemical property.
ソードであって、第1および第2調合体がカソード活物
質と非活物質からなり、また第1調合体が互いに間隔を
置いた第1および第2主要側面を有するとともに、少な
くとも一つの集電体が前記第1および第2主要緒面の少
なくとも一つと接触し、また第2調合体が第1調合体の
反対側で少なくとも一つの集電体と接触するとともに、
アノードと対面するように構成されたカソードと; c)アノードおよびカソードを活性化する電解液と;を
具備してなる電気化学セル。28. a) an anode; and b) a cathode comprising a cathode active material in the first and second formulations, wherein the first and second formulations comprise a cathode active material and a non-active material; A first formulation having first and second major sides spaced from each other, at least one current collector in contact with at least one of the first and second major surfaces, and a second formulation; Contacts at least one current collector on the opposite side of the first formulation,
An electrochemical cell comprising: a cathode configured to face the anode; and c) an electrolyte activating the anode and the cathode.
加物から選択されることを特徴とする請求項28に記載
の電気化学セル。29. The electrochemical cell according to claim 28, wherein the inactive material is selected from a binder material and a conductive additive.
が、カソード活性化調合体として、SVO(100−
x)%/集電体/SVO(100−y)%の構造を有
し、この場合においてxおよびyが非活物質を表わし、
また、xがyよりも大きいことを特徴とする請求項28
に記載の電気化学セル。30. An anode comprising lithium and a cathode comprising SVO (100-100) as a cathode activation formulation.
x)% / current collector / SVO (100-y)%, wherein x and y represent inactive materials;
29. The apparatus according to claim 28, wherein x is larger than y.
An electrochemical cell according to claim 1.
が、カソード活性化調合体として、CFx(100−
x)%/集電体/CFx(100−y)%の構造を有
し、CFx(100−x)%がアノードと対面し、この
場合においてxおよびyが非活物質を表わし、また、x
がyよりも大きいことを特徴とする請求項28に記載の
電気化学セル。31. The anode is lithium and the cathode is CFx (100-
x)% / current collector / CFx (100-y)%, with CFx (100-x)% facing the anode, where x and y represent the inactive material and x
29. The electrochemical cell of claim 28, wherein is greater than y.
SVO、V2 O5 、MnO2 、LiCoO2 、LiNi
O2 、LiMnO2 、CuO2 、TiS2 、Cu 2 S、
FeS、FeS2 、酸化銅、酸化バナジウム銅、CF
x 、Ag2 O、Ag 2 O2 、CuF、Ag2 CrO4 お
よびこれらの混合物らなるグループから選択されたこと
を特徴とする請求項28に記載の電気化学セル。32. The cathode-activated rigid body comprises SVO, C
SVO, VTwo OFive , MnOTwo , LiCoOTwo , LiNi
OTwo , LiMnOTwo , CuOTwo , TiSTwo , Cu Two S,
FeS, FeSTwo , Copper oxide, copper vanadium oxide, CF
x , AgTwo O, Ag Two OTwo , CuF, AgTwo CrOFour You
Selected from the group consisting of
29. The electrochemical cell according to claim 28, wherein:
O2 、LiNiO2 、LiMnO2 、CuO2 、TiS
2 、Cu2 S、FeS、FeS2 、酸化銅、酸化バナジ
ウム銅、CFx 、Ag2 O、Ag2 O2 、CuF、Ag
2 CrO4 およびこれらの混合物らなるグループから選
択されるカソード活物質と、第1と第2チタン集電体間
に挟持された第1調合体とからなり、第2調合体のカソ
ード活物質が第1調合体のカソード活物質の反対側で第
1および第2集電体の少なくとも一つと接触しており、
第1および第2調合体がカソード活物質と非活物質から
なるようにしたカソードと; c)アノードとカソードを活性化する非水性電解液と;
を具備してなる電気化学セル。33) a) a lithium anode; b) SVO, CSVO, V 2 O 5 , MnO 2 , LiCo
O 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , CuO 2 , TiS
2 , Cu 2 S, FeS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x , Ag 2 O, Ag 2 O 2 , CuF, Ag
A cathode active material selected from the group consisting of 2 CrO 4 and mixtures thereof, and a first formulation sandwiched between first and second titanium current collectors, wherein the cathode active material of the second formulation is Contacting at least one of the first and second current collectors on the opposite side of the cathode active material of the first formulation;
A cathode wherein the first and second formulations comprise a cathode active material and a non-active material; c) an anode and a non-aqueous electrolyte activating the cathode;
An electrochemical cell comprising:
ド活物質と短絡するようにしたカソードを準備する工程
であって、第1調合体が第2調合体よりも少ないカソー
ド活物質を有しているとともに、第1および第2調合体
がカソード活物質と非活物質からなるカソードを準備す
る工程と; c)アノードおよびカソードを電解液と活性化させる工
程と;を含む電気化学セルを製造するための方法。34. a) providing an anode; b) providing a cathode wherein the cathode active material of the first formulation is short-circuited with the cathode active material of the second formulation, wherein the first comprises: Providing a cathode wherein the formulation has less cathode active material than the second formulation and wherein the first and second formulations comprise a cathode active material and a non-active material; and c) providing an anode and a cathode. And activating the electrolyte. A method for producing an electrochemical cell comprising:
2 、LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2 、Cu
O2 、TiS2 、Cu2 S、FeS、FeS2 、酸化
銅、酸化バナジウム銅、CFx 、Ag2 O、Ag2 O
2 、CuF、Ag2 CrO4 およびこれらの混合物らな
るグループから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34に記載の方法。35. SVO, CSVO, V 2 O 5 , MnO
2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , Cu
O 2 , TiS 2 , Cu 2 S, FeS, FeS 2 , copper oxide, copper vanadium oxide, CF x , Ag 2 O, Ag 2 O
2, CuF, Ag 2 CrO 4 and method according to claim 34, characterized in that the mixtures thereof, et al made a group comprising the step of selecting a cathode active material.
加物から選択する工程を含むことを特徴とする請求項3
4に記載の方法。36. The method according to claim 3, further comprising the step of selecting the inactive material from a binder material and a conductive additive.
4. The method according to 4.
ド活物質(100−x)%/集電体/カソード活物質
(100−y)%/集電体/カソード活物質(100−
x)%の構造を有し、この場合においてxおよびyが非
活物質のパーセンテージを表わし、また、xがyよりも
大きくなるように構成されたカソードを準備する工程を
含むことを特徴とする請求項34に記載の方法。37. As a cathode activation preparation, a cathode active material (100-x)% / current collector / cathode active material (100-y)% / current collector / cathode active material (100-x)
x) having a structure of%, wherein x and y represent the percentage of inactive material, and comprising the step of providing a cathode configured such that x is greater than y. 35. The method according to claim 34.
ド活物質(100−x)%/集電体/カソード活物質
(100−y)%/集電体/カソード活物質(100−
z)%の構造を有し、この場合においてx、yおよびz
が非活物質のパーセンテージを表わし、また、xとzが
yよりも大きくなるように構成されたカソードを準備す
る工程を含むことを特徴とする請求項34に記載の方
法。38. As a cathode activation preparation, a cathode active material (100-x)% / current collector / cathode active material (100-y)% / current collector / cathode active material (100-x)
z)%, where x, y and z
35. The method of claim 34, wherein represents a percentage of inactive material and comprising providing a cathode configured such that x and z are greater than y.
ド活物質(100−x)%/集電体/カソード活物質
(100−y)%/の構造を有し、この場合においてx
およびyが非活物質のパーセンテージを表わし、また、
xがyよりも大きく、調合体中のカソード活物質(10
0−x)%がアノードと対面しているカソードを準備す
る工程を含むことを特徴とする請求項34に記載の方
法。39. The cathode activation preparation has a structure of cathode active material (100-x)% / current collector / cathode active material (100-y)% /, wherein x
And y represent the percentage of inactive material;
x is greater than y and the cathode active material (10
35. The method of claim 34, comprising providing a cathode wherein 0-x)% faces the anode.
00−x)%/集電体/SVO(100−y)%/集電
体/SVO(100−z)%の構造を有し、この場合に
おいてxとyが非活物質のパーセンテージを表わし、ま
た、xとzがyよりも大きくなるように構成されたカソ
ードを準備する工程を含むことを特徴とする請求項34
に記載の方法。40. The cathode activation formulation comprising SVO (1
00-x)% / current collector / SVO (100-y)% / current collector / SVO (100-z)%, where x and y represent the percentage of inactive material; 35. The method of claim 34, further comprising providing a cathode configured so that x and z are greater than y.
The method described in.
(100−x)%/集電体/SVO(100−y)%の
構造と、アノードと対面するSVO(100−x)%と
を有し、この場合においてxおよびyが非活物質のパー
センテージを表わし、また、xがyよりも大きくなるよ
うに構成されたカソードを提供する工程を含むことを特
徴とする請求項34に記載の方法。41. SVO as a cathode activation formulation
It has a structure of (100-x)% / current collector / SVO (100-y)% and SVO (100-x)% facing the anode, where x and y are the percentage of inactive material 35. The method of claim 34, further comprising providing a cathode configured so that x is greater than y.
(100−x)%/集電体/CFx(100−y)%/
集電体/CFx(100−z)%の構造を有し、この場
合においてx、yおよびzが非活物質のパーセントを表
わし、また、ここにxとzがyよりも大きくなるように
構成されたカソードを提供する工程を含むことを特徴と
する請求項34に記載の方法。42. CFx as a cathode activation formulation
(100-x)% / current collector / CFx (100-y)% /
Current collector / CFx (100-z)% structure, where x, y and z represent the percentage of inactive material and where x and z are greater than y 35. The method of claim 34, comprising providing a structured cathode.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US24968800P | 2000-11-17 | 2000-11-17 | |
US60/249688 | 2000-11-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002198035A true JP2002198035A (en) | 2002-07-12 |
Family
ID=22944564
Family Applications (6)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001349778A Pending JP2002198061A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-15 | Alkaline metal electrochemical cell with short-circuit safety characteristic using double-collector cathode structure |
JP2001351632A Pending JP2002198035A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-16 | Electrochemical cell consisting of alkali metal cell including double collector cathode structure using same active material or ion electrochemical cell in variety of mixed bodies |
JP2001390625A Pending JP2002270162A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-16 | Electrochemical cell constituted by alkaline metal battery or ion electrochemical battery containing double current collecting body cathode structure with usage of two kinds of active material mixtures |
JP2001390626A Withdrawn JP2002237334A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-16 | Double collector type negative electrode structure for alkaline metal ion battery |
JP2001351633A Pending JP2002203607A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-16 | Electrochemical cell consisting of alkaline metal cell or ion electrochemical cell including double collector cathode structure using same active material of different thicknesses |
JP2001395430A Withdrawn JP2002237310A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-19 | Electrochemical cell containing double current collector structure using the same or similar active material appropriate for alkaline metal cell |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001349778A Pending JP2002198061A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-15 | Alkaline metal electrochemical cell with short-circuit safety characteristic using double-collector cathode structure |
Family Applications After (4)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001390625A Pending JP2002270162A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-16 | Electrochemical cell constituted by alkaline metal battery or ion electrochemical battery containing double current collecting body cathode structure with usage of two kinds of active material mixtures |
JP2001390626A Withdrawn JP2002237334A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-16 | Double collector type negative electrode structure for alkaline metal ion battery |
JP2001351633A Pending JP2002203607A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-16 | Electrochemical cell consisting of alkaline metal cell or ion electrochemical cell including double collector cathode structure using same active material of different thicknesses |
JP2001395430A Withdrawn JP2002237310A (en) | 2000-11-17 | 2001-11-19 | Electrochemical cell containing double current collector structure using the same or similar active material appropriate for alkaline metal cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (6) | JP2002198061A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004134384A (en) * | 2002-08-06 | 2004-04-30 | Wilson Greatbatch Technologies Inc | Silver vanadium oxide coated by metal oxide |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7052804B2 (en) * | 2001-12-05 | 2006-05-30 | Wilson Greatbatch Technologies, Inc. | Double current collector positive electrode for alkali metal ion electrochemical cells |
JP4993860B2 (en) * | 2005-02-03 | 2012-08-08 | 日立マクセルエナジー株式会社 | Non-aqueous electrolyte primary battery |
JP4891555B2 (en) * | 2005-03-14 | 2012-03-07 | 三井金属鉱業株式会社 | Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery |
KR100709840B1 (en) | 2005-08-17 | 2007-04-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | Lithium rechargeable battery and Hybrid cell using the same |
JP4510912B2 (en) * | 2007-09-06 | 2010-07-28 | パナソニック株式会社 | Non-aqueous electrolyte battery |
US20110045253A1 (en) * | 2007-09-10 | 2011-02-24 | Medtronic, Inc. | Control of properties of printed electrodes in at least two dimensions |
KR101435212B1 (en) | 2008-09-17 | 2014-08-28 | 주식회사 엘지화학 | Multilayered-Secondary battery including electrodes with different thickness |
WO2010054305A1 (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-14 | Eaglepicher Technologies, Llc | Non-aqueous cell having amorphous or semi-crystalline copper manganese oxide cathode material |
JP5924645B2 (en) * | 2012-02-14 | 2016-05-25 | 住友化学株式会社 | Negative electrode material for sodium secondary battery, electrode for sodium secondary battery, and sodium secondary battery |
WO2014144167A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Wildcat Discovery Technologies, Inc. | High energy materials for a battery and methods for making and use |
WO2014144179A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Wildcat Discovery Technologies, Inc. | High energy materials for a battery and methods for making and use |
CN105051955B (en) * | 2013-03-15 | 2018-04-03 | 野猫技术开发公司 | High energy material for battery as well as preparation method and application thereof |
US10903483B2 (en) | 2015-08-27 | 2021-01-26 | Wildcat Discovery Technologies, Inc | High energy materials for a battery and methods for making and use |
KR101984727B1 (en) | 2016-11-21 | 2019-05-31 | 주식회사 엘지화학 | Electrode and lithium secondary battery comprising the same |
WO2018093088A2 (en) * | 2016-11-21 | 2018-05-24 | 주식회사 엘지화학 | Electrode and lithium secondary battery comprising same |
FR3070544B1 (en) | 2017-08-30 | 2023-01-27 | Centre Nat Rech Scient | CURRENT COLLECTION MULTIPLE ARRAY ELECTRODE |
-
2001
- 2001-11-15 JP JP2001349778A patent/JP2002198061A/en active Pending
- 2001-11-16 JP JP2001351632A patent/JP2002198035A/en active Pending
- 2001-11-16 JP JP2001390625A patent/JP2002270162A/en active Pending
- 2001-11-16 JP JP2001390626A patent/JP2002237334A/en not_active Withdrawn
- 2001-11-16 JP JP2001351633A patent/JP2002203607A/en active Pending
- 2001-11-19 JP JP2001395430A patent/JP2002237310A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004134384A (en) * | 2002-08-06 | 2004-04-30 | Wilson Greatbatch Technologies Inc | Silver vanadium oxide coated by metal oxide |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002198061A (en) | 2002-07-12 |
JP2002237334A (en) | 2002-08-23 |
JP2002237310A (en) | 2002-08-23 |
JP2002203607A (en) | 2002-07-19 |
JP2002270162A (en) | 2002-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6673493B2 (en) | Double current collector cathode design using the same active material in varying formulations for alkali metal or ion electrochemical cells | |
CA2346601C (en) | Efficient cell stack for cells with double current collectors sandwich cathodes | |
US6727022B2 (en) | Powder process for double current collector screen cathode preparation | |
US6743547B2 (en) | Pellet process for double current collector screen cathode preparation | |
US6511772B2 (en) | Electrochemical cell having an electrode with a phosphate additive in the electrode active mixture | |
US6730437B2 (en) | Anode for nonaqueous secondary electrochemical cells | |
US6537698B2 (en) | Electrochemical cell having an electrode with a phosphonate additive in the electrode active mixture | |
US6692871B2 (en) | Double current collector cathode design for alkali metal electrochemical cells having short circuit safety characteristics | |
JP2002008671A (en) | Sandwich cathode design for alkali metal electrochemical cell having high discharge rate output | |
US6926991B2 (en) | SVO/CFx parallel cell design within the same casing | |
JP2002198035A (en) | Electrochemical cell consisting of alkali metal cell including double collector cathode structure using same active material or ion electrochemical cell in variety of mixed bodies | |
JP2002319406A (en) | Electrochemical battery having electrode containing carbonate additives in electrode active substance mixture | |
US7052804B2 (en) | Double current collector positive electrode for alkali metal ion electrochemical cells | |
US20030134188A1 (en) | Sandwich electrode design having relatively thin current collectors | |
US6562515B2 (en) | Electrochemical cell having an electrode with a nitrate additive in the electrode active mixture | |
US6673487B2 (en) | Double current collector cathode design using the same active material in varying thicknesses for alkali metal or ION electrochemical cells | |
JP2002313346A (en) | Electrochemical cell having electrode with dicarbonate additive in electrode active mixture | |
US20110183215A1 (en) | Layered Electrode For An Electrochemical Cell | |
JP2002237300A (en) | Battery containing pellet constituting double current- collector screen cathode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040220 |