JP2744061B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP2744061B2 JP2744061B2 JP1095831A JP9583189A JP2744061B2 JP 2744061 B2 JP2744061 B2 JP 2744061B2 JP 1095831 A JP1095831 A JP 1095831A JP 9583189 A JP9583189 A JP 9583189A JP 2744061 B2 JP2744061 B2 JP 2744061B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- positive electrode
- lithium
- alloy
- peripheral portion
- Prior art date
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- 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
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明はマンガン酸化物、三酸化モリブデン、五酸化
バナジウム、チタン或いは二オブの硫化物、セレン化物
などの再充電可能な活物質よりなる正極と、リチウム合
金よりなる負極とを備えた非水電解液二次電池に関する
ものである。
バナジウム、チタン或いは二オブの硫化物、セレン化物
などの再充電可能な活物質よりなる正極と、リチウム合
金よりなる負極とを備えた非水電解液二次電池に関する
ものである。
ロ．従来の技術 非水電解液二次電池の負極活物質としてリチウムを用
いた場合、充電時にリチウムのデンドライトが生成し、
内部短絡や負極の脱落を生じるため充放電サイクルが短
かいという問題があった。
いた場合、充電時にリチウムのデンドライトが生成し、
内部短絡や負極の脱落を生じるため充放電サイクルが短
かいという問題があった。
そこで、例えば特開昭52−5423号公報に開示されてい
るように、負極としてリチウム−アルミニウム合金を用
いることが提案されている。
るように、負極としてリチウム−アルミニウム合金を用
いることが提案されている。
ハ．発明が解決しようとする課題 リチウム−アルミニウム合金を負極に用いると、デン
ドライトが抑制される効果があるものの、デンドライト
の発生を皆無にすることはできない。そしてデンドライ
トの発生は正負極が対向する中央部より周辺部の方が生
じやすい。これは周辺部において電流が集中し反応が進
みやすいためである。
ドライトが抑制される効果があるものの、デンドライト
の発生を皆無にすることはできない。そしてデンドライ
トの発生は正負極が対向する中央部より周辺部の方が生
じやすい。これは周辺部において電流が集中し反応が進
みやすいためである。
又、リチウム合金を負極に用いた場合には充放電の繰
返しによる負極の形状変化が問題となる。即ち、充電時
には負極基体中にLiが侵入して体積が膨張し、一方充電
時には負極基体からLiが溶出して体積の収縮が起きる。
この時、負極のうち正極と対向する面と、対向しない面
とでは合金中にLi濃度に差ができるため負極のソリが生
じ、その結果負極の反応が不均一となり特性の劣化を来
たす。
返しによる負極の形状変化が問題となる。即ち、充電時
には負極基体中にLiが侵入して体積が膨張し、一方充電
時には負極基体からLiが溶出して体積の収縮が起きる。
この時、負極のうち正極と対向する面と、対向しない面
とでは合金中にLi濃度に差ができるため負極のソリが生
じ、その結果負極の反応が不均一となり特性の劣化を来
たす。
ニ．課題を解決するための手段 本発明の非水電解液二次電池は、再充電可能な正極
と、リチウム合金よりなる負極と、非水電解液とを備
え、前記正極と負極との極間距離が中央部に比して周辺
部の方が大であり、且つ前記周辺部と前記中央部との差
が、正極或いは負極の直径の0.5％から3.0％の範囲であ
ることを特徴とするものである。
と、リチウム合金よりなる負極と、非水電解液とを備
え、前記正極と負極との極間距離が中央部に比して周辺
部の方が大であり、且つ前記周辺部と前記中央部との差
が、正極或いは負極の直径の0.5％から3.0％の範囲であ
ることを特徴とするものである。
ホ．作用 リチウム合金を負極に用いた非水電解液二次電池にお
いては、放電により負極の正極に対向する面から優先的
にLiが溶出し、負極の正極に対向する面側の体積は小さ
くなるが、正極に対向していない面の体積はほとんど変
化しないので負極は正極対向面の中央部がくぼんだ形の
ソリが生じる。このため負極と正極との極間距離は周辺
部ほど小さくなり、電流が周辺部に集中して周辺部の劣
化が進み崩れを生じることになる。
いては、放電により負極の正極に対向する面から優先的
にLiが溶出し、負極の正極に対向する面側の体積は小さ
くなるが、正極に対向していない面の体積はほとんど変
化しないので負極は正極対向面の中央部がくぼんだ形の
ソリが生じる。このため負極と正極との極間距離は周辺
部ほど小さくなり、電流が周辺部に集中して周辺部の劣
化が進み崩れを生じることになる。
また、充電時には、リチウムの合金中への侵入は、特
に周辺部の方が中央部に比して集中的に生じるため、周
辺部のLi濃度が高くなり、周辺部の劣化がさらに促進さ
れ、周辺部の崩れや、周辺部からのリチウムデンドライ
トの生成が生じ、電池特性が劣化する。
に周辺部の方が中央部に比して集中的に生じるため、周
辺部のLi濃度が高くなり、周辺部の劣化がさらに促進さ
れ、周辺部の崩れや、周辺部からのリチウムデンドライ
トの生成が生じ、電池特性が劣化する。
しかしながら、正、負極間の極間距離が周辺部ほど大
きくなる様な形状にすれば、充放電時の電流の周辺部へ
の集中を緩和するだけでなく、放電後にもソリを生じる
事がないためサイクル特性が向上する。また実験の結
果、正、負極の極間距離において、電極の中央部と周辺
部の差が、正極、あるいは負極の直径の0.5％〜3.0％の
範囲とすることが必要である。
きくなる様な形状にすれば、充放電時の電流の周辺部へ
の集中を緩和するだけでなく、放電後にもソリを生じる
事がないためサイクル特性が向上する。また実験の結
果、正、負極の極間距離において、電極の中央部と周辺
部の差が、正極、あるいは負極の直径の0.5％〜3.0％の
範囲とすることが必要である。
ヘ 実施例 以下、本発明の実施例について詳述する。
実験例１ 第１図は本発明の一実施例としての扁平型排水電解液
二次電池の判断面図を示す。（１）は本発明の要旨とす
る負極であって、後述する手順により作製したものであ
り、負極缶（２）の内底面に固着した負極集電体（３）
に圧着されている。（４）は正極であって、活物質であ
る二酸化マンガン80重量部に導電剤としてのアセチレン
ブラックを10重量部及び結着剤としてのフッ素樹脂を10
重量部の割合で加え、充分混合した後、成型したもので
あり、正極缶（５）の内底面に固着せる正極集電体
（６）に圧接されている（７）はポリプロピレン多孔性
膜よりなるセパレーターであって、プロピレンカーボネ
ートと1.2−ジメトキシエタンとの混合溶媒に過塩素酸
リチウムを１モル／溶解した電解液が含浸されてい
る。（８）は絶縁パッキングであり、電池寸法は直径2
4.0mm、高さ3.0mmである。
二次電池の判断面図を示す。（１）は本発明の要旨とす
る負極であって、後述する手順により作製したものであ
り、負極缶（２）の内底面に固着した負極集電体（３）
に圧着されている。（４）は正極であって、活物質であ
る二酸化マンガン80重量部に導電剤としてのアセチレン
ブラックを10重量部及び結着剤としてのフッ素樹脂を10
重量部の割合で加え、充分混合した後、成型したもので
あり、正極缶（５）の内底面に固着せる正極集電体
（６）に圧接されている（７）はポリプロピレン多孔性
膜よりなるセパレーターであって、プロピレンカーボネ
ートと1.2−ジメトキシエタンとの混合溶媒に過塩素酸
リチウムを１モル／溶解した電解液が含浸されてい
る。（８）は絶縁パッキングであり、電池寸法は直径2
4.0mm、高さ3.0mmである。
以下、負極の作成法について詳述する。
まず、アルミニウム板を、1.3−ジオキソランに過塩
素酸リチウムを１モル／溶解した電解液中に浸漬し、
対極をLiとし、電解してリチウム−アルミニウム合金板
を作成した。
素酸リチウムを１モル／溶解した電解液中に浸漬し、
対極をLiとし、電解してリチウム−アルミニウム合金板
を作成した。
この様に作成されたリチウム−アルミニウム合金板を
直径20mmφに打抜き、電池組立時に正負極の極間距離が
中央部に比して周辺部の方が大となる形状、即ち第１図
に示す に成型し負極とする。
直径20mmφに打抜き、電池組立時に正負極の極間距離が
中央部に比して周辺部の方が大となる形状、即ち第１図
に示す に成型し負極とする。
そして、第２図に示す負極形状において、中央部と周
辺部における正極との極間距離の差ΔＬ（この場合、セ
パレータ厚みは均一である）と、ΔＬの負極の直径2Rに
対する割合とを、第１表の如く種々変化させ、各負極を
用いて電池（Ａ）〜（Ｇ）を組立てた。ここで、対極と
しての正極は平板状であり、電池（Ｇ）は従来電池を示
す。
辺部における正極との極間距離の差ΔＬ（この場合、セ
パレータ厚みは均一である）と、ΔＬの負極の直径2Rに
対する割合とを、第１表の如く種々変化させ、各負極を
用いて電池（Ａ）〜（Ｇ）を組立てた。ここで、対極と
しての正極は平板状であり、電池（Ｇ）は従来電池を示
す。
実験例２ 負極形状は従来電池（Ｇ）と同様、即ち平板状のもの
を用い、正極として第３図に示すように にし、中央部と周辺部における負極との極間距離の差Δ
Ｌ′と、ΔＬ′の正極の直径2R′に対する割合とを第２
表の如く種々変化させ、各正極を用いて電池（Ｈ）〜
（Ｍ）を組立てた。尚、正極の直径は20mmφである。
を用い、正極として第３図に示すように にし、中央部と周辺部における負極との極間距離の差Δ
Ｌ′と、ΔＬ′の正極の直径2R′に対する割合とを第２
表の如く種々変化させ、各正極を用いて電池（Ｈ）〜
（Ｍ）を組立てた。尚、正極の直径は20mmφである。
第４図はこれら電池の充放電サイクル特性図であり、
充放電条件は、充放電時とも電流3mA、時間８時間と
し、放電終止電圧2.0Vとした。
充放電条件は、充放電時とも電流3mA、時間８時間と
し、放電終止電圧2.0Vとした。
第４図より、性負極とも平板状のものを用いた従来電
池（Ｇ）に比して電池（Ａ）〜（Ｆ）、（Ｈ）〜（Ｍ）
はサイクル特性が向上しているのがわかる。
池（Ｇ）に比して電池（Ａ）〜（Ｆ）、（Ｈ）〜（Ｍ）
はサイクル特性が向上しているのがわかる。
又、電池（Ａ）〜（Ｆ）のうち、正極と負極との極間
距離において周辺部と中央部との差が、正極或いは負極
の直径の0.5％〜３％の範囲にある本発明電池（Ｂ）〜
（Ｆ）、（Ｉ）〜（Ｌ）はより優れたサイクル特性を示
すことが伺える。
距離において周辺部と中央部との差が、正極或いは負極
の直径の0.5％〜３％の範囲にある本発明電池（Ｂ）〜
（Ｆ）、（Ｉ）〜（Ｌ）はより優れたサイクル特性を示
すことが伺える。
尚、本発明を開示するに際して、正負極のうち一方を
平板状とする場合のみ例示したが、正負極とも湾曲さ
せ、中央部より周辺部の方が極間距離が大となるように
しても良い。
平板状とする場合のみ例示したが、正負極とも湾曲さ
せ、中央部より周辺部の方が極間距離が大となるように
しても良い。
又、リチウム合金としてリチウム−アルミニウム合金
を例示したが、これに限定されず、ビスマス、鉛、ス
ズ、カドミウム、インジウム及び亜鉛の群から選ばれた
少くとも一つとリチウムとの合金であっても良い。
を例示したが、これに限定されず、ビスマス、鉛、ス
ズ、カドミウム、インジウム及び亜鉛の群から選ばれた
少くとも一つとリチウムとの合金であっても良い。
更に、リチウム合金としてリチウム−アルミニウム合
金を用いる場合には、この合金にマンガン、クロム、
鉄、ケイ素、銅、ジルコニウム、タングステン及びモリ
ブデンの群から選ばれた少くとも一つを含んでいても良
い。
金を用いる場合には、この合金にマンガン、クロム、
鉄、ケイ素、銅、ジルコニウム、タングステン及びモリ
ブデンの群から選ばれた少くとも一つを含んでいても良
い。
ト．発明の効果 上述した如く、再充電可能な正極と、リチウム合金よ
りなる負極とを備えた非水電解液二次電池において、正
極と負極との極間距離が中央部に比して周辺部の方が大
であり、且つ前記周辺部と前記中央部との差が、正極或
いは負極の直径の0.5％から3.0％の範囲とすることによ
り、サウクル特性を向上させることができるものであ
り、その工業的価値は極めて大である。
りなる負極とを備えた非水電解液二次電池において、正
極と負極との極間距離が中央部に比して周辺部の方が大
であり、且つ前記周辺部と前記中央部との差が、正極或
いは負極の直径の0.5％から3.0％の範囲とすることによ
り、サウクル特性を向上させることができるものであ
り、その工業的価値は極めて大である。
第１図は本発明電池の半断面図、第２図は一実施例にお
ける負極の側面図、第３図は他の実施例における正極の
側面図、第４図は電池の充放電サイクル特性図を夫々示
す。 （１）……負極、（２）……負極缶、（４）……正極、
（５）……正極缶、（７）……セパレータ、（８）……
絶縁パッキング。
ける負極の側面図、第３図は他の実施例における正極の
側面図、第４図は電池の充放電サイクル特性図を夫々示
す。 （１）……負極、（２）……負極缶、（４）……正極、
（５）……正極缶、（７）……セパレータ、（８）……
絶縁パッキング。
Claims (3)
- 【請求項１】再充電可能な正極と、リチウム合金よりな
る負極と、非水電解液とを備え、前記正極と負極との極
間距離が中央部に比して周辺部の方が大であり、且つ前
記周辺部と前記中央部との差が、正極或いは負極の直径
の0.5％から3.0％の範囲であることを特徴とする非水電
解液二次電池。 - 【請求項２】前記リチウム合金が、アルミニウム、ビス
マス、鉛、スズ、カドミウム、インジウム及び亜鉛の群
から選ばれた少なくとも一つとリチウムとの合金である
請求項（１）記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項３】前記リチウム合金がリチウム−アルミニウ
ム合金であり、且この合金はマンガン、クロム、鉄、ケ
イ素、銅、ジルコニウム、タングステン及びモリブデン
の群から選ばれた少なくとも一つを含む請求項（２）記
載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1095831A JP2744061B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1095831A JP2744061B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02273471A JPH02273471A (ja) | 1990-11-07 |
| JP2744061B2 true JP2744061B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=14148335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1095831A Expired - Fee Related JP2744061B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2744061B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0233429B2 (ja) * | 1984-11-07 | 1990-07-27 | Toyota Motor Co Ltd | Niekigatatoryonotososochi |
| JPS61114765U (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-19 | ||
| JPS62119865A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-06-01 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム二次電池 |
| JPS63308867A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-16 | Hitachi Ltd | 非水系二次電池 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1095831A patent/JP2744061B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02273471A (ja) | 1990-11-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |