JP2798753B2 - 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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- JP2798753B2 JP2798753B2 JP1321809A JP32180989A JP2798753B2 JP 2798753 B2 JP2798753 B2 JP 2798753B2 JP 1321809 A JP1321809 A JP 1321809A JP 32180989 A JP32180989 A JP 32180989A JP 2798753 B2 JP2798753 B2 JP 2798753B2
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- Japan
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- lithium
- battery
- plate
- aqueous electrolyte
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- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は三酸化モリブデン、五酸化バナジウム、二酸
化マンガン、硫化チタンなどのような再充電可能な活物
質よりなる正極と、リチウムを活物質とする負極と、非
水電解液とを備えた非水電解液二次電池に関するもので
ある。
化マンガン、硫化チタンなどのような再充電可能な活物
質よりなる正極と、リチウムを活物質とする負極と、非
水電解液とを備えた非水電解液二次電池に関するもので
ある。
従来の技術 この種の電池の問題は負極活物質であるリチウムが、
充電の際に負極表面に樹枝状に成長し正極に接して内部
短絡を引起したり、モッシー状に析出して脱落が生じる
ため充放電サイクルが極めて短いことである。
充電の際に負極表面に樹枝状に成長し正極に接して内部
短絡を引起したり、モッシー状に析出して脱落が生じる
ため充放電サイクルが極めて短いことである。
そこで、特開昭52−5423号公報に示すように、負極を
リチウム−アルミニウム合金で構成することが提案され
ている。
リチウム−アルミニウム合金で構成することが提案され
ている。
これはリチウム単独の場合、放電によってリチウムが
イオンとなって溶出すると負極表面が凹凸状となり、そ
の後の充電の際、リチウムが凸部に集中的に電析して樹
枝状いに成長するのに対し、リチウム−アルミニウム合
金の場合には充電時にリチウムが負極の基体となるアル
ミニウムと合金を形成するように復元するためリチウム
の樹枝状成長が抑制されるという利点を奏するためであ
る。
イオンとなって溶出すると負極表面が凹凸状となり、そ
の後の充電の際、リチウムが凸部に集中的に電析して樹
枝状いに成長するのに対し、リチウム−アルミニウム合
金の場合には充電時にリチウムが負極の基体となるアル
ミニウムと合金を形成するように復元するためリチウム
の樹枝状成長が抑制されるという利点を奏するためであ
る。
ところで、上記合金の製造方法としては、特公昭61−
46947に示すように、電気化学的に合金化したものの特
性が良好である。但し、上記の如く合金を作成する場
合、電池外で大量な合金を一度に作成することは工程上
難しい。
46947に示すように、電気化学的に合金化したものの特
性が良好である。但し、上記の如く合金を作成する場
合、電池外で大量な合金を一度に作成することは工程上
難しい。
このようなことを考慮して、特開昭50−195337号公報
や特開昭61−208748号公報に示すように、電池内の電解
液存在下で基体金属板とリチウム板とを接触させて合金
化させるような方法が提案されている。しかしながら、
リチウム板と基体金属板とを完全に接触させた場合に
は、リチウム板と基体金属板との間に電解液が浸入し難
くなるため合金化が進まない。
や特開昭61−208748号公報に示すように、電池内の電解
液存在下で基体金属板とリチウム板とを接触させて合金
化させるような方法が提案されている。しかしながら、
リチウム板と基体金属板とを完全に接触させた場合に
は、リチウム板と基体金属板との間に電解液が浸入し難
くなるため合金化が進まない。
そこで、基体金属板とリチウム板と間に電解液を容易
に侵入させるべく、特開昭61−46947号公報に示すよう
に、基体金属板に孔が形成されたものを使用するような
電池が提案されている。
に侵入させるべく、特開昭61−46947号公報に示すよう
に、基体金属板に孔が形成されたものを使用するような
電池が提案されている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の構造では、基体金属板に孔
が形成されていないものと比べて、孔の分だけ基体金属
板の重量が小さくなるため、最初に合金化する量が少な
くなる。このため、リチウム合金の体積エネルギー密度
が小さくなって、サイクル特性が低下する。加えて、基
体金属板に孔を形成するとすると、エッジ効果により孔
縁にリチウムが集中して反応する。このため、孔縁でリ
チウムの欠落を生じ、これによってサイクル特性が低下
するという課題を有していた。
が形成されていないものと比べて、孔の分だけ基体金属
板の重量が小さくなるため、最初に合金化する量が少な
くなる。このため、リチウム合金の体積エネルギー密度
が小さくなって、サイクル特性が低下する。加えて、基
体金属板に孔を形成するとすると、エッジ効果により孔
縁にリチウムが集中して反応する。このため、孔縁でリ
チウムの欠落を生じ、これによってサイクル特性が低下
するという課題を有していた。
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、上
記諸欠点を解消してサイクル特性を飛躍的に向上させる
ことができる非水電解液二次電池を提供することを目的
とする。
記諸欠点を解消してサイクル特性を飛躍的に向上させる
ことができる非水電解液二次電池を提供することを目的
とする。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、再充電可能な活
物質から成る正極と、非水電解液と、非水電解液の存在
下で基体金属板とリチウム板とを短絡させることにより
電気化学的に合金化された合金から成る負極とを有する
非水電解液二次電池において、前記リチウム板は有孔形
状を成し、前記基体金属板は無孔形状を成すことを特徴
とする。
物質から成る正極と、非水電解液と、非水電解液の存在
下で基体金属板とリチウム板とを短絡させることにより
電気化学的に合金化された合金から成る負極とを有する
非水電解液二次電池において、前記リチウム板は有孔形
状を成し、前記基体金属板は無孔形状を成すことを特徴
とする。
作用 上記構造であれば、基体金属板には孔が形成されてい
ないので、基体金属板に孔が形成されたものと比べて、
最初に合金化する量が多くなる。したがって、リチウム
合金の体積エネルギー密度が大きくなる。
ないので、基体金属板に孔が形成されたものと比べて、
最初に合金化する量が多くなる。したがって、リチウム
合金の体積エネルギー密度が大きくなる。
加えて、基体金属板に孔が形成されていなければ、エ
ッジ効果を生じないので、リチウムが一部に集中して反
応せず全面で均一に反応を生じる。したがって、リチウ
ムの欠落を生じることもない。
ッジ効果を生じないので、リチウムが一部に集中して反
応せず全面で均一に反応を生じる。したがって、リチウ
ムの欠落を生じることもない。
更に、リチウム板には孔が形成されているので、リチ
ウム板と基体金属板との間に電解液を容易に浸透させる
ことが可能である。
ウム板と基体金属板との間に電解液を容易に浸透させる
ことが可能である。
実施例 本発明の実施例を、第１図〜第４図に基づいて、以下
に説明する。
に説明する。
〔実施例１〕 第１図に示すように、リチウム−アルミニウム合金か
ら成る負極２は負極集電体７の内面に圧着されており、
この負極集電体７はステンレスから成る断面略コ字状の
負極缶５の内底面に固着されている。上記負極缶５の周
端はポリプロピレン製の絶縁パッキング８の内部に固定
されており、絶縁パッキング８の外周にはステンレスか
ら成り上記負極缶５とは反対方向に断面略コ字状を成す
正極缶４が固定されている。この正極缶４の内底面には
正極集電体６が固定されており、この正極集電体６の内
面には正極１が固定されている。この正極１と前記負極
２との間には、非水電解液が含浸されポリプロピレン性
多孔膜から成るセパレータ３が介装されている。尚、上
記非水電解液としては、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／の割合で溶解したものを用いている。また、
電池寸法は直径24.0mm、厚み3.0mmである。
ら成る負極２は負極集電体７の内面に圧着されており、
この負極集電体７はステンレスから成る断面略コ字状の
負極缶５の内底面に固着されている。上記負極缶５の周
端はポリプロピレン製の絶縁パッキング８の内部に固定
されており、絶縁パッキング８の外周にはステンレスか
ら成り上記負極缶５とは反対方向に断面略コ字状を成す
正極缶４が固定されている。この正極缶４の内底面には
正極集電体６が固定されており、この正極集電体６の内
面には正極１が固定されている。この正極１と前記負極
２との間には、非水電解液が含浸されポリプロピレン性
多孔膜から成るセパレータ３が介装されている。尚、上
記非水電解液としては、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／の割合で溶解したものを用いている。また、
電池寸法は直径24.0mm、厚み3.0mmである。
ところで、上記構造の非水電解液二次電池は、以下の
ようにして作製した。
ようにして作製した。
先ず、正極１の以下のようにして作成する。
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10重量部と、結着剤としてのフ
ッ素樹脂粉末10重量部とを加えて充分に混合した後、こ
の正極合剤を加圧成型することにより作製する。
てのアセチレンブラック10重量部と、結着剤としてのフ
ッ素樹脂粉末10重量部とを加えて充分に混合した後、こ
の正極合剤を加圧成型することにより作製する。
これと並行して、第３図に示すように、シート状のア
ルミニウムとリチウムとを所定寸法に打ち抜いてアルミ
ニウム板９とリチウム板10とを作製すると共に、リチウ
ム板10に孔12を形成する。尚、この場合の空孔率〔（空
孔部の面積の合計／全面積）×100〕は30％である。
ルミニウムとリチウムとを所定寸法に打ち抜いてアルミ
ニウム板９とリチウム板10とを作製すると共に、リチウ
ム板10に孔12を形成する。尚、この場合の空孔率〔（空
孔部の面積の合計／全面積）×100〕は30％である。
しかる後、第２図に示すように、正極缶４と負極缶５
とから構成される空間内に、負極缶５側から順に、アル
ミニウム板９と、リチウム板10と、セパレータ３と、正
極１とを装着する。その後、このようにして作製した予
備電池を１週間放置して、アルミニウムとリチウムとを
合金化を行うことにより電池を作製した。
とから構成される空間内に、負極缶５側から順に、アル
ミニウム板９と、リチウム板10と、セパレータ３と、正
極１とを装着する。その後、このようにして作製した予
備電池を１週間放置して、アルミニウムとリチウムとを
合金化を行うことにより電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（A1）電池と称
する。
する。
下記第１表に示すように、リチウム板10の空孔率を変
える他は、上記実施例Ｉと同様にして電池を作製した。
える他は、上記実施例Ｉと同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（A2）電池〜
（A6）電池と称する。
（A6）電池と称する。
〔比較列Ｉ〜VI〕 リチウム板10に孔を形成せず、且つ下記第２表の空孔
率となるようにアルミニウム板９に孔を形成する他は、
上記実施例Ｉと同様にして電池を作製した。
率となるようにアルミニウム板９に孔を形成する他は、
上記実施例Ｉと同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（X1）電池〜
（X6）電池と称する。
（X6）電池と称する。
〔実験〕 上記本発明の（A1）電池〜（A6）電池及び比較例の
（X1）電池〜（X6）電池のサイクル特性を調べたので、
その結果を第４図に示す。尚、実験条件は、充電電流3m
Aで６時間充電した後、放電電流3mAで６時間放電すると
いう条件であり、放電時間内に2Vに達した時点で電池寿
命とした。
（X1）電池〜（X6）電池のサイクル特性を調べたので、
その結果を第４図に示す。尚、実験条件は、充電電流3m
Aで６時間充電した後、放電電流3mAで６時間放電すると
いう条件であり、放電時間内に2Vに達した時点で電池寿
命とした。
第４図より明らかに、（A1）電池〜（A6）電池は
（X1）電池〜（X6）電池と比べて、サイクル特性が向上
していることが認められる。
（X1）電池〜（X6）電池と比べて、サイクル特性が向上
していることが認められる。
特に、空孔率が10〜50％のＡ（１）電池，（A3）電池
〜（A5）電池では、飛躍的にサイクル特性が向上してい
る。したがって、空孔率は10〜50％の範囲であることが
望ましい。
〜（A5）電池では、飛躍的にサイクル特性が向上してい
る。したがって、空孔率は10〜50％の範囲であることが
望ましい。
尚、上記実施例では基体金属としてアルミニウムを用
いているが、これに限定するものではなく、鉛，インジ
ウム，ビスマス，スズ，カリウム，珪素，硼素，カドミ
ウム，マグネシウム，亜鉛であってもよく、且つアルミ
ニウムや上記金属の合金であってもよい。更に、基体金
属中に、マンガン，クロム，鉄，珪素，タングステン，
モリブデン，コバルト，ニッケル，ジルコニウム，マグ
ネシウム，チタン，バナジウムが添加されていてもよ
い。
いているが、これに限定するものではなく、鉛，インジ
ウム，ビスマス，スズ，カリウム，珪素，硼素，カドミ
ウム，マグネシウム，亜鉛であってもよく、且つアルミ
ニウムや上記金属の合金であってもよい。更に、基体金
属中に、マンガン，クロム，鉄，珪素，タングステン，
モリブデン，コバルト，ニッケル，ジルコニウム，マグ
ネシウム，チタン，バナジウムが添加されていてもよ
い。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、リチウム合金の
体積エネルギー密度が大きくなると共に、リチウムが欠
落するのを防止することができるので、非水電解液二次
電池のサイクル特性を格段に向上させることができる。
体積エネルギー密度が大きくなると共に、リチウムが欠
落するのを防止することができるので、非水電解液二次
電池のサイクル特性を格段に向上させることができる。
また、リチウム板と基板金属板との間に電解液を容易
に浸透させることができるので、合金化を電池内で行う
ことができ、生産性を向上させることが可能となるとい
う効果を奏する。
に浸透させることができるので、合金化を電池内で行う
ことができ、生産性を向上させることが可能となるとい
う効果を奏する。
第１図は本発明の非水電解液二次電池の半断面図、第２
図は上記電池の製造工程を示す半断面図、第３図は本発
明の非水電解液二次電池の作製に用いるリチウム板とア
ルミニウム板との斜視図、第４図は本発明の（A1）電池
〜（A6）電池及び比較例の（X1）電池〜（X6）電池のサ
イクル特性を示すグラフである。 １……正極、２……負極、３……セパレータ、９……ア
ルミニウム板、10……リチウム板。
図は上記電池の製造工程を示す半断面図、第３図は本発
明の非水電解液二次電池の作製に用いるリチウム板とア
ルミニウム板との斜視図、第４図は本発明の（A1）電池
〜（A6）電池及び比較例の（X1）電池〜（X6）電池のサ
イクル特性を示すグラフである。 １……正極、２……負極、３……セパレータ、９……ア
ルミニウム板、10……リチウム板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/00 - 4/04 H01M 4/36 - 4/62 H01M 10/36 - 10/40
Claims (1)
- 【請求項１】再充電可能な活物質から成る正極と、非水
電解液と、非水電解液の存在下で基体金属板とリチウム
板とを短絡させることにより電気化学的に合金化された
合金から成る負極とを有する非水電解液二次電池におい
て、 前記リチウム板は有孔形状を成し、前記基体金属板は無
孔形状を成すことを特徴とする非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1321809A JP2798753B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1321809A JP2798753B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03182059A JPH03182059A (ja) | 1991-08-08 |
| JP2798753B2 true JP2798753B2 (ja) | 1998-09-17 |
Family
ID=18136660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1321809A Expired - Fee Related JP2798753B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2798753B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1089782C (zh) * | 1997-11-11 | 2002-08-28 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 锂二次电池正极材料的制备方法 |
| KR100398173B1 (ko) | 2001-02-06 | 2003-09-19 | 주식회사 엘지화학 | 천공된 전극군 및 이를 이용하는 리튬 2차 전지 |
| DE10219425A1 (de) * | 2002-05-02 | 2003-11-20 | Varta Microbattery Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines wiederaufladbaren galvanischen Elements |
| JP2012022972A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Kobelco Kaken:Kk | 負極活物質用材料、これを合金化して作成された負極活物質を用いた二次電池およびキャパシタ |
-
1989
- 1989-12-11 JP JP1321809A patent/JP2798753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03182059A (ja) | 1991-08-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |