JP2898056B2 - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- 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
- H01M4/621—Binders
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- 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
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Description
く、サイクル寿命が長い性能が良好な二次電池に関す
る。
た二次電池の考え方は古くからあり、例えば、文献M.Hu
ghes,et al.,Journal of Power Sources.,12,p.83〜144
(1984)にその総説が載っている。その中で、リチウム
金属はあまりにも活性なため、溶媒と反応し、絶縁被膜
を形成し、さらにデンドライト成長を起こし、二次電池
用負極への適用の難しさが示されている。
電池は、いまだ開発されておらず現存の鉛蓄電池やニッ
ケルカドミウム蓄電池に匹敵するものまで実用化された
ものはない。
用いた電池は、いまだ充分に実用化されたとは言えな
い。このアルカリ金属負極が実用化されにくい最大原因
は、アルカリ金属と電解液との反応及びそれに由来する
デンドライト成長による短絡現象にある。
をアルカリ金属合金に代える方法、またアルカリ金属表
面をイオン伝導性被膜で覆って、アルカリ金属が直接、
反応性溶媒等と接触しないようにする方法等が考えられ
るが、必ずしも充分でない。本発明が解決しようとする
課題は、これらの問題点を解決し、実用性の高い二次電
池を提供することである。
充放電を繰り返すと合金粒子そのものが微細化し期待し
たサイクル寿命が得られないことが挙げられる。
カリ金属合金と炭素材と結着材を複合化した負極を用い
る非水二次電池を提案した。このうち、結着材は、合金
微細化による電極崩壊を防止するために加えられたもの
である。また、炭素材は比表面積や空孔度を増大させ、
高電流での充放電特性を改善するために加えられてい
る。この複合体二次電池は特願昭63−169384号にあるよ
うに、確かに高性能を示す電池である。しかし、炭素材
を導入しているので、合金単独よりも電極嵩密度が小さ
くなり、電極体積当たりの電気容量密度に限界を生じ
る。本発明者らは、特に高束電流を必要としない用途に
はアルカリ金属合金単独を使用しても問題ないのではな
いかと考え、実行したところあまりに高嵩密度な合金で
は、電極全体が作用せず、かえって電気容量が上がらな
かった。そのため、アルカリ金属合金を粉砕し、その微
粒子を結着材とともに成型することを試みた。
レンを結着材にしたのでは、その使用量が5%以上必要
となり、そのため結着材が電極反応の抵抗となりスムー
ズな電池反応ができなかった。また、5%未満の上記結
着材を用いたのでは充放電にともなうアルカリ金属合金
の体積、膨脹、収縮により次第に電極が崩壊し、可逆性
は改善されなかった。
に特願昭63−169384号等にオレフィン系共重合体ゴムを
推薦していたが、今回炭素材を除いて、アルカリ金属合
金粉のみを結着する結着材としても0.3〜5.0重量%のオ
レフィン系共重合体ゴムを用いれば、電池反応の抵抗に
もならず、しかも強度的に良好な負極が得られることが
わかり、本発明に至った。
二次電池において、負極がアルカリ金属合金に結着材と
してオレフィン系共重合体ゴムを0.3〜5.0重量%添加し
たものであることを特徴とする二次電池に関するもので
ある。
エチレン−プロピレンゴム(EPR)、エチレン−ブテン
ゴム(EBR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPD
M)等が挙げられるが、その中で比較的少量でかつ結着
効果の大きいEPDMが良い。ここで言うEPDMとは合成ゴム
の一種で、エチレンとプロピレンの共重合体であり、第
三成分として、二重結合を持つ不飽和化合物を導入した
ものである。
は、制限がある。すなわち、多量に添加しすぎると、負
極全体の電気容量を下げてしまうばかりか、電極全体の
電気抵抗を高くし、電池反応の分極を大きくし、性能低
下の原因となる。従って、添加する量としては、0.3〜
5重量%にしなくてはならない。その中で好ましくは0.
5〜3重量%である。
リウム合金とリチウム合金等が挙げられるが、ナトリウ
ム合金の中ではナトリウムと鉛または錫の合金、リチウ
ム合金の中ではリチウムとアルミニウムまたは鉛または
錫のいずれか一種以上の金属との合金が好ましい。
が、負極と適度の電位差を有し、可逆的に電荷を出し入
れできる電気容量密度が高いものが良い。例えば、無機
酸化物、カルコゲナイド、導電性高分子、炭素材料等を
挙げることができる。さらに具体例を挙げればナトリウ
ム・コバルト酸化物、ナトリウム・マンガン酸化物、リ
チウム・マンガン酸化物、酸化バナジウム、酸化クロ
ム、ポリアニリン、ポリピロール、黒鉛、活性炭等を挙
げることができる。
て説明する。電解液は、アルカリ金属塩電解質を有機溶
媒に溶解したものを用いるのが好ましく、水溶液系は用
いることはできない。
AsF6、NaSiF6、LiPF6、LiSbF6、KPF6、LiBF4、LiAsF6等
を挙げることができるが、有機溶媒への溶解度が比較的
高く、電気化学的及び化学的に安定な電解質としてNaPF
6及びLiPF6を推薦することができる。
を損わないものが良く、例えば、エーテル類、カーボネ
ート類、エステル類、スルホラン類、ラクトン類等が挙
げられ、これら非水溶媒の代表例としては、テトラヒド
ロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオ
キサン、1,2−ジメトキシエタン、ダイグライム、トリ
エチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレン
グリコールジメチルエーテル、4−メチル−2−ペンタ
ノン、1,2−ジクロロエタン、γ−ブチロラクトン、バ
レロラクトン、ジメトキシエタン、メチルフォルメー
ト、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチ
ルチオホルムアミド、リン酸エチル、リン酸メチル、ク
ロロベンゼン、スルホラン、3−メチルスルホラン等が
あげられる。これらの溶媒は二種以上混合して用いても
よい。
いが、その他、電気伝導度を上げる目的や、電解液の安
定性向上や副反応防止用として他の添加剤を添加するこ
とは、本発明を実施するに当り、何ら障害となるもので
はない。
する。但し、本発明は実施例に限定されるものではな
い。
得たNaとPbの原子比が2.3:1.0の合金を粉砕し、150μm
以下の微粒子にした。
に溶解した溶液を調製し、合金に加え乳鉢内で念入りに
混合した。
去し、高速回転ミキサーで再度粉砕した。この混合物の
所定量を採取し、ニッケル製エキスパンドメタルを集電
体として包含する形で40mm×230mmの長方形の電極をプ
レス法にて成型した。
させ、Na0.7CoO2なるナトリウム・コバルト酸化物を合
成した。このNa0.7CoO2とケッチェンブラックとテトラ
フルオロエチレン(重量比96:1:3)をキシレン中で混合
し、ステンレススチール製エキスパンドメタルを集電体
にして、負極と同様の方法で40mm×190mmの長方形の電
極を成型した。
ス内で、セパレーターとして、ポリプロピレン製マイク
ロポーラスフィルム(ポリプラスチック社)をはさんで
捲回し、電解液に1モル/lになるようにNaPF6を1,2−ジ
メトキシエタンとテトラグライム(9:1)の混合溶媒に
溶かした溶液を用い、単3型電池を組み立てた。尚、電
池シールはレーザー溶接法を用いた。
を室温で100mAの電流で放電し、電池電圧が1.7Vになっ
たところで放電を停止し、開回路にて30分間のレスト時
間をおいて、次いで50mAの電流で充電し、電池電圧が3.
3Vに達したところで充電を終了し、30分間のレスト後ま
た放電を行ない以降レスト時間を入れながら充放電を繰
り返した。
均電圧は2.8Vであった。
は100%で、放電容量は750mAhであり、高エネルギーで
サイクル性能の良好な二次電池であった。
プレス成型した負極を用いた以外は、実施例1と同様の
方法で電池実験を行なった。
たが、40回の充放電後に、400mAhまで放電容量が低下し
た。
を5回繰り返した後、40℃、20日間の自己放電試験を行
なったところ、自己放電率は8.3%で、その後の充放電
では完全に元の容量に復帰した。
た以外は実施例1と全く同様の方法で電池実験を行な
い、その結果、最大放電容量、80回の充放電後の電流効
率、放電容量は表1のごとくになった。
ンを同組成添加した負極を用いた以外は実施例1と全く
同様の方法で電池実験を行なった。
に行なった。
ダー(昭和電工(株)製)を高速回転ミキサーで重量比
が99:1となる様に混合した。
ドメタルを集電体として包含する形で、40mm×230mmの
長方形の電極を加熱(約100℃)プレス法にて成型し
た。
あったが、20回の充放電後に300mAhまで放電容量が低下
した。
エレクトロケミカル・ソサエティー2053頁、1981年の方
法に従って合成)とケッチェンブラックとテトラフルオ
ロエチレンの混合物(重量比90:5:5)に、また、電解液
を1モル/lのNaBF4の1,2−ジメトキシエタン溶液にかえ
た以外は実施例1と全く同様の方法で電池実験を行なっ
た。尚、充電、放電のカット電圧はそれぞれ2.9V、1.8V
とした。
均電圧は2.4Vであった。
は100%で放電容量は580mAhであり、エネルギー的には
実施例1にやや劣るが、サイクル性能の良好な二次電池
であった。
粉砕)とEPDMの混合体(重量比99:1)を、正極をLiOH・
MnO2酸化物(サンヨー・テクニカル・レビュー VOL20.
NO.3. 11月1988年、69頁の方法で製造)とケッチェンブ
ラックとテトラフルオロエチレンの混合物(重量比90:
5:5)に、また電解液を1モル/lのLiPF6の2−メチル−
テトラヒドロフラン溶液にして実施例1と同様の単3型
電池を組み立て、実施例1と全く同様の方法で電池実験
を行なった。
した。その結果、この電池の最大放電容量は680mAhで放
電平均電圧は2.7Vであった。
は100%で放電容量は630mAhであった。
粉砕)とEPDMの混合体(重量比99:1)にかえた以外は、
実施例7と全く同様の方法で電池実験を行なった。
均電圧は2.6Vであった。
は100%で放電容量は625mAhであった。
度が高く、可逆性が良く、自己放電率も低い等、多くの
優れた性能を有するので、これを電源とする分野に寄与
することが極めて大きい。
Claims (2)
- 【請求項1】正極と負極と非水電解液からなる二次電池
において、負極が微粒子状のリチウム合金に結着剤とし
てオレフィン系共重合体ゴムを0.3〜5.0重量%添加した
ものであって他の導電材料を含まないことを特徴とする
二次電池。 - 【請求項2】リチウム合金が、リチウムとアルミニウム
または鉛または錫のいずれか一種以上の金属との合金で
ある特許請求項の範囲第1項記載の二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093716A JP2898056B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2093716A JP2898056B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03291852A JPH03291852A (ja) | 1991-12-24 |
JP2898056B2 true JP2898056B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=14090141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2093716A Expired - Lifetime JP2898056B2 (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2898056B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4507284B2 (ja) * | 1997-03-11 | 2010-07-21 | パナソニック株式会社 | 非水電解液二次電池 |
CN110140253A (zh) * | 2016-10-26 | 2019-08-16 | 新加坡国立大学 | 不易燃的钠离子电池 |
-
1990
- 1990-04-09 JP JP2093716A patent/JP2898056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03291852A (ja) | 1991-12-24 |
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