JP2919531B2

JP2919531B2 - 電池

Info

Publication number: JP2919531B2
Application number: JP4793690A
Authority: JP
Inventors: 修弘古川; 晃治西尾; 親典石橋
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1999-07-12
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: JPH03252052A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を負
極に用いた電池に関する。

（ロ）従来の技術アルミニウムからなる負極を用いた電池は、高エネル
ギー密度、低自己放電率及び低コストであるという利点
を有すると考えられる。

そして、これは、アルミニウムの体積当りの理論比容
量が8041Ah/1であり、リチウムの４倍に相当する。ま
た、単位エネルギー当りのコストが、リチウムの約1/8
に相当することに基づく。

そしてたとえば、正極活物質としてMnO₂、V₂O₅、Cr
O₂、AG₂CrO₄等を用いた電池を考えると、作動電圧が約
1.3V程度となり、既存のアルカリ乾電池、水銀電池、銀
電池と互換使用しうると、理論上、推察される。

しかし、この種のアルミニウムを負極とする電池は、
アルミニウム表面に不働態皮膜が存在するため、負極の
電気化学的反応性が低く、高率放電特性が悪いという問
題がある。

例えば、MnO₂を正極活物質とした正極と、アルミニウ
ムからなる負極を用い、電池を構成した場合、5KΩの負
荷で約1.2Vの作動電圧を示す、負極の利用率は約50％と
なる。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであって、
アルミニウムを用いた負極の利用率を改善し、放電特性
に優れた電池を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から
なり、アルミニウムを負極活物質とする負極と、正極
と、アルミニウム塩を溶質とする電解液とを備えた電池
において、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金と
して、比表面積が0.01m²/g以上のものを用いることを特
徴とする。

ここで、前記アルミニウム塩としては、、過塩素酸ア
ルミニウム、塩化アルミニウム、塩化アルミニウムリチ
ウムからなる群から選択された少なくとも一つの溶質で
あることを特徴とする。

そして、上記比表面積を有するアルミニウムまたはア
ルミニウム合金は、化学エッチング、電解エッチング、
アトマイズ法等により作製することが可能である。

（ホ）作用電池の負極として、高比表面積のアルミニウムまたは
アルミニウム合金を用いると、反応面積が増大し、電気
化学反応が促進される。その結果、この種電池の作動電
圧を高くできると共に、特に高率放電特性の向上を計る
ことができる。

ここで、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金の
比表面積としては、具体的には0.01m²/g以上のものを用
いるのが、放電容量を飛躍的に増大させることができ、
特に好ましい。

そしてこの高比表面積のアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金は、化学エッチング、電解エッチング、アトマ
イズ法等により作製することが可能であり、本発明電池
に好適する。

（ヘ）実施例以下に本発明の実施例と比較例との対比に言及し、詳
述する。

◎第１実験例（実施例１）電解二酸化マンガン90重量％に、導電剤としての黒鉛
５重量％、結着剤としてのフッ素樹脂粉末を５重量％加
えて混合した後、この混合物を加圧成型して、径15.0m
m、厚み1.5mmの成型体を得た。この成型体を250〜350℃
の温度で熱処理して正極とする。

一方、負極は、化学エッチング法で作製した厚みが約
0.2mm、比表面積が0.1m²/gのA1板を、径12.0mmに打ち抜
いたものである。

そして電解液には、非水系の溶媒であるプロピレンカ
ーボネートにアルミニウム塩としての過塩素酸アルミニ
ウム〔Al（ClO₄）₃〕を１モル/1溶解させた非水系電解
液を用いた。

また、セパレータにはポリプロピレン不織布を用い
て、直径20.0mm、厚み2.5mmの電池を作製し、本発明電
池Ａとした。

（実施例２）前記実施例１において用いた過塩素酸アルミニウムに
代えて、塩化アルミニウム〔AlCl₃〕を用いた以外は同
様にして、本発明電池Ｂを作製した。

（実施例３）前記実施例１において用いた過塩素酸アルミニウムに
代えて、塩化アルミニウムリチウム〔LiAlCl₄〕を用い
た以外は同様にして、本発明電池Ｃを作製した。

（比較例１）前記実施例１において用いた負極としての高比表面積
のアルミニウムに代えて、市販のアルミニウム金属（比
表面積0.001m²/g）を用いた以外は同様にして、比較電
池Ｘを作製した。

これらの電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｘを用い、電池の高率放電
特性を比較した。この時の放電条件は、温度25℃におい
て負荷5KΩで放電するというものである。

この結果を、第１図に示す。第１図は電池の放電特性
図である。これより本発明電池Ａ、Ｂ、Ｃは、比較電池
Ｘに比べ、放電作動電圧が高く、電池の放電容量が大き
く、高率放電特性が改善されていることが理解される。

◎第２実験例ここでは、前記実施例１において用いた非水系電解液
に代えて、水溶液系の電解液を用い、電池を作製した。

（実施例４）前記実施例１において用いた非水系電解液に代えて、
塩化アンモニウムを１モル/1溶解させた水溶液を電解液
として用いた以外は同様にして、比較電池Ｄを作製し
た。

（比較例２）前記比較例１において用いた非水系電解液に代えて、
塩化アンモニウムを１モル/1溶解させた水溶液を電解液
として用いた以外は同様にして、本発明電池Ｙを作製し
た。

これらの電池Ｄ、Ｙを用い、電池の高率放電特性を比
較した。この時の放電条件は、前記第１実施例と同様で
あり、温度25℃において負荷5KΩで放電するというもの
である。

この結果を、第２図に示す。第２図は電池の放電特性
図である。これより本発明電池Ｄは、比較電池Ｙに比
べ、放電作動電圧が高く、電池の放電容量が大きく、高
率放電特性が改善されていることが理解される。

この第２実験例より、本発明は水溶液系の電池にも好
適することが理解される。

◎第３実験例ここでは、前記実施例１において負極として用いたア
ルミニウムの比表面積を変化させて、電池を作製し、そ
の放電容量を比較した。この時の放電条件は、温度25℃
において負荷5KΩで放電するというものである。

この結果を、第３図に示す。第３図は、負極として用
いたアルミニウムの比表面積と、電池の放電容量との関
係を示す図である。これより負極として用いたアルミニ
ウムの比表面積を、0.01m²/g以上とすることにより、電
池の放電容量が大きくなり、高率放電特性が改善される
ことが理解される。

（ト）発明の効果以上詳述した如く、本発明電池では、負極のアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金として、高比表面積のもの
を用いているので、放電作動電圧が高く且つ放電容量が
大きく、優れた高率放電特性を有するものであり、その
工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は電池の放電特性図、第３図は負極と
して用いたアルミニウムの比表面積と電池の放電容量と
の関係を示す図である。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…本発明電池、Ｘ、Ｙ…比較電池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−314762（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−224150（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01M 4/46 H01M 4/06 - 4/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムまたはアルミニウム合金から
なり、アルミニウムを負極活物質とする負極と、正極
と、アルミニウム塩を溶質とする電解液とを備えた電池
において、前記アルミニウムまたはアルミニウム合金として、比表
面積が0.01m²/g以上のものを用いることを特徴とする電
池。
【請求項２】前記アルミニウム塩が、過塩素酸アルミニ
ウム、塩化アルミニウム、塩化アルミニウムリチウムか
らなる群から選択された少なくとも一つの溶質であるこ
とを特徴とする請求項記載の電池。