JP2925672B2

JP2925672B2 - 非水電解質電池

Info

Publication number: JP2925672B2
Application number: JP18231290A
Authority: JP
Inventors: 晃治西尾; 親典石橋; 修弘古川
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH0471162A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は負極にアルミニウムを用いた非水電解質電池
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、及び低コスト等の利点が期待さ
れるため開発が進められている。これはアルミニウムの
単位体積当りの理論容量即ち理論比容量が8041Ah/lと高
く、現在高エネルギー密度電池を負極材料として広く用
いられているリチウムと比べて約４倍に相当すること、
或るいは同一エネルギーを得るためのコストがリチウム
と比べて格段に安価であること、或るいはリチウムに比
べて大気中で安定であって取扱、加工等が容易であるこ
と等に基づいたものである。

また、アルミニウムを負極に用いた電池において正極
活物質として二酸化マンガン（MnO₂）、五酸化バナジウ
ム（V₂O₅）、二酸化クロム（CrO₂）、クロム酸銀（Ag₂C
rO₄）等の3V系リチウム電池の正極活物質として用いら
れている化合物を用いた場合、作動電圧は平均1.2〜1.5
V程度になると理論上予想され、既存の乾電池、アルカ
リ電池、銀電池、水銀電池等との互換性を有するから幅
広い用途が考えられる。

このようにアルミニウムは優れた特性を有するもの
の、唯一の問題点として、電気化学的活性度が低く、高
率放電特性が十分に得られない点が挙げられる。

（ハ）発明が解決しようとする課題本発明は上記従来技術に鑑みて成されたものであり、
アルミニウムを用いた負極の反応性を向上させることに
より、放電特性、特に高率放電特性を改善し、利用率の
向上を図ることを目的としている。

（ニ）課題を解決しようとする手段本発明は、負極にアルミニウムを用い、その表面を、
標準電位がアルミニウムより貴なる、マンガン，鉄，コ
バルト，ニッケル，銅，亜鉛，ガリウム，カドミウム，
インジウム，錫，鉛，ビスマス，チタン，クロム，銀，
モリブデン，ニオブ，ケイ素，金，白金から選ばれた少
なくとも一種の金属のみで被覆したものである。

上記被覆の方法としては電気鍍金法、無電解鍍金法、
沈着法、蒸着法、スパッタ法、塗布法等があるが、水銀
を使用してアマルガム化するものは環境影響上好ましく
ない。

（ホ）作用電池の負極として用いるアルミニウムの電気化学的な
反応性が低下する主たる要因として、アルミニウム表面
の酸化被覆の生成が考えられる。本発明電池はアルミニ
ウム表面をアルミニウムより貴な標準電極電位を示す金
属で被覆することにより、表面の導電性が向上するとと
もにアノード反応が促進され、負極としての電極反応が
増大し、放電特性、特に高率放電特性が向上する。

（ヘ）実施例［実施例１］厚みが約0.2mmのアルミニウム（Al）板を洗浄した
後、1mol/の塩化マンガン（MnCl₂）を含む水溶液に約
２分間浸漬してAlの表面に、マンガン（Mn）を沈着させ
た後、洗浄・乾燥し、径12mmに打ち抜いて負極とした
（沈着法）。

一方、電解二酸化マンガン90重量％に、導電剤として
の黒鉛を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形して、
直径15.0mm、厚み1.5mm成形体を得た。この成形体を250
〜350℃の温度で熱処理して正極とした。

電極液は、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1mol/溶解させたものを用い、ま
たセパレータにはポリプロピレン不織布を用いて、長径
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］ Al板上にmol/の硫酸銅（CuSO₄）を含む水溶液中で
約1mA/cm²の電流密度でCuを電気鍍金し、これを打ち抜
いて用いた他は実施例１と同様にして本発明電池Ｂを作
製した（電気鍍金法）。

［実施例３］ Al板にスパッタ法によりチタン（Ti）を被覆し、これ
を打ち抜いて用いた他は実施例１と同様にして本発明電
池Ｃを作製した。

［比較例］実施例１に用いたものと同様のAl板をそのまま打ち抜
いた他は実施例１と同様にして比較電池Ｄを作製した。

［試験１］上記電池A,B,C,Dを室温で負荷5.6kΩの条件で放電さ
せた。この時の電池電圧と放電時間との関係を第１図に
示す。同図において比較電池Ｄは放電時間350時間を過
ぎると電池電圧が1.0V以下に下がるのに比べて、本発明
電池A,B,Cは400時間を越えて初めて電池電圧が1.0V以下
に下がる。従って本発明電池A,B,Cは、比較電池よりも
放電容量が大きいことが分かる。

また、本発明電池A,B,CにおけるAlの利用率は夫々60
％,64％,61％であり、比較電池Ｄでは47％であった。

［実施例４〜20］ Al板上に被覆する金属としてさらに、鉄（Fe），コバ
ルト（Co），ニッケル（Ni），亜鉛（Zn），ガリウム
（Ga），カドミウム（Cd），インジウム（In），錫（S
n），鉛（Pb），ビスマス（Bi），クロム（Cr），銀（A
g），モリブデン（Mo），ニオブ（Nb），ケイ素（S
i），金（Au），白金（Pt）を用い、夫々実施例１と同
様にして電池を作製し、試験１と同様に放電試験を行っ
た。

その結果、Alの利用率は夫々第１表の通りであった。

この第１表より、実施例４〜20の電池においてもやは
り比較電池ＤよりもAlの利用率が高いことが分かる。

これは、通常、アルミニウムは酸化被膜を形成し易
く、この被膜の導電性が低いために電池の負極としての
電極反応が起こりにくいのに対し、本発明電池の場合は
アルミニウムの表面を他の金属で被覆することにより導
電性が向上し、しかもアルミニウムより貴な標準電位を
示す金属を用いているので、アルミニウムのアノード反
応を促進する効果を有し、これによって放電反応の進行
がスムーズとなり、アルミニウムの利用率が向上するこ
とに起因する。

このような作用はアルミニウムの合金化によっても達
成されると考えられるが、本発明の場合は合金化する場
合とは異なり、異種の金属は表面の被覆に限られ、しか
もより少量で効果を発揮するという利点がある。

（ト）発明の効果本発明は以上の説明の如く、アルミニウムから成る負
極の表面をアルミニウムより標準電位が貴な金属で被覆
したことにより、アルミニウムの利用率が向上し、結果
として放電特性が向上するという結果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電池と比較電池との放電特性を比較した
特性図である。 A,B,C……本発明電池、Ｄ……比較電池。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01M 4/06 - 4/12 H01M 4/02 - 4/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムからなる負極と、正極と、電
解液とを具備した電池において、前記負極の表面を、標
準電位がアルミニウムより貴なる、マンガン、鉄、コバ
ルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、カドミウム、イ
ンジウム、錫、鉛、ビスマス、チタン、クロム、銀、モ
リブデン、ニオブ、ケイ素、金、白金から選ばれた少な
くとも一種の金属のみで被覆したことを特徴とする非水
電解質電池。