JPH01134875A - リチウム電池 - Google Patents
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- JPH01134875A JPH01134875A JP62292742A JP29274287A JPH01134875A JP H01134875 A JPH01134875 A JP H01134875A JP 62292742 A JP62292742 A JP 62292742A JP 29274287 A JP29274287 A JP 29274287A JP H01134875 A JPH01134875 A JP H01134875A
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- Secondary Cells (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、リチウム電池の改良に関する。
［従来の技術］
従来、リチウム電池の負極には、金属リチウムが単体で
用いられていたが、充電時の析出リチウムが非常に活性
で、電解液と反応したり、あるいは析出リチウムのデン
ドライト成長のため内部短絡を起こしたり、容量の低下
につながるなどの問題があった。
用いられていたが、充電時の析出リチウムが非常に活性
で、電解液と反応したり、あるいは析出リチウムのデン
ドライト成長のため内部短絡を起こしたり、容量の低下
につながるなどの問題があった。
その改良として、リチウム−アルミニウム合金を負極に
用いることが提案されている。例えば特開昭６１−６６
３６９号公報、米国特許第４００２４９２号明細履には
、充電時にリチウムとアルミニウムとの電気化学的合金
化反応により、リチウムをアルミニウム中に拡散させ、
析出リチウムの電解液との反応や、デンドライト成長を
抑制しようとする技術が開示されている。しかし、放電
時におけるリチウム−アルミニウム合金からのすヂウム
の放出反応が充分に速いとはいえず、そのため必ずしも
充分な放電特性が得られていない。
用いることが提案されている。例えば特開昭６１−６６
３６９号公報、米国特許第４００２４９２号明細履には
、充電時にリチウムとアルミニウムとの電気化学的合金
化反応により、リチウムをアルミニウム中に拡散させ、
析出リチウムの電解液との反応や、デンドライト成長を
抑制しようとする技術が開示されている。しかし、放電
時におけるリチウム−アルミニウム合金からのすヂウム
の放出反応が充分に速いとはいえず、そのため必ずしも
充分な放電特性が得られていない。
［発明が解決しようとする問題点〕
本発明は前記した問題点を解決し負極からのリチウム放
出速度を上げ放電特性、充放電効率、充放電容量、サイ
クルｔｆＱ、最大放電電流の向上したリチウム電池を提
供することを目的とする。
出速度を上げ放電特性、充放電効率、充放電容量、サイ
クルｔｆＱ、最大放電電流の向上したリチウム電池を提
供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
本発明のリチウム電池は、集電電極にシート状活物質が
密着し一体的に形成される正極と、前記シート状活物質
にセパレータを介して密着するアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の少なくとも１Ｆｌｉよりなる負極活物質
と、この負極活物質に前記セパレータが密着した面の背
面側にリチウム金属層が接続された負極とを有すること
を特徴とする。
密着し一体的に形成される正極と、前記シート状活物質
にセパレータを介して密着するアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の少なくとも１Ｆｌｉよりなる負極活物質
と、この負極活物質に前記セパレータが密着した面の背
面側にリチウム金属層が接続された負極とを有すること
を特徴とする。
［発明の作用と効果］
本発明のリチウム電池は、負極にアルミニウムまたはア
ルミニウムーリチウム合金からなる負極活物質に、この
負極活物質のセパレータを密着する面のＷ面側にリチウ
ム金属層を設けたものである。このような構造にするこ
とによりｆ！極電位を正極に対してより低くすることが
でき電池電圧を上げることができる。しかも負極活物質
とリチウム金Ｊｉ１層とが一体となった負極の容量を正
極に対して大きくすることができる。
ルミニウムーリチウム合金からなる負極活物質に、この
負極活物質のセパレータを密着する面のＷ面側にリチウ
ム金属層を設けたものである。このような構造にするこ
とによりｆ！極電位を正極に対してより低くすることが
でき電池電圧を上げることができる。しかも負極活物質
とリチウム金Ｊｉ１層とが一体となった負極の容量を正
極に対して大きくすることができる。
このため、放電時リチウムイオンはアルミニウムーリチ
ウム合金の負極活物質のみならず、リチウム金属層より
放出することができ充放電効率を１００％に近付けるこ
とができるとともに放電終了時まで高電位を保持するこ
とができる。
ウム合金の負極活物質のみならず、リチウム金属層より
放出することができ充放電効率を１００％に近付けるこ
とができるとともに放電終了時まで高電位を保持するこ
とができる。
また充電時にはリチウムは正極に近い負極活物質の表面
で合金反応を行いリチウム金属層上には析出しないため
デンドライト成長および析出リチウムと電解液との反応
などの問題は生じない。
で合金反応を行いリチウム金属層上には析出しないため
デンドライト成長および析出リチウムと電解液との反応
などの問題は生じない。
［実施例］
以下実施例により本発明を説明する。
第１図に本実施例の構成を示す斜視図を示す。
このリチウム電池は集￥ｉ電極２とシート状活物質３と
が密着し一体的に形成される正極１と、正極１のシート
状活物質３側にセパレータ４を介してアルミニウムまた
はアルミニウム合金からなる負極活物質６と、この負極
活物質６のセパレータ４が密着した背面側にリチウム金
属層７が密着されて負極５を形成している。電解液（図
示せず）は主としてセパレータ４に含浸されている。集
電電極２には５ＵＳ３０４製の正極端子８と負極活物質
６にはアルミニウム製のｎ極端子９とが接続され、プラ
スチックフィルムケース１０中に漏液しないようにピー
１〜シール法で密閉されて形成されている。
が密着し一体的に形成される正極１と、正極１のシート
状活物質３側にセパレータ４を介してアルミニウムまた
はアルミニウム合金からなる負極活物質６と、この負極
活物質６のセパレータ４が密着した背面側にリチウム金
属層７が密着されて負極５を形成している。電解液（図
示せず）は主としてセパレータ４に含浸されている。集
電電極２には５ＵＳ３０４製の正極端子８と負極活物質
６にはアルミニウム製のｎ極端子９とが接続され、プラ
スチックフィルムケース１０中に漏液しないようにピー
１〜シール法で密閉されて形成されている。
〈実施例１〉
集電電極２は５ＵＳ３０４製のエキスバンドメタル（５
０Ｘ５０Ｘ０．２ｍｍ）で形成されている。
０Ｘ５０Ｘ０．２ｍｍ）で形成されている。
シート状活物質３はフェノール系活性炭ｍ維の平織布（
５０Ｘ５０Ｘ０．５ｍｍ） で形成サレ、集電電に８２
とシート状活物質３とは！９？着し一体化されている。
５０Ｘ５０Ｘ０．５ｍｍ） で形成サレ、集電電に８２
とシート状活物質３とは！９？着し一体化されている。
セパレータ４はポリプロピレン不織布（５５×５５Ｘ０
．２ｍｍ）で形成され、シート状活物質３どｆ１４１１
ｉ活物貿６とにより挟持されている。セパレータ４に含
浸される電解液は３ｆｖＩＬｉＣＩＯ４／炭酸プロピレ
ン６０＠邑％−１，２−ジメ（−キシエタン４０容吊％
の溶解液である。
．２ｍｍ）で形成され、シート状活物質３どｆ１４１１
ｉ活物貿６とにより挟持されている。セパレータ４に含
浸される電解液は３ｆｖＩＬｉＣＩＯ４／炭酸プロピレ
ン６０＠邑％−１，２−ジメ（−キシエタン４０容吊％
の溶解液である。
負極活物質６はアルミニウムーリチウム合金（５５Ｘ５
５Ｘ０．１ｍ＋ａ）で形成され、その背面にリチウム金
属層（５０Ｘ５０Ｘ０．２ｍｎ＋）７を密着させてｆｉ
ｌｆｉ ５を形成されている。
５Ｘ０．１ｍ＋ａ）で形成され、その背面にリチウム金
属層（５０Ｘ５０Ｘ０．２ｍｎ＋）７を密着させてｆｉ
ｌｆｉ ５を形成されている。
これらの内容物はポリエチレンとアルミニウムを主体と
した高バリアー性のプラスチックフィルムケース１０に
収納されている。
した高バリアー性のプラスチックフィルムケース１０に
収納されている。
本電池の基本作動を説明する。正極端子８と口８ｉ端子
９の間に３ｖの電圧を印加すると、正極１においてはシ
ート状活物質３に電解液中のＣｌＯ４−イオンが集まり
、電子をシート状活物質３に与える。この電子は集電電
極２を介して外部回路へ伝わる。ＣｌＯ４−は電気的吸
着によりシート状活物質−Ｆにとどまっている。
９の間に３ｖの電圧を印加すると、正極１においてはシ
ート状活物質３に電解液中のＣｌＯ４−イオンが集まり
、電子をシート状活物質３に与える。この電子は集電電
極２を介して外部回路へ伝わる。ＣｌＯ４−は電気的吸
着によりシート状活物質−Ｆにとどまっている。
一方負極５では、電解液中の［ｉ＋イオンが負極活物質
６であるアルミニウムーリチウム合金上に集まり、外部
回路を伝わってきた電子を受取りリチウムとなりアルミ
ニウムーリチウム合金の負極活物質６上でアルミニウム
とリチウムとの合金化が進む。この状態が充電である。
６であるアルミニウムーリチウム合金上に集まり、外部
回路を伝わってきた電子を受取りリチウムとなりアルミ
ニウムーリチウム合金の負極活物質６上でアルミニウム
とリチウムとの合金化が進む。この状態が充電である。
放電は前記と反対に電子が伝わり電解液中へ、ＣｌＯ４
−イオンとＬｉ＋イオンが放出される。
−イオンとＬｉ＋イオンが放出される。
この場合には負極活物質６の背面にリブ−ラム金属層７
を設けることにより負極電極６の電位を正＋４１に対し
てより低くすることができる。すなわち電池製造直後の
端子間電圧は、リチウム金ＩｉＩ層７が無い場合は０．
３Ｖ程度であるが、リチウム金属層７を形成することに
より２．７Ｖ程度まで増加させることができる。このた
めこの電池は、放電終了時まで高い電圧を保持すること
ができる。
を設けることにより負極電極６の電位を正＋４１に対し
てより低くすることができる。すなわち電池製造直後の
端子間電圧は、リチウム金ＩｉＩ層７が無い場合は０．
３Ｖ程度であるが、リチウム金属層７を形成することに
より２．７Ｖ程度まで増加させることができる。このた
めこの電池は、放電終了時まで高い電圧を保持すること
ができる。
またリチウム金属層７の存在により負ｔｒＩ活物質６か
らなる負極５の容量が正極に対して大きくすることがで
きる。このため、放電時には［−ｉ＋イオンが負極活物
質６のみならずリチウム金属層７からも放出される。こ
れは、充放電効率（充電量と敢１ｆｆｌの比（放電ｍ／
充電吊）Ｘ１００、又はり一ロン効率とも苫う）を１０
０％に近づけるのに有効である。すなわち、リチウム金
属層７が無い場合には、放電末期には端子間電圧が低下
し放電が行い難くなる点、および負極活物質６からのＬ
ｉ＋イオンの放出が１００％可逆的に行われない点など
にもとづき、電池の充放電効率が８０〜９０％と１００
％以下になる。このため正極活物質上にはＣｌＯ４−が
たまり、次サイクル以降の放電特性が悪化する。しかし
、リチウム金属層７を設けた場合には、放電末期におい
ても端子間電圧は高く保持され、また負極活物質から放
出されなかった分のｌ−ｉ＋イオンを、リチウム金属層
７が代わって放出することができるため、充放電効率を
１００％に近付けることができる。このためサイクル寿
命を飛躍的に伸ばすことができる。
らなる負極５の容量が正極に対して大きくすることがで
きる。このため、放電時には［−ｉ＋イオンが負極活物
質６のみならずリチウム金属層７からも放出される。こ
れは、充放電効率（充電量と敢１ｆｆｌの比（放電ｍ／
充電吊）Ｘ１００、又はり一ロン効率とも苫う）を１０
０％に近づけるのに有効である。すなわち、リチウム金
属層７が無い場合には、放電末期には端子間電圧が低下
し放電が行い難くなる点、および負極活物質６からのＬ
ｉ＋イオンの放出が１００％可逆的に行われない点など
にもとづき、電池の充放電効率が８０〜９０％と１００
％以下になる。このため正極活物質上にはＣｌＯ４−が
たまり、次サイクル以降の放電特性が悪化する。しかし
、リチウム金属層７を設けた場合には、放電末期におい
ても端子間電圧は高く保持され、また負極活物質から放
出されなかった分のｌ−ｉ＋イオンを、リチウム金属層
７が代わって放出することができるため、充放電効率を
１００％に近付けることができる。このためサイクル寿
命を飛躍的に伸ばすことができる。
（比較例１）
この比較例の電池は、実施例１の電池の負極活物質をリ
ヂウムーアルミニウム合金のみとし、リチウム金属層を
設けない以外は同様に形成したちのでる。
ヂウムーアルミニウム合金のみとし、リチウム金属層を
設けない以外は同様に形成したちのでる。
（評価）
第２図に実施例１と比較例１の充放電のサイクルと放電
容量の関係を示す。本発明のリチウム金属層を設けた実
施例１の場合は放電容品が低下しない。一方リチウム金
属層を設けていない比較例１は、放電容量がサイクル数
の増加とともに低下している。このサイクル試験は、３
■で１時間充電した後、３ｍＡで１ＯＮ間または１Ｖに
なるまで放電した時のサイクル回数に対する放電容量の
変化を示したものである。
容量の関係を示す。本発明のリチウム金属層を設けた実
施例１の場合は放電容品が低下しない。一方リチウム金
属層を設けていない比較例１は、放電容量がサイクル数
の増加とともに低下している。このサイクル試験は、３
■で１時間充電した後、３ｍＡで１ＯＮ間または１Ｖに
なるまで放電した時のサイクル回数に対する放電容量の
変化を示したものである。
比較例１に比してリチウム金属層７を設けた実施例１で
はサイクル寿命が１０倍以上伸びている。
はサイクル寿命が１０倍以上伸びている。
また充電時には、Ｌｉ＋イオンは正極に近い負極活物質
６−ヒで合金反応を行い、リチウム金属層７上に析出す
るものはごくわずかであるためプントライ１〜の成長に
起因するセパレータの自適による短絡および析出リチウ
ム金属と電解液との分解反応などの問題を回避すること
ができた。
６−ヒで合金反応を行い、リチウム金属層７上に析出す
るものはごくわずかであるためプントライ１〜の成長に
起因するセパレータの自適による短絡および析出リチウ
ム金属と電解液との分解反応などの問題を回避すること
ができた。
（実施例２）
第３図に本実施例の電池の構成を説明する斜視図を示す
。
。
このリチウム電池は集電電極１２とシート状活物質１３
とが密着し一体的に形成される正極１１と、正極１１の
シート状活物質１３側にセパレータ１４を介してアルミ
ニウムーリチウム合金で形成される負極活物質１６と、
この負極活物質１６にセパレータが密着されている背面
側にリチウム金属層１７が密着されて負極１５を形成し
ている。
とが密着し一体的に形成される正極１１と、正極１１の
シート状活物質１３側にセパレータ１４を介してアルミ
ニウムーリチウム合金で形成される負極活物質１６と、
この負極活物質１６にセパレータが密着されている背面
側にリチウム金属層１７が密着されて負極１５を形成し
ている。
このｃ”ｔＶｉＡ活物質１６には直径０．１〜０．５ｍ
ｍの書道孔１８を設けである。その地雷酢液、正極端子
１つ、負極端子２０、ケース２１については実施例１と
同様である。
ｍの書道孔１８を設けである。その地雷酢液、正極端子
１つ、負極端子２０、ケース２１については実施例１と
同様である。
負極活物質１６に貫通孔１８を設けることにＪ：り放電
時に負極活１力質１６の背面にあるリチウム金属層１７
から放出されるリチウムのセパレータ側への移動がより
容易となり放電電流を貫通孔１８の無い場合に比べて２
割以上大きくすることができる。また貫通孔の直径が１
ｍｍ以上になるとセパレータ１４とリチウム金ｆｆＦ
１１７が直接接触する可能性が生じ充電時のリチウムの
アンドライト成長が貫通孔を通して発生し短絡の問題が
生ずるため貫通孔の直径はＱ、５ｍｍ以下が適当である
。
時に負極活１力質１６の背面にあるリチウム金属層１７
から放出されるリチウムのセパレータ側への移動がより
容易となり放電電流を貫通孔１８の無い場合に比べて２
割以上大きくすることができる。また貫通孔の直径が１
ｍｍ以上になるとセパレータ１４とリチウム金ｆｆＦ
１１７が直接接触する可能性が生じ充電時のリチウムの
アンドライト成長が貫通孔を通して発生し短絡の問題が
生ずるため貫通孔の直径はＱ、５ｍｍ以下が適当である
。
貫通孔の巾は多い稈放電性能は向上するが負極活物質１
６の機械強度、抵抗等を考えると１０個／ｃｍ’が適当
である。
６の機械強度、抵抗等を考えると１０個／ｃｍ’が適当
である。
したがって負極活物質に０．１〜Ｑ、５ｎ＋ｍ径の貫通
孔を設けると、負極活物質の背面にあるリチウム金属層
より放出されるリチウムイオンの電解液中への移動がよ
り容易となり、放電電流を大きくすることができる。
孔を設けると、負極活物質の背面にあるリチウム金属層
より放出されるリチウムイオンの電解液中への移動がよ
り容易となり、放電電流を大きくすることができる。
（実施例３）
本実施例は実施例１においてシー１−状活物質としてフ
ェノール系活性炭繊維の朱子織布を用い、負極活物質と
してリチウム−アルミニウム合金（５０ｘ５０ｘ０．１
ｎ＋ｍ＞を用いた他は同一である。朱子織は第５図に断
面図、第４図に組織図を示すように、その組織点が第７
図の平織断面図に示づように隣接することになく相互に
ある間隔で敗らばっており、従って横糸または縦糸が長
く浮いて粗織されている。このため表面が平滑となり１
Ｊ電電極と■ねた場合には、接触面積が大きく、集電効
率が高くなると考えられる。
ェノール系活性炭繊維の朱子織布を用い、負極活物質と
してリチウム−アルミニウム合金（５０ｘ５０ｘ０．１
ｎ＋ｍ＞を用いた他は同一である。朱子織は第５図に断
面図、第４図に組織図を示すように、その組織点が第７
図の平織断面図に示づように隣接することになく相互に
ある間隔で敗らばっており、従って横糸または縦糸が長
く浮いて粗織されている。このため表面が平滑となり１
Ｊ電電極と■ねた場合には、接触面積が大きく、集電効
率が高くなると考えられる。
この朱子織布のシート状活物質を用いて電池を構成した
。
。
（比較例２）
シート状活物質の織り方の違いによる繊維布の性能比較
のために第６図の平面組織図に示す平織布を用いて形成
した。ただし角極過活物質はリチウム−アルミニウム合
金（５０ｘ５０ｘ’０．２ｍｍ＞で形成したものである
。他のセパレータ及び電解液は同一である電池を形成し
た。
のために第６図の平面組織図に示す平織布を用いて形成
した。ただし角極過活物質はリチウム−アルミニウム合
金（５０ｘ５０ｘ’０．２ｍｍ＞で形成したものである
。他のセパレータ及び電解液は同一である電池を形成し
た。
この二つの電池の計画を行った。
この充放電のサイクル試験結果を第８図に充放電効率を
第９図に示す。試験方法は０．ＯＶで１時間充電し、１
にΩの抵抗を介して放電させた。
第９図に示す。試験方法は０．ＯＶで１時間充電し、１
にΩの抵抗を介して放電させた。
この時の放電容量は、平織布の場合と変わらないが充／
Ｊ５［電動率は、第９図に示ηように朱子織布の場合に
は平織に比べて１０％程度向上した。充放電のサイクル
試験の場合は本実施例の場合は、放電容量が低下せず０
．６ｍＡｈを保っているか比較例２の電池では放電容量
が低下している。
Ｊ５［電動率は、第９図に示ηように朱子織布の場合に
は平織に比べて１０％程度向上した。充放電のサイクル
試験の場合は本実施例の場合は、放電容量が低下せず０
．６ｍＡｈを保っているか比較例２の電池では放電容量
が低下している。
また朱子織布以外に斜交織布（綾織布）（第１１図に組
罐図、第１２図に断面図を示す）でも同様の効果が得ら
れる。この様にしてシート状活物質の表面を平滑にする
と、平織布の場合よりも、放電容量のサイクル回数の増
加による低下を抑制できる。
罐図、第１２図に断面図を示す）でも同様の効果が得ら
れる。この様にしてシート状活物質の表面を平滑にする
と、平織布の場合よりも、放電容量のサイクル回数の増
加による低下を抑制できる。
このように正極のシート状活物質をフェノール系活性炭
繊維の朱子織布のように表面を平滑の高いシート状活吻
貿を用いると、さらに充放電効率を高めることができる
。
繊維の朱子織布のように表面を平滑の高いシート状活吻
貿を用いると、さらに充放電効率を高めることができる
。
〈実施例４）
本実施例は実施例３にＪ３いてシート状活物質をアクリ
ル繊維より形成した活性炭繊維布を用いた以外は同じで
ある。すなわちアクリル系の活性炭４［の平織布を用い
た。この充電のサイクル試験結末を第１０図に示す。
ル繊維より形成した活性炭繊維布を用いた以外は同じで
ある。すなわちアクリル系の活性炭４［の平織布を用い
た。この充電のサイクル試験結末を第１０図に示す。
アクリル系の活性炭繊維の場合も０．４ｖで１時間充電
し１にΩの抵抗を介して放電のサイクルを６０回繰返し
てら放雷溶量は低下していないが、７１ノール系の比較
例２はサイクルを繰返ずことにより放電容量が低下し、
２０回程度の繰返ししかぐきなかった。０．４ｖで１時
間充電し、１にΩの抵抗を介して放電させたときの充放
電りＪ’ｌを第９図に示寸。比較例２のフェノール系の
活性炭繊維布の平織の場合は充放電効率が７５％であっ
たものが、アクリル系の場合は８０〜９０％へと向上し
た。充放電のサイクル試験結果を第１０図に示す。これ
はフェノール系活性炭繊維布の結晶構造がアＥルフ７・
ス状であるために、電解質イオンをトラップし易く離し
難いのに対し、アクリル系活性炭１１ Ｍの場合には、
活性炭繊維の結晶性が良いと共に、分子構造中に窒素元
素を２〜１０％含／ｖでいる為、電解イオンをトラップ
し易くかつ離し易いためと考えられる。この場合に（よ
放電容量の低下はほとんどない。
し１にΩの抵抗を介して放電のサイクルを６０回繰返し
てら放雷溶量は低下していないが、７１ノール系の比較
例２はサイクルを繰返ずことにより放電容量が低下し、
２０回程度の繰返ししかぐきなかった。０．４ｖで１時
間充電し、１にΩの抵抗を介して放電させたときの充放
電りＪ’ｌを第９図に示寸。比較例２のフェノール系の
活性炭繊維布の平織の場合は充放電効率が７５％であっ
たものが、アクリル系の場合は８０〜９０％へと向上し
た。充放電のサイクル試験結果を第１０図に示す。これ
はフェノール系活性炭繊維布の結晶構造がアＥルフ７・
ス状であるために、電解質イオンをトラップし易く離し
難いのに対し、アクリル系活性炭１１ Ｍの場合には、
活性炭繊維の結晶性が良いと共に、分子構造中に窒素元
素を２〜１０％含／ｖでいる為、電解イオンをトラップ
し易くかつ離し易いためと考えられる。この場合に（よ
放電容量の低下はほとんどない。
したがってアクリル系の活性炭繊維を用いると充放電ｆ
ＩＪ率を高め、放電容量が）Ｊイクル回数を増しても低
下しない電池とすることができる。
ＩＪ率を高め、放電容量が）Ｊイクル回数を増しても低
下しない電池とすることができる。
すなわち導電性高分子のポリアニリンは窒素原子を結合
手としてベンゼン環をつなぐという分子構ｊ告を有する
。このポリアニリンにＣｌＯ４−などをドーピングする
と、窒素原子を活性中心としてドーパントＣＩ Ｏ４−
が局在化してドープされるが、ポリマー鎖は安定である
。一方ポリアセチレンのようにポリマー鎖が庚子原子の
共役二重結合で形成されている場合は、ドーピングを行
うと、ドーパントは非局在化すると共に、容易に炭素間
の二重結合を切断してポリマー鎖と反応してしまって／
＋５［電容量が低下する。これらの事実から類推すると
、活性炭繊維布の充放電効率を左右するのはこのドーパ
ント（ＣｌＯ４−）と活性炭繊維の結合鎖の反応性によ
るものであり、アクリル繊維より形成される活性吹繊Ｉ
ｆｆは結合鎖中にニトリル基の窒素原子が少なくとも一
部は環状のへテロ環を形成し、ドーパントを局在化し、
主結合鎖と反応しないためと考えられる。レーヨン系の
活性炭繊維の場合には、フェノール系と同様であり両者
共窒素原子を含有しないことから上記の類推が正しいと
考えられる。
手としてベンゼン環をつなぐという分子構ｊ告を有する
。このポリアニリンにＣｌＯ４−などをドーピングする
と、窒素原子を活性中心としてドーパントＣＩ Ｏ４−
が局在化してドープされるが、ポリマー鎖は安定である
。一方ポリアセチレンのようにポリマー鎖が庚子原子の
共役二重結合で形成されている場合は、ドーピングを行
うと、ドーパントは非局在化すると共に、容易に炭素間
の二重結合を切断してポリマー鎖と反応してしまって／
＋５［電容量が低下する。これらの事実から類推すると
、活性炭繊維布の充放電効率を左右するのはこのドーパ
ント（ＣｌＯ４−）と活性炭繊維の結合鎖の反応性によ
るものであり、アクリル繊維より形成される活性吹繊Ｉ
ｆｆは結合鎖中にニトリル基の窒素原子が少なくとも一
部は環状のへテロ環を形成し、ドーパントを局在化し、
主結合鎖と反応しないためと考えられる。レーヨン系の
活性炭繊維の場合には、フェノール系と同様であり両者
共窒素原子を含有しないことから上記の類推が正しいと
考えられる。
来電電極は、シート状活物質に生じた電子を集めて外部
端子へ中継する部分で導電性の良い金属で形成される。
端子へ中継する部分で導電性の良い金属で形成される。
また効率を高めるためにシート状活物質に来電電極に形
成した針状突起を挿入することもできる。この［電極と
しては５ＵＳ３０４等のステンレス材、エキスバンドメ
タルあるいはメツシュメタル、パンチングメタル等を用
いることができる。
成した針状突起を挿入することもできる。この［電極と
しては５ＵＳ３０４等のステンレス材、エキスバンドメ
タルあるいはメツシュメタル、パンチングメタル等を用
いることができる。
シート状活物質は、活性炭繊維または導電性高分子繊維
の布状、ペーパー状、またはフェル１−状のものとする
ことができる。活性炭繊維としては、フェノール系活性
炭Ｊｌｉ Ｈ、あるいはＰＡＮ系（アクリル系）、レー
ヨン系、ピッチ系等の炭素繊維の活性化したちのであっ
てもよい。またアクリルｌ１ｕｔ、レーヨン繊維、ある
いはピッチ等を直接活性炭用に焼成、活性化したらので
あっても良い。
の布状、ペーパー状、またはフェル１−状のものとする
ことができる。活性炭繊維としては、フェノール系活性
炭Ｊｌｉ Ｈ、あるいはＰＡＮ系（アクリル系）、レー
ヨン系、ピッチ系等の炭素繊維の活性化したちのであっ
てもよい。またアクリルｌ１ｕｔ、レーヨン繊維、ある
いはピッチ等を直接活性炭用に焼成、活性化したらので
あっても良い。
またフェノール系活性炭繊維布を用いる場合は、朱子織
布を用いると、平１ａ布の場合よりも来電電極どの接触
面積が増し、電池の内部抵抗が低下しさらに電池特性の
良い電池となる。さらにアクリル系の炭素繊維を活性化
したアクリル系活性炭繊組の場合には平織布を用いても
活性炭繊維自体の有する特性によりさらに良い電池特性
を発揮させることができる。
布を用いると、平１ａ布の場合よりも来電電極どの接触
面積が増し、電池の内部抵抗が低下しさらに電池特性の
良い電池となる。さらにアクリル系の炭素繊維を活性化
したアクリル系活性炭繊組の場合には平織布を用いても
活性炭繊維自体の有する特性によりさらに良い電池特性
を発揮させることができる。
セパレータはポリピロプレン不織布が用いられその他に
ガラス繊維、セラミック繊維等の多孔質シートを用いる
ことができる。
ガラス繊維、セラミック繊維等の多孔質シートを用いる
ことができる。
負極活物質はアルミニウムーリチウム合金の他に、アル
ミニウム、アルミニウムーケ仁Ｌアルミニウムーマグネ
シウム、アルミニウムー銅、アルミニウムーケイ素−リ
チウム、アルミニウムーマグネシウム−リチウム、ア゛
ルミニウムー銅−リチウム合金などを用いることができ
る。
ミニウム、アルミニウムーケ仁Ｌアルミニウムーマグネ
シウム、アルミニウムー銅、アルミニウムーケイ素−リ
チウム、アルミニウムーマグネシウム−リチウム、ア゛
ルミニウムー銅−リチウム合金などを用いることができ
る。
また負極活物質は孔径０．５ＩｌｌＩｌ以下の６通孔を
１０周／Ｃ１１１２以下の数量形成することができる。
１０周／Ｃ１１１２以下の数量形成することができる。
この貫通孔は背面側に設けるリチウム金属層より放出さ
れる金属リチウムの電解液中への移動を容易にすること
ができる。したがって放電電流を大きくすることができ
る。
れる金属リチウムの電解液中への移動を容易にすること
ができる。したがって放電電流を大きくすることができ
る。
リチウム金属層は負極活物質に接続され通常ｌｎ１ｍ程
度の厚さがあれぽＱい。接続の方法は、リチウム金属層
とｆ１極活物質を密着させるか、あるいはこれらの間に
リチウム金属とは反応しない金属、例えばニッケル、ス
テンレスなどをはさんだり、又は絶縁プラスチックシー
ト、例えばポリプロピレン不織布などをはさんで負極活
物質とリチウム金属層とを、リチウム金属とは反応しな
い金属、例えばニッケル、ステンレスなどで接続してモ
ヨい。このリチウム金属層（、ｔ１１重部に負極活物質
と同様にｌｉ＋イオンを電解液に放出する。したがって
負極活物質のみの場合よりも放出反応を補助して放電効
率を１００％に近付けることができる。またリチウム金
属層を負極活物ｖ１の正極面側に対して背面側に接続さ
せるのは、従来のりヂウム角棒活物質を用いた場合に発
生ずデンドライトを防止するためである。
度の厚さがあれぽＱい。接続の方法は、リチウム金属層
とｆ１極活物質を密着させるか、あるいはこれらの間に
リチウム金属とは反応しない金属、例えばニッケル、ス
テンレスなどをはさんだり、又は絶縁プラスチックシー
ト、例えばポリプロピレン不織布などをはさんで負極活
物質とリチウム金属層とを、リチウム金属とは反応しな
い金属、例えばニッケル、ステンレスなどで接続してモ
ヨい。このリチウム金属層（、ｔ１１重部に負極活物質
と同様にｌｉ＋イオンを電解液に放出する。したがって
負極活物質のみの場合よりも放出反応を補助して放電効
率を１００％に近付けることができる。またリチウム金
属層を負極活物ｖ１の正極面側に対して背面側に接続さ
せるのは、従来のりヂウム角棒活物質を用いた場合に発
生ずデンドライトを防止するためである。
電解液は電解質を溶解する非水系の溶媒が用いられ、炭
酸プロピレン、１．２−ジメト４−シエクン、Ｔ−ブチ
ロラクトン、テ１〜ラヒドロフラン、ジメヂルホルムア
ミド、１．３−ジオキソラン、アレトニトリル等を単独
またはこれらの混合物を用いることができる。使用され
る電解質はＬｉＣｌ Ｏａ 、Ｌ ｉ ｒ’ Ｆ ｅ
、Ｌ ｉ Ａ Ｓ Ｆ ｓ 、Ｌ ｉ ＣＦ ３ＳＯ３
、Ｌｉ［３Ｆａ等を用いることができる。
酸プロピレン、１．２−ジメト４−シエクン、Ｔ−ブチ
ロラクトン、テ１〜ラヒドロフラン、ジメヂルホルムア
ミド、１．３−ジオキソラン、アレトニトリル等を単独
またはこれらの混合物を用いることができる。使用され
る電解質はＬｉＣｌ Ｏａ 、Ｌ ｉ ｒ’ Ｆ ｅ
、Ｌ ｉ Ａ Ｓ Ｆ ｓ 、Ｌ ｉ ＣＦ ３ＳＯ３
、Ｌｉ［３Ｆａ等を用いることができる。
第１図は実施例１のリチウム電池の構成を説明する断面
斜視図、第２図は本実施例の電池の放電宵闇のサイクル
の変化を示すグラフ、第３図は実施例２のリチウム電池
の構成を説明する断面斜視図、第４図〜第７図、第１１
図、第１２図はシート状活物質の織布のジ２明で第４図
は朱″Ｆｊ８１の組織図、第５図は朱子様の断面図、第
６図は平織の組織図、第７図は平織の断面図、第１１図
は斜文織の組織図、第１２図は斜文織の断面図、第８図
は実施例３の放電容量の＋１イクル変化を示すグラフ、
第９図は実施例３、実施例４の充電効率を示すグラフ、
第１０図は実施例４の充電容量のサイクル変化を示すグ
ラフである。 １．１１・・・正極 ２．１２・・・集電電極０．
１３・・・シート状活物質 ５．１５・・・負極 ６．１６・・・負極活物質７
．１７リチウム金属層 １８・・・貫通孔 特許出願人 日本電装株式会社 代理人 弁理上 大川 宏 第１図 第３図 第２図 第４図 第６図 第７図 第８図 第１０図 サイクル（回） 第９図 第１１図 第１２図
斜視図、第２図は本実施例の電池の放電宵闇のサイクル
の変化を示すグラフ、第３図は実施例２のリチウム電池
の構成を説明する断面斜視図、第４図〜第７図、第１１
図、第１２図はシート状活物質の織布のジ２明で第４図
は朱″Ｆｊ８１の組織図、第５図は朱子様の断面図、第
６図は平織の組織図、第７図は平織の断面図、第１１図
は斜文織の組織図、第１２図は斜文織の断面図、第８図
は実施例３の放電容量の＋１イクル変化を示すグラフ、
第９図は実施例３、実施例４の充電効率を示すグラフ、
第１０図は実施例４の充電容量のサイクル変化を示すグ
ラフである。 １．１１・・・正極 ２．１２・・・集電電極０．
１３・・・シート状活物質 ５．１５・・・負極 ６．１６・・・負極活物質７
．１７リチウム金属層 １８・・・貫通孔 特許出願人 日本電装株式会社 代理人 弁理上 大川 宏 第１図 第３図 第２図 第４図 第６図 第７図 第８図 第１０図 サイクル（回） 第９図 第１１図 第１２図
Claims (4)
- （１）集電電極にシート状活物質が密着し一体的に形成
される正極と、 前記シート状活物質にセパレータを介して密着するアル
ミニウムまたはアルミニウム合金の少なくとも１種より
なる負極活物質と、この負極活物質に前記セパレータが
密着した面の背面側にリチウム金属層が密着された負極
とを有することを特徴とするリチウム電池。 - （２）前記負極活物質に０．５ｍｍ以下の貫通孔を１０
個／ｃｍ＾２以下の量形成した特許請求の範囲第１項記
載のリチウム電池。 - （３）前記シート状活物質は、フェノール系活性炭繊維
を朱子織状に形成した特許請求の範囲第１項記載のリチ
ウム電池。 - （４）前記シート状活物質は、アクリル系活性炭繊維で
形成した特許請求の範囲第１項記載のリチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292742A JPH01134875A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292742A JPH01134875A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01134875A true JPH01134875A (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=17785739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62292742A Pending JPH01134875A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01134875A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0458456A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-25 | Sharp Corp | 電池用電極とその製造方法 |
| JP2006202594A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 非水電解液二次電池用負極 |
| JPWO2022270140A1 (ja) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60167280A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 再充電可能な電気化学装置 |
| JPS62119877A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-06-01 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 非水電解液二次電池用負極の製造方法 |
-
1987
- 1987-11-19 JP JP62292742A patent/JPH01134875A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60167280A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 再充電可能な電気化学装置 |
| JPS62119877A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-06-01 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 非水電解液二次電池用負極の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0458456A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-25 | Sharp Corp | 電池用電極とその製造方法 |
| JP2006202594A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 非水電解液二次電池用負極 |
| JPWO2022270140A1 (ja) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 |
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