JPH01309261A - 非水系の電気化学的二次セル - Google Patents

非水系の電気化学的二次セル

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JPH01309261A JP1013029A JP1302989A JPH01309261A JP H01309261 A JPH01309261 A JP H01309261A JP 1013029 A JP1013029 A JP 1013029A JP 1302989 A JP1302989 A JP 1302989A JP H01309261 A JPH01309261 A JP H01309261A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般的には高エネルギ非水系電気化学利点を与
えることのできるアクティブ陰極材料および電解質溶液
に関する。
〔従来の技術〕
蓄電(すなわち再充電)アクティブ金属セルは通常、リ
チユウムのようなアルカリ金属の軽い強度環元陽極(ア
ノード)、適当な量の陽極金属の塩が溶解されて導電性
溶液を形成する非プロティック溶媒、および陰極材料と
しての酸化剤からなる。これらのセルは良好なサイクル
寿命性能を示すけれども、MoS2 、 TiS2のよ
うな従来のアクティブ陰極材料の多くは低電圧低エネル
ギ密度材料である。また、陽極を効果的に再充電する能
力によって選択される従来の電解質溶液のほとんどは、
低導電性で、割合能力についてのセル性能および低温動
作を厳しく制限する。
高エネルギアクティブ陰極材料に関連した従来の成果の
1つはりチューム含有化学物Li XCOO2である。
この化合物は、特許筒4 、497 、726号(19
85)に開示され、さらに、K、 Mi zush i
ma 、 P、 C。
Jonea + P、 J、 Wi 8oman 、 
and J、 B、 Goodenough +’ L
ixCoO2(0<x≦1 ) : A New Ca
thode Materlal For Batter
ies of Hi)(h Energy Densl
ty 、 ’Mat、 Res、 Bull、 Vol
、 15 、783(1980)において説明されてい
る。この材料は、良好な可逆性などのすぐれた性能を与
えるが、適当な電解質溶液がないためセルにおいて用い
られていなかった。LixCoOzを充電するのに必要
な高酸化電位のためにほとんどの従来の電解質溶液が分
解されてしまう。そして、この材料は放電状態で製造さ
れ従って使用前に充電されなければならないから、−次
単電池においてさえも応用ができなくなった。LiAs
F6 /スルホラン+ LiAsF6 /メチルスルホ
ランのようなLi)(Co02と両立することが判って
きた従来のいくつかの電解質溶液は非常に導電性が低く
、はとんどのセル応用に不適当である。
従って、増大するエネルギ密度、割合性能および低温度
性能に対して蓄電アクティブ金属セルを改良することが
要艙される。
〔発明の概要〕
本発明は、従来の再充電法に対して大きな利点を与える
ことのできる高エネルギリチユウム電気化学系を提供す
る。エネルギ密度の利点は、本発明のものを含むいくつ
かの公知の陰極材料の理論的なエネルギ密度を比較する
第1表に示されている。本発明の系はまた、−次単電池
応用に対して非常に魅力的である。
提案された電気化学系は、高導電性エステルベース電解
質溶液と組合せた、リチユウム金属陽極およびLI X
COO2(0< X < 1.0 )のアクティブ陰極
材料からなる。好適溶液には、エステル溶媒がギ酸メチ
ル(HCOOCH3)、メチルアセテート(CH3CO
0CH3)などから選択されているものが含まれる。電
解質塩には、LiAsF6 、 LiBF4 (または
その組合せ) 、 LIC104、LiAlCl4. 
LiGaC14゜などが含まれる。
本発明の電池(セル)は4.OV付近で動作し、Tl5
2+MoS2によるものの2倍を越える、1000Wh
/kg以上の理論的なエネルギ密度を与える。
エステルをベースとした電解質溶液と組合せたときは、
本発明による系は、広い温度範囲にわたって中から高に
かけての放電率で動作することができる。高導電性に加
えて、エステルをベースとした溶液はりチュウムセルに
おいて通常用いられる他の非水系溶液を越える電気化学
安定性を与え、したがってLiXCoO2セルを充電セ
ルのに必要な高電位に耐えることができる。こうして、
LlzC。
02は、エステルをベースとした溶液の固有の性質を用
いる組合せを通して、−次単電池、蓄電単電池の両方の
応用において高エネルギ密度リチユウムセル用の効果的
な陰極材料となる。
〔実施例〕
本発明は、特に充電中に高動作電位に酎えることのでき
る電解質溶液と組合せてLixCo02陰極の異常に高
いエネルギ密度を利用する。しかし、充電は一次単電池
応用においても重要である(tSXCOO2が放電状態
で製造され、従って全てのセルが使用前に充電する必要
があるから)。
本発明は、リチユウム金ハ陽極、アクティブ陰極材料と
してのLixCoOzを有する陰極、およびエステルを
ベースとした電解質溶液からなる電気化学系を開示する
この系は、エステルをベースとした電解質溶液の固有の
特性のために主KLixCoO2に基づく既存の系よシ
すぐれた性能を与える。これらの溶液は、LixCoO
2に存在する高酸化電位に耐えるのに必要なすぐれた電
気化学的安定性を与えるだけでなく、Li/LizCo
02セルが高放電率および低温で動作することが可能に
なる高4電性を有する。
従って、LixCoOzとエステルをベースとした電界
質溶液の固有かつすぐれた特性を組合せるととKよって
、高エネルギ密度、可逆性、および良好な割合(率)性
能を与え、したがって広い範囲の応用に適する電気化学
系が得られる。
本発明の系の性能を立証するために、次のように構成さ
れた実験セルについてテストが行なわれた。
LixCoO2(X=1.0 )は、Morton T
h1okol+Inc、 Alfa Product(
カタログNn13998)から発売されている市販の材
料でろった。陰極は85重ft’c係のLixCoOz
 、4電柱希釈液としてのカーボンである10重景%の
Vulean XC72R(Cabot Corpor
ation of Boston+Massachus
ettsの商標)、および固着剤としての5升[量%の
To f fan粉(ポリテトラ70ロエチレン)から
なっている。
個々の成分はミネラルスピリット溶媒に懸濁され、高速
ブレンダ内で混合された。電極はロールミリング法を用
いて製造された。生成された陰極は最初、空気乾燥され
、次に真空中で200℃で乾燥された。実験セルは、2
層以上の細孔ポリエチレン(またはポリプロピレン)分
離材料によって分離されたりチュウム陽極および陰極を
用いて構成された。各電極は3.2−の表面積を有した
。陽極はニッケルの圧地金属グリッド上にプレスされた
りチュウム箔で作られた。陰極は電流コレクタとしての
アルミニウムグリッドを用い、セルアッセンブリは2枚
のガラス板間に支持された。セルは、約2mlの2ML
iAsF6 +0.4MLIBF4 /ギ酸メチル電解
質溶液を含む封止容器内に置かれた。セパレータの端部
は電解質溶液に延び、それによって溶液をセルスタック
に上昇させる。
第1表は本発明のものを含む多数の公知の陰極材料の理
論値を比較するものである。本発明のセルの材料の性能
は従来のものと比べて大きく改善されていることに注意
すべきである。
第1図は、提案された系のすぐれた割合(率)性能を示
す実験結果を表わし、放電率が/mA/d〜10mA/
−へ増大したときに@察される伝達容量または動作電圧
の損失が少ないことによって証明される。
第2図は、制限されたサイクル寿命テストにおけるL 
i/L i XC002の再充電性能を示す。セルが循
環されたときでも伝達容量は一定のま\であるという事
実は、この陰極材料の高可逆性を証明する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、25℃で3つの異なった放電率をもつLi/
LixCo02実験セルの放電性能を示す。 第2図は、再充電可能なLi/Li)(Co02セルの
伝達放電容量とサイクル番号の関係を示すグラフである
。 特許出願人  ハネウェル・インコーボレーテッド後代
理人 山 用政樹(ほか2名) 図面の浄書(内容に変更なし) 也ノし取aニポルト 手続補正書く矛入゛) 特許庁長官殿       1′” T−5,1117
111、事件の表示 千映 (年特  許願第130Zイ号 2、名13目の名称 1ト屑く釆L(し 3、補正をする者 事件との関係    特    許11臂r1人名称(
氏名)ハネう工:し・イシコーホOレーヲ・ンド′”f
y、 ;の81寸  千収1 年 4月45日7補正の
内容

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リチユウム陽極と、有機エステルをベースとした
    有機電解質溶液と、Li_xCoO_2(0<x≦1.
    0)を含む陰極アクティブ材料とからなるアクティブ金
    属非水系電気化学セル。
  2. (2)エステルをベースとした有機電解質溶媒およびL
    i_xCoO_2(0≦x≦1)を含む陰極アクティブ
    材料を有するリチユウム非水系蓄電電気化学セル。
JP1013029A 1988-01-21 1989-01-21 非水系の電気化学的二次セル Expired - Lifetime JP2556992B2 (ja)

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