JPH0221564A - 酸化バナジウム誘導体を用いた熱電池カソード用化合物の製造方法 - Google Patents
酸化バナジウム誘導体を用いた熱電池カソード用化合物の製造方法Info
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- JPH0221564A JPH0221564A JP1131226A JP13122689A JPH0221564A JP H0221564 A JPH0221564 A JP H0221564A JP 1131226 A JP1131226 A JP 1131226A JP 13122689 A JP13122689 A JP 13122689A JP H0221564 A JPH0221564 A JP H0221564A
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- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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- H01M4/483—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
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】
本発明は、酸化バナジウム誘導体を用いた熱電池カソー
ド用化合物の製造方法に係る。
ド用化合物の製造方法に係る。
酸化バナジウム、特に五酸化バナジウムは熱電池のカソ
ード活物質として直接使用することはできない。その1
つの理由は導電性がよくないからであり、いま1つの理
由は溶融塩化物媒体中で反応性を示すからである。
ード活物質として直接使用することはできない。その1
つの理由は導電性がよくないからであり、いま1つの理
由は溶融塩化物媒体中で反応性を示すからである。
当業者にとっては、前記材料を黒鉛またはカーボンブラ
ックのごとき導電体と混合することによってカソードの
導電率を改良できることは明白であるかに考えられた。
ックのごとき導電体と混合することによってカソードの
導電率を改良できることは明白であるかに考えられた。
しかしなから、■20.とカーボンブラックとを混合し
この化合物を熱電池用カソードとして使用してみると、
得られた混合物は不安定であり極めて低い導電率を示す
。蓄電池においてはこのような結果が常に複数の電位放
電プラトーとして現れる。更に、導電率を改良し得るに
十分な量の黒鉛またはカーボンブラックを含有する混合
物は常にペレット化が極めて難しい。
この化合物を熱電池用カソードとして使用してみると、
得られた混合物は不安定であり極めて低い導電率を示す
。蓄電池においてはこのような結果が常に複数の電位放
電プラトーとして現れる。更に、導電率を改良し得るに
十分な量の黒鉛またはカーボンブラックを含有する混合
物は常にペレット化が極めて難しい。
熱電池のカソード材料として使用される適当な酸化バナ
ジウム誘導体の別の製造方法も提案された。
ジウム誘導体の別の製造方法も提案された。
特に米国特許第4,315,905号は、還元性または
中性の気体雰囲気(水素を添加した窒素またはヘリウム
)中で酸化バナジウムを加熱することによってカソード
材料またはカソード被覆材料として使用できる導電性材
料を製造する方法を提案している。この方法では、■6
0.3とV2O.の未同定の誘導体とを含有する混合物
が得られる。しかしなからこの化合物の使用例は全く記
載されていない。
中性の気体雰囲気(水素を添加した窒素またはヘリウム
)中で酸化バナジウムを加熱することによってカソード
材料またはカソード被覆材料として使用できる導電性材
料を製造する方法を提案している。この方法では、■6
0.3とV2O.の未同定の誘導体とを含有する混合物
が得られる。しかしなからこの化合物の使用例は全く記
載されていない。
1984年11月6日の欧州特許BE−^−145,2
61は、化合物”/60+ff−(O≦×≦0.5)、
VO,、、(0≦2≦0.05)、LiyVzOi(0
,88≦y≦1)、LOy及びLiVsOsノグループ
から選択された1種類以上のカソード材料の使用を提案
している。
61は、化合物”/60+ff−(O≦×≦0.5)、
VO,、、(0≦2≦0.05)、LiyVzOi(0
,88≦y≦1)、LOy及びLiVsOsノグループ
から選択された1種類以上のカソード材料の使用を提案
している。
しかしなから、上記の化合物は熱電池のカソード材料と
して使用するには適当でない。特に、該特許の放電例で
示すように、該化合物は安定な放電電圧を示さない、使
用化合物にかかわりなく、放電曲線は急勾配及び多数プ
ラトーを示す。更に、導電体と適正量の電解質とを含む
最終カソード混合物を製造するために複数の処理段階を
連続して行なう必要があり、製造時間に約8時間から数
日を要するため、製造方法の採算が合わない。
して使用するには適当でない。特に、該特許の放電例で
示すように、該化合物は安定な放電電圧を示さない、使
用化合物にかかわりなく、放電曲線は急勾配及び多数プ
ラトーを示す。更に、導電体と適正量の電解質とを含む
最終カソード混合物を製造するために複数の処理段階を
連続して行なう必要があり、製造時間に約8時間から数
日を要するため、製造方法の採算が合わない。
本発明の目的は、熱電池のカソード材料として使用でき
安定な放電電圧を示す酸化バナジウム誘導体を用いた化
合物の容易な製造方法を提供することである。
安定な放電電圧を示す酸化バナジウム誘導体を用いた化
合物の容易な製造方法を提供することである。
本発明の目的は、
五酸化バナジウムV2O5とV2O5の3〜20重量%
(両端値を含む)のカーボンとV2O.の15〜50重
量%(両端値を含む)のアルカリ金属ハロゲン化物の混
合物とを合わせて粉末混合物を調製し、 前記ハロゲン化物の混合物の溶融温度より高温で365
℃〜650℃(両端値を含む)の範囲の温度で15分間
〜2時開く両端値を含む)熱処理することを特徴とする
酸化バナジウム誘導体を用いた熱電池カソード材料用化
合物の製造方法によって達成される。
(両端値を含む)のカーボンとV2O.の15〜50重
量%(両端値を含む)のアルカリ金属ハロゲン化物の混
合物とを合わせて粉末混合物を調製し、 前記ハロゲン化物の混合物の溶融温度より高温で365
℃〜650℃(両端値を含む)の範囲の温度で15分間
〜2時開く両端値を含む)熱処理することを特徴とする
酸化バナジウム誘導体を用いた熱電池カソード材料用化
合物の製造方法によって達成される。
好ましくは、
一前記カーボンが、カーボンブラック、アセチレンブラ
ックまたはベンゼンブラックのごときガスブラックであ
る、 一前記アルカリ金属ハロゲン化物の混き物が、共晶Li
Cp−KClと、50〜80モル%のLiCfを含有す
るLiCl−KCf混合物と、LiCN−LiBr−L
iF及びLiCl−LlBrKBrのごとき三元混合物
とから選択されたハロゲン化リチウムとハロゲン化カリ
ウムとの混合物である、 前記カーボンの割きがV2O.の5〜10重量%(両端
値を含む)である、 前記アルカリ金属ハロゲン化物の混合物の割合がV2O
.の30〜45重量%(両端値を含む)である、前記熱
処理温度が410℃〜550℃(両端値を含む)の範囲
であり、前記熱処理時間が172〜1時間(両端値を含
む)の範囲である。
ックまたはベンゼンブラックのごときガスブラックであ
る、 一前記アルカリ金属ハロゲン化物の混き物が、共晶Li
Cp−KClと、50〜80モル%のLiCfを含有す
るLiCl−KCf混合物と、LiCN−LiBr−L
iF及びLiCl−LlBrKBrのごとき三元混合物
とから選択されたハロゲン化リチウムとハロゲン化カリ
ウムとの混合物である、 前記カーボンの割きがV2O.の5〜10重量%(両端
値を含む)である、 前記アルカリ金属ハロゲン化物の混合物の割合がV2O
.の30〜45重量%(両端値を含む)である、前記熱
処理温度が410℃〜550℃(両端値を含む)の範囲
であり、前記熱処理時間が172〜1時間(両端値を含
む)の範囲である。
得られた化合物を冷却し、粒度100μ未満に粉砕し、
カソード用にペレット化する。
カソード用にペレット化する。
本発明の別の目的は、前記のごときカソードと、リチウ
ムアノードまたはりチウム−アルミニウム、リチウム−
ケイ素及びリチウム−ホウ素から成る化合物グループか
ら選択されたリチウム合金アノードと、粘結剤と前記ア
ルカリ金属ハロゲン化物の混合物とから成る電解質とを
含む熱電池を提供することである。
ムアノードまたはりチウム−アルミニウム、リチウム−
ケイ素及びリチウム−ホウ素から成る化合物グループか
ら選択されたリチウム合金アノードと、粘結剤と前記ア
ルカリ金属ハロゲン化物の混合物とから成る電解質とを
含む熱電池を提供することである。
粘結剤はSiO□、MgO及びAl2O3から成るグル
ープから選択される。
ープから選択される。
意外にも、五酸化バナジウムとアルカリ金属ハロゲン化
物の混合物とを溶融させる処理中に、得られる混合物の
構造に対してガスカーボンブラックが極めて重要な効果
を与えると考えられる。その理由は、高温熱処理中に形
成される表面炭素−酸素結合がその後の電子の移行を容
易にするからである。
物の混合物とを溶融させる処理中に、得られる混合物の
構造に対してガスカーボンブラックが極めて重要な効果
を与えると考えられる。その理由は、高温熱処理中に形
成される表面炭素−酸素結合がその後の電子の移行を容
易にするからである。
熱処理中にV2O5とカーボンとアルカリ金属ハロゲン
化物の混合物とを合わせた混合物は制御可能で再現可能
な分解を生起する。該分解中にカーボンはまた、触媒作
用も果たす。
化物の混合物とを合わせた混合物は制御可能で再現可能
な分解を生起する。該分解中にカーボンはまた、触媒作
用も果たす。
本発明方法によれば、熱電池カソードとして使用するた
めに十分に適した特性をもつ複合化合物が得られる。即
ち、 該複合化合物は熱電池に使用される動作温度範囲で安定
である。
めに十分に適した特性をもつ複合化合物が得られる。即
ち、 該複合化合物は熱電池に使用される動作温度範囲で安定
である。
定電流放電中にリチウム電極に対して安定な単一放電プ
ラド−が1つだけ得られる。該放電プラトーは+2.5
■に存在する。
ラド−が1つだけ得られる。該放電プラトーは+2.5
■に存在する。
−薄いペレットの製造に極めて適している。
本発明の別の特徴及び利点は非限定具体例に基づく以下
の記載より明らかにされるであろう。
の記載より明らかにされるであろう。
第1具体例におイテハ、100yノ粉末V2O.と50
gの共晶LiCl−KCj!と10gのアセチレンブラ
ックとを1時間子分に混合する。該混合物をオーブンに
入れアルゴンのごとき中性雰囲気下に550℃で30分
間加熱する。
gの共晶LiCl−KCj!と10gのアセチレンブラ
ックとを1時間子分に混合する。該混合物をオーブンに
入れアルゴンのごとき中性雰囲気下に550℃で30分
間加熱する。
得られた組成物Aを乾燥雰囲気下に冷却し粒度100μ
未満に粉砕する。
未満に粉砕する。
次に、ペレット化によって厚さ0.4mmのカソードA
を形成する。カソードAと、5i02のごとき粘結剤を
添加した共晶LiCf−K(Jから成る電解質と、リチ
ウムアルミニウムLiA1合金のアノライトとを含むカ
ップルを形成する。
を形成する。カソードAと、5i02のごとき粘結剤を
添加した共晶LiCf−K(Jから成る電解質と、リチ
ウムアルミニウムLiA1合金のアノライトとを含むカ
ップルを形成する。
縦軸に電圧■(ボルト)、横軸に時間t(秒)を示す第
1図のグラフは、温度450℃で電流密度ioom^/
ell+2の前記カップルの放電曲線Aを示す。2.1
5ボルトに電圧プラトーが観察される。
1図のグラフは、温度450℃で電流密度ioom^/
ell+2の前記カップルの放電曲線Aを示す。2.1
5ボルトに電圧プラトーが観察される。
第1図のグラフはまた、欧州特許出願BE−^−145
゜261に記載の方法に従って製造された従来技術のカ
ソードを用いた全く同じ条件下の放電曲線Bを示す、該
カソードはv02とγ−LiV2O5との混合物を出発
材料として製造される。これらのグラフより本発明組成
物の利点が極めて明らかである。
゜261に記載の方法に従って製造された従来技術のカ
ソードを用いた全く同じ条件下の放電曲線Bを示す、該
カソードはv02とγ−LiV2O5との混合物を出発
材料として製造される。これらのグラフより本発明組成
物の利点が極めて明らかである。
上記の第1実施例と同じ出発材料を同じ割きで使用し熱
処理を変更して別の組成物を製造した。
処理を変更して別の組成物を製造した。
表Iは各処理におけるカップルの初期電圧V。(ボルト
)、プラトー電圧■(ボルト)、停止電圧2.OVのカ
ップルの容量C(mAh)及び出力効率Rt(%)を示
す。
)、プラトー電圧■(ボルト)、停止電圧2.OVのカ
ップルの容量C(mAh)及び出力効率Rt(%)を示
す。
最適条件は温度410℃〜550℃の範囲及び処理時間
30分間〜1時間(両端値を含む)の範囲である。
30分間〜1時間(両端値を含む)の範囲である。
表I
*RtはIFに対する計算値
実施例2においては500I?の■20.と250gの
電解質と25.のアセチレンブラックとを前記同様に混
合する。この混合物を中性雰囲気下に410℃で1時間
加熱する。得られた組成物を粉砕しペレット化してカソ
ードCを形成する。
電解質と25.のアセチレンブラックとを前記同様に混
合する。この混合物を中性雰囲気下に410℃で1時間
加熱する。得られた組成物を粉砕しペレット化してカソ
ードCを形成する。
該カソードと、粘結剤Al2O.を加えた電解質LiC
l−KClのペレットと、リチウム−ホウ素合金の薄層
から形成されたアノードとの積層体を一定電流密度10
0m^/c−2で450℃で放電する。対応する曲線C
を第2図に示す、2.5Vに電圧プラトーが観察される
。
l−KClのペレットと、リチウム−ホウ素合金の薄層
から形成されたアノードとの積層体を一定電流密度10
0m^/c−2で450℃で放電する。対応する曲線C
を第2図に示す、2.5Vに電圧プラトーが観察される
。
次に、上記と同じ方法で製造された素電池を使用して電
池を製造する。実施例1と同じカソード材料を用いる。
池を製造する。実施例1と同じカソード材料を用いる。
を解質ペレットは、85%の共晶LiCf−にC1と1
5%の5iOzとを含有する。アノライトペレットは9
0%のLiA1合金と10%の共晶LiCl−KClと
を含有する。
5%の5iOzとを含有する。アノライトペレットは9
0%のLiA1合金と10%の共晶LiCl−KClと
を含有する。
この種の電池の構造は、J、 DougIass Br
1scoe、Daniel Glen、5AFT Am
erica Inc、による’Procee−ding
s of the 32nd Internation
al Power SourcesSymposium
、 Eleetrcchewical 5oeiety
Inc、、1986゜686頁以後」に記載されてい
る。
1scoe、Daniel Glen、5AFT Am
erica Inc、による’Procee−ding
s of the 32nd Internation
al Power SourcesSymposium
、 Eleetrcchewical 5oeiety
Inc、、1986゜686頁以後」に記載されてい
る。
本発明の電池を600m^/Qm2で2秒の周期電流パ
ルスを用い室温において電流密度220℃八/cm”で
放電させたく第3図の曲線F参照)。かかる放電速度で
は、放電45秒後の電圧は27Vである(高速インパル
ス中は 25V)、従来のカソード材料FeS2を使用しその他
の点ですべて同様に製造した電池は、同じ放電条件下で
放電電流密度200m^/c12で放電電圧22.2V
、6001^/cm2で20.2Vであった(第3図の
曲線E参照)。
ルスを用い室温において電流密度220℃八/cm”で
放電させたく第3図の曲線F参照)。かかる放電速度で
は、放電45秒後の電圧は27Vである(高速インパル
ス中は 25V)、従来のカソード材料FeS2を使用しその他
の点ですべて同様に製造した電池は、同じ放電条件下で
放電電流密度200m^/c12で放電電圧22.2V
、6001^/cm2で20.2Vであった(第3図の
曲線E参照)。
勿論本発明は記載の具体例に限定されない。
第1図は従来技術のカソードの放電曲線及び本発明方法
で製造されたカソードの放電曲線のグラフ、第2図は本
発明方法で製造されたカソードの変形具体例の放電曲線
のグラフ、第3図は本発明の熱電池を素電池として含む
電池及び従来技術の素電池を含む′こ池の放電曲線のグ
ラフである。
で製造されたカソードの放電曲線のグラフ、第2図は本
発明方法で製造されたカソードの変形具体例の放電曲線
のグラフ、第3図は本発明の熱電池を素電池として含む
電池及び従来技術の素電池を含む′こ池の放電曲線のグ
ラフである。
Claims (10)
- (1)−五酸化バナジウムV_2O_5とV_2O_5
の3〜20重量%(両端値を含む)のカーボンとV_2
O_5の15〜50重量%(両端値を含む)のアルカリ
金属ハロゲン化物の混合物とを合わせて粉末混合物を調
製し、−前記ハロゲン化物の混合物の溶融温度より高温
で365℃〜650℃(両端値を含む)の範囲の温度で
15分間〜2時間(両端値を含む)熱処理することを特
徴とする酸化バナジウム誘導体を用いた熱電池カソード
材料用化合物の製造方法。 - (2)前記カーボンが、カーボンブラック、アセチレン
ブラックまたはベンゼンブラックのごときガスブラック
であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 - (3)前記アルカリ金属ハロゲン化物の混合物が、共晶
LiCl−KClと、50〜80モル%のLiClを含
有するLiCl−KCl混合物と、三元混合物LiCl
−LiBr−LiF及びLiCl−LiBr−KBrと
から選択されたハロゲン化リチウムとハロゲン化カリウ
ムとの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の
製造方法。 - (4)前記カーボンの割合がV_2O_5の5〜10重
量%(両端値を含む)であることを特徴とする請求項1
から3のいずれか一項に記載の製造方法。 - (5)前記アルカリ金属ハロゲン化物の混合物の割合が
V_2O_5の30〜45重量%(両端値を含む)であ
ることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記
載の製造方法。 - (6)前記処理温度が410℃〜550℃(両端値を含
む)の範囲であることを特徴とする請求項1から5のい
ずれか一項に記載の製造方法。 - (7)前記熱処理時間が1/2〜1時間(両端値を含む
)の範囲であることを特徴とする請求項6に記載の製造
方法。 - (8)請求項1から7のいずれか一項に記載の方法で得
られた化合物を冷却し、粒度100μ未満に粉砕し、ペ
レット化することを特徴とする熱電池用カソードの製造
方法。 - (9)請求項8に記載のカソードと、リチウムアノード
またはリチウム−アルミニウム、リチウム−ケイ素及び
リチウム−ホウ素の化合物から成るグループから選択さ
れたリチウム合金アノードと、粘結剤と前記アルカリ金
属ハロゲン化物の混合物とから成る電解質とを含むこと
を特徴とする熱電池。 - (10)粘結剤がSiO_2、MgOまたはAl_2O
_3であることを特徴とする請求項9に記載の熱電池。
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WO2007011898A2 (en) | 2005-07-15 | 2007-01-25 | Cymbet Corporation | Apparatus and method for making thin-film batteries with soft and hard electrolyte layers |
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US9853325B2 (en) | 2011-06-29 | 2017-12-26 | Space Charge, LLC | Rugged, gel-free, lithium-free, high energy density solid-state electrochemical energy storage devices |
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US3258365A (en) * | 1962-06-20 | 1966-06-28 | Union Carbide Corp | Cathode-depolarizers for high temperature electrochemical devices |
US3444000A (en) * | 1966-03-29 | 1969-05-13 | Monsanto Res Corp | Method of operating fuel cell with a tape feed carrying the reaction components of a thermal cell |
US3470027A (en) * | 1967-04-20 | 1969-09-30 | Nat Union Electric Corp | Thermal cell |
US3725132A (en) * | 1970-09-14 | 1973-04-03 | Catalyst Research Corp | Solid state thermally active battery |
GB8329701D0 (en) * | 1983-11-07 | 1983-12-07 | Secr Defence | Electrochemical cell structures |
-
1988
- 1988-05-25 FR FR8806945A patent/FR2631955B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-19 US US07/354,236 patent/US4952467A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-23 EP EP89109233A patent/EP0343586B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-23 DE DE8989109233T patent/DE68905665T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-24 JP JP1131226A patent/JPH0740486B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-24 KR KR1019890006952A patent/KR970009417B1/ko not_active IP Right Cessation
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WO2020026806A1 (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 日本化学工業株式会社 | 二酸化バナジウムの製造方法 |
JPWO2020026806A1 (ja) * | 2018-07-31 | 2021-08-05 | 日本化学工業株式会社 | 二酸化バナジウムの製造方法 |
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FR2631955B1 (fr) | 1990-08-10 |
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KR970009417B1 (ko) | 1997-06-13 |
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