JPH02273471A

JPH02273471A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JPH02273471A
Application number: JP1095831A
Authority: JP
Inventors: Ikurou Nakane; 育朗中根; Sanehiro Furukawa; 古川　修弘
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1990-11-07
Anticipated expiration: 2013-04-28
Also published as: JP2744061B2

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】イ　　産業上の利用分野本発明はマンガン酸化物、三酸化モリブデン、五酸化バ
ナジウム、チタン或いはニオブの硫化物、セレン化物な
どの再充電可能な活物質よりなる正極と、リチウム合金
よりなる負極とを備えた非水電解液二次電池に関するも
のである。

口、　従来の技術非水電解液二次電池の負極活物質としてリチウムを用い
た場合、充電時にリチウムのデンドライトが生成し、内
部短絡や負極の脱落を生じるため充放電サイクルが短か
いという問題があった。

そこで、例えば特開昭５２−５４２３号公報に開示され
ているように、負極としてリチウム−アルミニウム合金
を用いることが提案されている。

ハ、　発明が解決しようとする課題ノチウムーアルミニウム合金を負極に用いると、デンド
ライトが抑制される効果があるものの、デンドライトの
発生を皆無にすることはできない。そしてデンドライト
の発生は正負極が対向する中央部より周辺部の方が生じ
やすい。これは周辺部において電・流が集中し反応が進
みやすいためである。

又、リチウム合金を負極に用いた場合には充放電の繰返
しによる負極の形状変化が問題となる。

即ち、充電時には負極基体中にＬ】が侵入して体積が膨
張し、一方充電時には負極基体からＬｌが溶出して体積
の収縮が起きる。この時、負極のうち正極と対向する面
と、対向しない面とでは合金中の１．．１濃度に差がで
きるため負極のソリが生じ、その結果負極の反応が不均
一となり特性の劣化を来たす。

二、　課題を解決するための手段再充電可能な正極と、リチウム合金よりなる負極と、非
水電解液とを備えた非水電解液二次電池において、正極
と負極との極間距離を、中央部に比して周辺部の方が大
にしたものである。

ホ、　作用リチウム合金を負極に用いた非水電解液二次電池におい
ては、放電により負極の正極に対向する面から優先的に
Ｌｌが溶出し、負極の正極に対向する面側の体積は小さ
くなるが、正極に対向していない面の体積はほとんど変
化しないので負極は正極対向面の中央部がくぼんだ形の
ソリが生じる。このため負極と正極との極間距離は周辺
部はど小さくなり、電流が周辺部に集中して周辺部の劣
化が進み崩れを生じることになる。

また、充電時には、リチウムの合金中への侵入は、特に
周辺部の方が中央部に比して集中的に生じるため、周辺
部のＬｉ濃度が高くなり、周辺部の劣化がさらに促進さ
れ、周辺部の崩れや、周辺部からのリチウムデンドライ
トの生成が生じ、電池特性が劣化する。

しかしながら、正、負極間の極間距離が周辺部はど大き
くなる様な形状にすれば、充放電時の電流の周辺部への
集中を緩和するだけでなく、放電後にもソリを生じる事
がないためサイクル特性が向」ニする。また実験の結果
、正、負極の極間距離において、電極の中央部と周辺部
の差が、正極、あるいは負極の直径の０．５％〜３．０
％の範囲であればこの効果はさらに高まることを見い出
した。

へ　実施例以下、本発明の実施例について詳述する。

実施例１第１図は本発明の一実施例としての扁平型非水電解液二
次電池の半断面図を示す。（１）は本発明の要旨とする
負極であって、後述する手順により作成したものであり
、負極缶（２）の内底面に固着した負極集電体（３）に
圧着されている。（４）は正極であって、活物質である
二酸化マンガン８０重量部に導電剤としてのアセチレン
ブラックを１０重量部及び結着剤としてのフッ素樹脂を
１０重量部の割合で加え、充分混合した後、成型したも
のであり、正極缶（５）の内底面に固着せる正極集電体
（６）に圧接されている（７）はポリプロピレン多孔性
膜よりなるセパレーターであって、プロピレンカーボネ
ートと１２−ジメトキシエタンとの混合溶媒に過塩素酸
リチウムを１モル／Ｃ溶解した電解液が含浸されている
。（８）は絶縁バッキングであり、電池寸法は直径２４
．Ｑｍｍ、高さ３．Ｑｍｍである。

以下、負極の作成法について詳述する。

ます、アルミニウム板を、１．３−ジオキソランに過塩
素酸リチウムを１モル／ｆｌ溶解した電解液中に浸漬し
、対極をＬｉとし、電解してリチウムアルミニウム合金
板を作成した。

この様に作成されたリチウム−アルミニウム合金板を直
径２０ｍｍφに打抜き、電池組立時に正負極の極間距離
が中央部に比して周辺部の方が大となる形状、即ち第１
図に示す（り状に成型し負極とする。

そして、第２図に示す負極形状において、中央部と周辺
部における正極との極間距離の差△Ｌ（この場合、セパ
レータ厚みは均一である）と、△■、の負極の直径２Ｒ
に対する割合とを、第１表の如く種々変化させ、各負極
を用いて電池（Ａ、）〜（Ｇ、）を組立てた。ここで、
対極としての正極は平板状であり、電池（Ｇ）は従来電
池を示す。

第　　１表実施例２負極形状は従来電池（Ｇ）と同様、即ち平板状のものを
用い、正極として第３図に示すようにと）状にし、中央
部と周辺部における負極との極間距離の差△Ｌ′と、△
Ｌ′の正極の直径２Ｒ’に対する割合とを第２表の如く
種々変化させ、各正極を用いて電池（Ｈ）〜（Ｍ）を組
立てた。尚、正極の直径は２０画φである。

第　　２　　表第４図はこれら電池の充放電サイクル特性図であり、充
放電条件は、充放電時とも電流３　ｍ　Ａ、時間８時間
とし、放電終止電圧２．０Ｖとした。

第４図より、正負極とも平板状のものを用いた従来電池
（Ｇ）に比して本発明電池（Ａ）〜（Ｆ）、（Ｈ）〜（
Ｍ）はサイクル特性が向上しているのがわかる。

又、本発明電池のうち、正極と負極との極間距離におい
て周辺部と中央部との差が、正極或いは負極の直径の０
．５％〜３％の範囲にある電池（Ｂ）〜（Ｆ）、（Ｉ）
〜（Ｌ　）はより優れたサイクル特性を示すことが伺え
る。

尚、本発明を開示するに際して、正負極のうち一方を平
板状とする場合のみ例示したが、正負極とも湾曲させ、
中央部より周辺部の方が極間距離が大となるようにして
も良い。

又、リチウム合金としてリチウム−アルミニウム合金を
例示したが、これに限定されず、ビスマス、鉛、スズ、
カドミウム、インジウム及び亜鉛の群から選ばれた少く
とも一つとリチウムとの合金であっても良い。

更に、リチウム合金としてリチウム−アルミニウム合金
を用いる場合には、この合金にマンガン、クロム、鉄、
ケイ素、銅、ジルコニウム、タングステン及びモリブデ
ンの群から選ばれた少くとも一つを含んでいても良い。

ト　　発明の効果一ヒ述した如く、再充電可能な正極と、リチウム合金よ
りなる負極とを備えた非水電解液二次電池において、正
極と負極との極間距離が中央部に比して周辺部の方が大
となるようにすることにより、サイクル特性を向」ニさ
せることができるものであり、その工業的価値は極めて
大である。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明電池の半断面図、第２図は一実施例にお
ける負極の側面図、第３図は他の実施例における正極の
側面図、第４図は電池の充放電サイクル特性図を夫々示
す。（１）・・負極、（２）・・・負極缶、（４）・・・正
極、（５）・・・正極缶、（７）・・セパレータ、（８
）・・・絶縁ノくンキング。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）再充電可能な正極と、リチウム合金よりなる負極
と、非水電解液とを備え、前記正極と負極との極間距離
が中央部に比して周辺部の方が大であることを特徴とす
る非水電解液二次電池。
（２）前記リチウム合金が、アルミニウム、ビスマス、
鉛、スズ、カドミウム、インジウム及び亜鉛の群から選
ばれた少くとも一つとリチウムとの合金である請求項（
１）記載の非水電解液二次電池。
（３）前記リチウム合金がリチウム−アルミニウム合金
であり、且この合金はマンガン、クロム、鉄、ケイ素、
銅、ジルコニウム、タングステン及びモリブデンの群か
ら選ばれた少くとも一つを含む請求項（２）記載の非水
電解液二次電池。
（４）前記正極と負極との極間距離において、周辺部と
中央部との差が、正極或いは負極の直径の０．５％〜３
．０％の範囲である請求項（１）記載の非水電解液二次
電池。