JPH02310327A - リチウム合金の製造方法 - Google Patents

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］ この発明はリチウム二次電池用負極材料として利用され
るリチウム合金を短時間のうちに簡単に製造する技術に
関するものである。

［従来の技術］ 近年、電気、電子機器関係においては、小型化、軽量化
、コードレス化が進んでおり、これに対応して充放電可
能な電池に対する需要が高まり、中でもリチウムをその
負極材の全部、或いは一部に用いた二次電池は、軽量、
高エネルギー密度等の特性により注目され、その工業化
の試みが多くなされている。

ところで、このようなリチウム合金を得る方法としては
、現在衣のような方法が行われている。

１、リチウムと合金化対象金属を溶融させて合金化させ
る冶金的方法。

２、リチウム塩を溶解させた有機溶媒を電解液として合
金化対象金属にリチウムを電着させて合金化させる電気
化学的方法。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来法によれば、次のような種々の問題点
がある。

すなわち、冶金的方法による場合、少なくとも求めよう
とする合金の溶融温度以上の環境において、溶解、撹拌
、鋳造などの作業を行うため、温度および室内雰囲気の
管理、溶湯の飛散の防止、防爆等、安全性確保の面から
装置が大掛かりになり、大量の熱エネルギーを消費する
といった欠点がある。

一方、電気化学的方法による場合、高価な電解液を使用
し、電池と同じような構成をなしてリチウムを合金化対
象金属側に拡散させるのであるが、その速度は極めて遅
く、生産性、所要エネルギー、消費材料の点から勘案し
て工業生産には不向きである。

そこで、この発明においては、取扱い時の作業性が良好
で、生産性に富んでおり、しかもコスト面において格段
の優位性を有しているリチウム合金の製造方法を提供す
るところにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的達成のため、リチウムの特性について検討を加
えたところ、純粋なアルゴンのような不活性雰囲気中に
おいて冷間押出しにより製造されるリチウム箔は極めて
活性が高いことに着目し、例えばアルミニウム等の合金
化対象金属と冷間押出し成形直後のリチウム箔を圧着し
、圧着物をさらにリチウムの溶融点以上、好ましくは２
００℃以上で保持するようにした場合、簡単にリチウム
合金が得られることを確認したものである。

すなわち１．この発明においては、不活性な雰囲気中で
冷間押出し直後の活性の高いリチウム箔をアルミニウム
等の合金対象金属に圧着させ、この圧着物をリチウムの
溶融温度以上で保持して合金化させることを特徴として
いる。

すなわち、この発明においては、活性の高いリチウム箔
を合金化対象金属に圧着することによって接触面積を十
分確保し、この状態においてリチウムの溶融温度以上に
保持する構成としたので、合金化対象金属に対するリチ
ウムの拡散が短時間に進行することにより所望とするリ
チウム合金が短時間で容易にに形成されるものと解され
る。

また、この方法によれば、リチウム箔と合金化対象金属
箔の厚さを調整することにより、リチウム合金層と合金
化対象金属層の二層からなる箔が得られるので、合金化
対象金属層にリチウム合金層の強度的な支持材としての
役割を果たさせることも可能である。

ところで、よく知られるようにリチウム金属の負極は充
放電を繰り返すにしたがってデンドライトと称する針状
の結晶を負極の表面上に形成し、それが成長することに
よって正負極間を連絡させ、電池の短絡を誘引して電池
寿命（サイクル回数）を縮める結果を招く難点があった
。そのため、このデンドライトの発生の防止、または成
長を緩やかにさせるための試みがなされ、種々の組み合
わせ、成分比のリチウム合金について試験がなされてお
り、たとえば、リチウムアルミニウム合金においては、
リチウムとアルミニウムの体積成分比が約１＝１の通常
β相と称される金属間化合物（ＬｉＡｌ）が比較的有効
とされており、このβ相を保持した板、箔の要求が強い
が、この発明の製造方法に基いて製造されたリチウムア
ルミニウム合金においては、このβ相の特性を示す層を
保持した板、箔を簡単に得ることができる。

合金化対象金属の形状は、ホイルの形状になっておれば
、表面をエツチング処理したもの、エンボス処理したも
の、メツシュのように加工したもの等、リチウム二次電
池用合金電極として使用しやすい各種形態を選ぶことが
できる。

〔作用］ この発明に係るリチウム二次電池用リチウム合金の製造
方法においては、上述のように活性の高いリチウム箔を
合金化対象金属に圧着させ、この圧着物をリチウムの溶
融温度以上で保持するだけで所望とするリチウム合金を
製造し得たもので、作業性、生産性が良好で、コスト的
にも格段の優位性を示した。

［実施例］ 実施例１ 表面の酸化アルミニウム膜を除去した厚さ３００μのア
ルミニウム箔をアルゴンを充満させた作業室内に入れ、
厚さ１００μのリチウム箔を成形後直ちにこのアルミニ
ウム箔に張り合わせ、圧延機にて剥がれの無いように十
分圧着して、サンプルＡとサンプルＢの二種類のサンプ
ルを得た。その後、電熱器に乗せ、サンプルＡは２５０
℃で、サンプルＢは３００℃で保持したところ、約５秒
後にリチウムがアルミニウム中へ拡散してリチウム合金
層とそれを支持するアルミニウム層の二層状の合金が得
られた。

冷却後プレス加工を加え、変形を修正してホイル状の合
金箔とした。

念の為、得られたリチウム合金層とリチウム金属との電
位差をＬ　ｉ　Ｃ１０ａを溶解させた電解液中で測定し
たところ、リチウムに比べ、サンプルＡで３５６ｍＶ、
サンプルＢで３８６ｍＶ低い値を示した。これは、Ｌｉ
Ａ１合金の組成と電極電位の関係から、リチウムとアル
ミニウムが原子比で約１：１のβ相を形成していると考
えられる。

実施例２ 表面の酸化アルミニウム膜を除去した線径０゜３＋ｎｍ
のアルミニウムメツシュをアルゴンを充満させた作業室
内に入れ、厚さ７０μのリチウム箔を成形後直ちにこの
アルミニウムメツシュに張り合わせ、圧延機にて剥がれ
の無いように十分圧着した後、電熱器に乗せて３００℃
に保持したところ、リチウムがアルミニウム側へ含浸し
、さらにアルミニウム中へ拡散して芯にアルミニウムが
残り、その周辺がリチウム合金層を持つメツシュ形状の
合金が得られた。リチウム合金層の電位を測定したとこ
ろ、実施例１と同様の結果が得られていた。

［発明の効果］ 以上の通り、この発明に係るリチウム二次電池用リチウ
ム合金の製造方法は、圧着下における加熱という生産管
理のし易い方式においてリチウム合金を製造するもので
あり、従来の冶金的方法、電気化学的方法に比し、作業
性、安全性に富むのはもちろん、簡単かつ短時間に所望
とするリチウム合金を製造できるものであり、生産性に
富んでおり、コスト面においても格段の優位性を示すな
ど、リチウム二次電池用リチウム合金を工業生産する製
造方法として最適のものを提供し得たのである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）不活性な雰囲気中で冷間押出し直後の活性の高い
   リチウム箔をアルミニウムなどの合金化対象金属に圧着
   させ、この圧着物をリチウムの溶融温度以上で保持して
   合金化させることを特徴とするリチウム合金の製造方法
   。
2. （２）合金化対象金属の形状がホイル、メッシュ等に加
   工が施されている請求項１記載のリチウム合金の製造方
   法。
3. （３）合金化対象金属の表面がエッチング処理、エンボ
   ス処理等の表面処理が施されている請求項１記載のリチ
   ウム合金の製造方法。