JPH0244643A - リチウム固体電解質電池 - Google Patents
リチウム固体電解質電池Info
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- JPH0244643A JPH0244643A JP63195423A JP19542388A JPH0244643A JP H0244643 A JPH0244643 A JP H0244643A JP 63195423 A JP63195423 A JP 63195423A JP 19542388 A JP19542388 A JP 19542388A JP H0244643 A JPH0244643 A JP H0244643A
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- Japan
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- lithium
- solid electrolyte
- electrolyte battery
- positive electrode
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- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】
［産業上の利用分野コ
この発明はリチウム固体電解質電池に関するものであり
、特に、薄型のリチウム固体電解質電池に関するもので
ある。
、特に、薄型のリチウム固体電解質電池に関するもので
ある。
［従来の技術］
近年、軽量で、しかも高エネルギ密度を持つリチウム電
池の長期信頼性を向上させ、さらに電気機器の小型化に
対応ならしめるために、固体電解質を用いた薄型リチウ
ム電池の開発が盛んに行なわれている。
池の長期信頼性を向上させ、さらに電気機器の小型化に
対応ならしめるために、固体電解質を用いた薄型リチウ
ム電池の開発が盛んに行なわれている。
リチウム２次電池においては、放電時、負極のリチウム
金属が外部回路に電子を供給するとともに、自身はリチ
ウムカチオンとなり、電解質を通り、正極に達する。充
電時には、この逆反応が進行する。このため、正極材料
としては、イオンと電子の両導性をＨすることが必須で
あり、しかも、エネルギ容量を大きくするためには、で
きるだけ多くのリチウムイオンを正極に引きつけておく
必要がある。
金属が外部回路に電子を供給するとともに、自身はリチ
ウムカチオンとなり、電解質を通り、正極に達する。充
電時には、この逆反応が進行する。このため、正極材料
としては、イオンと電子の両導性をＨすることが必須で
あり、しかも、エネルギ容量を大きくするためには、で
きるだけ多くのリチウムイオンを正極に引きつけておく
必要がある。
グラファイトは電気伝導性が優れているだけでなく、層
状の２次元構造を有しており、その層間に多くの金属イ
オンを取込む（以下、インターカレーシコンという）こ
とが可能であるという性質を有している。それゆえ、グ
ラファイトをリチウム固体電解質電池の正極に応用する
ことが有望視されている。この詳細は、ヤザミ、トウー
ザン。
状の２次元構造を有しており、その層間に多くの金属イ
オンを取込む（以下、インターカレーシコンという）こ
とが可能であるという性質を有している。それゆえ、グ
ラファイトをリチウム固体電解質電池の正極に応用する
ことが有望視されている。この詳細は、ヤザミ、トウー
ザン。
ジャーナル パワー ソーシーズ、第９巻、３６５頁（
１９８３年）（Ｒ，Ｙａｚａｍｔ ａｎｄＰＨ，Ｔｏ
ｕｚａｉｎ、Ｊ、Ｐｏｗｅｒ Ｓ。
１９８３年）（Ｒ，Ｙａｚａｍｔ ａｎｄＰＨ，Ｔｏ
ｕｚａｉｎ、Ｊ、Ｐｏｗｅｒ Ｓ。
ｕｒｃｅｓ、９，３６５ （１９８３））ｔこ３己載
されている。
されている。
［発明が解決しようとする課′、ＪｆＪ］しかしながら
、グラファイトを用いた従来のリチウム固体電解質は固
相あるいは液相から形成されたグラフフィトを用いてい
たため、薄膜化することが困難であった。このため、グ
ラファイトを正極とした固体電解質電池を超小型電気機
器に使用することが不可能であった。
、グラファイトを用いた従来のリチウム固体電解質は固
相あるいは液相から形成されたグラフフィトを用いてい
たため、薄膜化することが困難であった。このため、グ
ラファイトを正極とした固体電解質電池を超小型電気機
器に使用することが不可能であった。
また、気相より形成されたグラファイト薄膜をリチウム
固体電解質電池の正極材料として利用することが試みら
れているが（特願昭６２−２７００１）、充放電を繰返
すに伴ない、初期性能が著しく低下するという問題点が
あった。
固体電解質電池の正極材料として利用することが試みら
れているが（特願昭６２−２７００１）、充放電を繰返
すに伴ない、初期性能が著しく低下するという問題点が
あった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、グラファイト化合物を正極に用いた、薄型
でしかも充放電の可逆性に優れたリチウム固体電解質電
池を提供することを目的とする。
れたもので、グラファイト化合物を正極に用いた、薄型
でしかも充放電の可逆性に優れたリチウム固体電解質電
池を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係るリチウム固体電解質電池は、炭化水素と
リチウム金属錯体を原料とした化学気相蒸着法により得
られたグラファイト化合物薄膜からなる正極と、リチウ
ムからなる負極と、固体電解質と、を含むものである。
リチウム金属錯体を原料とした化学気相蒸着法により得
られたグラファイト化合物薄膜からなる正極と、リチウ
ムからなる負極と、固体電解質と、を含むものである。
本発明で好ましく採用される化学気相蒸着法は、プラズ
マ化学気相蒸着法、熱化学気相蒸着法、光化学気相蒸着
法である。
マ化学気相蒸着法、熱化学気相蒸着法、光化学気相蒸着
法である。
また、グラファイト化合物薄膜の形成に用いられる炭化
水素は、その化学構造、分子量に関係なく使用し得る。
水素は、その化学構造、分子量に関係なく使用し得る。
具体的には、メタン、エタン、プロパン、シクロヘキサ
ン等の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、フェ
ニルアセチレン、ナフタレン等の芳呑族炭化水素、その
他、アセトニトリル、アクリロニトリル、シアノアセチ
レン、ピリジン、チオフェン、フラン等のへテロ原子含
有炭化水素である。
ン等の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、フェ
ニルアセチレン、ナフタレン等の芳呑族炭化水素、その
他、アセトニトリル、アクリロニトリル、シアノアセチ
レン、ピリジン、チオフェン、フラン等のへテロ原子含
有炭化水素である。
また、グラファイト化合物薄膜の形成に用いられるリチ
ウム金属錯体は特に限定されないが、たとえば、アセチ
ルアセトナート・リチウム錯体、トリフルオロアセチル
アセトナート・リチウム錯体、サルチルアルデヒド・リ
チウム錯体等の比較的安定な錯体が好ましく採用される
。
ウム金属錯体は特に限定されないが、たとえば、アセチ
ルアセトナート・リチウム錯体、トリフルオロアセチル
アセトナート・リチウム錯体、サルチルアルデヒド・リ
チウム錯体等の比較的安定な錯体が好ましく採用される
。
［作用コ
リチウム固体電解質電池の正極としてのグラフフィト化
合物の作製方法として、化学気相蒸着法を採用すること
により、従来技術では困難であった、グラファイト化合
物薄膜の作製が容易になった。そして、該グラファイト
化合物の膜厚は、蒸着時間、蒸着温度、原料圧等のパラ
メータを調節することにより、任意に制御できる。
合物の作製方法として、化学気相蒸着法を採用すること
により、従来技術では困難であった、グラファイト化合
物薄膜の作製が容易になった。そして、該グラファイト
化合物の膜厚は、蒸着時間、蒸着温度、原料圧等のパラ
メータを調節することにより、任意に制御できる。
また、原料として、炭化水素とともにリチウム金属錯体
を用いているため、グラファイト薄膜形成時にリチウム
イオンが薄膜中に取込まれる。このため、従来問題であ
った、充放電に伴なって、正極中あるいは正極と固体電
解質との界面に発生する、電気化学的に不可逆な化合物
の生成や、正極自体の構造変化を抑制することが可能と
なる。
を用いているため、グラファイト薄膜形成時にリチウム
イオンが薄膜中に取込まれる。このため、従来問題であ
った、充放電に伴なって、正極中あるいは正極と固体電
解質との界面に発生する、電気化学的に不可逆な化合物
の生成や、正極自体の構造変化を抑制することが可能と
なる。
その結果、リチウム固体電解質電池の可逆性を向上させ
ることができる。
ることができる。
［実施例］
以下、この発明の実施例を図について説明する。
実施例
第１図は、この発明の一実施例に係るリチウム固体電解
質電池の断面図である。ステンレス基材１の上に、炭化
水素とリチウム金属錯体を原料とし、化学気相蒸着法に
より形成されたグラファイト化合物薄膜２が形成されて
いる。このグラファイト化合物薄膜２は、正極として使
用される。グラファイト化合物薄膜２の上に、固体電解
質であルＬ ｉ Ｉ −Ａ Ｌ ０３薄膜３が形成され
ている。
質電池の断面図である。ステンレス基材１の上に、炭化
水素とリチウム金属錯体を原料とし、化学気相蒸着法に
より形成されたグラファイト化合物薄膜２が形成されて
いる。このグラファイト化合物薄膜２は、正極として使
用される。グラファイト化合物薄膜２の上に、固体電解
質であルＬ ｉ Ｉ −Ａ Ｌ ０３薄膜３が形成され
ている。
さらにその上に、負極となるＬｉ薄膜４が形成されてい
る。
る。
次に、上述の、本発明に係るリチウム固体電解質電池の
製造方法について説明する。
製造方法について説明する。
第２図は、本発明に係るリチウム固体電解質電池の製造
において使用する外部電極型ＲＦプラズマ化化学気相蒸
製装置概略図である。図中、１はステンレス基材、６は
基板加熱ヒータ、７は高周波電源、８は契合器、９は真
空ポンプ、１０は原料導入系、１１は真空計、１２はコ
イルである。
において使用する外部電極型ＲＦプラズマ化化学気相蒸
製装置概略図である。図中、１はステンレス基材、６は
基板加熱ヒータ、７は高周波電源、８は契合器、９は真
空ポンプ、１０は原料導入系、１１は真空計、１２はコ
イルである。
基板加熱ヒータ６の上に、ステンレス基材１を置く。真
空ポンプ９にて真空排気後、ステンレス基材１を１００
０℃に加熱する。次に、ベンゼンにトリフルオロアセチ
ルアセトナート・ニッケル錯体を１０重瓜？６溶解させ
たものを、圧力ＩＴｏｒｒ１流ｍ ７ ＣＣ／ ｈの条
件で導入し、これを高周波放電させ、ステンレス基材１
上に蒸着を行なう。
空ポンプ９にて真空排気後、ステンレス基材１を１００
０℃に加熱する。次に、ベンゼンにトリフルオロアセチ
ルアセトナート・ニッケル錯体を１０重瓜？６溶解させ
たものを、圧力ＩＴｏｒｒ１流ｍ ７ ＣＣ／ ｈの条
件で導入し、これを高周波放電させ、ステンレス基材１
上に蒸着を行なう。
これにより、ステンレス基材１上に、厚さ４．５１％ｍ
のグラファイト化合物薄膜２が形成される。
のグラファイト化合物薄膜２が形成される。
次いで、スパッタ装置により、厚さ２μｍのＬｉｆ、Ａ
ｆＬ２０ｓ薄膜３をグラファイト薄膜２の上に積層させ
る。さらに、リチウム薄膜４を、上記Ｌｉ ｌ５Ａｉ２
０．薄膜３の上に、真空蒸着法により形成する。すると
、第１図に示すような、グラファイト正極２、Ｌｉ１−
Ａｉ。０３固体電解質３、Ｌｉ負極４からなる薄型リチ
ウム固体電解質電池５が形成される。
ｆＬ２０ｓ薄膜３をグラファイト薄膜２の上に積層させ
る。さらに、リチウム薄膜４を、上記Ｌｉ ｌ５Ａｉ２
０．薄膜３の上に、真空蒸着法により形成する。すると
、第１図に示すような、グラファイト正極２、Ｌｉ１−
Ａｉ。０３固体電解質３、Ｌｉ負極４からなる薄型リチ
ウム固体電解質電池５が形成される。
こうして形成された薄型リチウム固体電解質電池５の回
路電圧は３．２Ｖであった。その後、１゜５μＡ／ｃｍ
２の電流密度にて、２．５Ｖと１゜５Ｖの間で、充放電
を２０回繰返したところ、放電時のエネルギ容量は、初
期値の９５％を維持していた。
路電圧は３．２Ｖであった。その後、１゜５μＡ／ｃｍ
２の電流密度にて、２．５Ｖと１゜５Ｖの間で、充放電
を２０回繰返したところ、放電時のエネルギ容量は、初
期値の９５％を維持していた。
比較例
グラファイト薄膜２の原料として、ベンゼンのみを使用
し、他の条件は実施例と同様にして、薄型のリチウム固
体電解質電池を形成した。こうしてｉすられた薄型リチ
ウム固体電解質電池の回路電圧は３．２■であった。そ
の後、１．５μＡ／ｃｒｎ２の電流密度にて、２．５ｖ
と１，５Ｖの間で充放電を２０回繰返したところ、放電
時のエネルギ容量は初期値の５５％に低下した。
し、他の条件は実施例と同様にして、薄型のリチウム固
体電解質電池を形成した。こうしてｉすられた薄型リチ
ウム固体電解質電池の回路電圧は３．２■であった。そ
の後、１．５μＡ／ｃｒｎ２の電流密度にて、２．５ｖ
と１，５Ｖの間で充放電を２０回繰返したところ、放電
時のエネルギ容量は初期値の５５％に低下した。
なお上記実施例では、化学気相蒸着法としてプラズマ化
学気相蒸着法を採用した場合について例示したが、この
発明はこれに限られるものでなく、熱化学気相蒸着法、
光化学気相蒸着法であっても実施例と同様の効果を実現
する。
学気相蒸着法を採用した場合について例示したが、この
発明はこれに限られるものでなく、熱化学気相蒸着法、
光化学気相蒸着法であっても実施例と同様の効果を実現
する。
また、グラフフィト化合物薄膜の形成に用いられた炭化
水素として、ベンゼンを使用した場合について説明した
が、この発明はこれに限られるものでなく、メタン、エ
タン、プロパン、シクロヘキサン等の飽和脂肪族炭化水
素、ベンゼン、トルエン、フェニルアセチレン、ナフタ
レン等の号゛香族炭化水素、その他、アセトニトリル、
アクリロニトリル、シアノアセチレン、ピリジン、チオ
フェン、フラン等のへテロ原子含有炭化水素も利用する
ことができる。
水素として、ベンゼンを使用した場合について説明した
が、この発明はこれに限られるものでなく、メタン、エ
タン、プロパン、シクロヘキサン等の飽和脂肪族炭化水
素、ベンゼン、トルエン、フェニルアセチレン、ナフタ
レン等の号゛香族炭化水素、その他、アセトニトリル、
アクリロニトリル、シアノアセチレン、ピリジン、チオ
フェン、フラン等のへテロ原子含有炭化水素も利用する
ことができる。
また、上記実施例では、グラファイト化合物薄膜の形成
に用いられるリチウム金属錯体として、トリフルオロア
セチルアセトナート・リチウム錯体を例示したが、この
発明はこれに限られるものでなく、アセチルアセトナー
トφリチウム錯体、ヘキサフルオロアセチルアセトナー
ト・リチウム錯体、サリチルアルデヒド・リチウム錯体
等も使用し得る。
に用いられるリチウム金属錯体として、トリフルオロア
セチルアセトナート・リチウム錯体を例示したが、この
発明はこれに限られるものでなく、アセチルアセトナー
トφリチウム錯体、ヘキサフルオロアセチルアセトナー
ト・リチウム錯体、サリチルアルデヒド・リチウム錯体
等も使用し得る。
また、上記実施例では、固体電解質として、Ｌｉｆ・Ａ
ＬＯａ薄膜を用いた場合を示したが、本発明はこれに限
定されるものでなく、ＬｉｘＳｌｙ Ｐｚ ０４ 、Ｌ
ｉ３ Ｎ等の無機材料、ポリエチレンオキシド−Ｌｉ
ＣＦ、Ｓｏｌ等の有機材料も利用することができる。
ＬＯａ薄膜を用いた場合を示したが、本発明はこれに限
定されるものでなく、ＬｉｘＳｌｙ Ｐｚ ０４ 、Ｌ
ｉ３ Ｎ等の無機材料、ポリエチレンオキシド−Ｌｉ
ＣＦ、Ｓｏｌ等の有機材料も利用することができる。
［発明の効果コ
以上説明したとおり、この発明によれば、炭化水素とリ
チウム金属錯体を原料とした化学気相蒸着法により得ら
れたグラファイト化合物薄膜を正極材料として、リチウ
ム固体電解質電池を形成したので、超小型電気機器用の
電池として利用可能な、薄型で、しかも充放電の可逆性
に優れたリチウム固体電解質電池を作製することができ
るという効果を奏する。
チウム金属錯体を原料とした化学気相蒸着法により得ら
れたグラファイト化合物薄膜を正極材料として、リチウ
ム固体電解質電池を形成したので、超小型電気機器用の
電池として利用可能な、薄型で、しかも充放電の可逆性
に優れたリチウム固体電解質電池を作製することができ
るという効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例の断面図である。
第２図は本発明に係るリチウム固体電解質電池を製造す
るための外部電極型ＲＦプラズマ化学気相蒸着装置の概
略構成図である。 図において、ｌはステンレス基材、２はグラファイト化
合物Ｒ８，３は固体電解質、４はリチウム、５はリチウ
ム固体電解質電池である。 グラフアイトイ上合＃Ｉ薄膜、 ３ 固イ亭電ｌ
玲貢９チワｋ ５’Ａ）’ｒウム圓伴ｉｉ階貢電
シ己躬２０
るための外部電極型ＲＦプラズマ化学気相蒸着装置の概
略構成図である。 図において、ｌはステンレス基材、２はグラファイト化
合物Ｒ８，３は固体電解質、４はリチウム、５はリチウ
ム固体電解質電池である。 グラフアイトイ上合＃Ｉ薄膜、 ３ 固イ亭電ｌ
玲貢９チワｋ ５’Ａ）’ｒウム圓伴ｉｉ階貢電
シ己躬２０
Claims (4)
- （１）炭化水素とリチウム金属錯体を原料とした化学気
相蒸着法により得られたグラファイト化合物薄膜からな
る正極と、リチウムからなる負極と、固体電解質と、を
含むリチウム固体電解質電池。 - （２）前記化学気相蒸着法は、プラズマ化学気相蒸着法
を含む、特許請求の範囲第１項記載のリチウム固体電解
質電池。 - （３）前記炭化水素はベンゼンを含む特許請求の範囲第
１項記載のリチウム固体電解質電池。 - （４）前記リチウム金属錯体はトリフルオロアセチルア
セトナート・リチウム錯体を含む、特許請求の範囲第１
項記載のリチウム固体電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195423A JPH0244643A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | リチウム固体電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63195423A JPH0244643A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | リチウム固体電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0244643A true JPH0244643A (ja) | 1990-02-14 |
Family
ID=16340829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63195423A Pending JPH0244643A (ja) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | リチウム固体電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0244643A (ja) |
-
1988
- 1988-08-04 JP JP63195423A patent/JPH0244643A/ja active Pending
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