JPH02503132A - 電気化学的電池 - 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】 １、発明の名称 電気化学的電池 ２、発明の詳細な説明 本発明は、請求項１の前文による電気化学的電池に関する。

このような電池は、体積当り、高い重量的エネルギー容量と高いエネルギー密度 を示す、その上、この様な電池は約−５５℃から、特殊な実施形態においてはそ れどころか＋１５０℃以上までの非常に広い温度範囲で使用できる。特に塩化チ ＯＣ１□）を使って特に有利な結果が得られる。

上記（Ｄ　ヨウナ種類）！気化学的電池は、ＵＳ−ＰＳ　４５１７７３６、ＥＰ −Ａ　１５８１０４、ＤＨ−Ａ　３１２２０８０、ＤＥ−Ａ　３１３０２００２ に記載されている。そこでは、活性化できるリチウム−塩化チオニル−電池、即 ち使用開始の時に始めて、電解液が陰極を濡らす電池を示している。　Ｅｌｅｃ ｔｒｏｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、　１３１（１９８４）　１９８５、Ｍ、Ｂｉｎｄｅ ｒ、　Ｓ、Ｇｉｌｍａｎら、Ｅｌｅｃ■ ｒｏｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、　１３１（１９８４）　４９２、Ｋ、Ａ、Ｋ１１ｎｅ ｄｉｎｓｔ、に活性リチウム／塩化スルフリル−電池が記載されており、　Ｅｌ ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、　１２ｇ（１９８１）　１６３１、Ｃ，Ｃ，Ｌ ｉａｎｇ。

Ｍ、Ｅ、ＢＯｋＳｔｅｒらに、塩化スルフリルに塩素を追加混合した、リチウム ／塩化スルフリルによる活性巻きつけＤ−電池が記載されている。そこでは、塩 化チオニルは追加混合していない。

定期刊行物Ｊ、Ｅ１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、　Ｖｏｌ、１２８（１９８ １）、頁１６３１−１６３６に、純粋な塩化−スルフリル−電解液と塩素添加に よる電気化学的電池が記載されている。量的にはそれ程重要ではないが、塩素添 加により、放電容量ないし全体的な放電特性が向上するはずであるが、これに対 して、放電中の電位を上げる目的には役立たない、　ＦＲ−ＰＳ　２５９３９６ ８によると、放電特性を改良するために、純粋な塩化スルフリル電解液に、塩素 の代わりに臭素を添加している。そこでは、臭素は減極剤として作用し得る酸化 剤としてではなく、触媒として作用している。この電解液は充填電池に用いるが 、そこではこの電解液を先ず別の容器に貯蔵し、使用開始時に始めて電池に導入 する。

ＦＲ−ＰＳ　２４９７６０７にはリチウム−負電極を持った電池が記載されてい るが、そこでは電解液溶剤として、塩化スルフリルと塩化チオニルの混合物を提 案している。

さらに特定のルイス酸と特定の支持電解質を予定している。

Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、　Ｓｏｃ、　Ｖｏｌ、１３８（１９８７）、第１ 号、２５ｇ−２５９頁から、　５ＯＣＩ、とＳＯ，Ｃ１゜の混合物の形で電解質 ：溶剤を使った電気化学的電池が知られている。その中にはＬｉＡｌＣｌ４を溶 解している。部分的にリチウム−関連電極も使われている。特に、電池容量と構 成および容具なった温度との関係が研究されている。試験した塩化スルフリルと 塩化チオニルの混合物は、大体同じ体積比を示している。より高い電位における 塩化スルフリルの還元に関する情報は、この印刷物には記載されていない、それ どころか、この電池の放電では混合電位が生じている。　ＤＥ−Ｏ５３２３６０ ４２からは、塩化スルフリルおよびある電解質塩から成る減極剤の形め電解液と 金属陽極を使った電気化学的電池が知られている。収量を改良し、電圧を上げる ため、陰極に触媒を遷移金属の巨大環式錯体の形で与えている。軽金属陽極を使 ったこのような種類の電気化学的電池における問題は、本質的に全ての電解液と して問題になっている、非水性無き溶剤がこの様な軽金属陽極に対して、特にリ チウムに対して熱力学的に不安定であるということである。その結果、この軽金 属陽極、特に、リチウムとの接触で、電解液として使われている溶剤の分解反応 が起こる。この反応は、全てのリチウムあるいはすべての溶剤が消費されるまで 、驚くべきことにそれほど長くかからず、短時間の後に静止状態になる。これは 、反応生成物が非常に難溶性の保護膜をリチウム上に形成し、そのためリチウム と溶剤とのそれ以上の反応が妨げられるためである。これにより、このような何 時でも使用できる電気化学的電池の長期保存が可能となる。しかし、長期の保存 には、保存期間中は電解液を、電池から完全に分離し、密閉容器に貯蔵し、電池 の使用開始時に始めて供給するように電気化学的電池を種類に応じて設計する方 が有利である。

例えば、その様な電池の内部に配置した容器を衝撃により壊し、あるいは他の方 法で開き、電解液が出来るだけ迅速に陰極を濡らすようにする９容器の開放から 。

例えば破壌可能な容器の機械的破壊から定格電圧に達するまでの時間を活性化時 間という、活性化時間をできるだけ短くするための機械的構造が重要であること がわかる。その上、限られた液体輸送および−この場合１例え薄くても一リチウ ム表面上の保護膜などの化学反応過程も重要である。本発明の基礎になっている のは、電解障を使用開始の時に始めて電池に導入する充填電池において効率的な 使用が可能になるように請求１の前文による電気化学的電池の活性化時間を短縮 し、同時に得られる定格電圧を高めるという問題である。この問題は、請求１の 特徴により解決される６本発明のその他の構成は、請求２以降で保護している。

本発明の要件により、多くの長所が同時に得られる、つまり一方では電解液容器 を破壊、もしくは開いた後の活性化時間が急速に上がり、他方、高い定格電圧が 得られ、同じ外側寸法で電池の能力が高くなる。第１図で、電解液を追加した場 合としない場合の、電池電圧の時間上昇を示す、縦軸に電圧Ｕをボルト（■）で 。

横軸に時間（１）を秒（ｓ）で示す、破線の曲ｍＡは、塩化チオニルの形におけ る通常の電解液を使用した場合の、電解液溶液を破壊又は開いた後の、電気化学 的電池における電圧上昇を示し２曲線りは、塩化チオニルの形の電解液−基本成 分に５％まで酸化剤塩化スルフリルを加えた場合の、相当する電圧上昇を示す。

比較により、電池端子のところで、明らかにより高い値まで、著しく急速に電圧 が上昇し、その際、一定で、明らかにより高い定格電圧が保たれることが判る。

これにより、定格電圧に達するまでの活性化時間が短くなるだけでなく、この様 な蓄電池の定格電圧の高さおよびそれにより能力が増大するのである。

Ｒも・１ 国際調査報告 −一１−−ｍｌ〜−−−−ｋａｊｌ（丁／ｒｒ　ε８１００６１７国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）軽金属陽極、多孔性金属陰極又は炭素陰極および元素の周期表のＶおよび／ またはＶＩ主族からのオキシ化合物又はオキシハロゲニド化合物から成る非水性 の無機溶剤の形の液体状電解質を持ち、 ａ）電解質を密閉した、残りの電池構成部分から離れた容の中に貯蔵し、使用開 始時に電池の中に導入すること、 ｂ）電解液の基本成分が、導電性向上のためリチウムテトラクロロアルミネート および多量の三塩化アルミニウムを含む塩化チオニルであること、ｃ）電解液の 基本成分に、高電圧で電解液の基本成分として電気化学的に還元される、塩化ス ルフリルの形或いは塩化スルフリルと塩素の形で酸化剤として働く電解液添加物 、および１から９０体積％まで、好ましくは１から１０体積％までの基本成分を 追加すること、を特徴とする電気化学的電池 ２）酸化剤として、相互の量の比で５：９５体積％から９５：５体積％までの塩 化スルフリルと塩素から成る混合物を使用することを特徴とする、請求１による 電池 ３）軽金属陽極としてリチウムを使用することを特徴とする請求１または２によ る電池 ４）陰極がアセチレンカーボンブラヅクでできていいることを特徴とする請求１ から３までの電池 ５）電解液に、酸化剤の添加をさらに適当量減らして、通常の触媒、好ましくは 鉄フタロシアニンのような、触媒の作用とする遷移金属錯体を添加することを特 徴とする、請求１から４までによる電池