JPH03238769A

JPH03238769A - アルミニウム二次電池

Info

Publication number: JPH03238769A
Application number: JP2035561A
Authority: JP
Inventors: Setsuko Takahashi; 節子高橋; Isao Saeki; 功佐伯
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1991-10-24

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）本発明は、充電時の正負極短絡を改善したアルミニウム
二次電池に関する。

（従来技術）アルミニウム二次電池は、フルミニツムを負極に用いて
、充電時に電解液中の＾１を負極に析出させ、放電時に
はその負極に析出させた＾１を溶解させるサイクルを利
用して、充電、放電を可能にしたものであるが、この種
の電池としては、電解液に塩（？、フルミニウムーｎ−
ヘキシルアミン−エーテル系電解液を用いたＪ　、　Ｅ
　、Ｃｈｉｌｔｏｎらのもの、アルミニウムハクダン化
物−アルカリ金属ハロゲン化物系電解液を用いたＢｕｚ
ｚｅｌｌｉ　Ｅｄｗａｒｄｓらのもの、＾Ｉｃ１．−　
ＮａＣ１−ＮＣＩｘ系電解ｔｌ（Ｍは金属）を用いたＮ
　、　Ｋ　ｏａ−ｒｓらのものなどが従来上り知られて
いる。

また、近年では常温溶融塩電解液を用いたものが開発さ
れている０例えば、アルミニウムハロゲン化物−Ｎ−フ
ルキルビリンニウムハロゲン化物系電解液やアルミニウ
ムハロゲン化物−（）またはトリ）フルキルイミダゾリ
ウムハロゲン化物系電解液を用いたものなどである（特
開昭６０−１３３６６９号、同６０−１３３６７０号、
同６２−１６５３７９号）。

（５！明が解決しようとする問題点）しかしながら、塩化アルミニウムーｎ−ヘキシル７ミン
ーエーテル系電解液を用いたものは、エーテルを含むた
め、発火の危険があるため、取り扱いが饅しいものであ
った。一方、アルミニツムハロゲン化物−アルカリ金属
ハロゲン化物系電解液やＡｌＣｌ３　　ＮａＣＩ−ＭＣ
Ｉｘ系電解液を用いたものには、このようなＩｆｆ眉は
ないが、作動させるには温度を２００℃以上にしなけれ
ばならないため、保温が１しく、材料が短期間に腐食さ
れてしまう。

これに対して、常温溶融塩電解液を用いたものは、発火
の危険がなく、常温で作動するため、二次電池としては
、非常に有望である。しかし、充電時に＾１の析出がデ
ンドライト状になり、正極と短絡する恐れがあるため、
二次電池としては性能上ＨＮ力Ｃあった。

本発明は、電解液に常温溶融塩を用いた二次電池におけ
るこの短絡の問題を解決したアルミニウム二次電池を提
供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、常温溶融塩電解液に窒素原子を２個以上有す
る複素環化合物を添加することにより短絡を防止した。

上記のような複素環化合物を添加すると、充電時に負極
に析出する＾１が平滑になるため、正極との短絡を防止
できる。

複葉環化合物としては、ビリミノン、ビリダノン、ピラ
ノン、７ヱナントロリン、トリ７ノンまたはこれらのア
ミノ基を導入したものが好ましい。

これらの複素環化合物は、ｏ−ｏｏｉ〜０，１モル／ｅ
添加するのが好ましい、０．００１モル／ｅ未満である
と、充電時に＾１の析出を平滑にすることができず、０
．１モル／ｅを越えると、黒色の焼けが発生し、電池の
寿命が短くなる。

電解液には、複素環化合物のほかに有機溶媒を添加する
と、電解液の導電率が向上し、電池電流の向上ならびに
ＩＲ損低下に効果がある。この有１１１８媒としては、
ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族系炭化水
素が好ましい。

本発明でｌｌ！素環化合物や有Ｗ１溶媒を添加する常温
溶融塩電解液は、アルミニウムハロゲン化物−Ｎ−フル
キルピリノニウムハクデン化物系またはアルミニウムハ
ロゲン化物−（）またはトリ）フルキルイミダゾリウム
ハａデン化物系であっても、組成°は、アルミニウムハ
ロゲン化物２０〜８０モル％、Ｎ−フルキルピリノニウ
ムハロゲン化物または（）またはトリ）アルキルイミグ
ゾリウムハロゲン化物２０〜８０モル％にしたものが好
ましい。

フルミニ９ムハｃＩデン化物は、ハａデン原子が７７素
、塩素、臭素、ヨウ素のものであってもよいが、塩素の
ものが特に好ましく、その次に臭素のものである。

電解液がアルミニウムハロゲン化物−Ｎ−−アルキルビ
リジニウムハロゲン化物系の場合、Ｎ−−アルキルビリ
ジニウムハロゲン化物として、アルキル基炭素数が１〜
１２のものを用いるのが望ましい。

炭素数が１３以上のものを用いると、アルミニウムハロ
ゲン化物と混合した場合、融点が高くなり、低温での作
動が困難になる。

また、電解液がアルミニウムハロゲン化物−（ツマたは
トリ）アルキルイミグゾリウムハロゲン化物系の場合も
（）またはトリ）フルキルイミグゾリウムハａデン化物
として、同様の理由によりアルキル基炭素数が１〜１２
のものを用いるのが望ましい。

（実施例）実施例１アルミニウムを負極、ポリアセチレンフィルムを正極に
して、両極をプラス不織布で仕切った後、電解液を注入
して電池を岨み立てた。電解液には、塩化アルミニウム
６７モル％、Ｎ−プチルビリノニウムクａライド３３モ
ル％からなる溶融塩にオルソ７エナントロリンを０．０
１モル／ｅ添加したものを用いた。

この電池の充電時のＡＩ析出は、平滑で、充電、放電の
サイクルを１０回繰り返しても、充電時の＾１析出は平
滑（表面粗度０．１〜０．５μｍ）であった。

一方、オルソ７エナン）０リン無添加の電解液を用いた
電池では、１回目の充電時にテ゛ンドライト状（ｆｉ面
粗度２〜５μ１１）の＾１が負極に析出した。

実施例２実施例１と同要領で電池を組み立てた。本実施例では、
正極にＦｅＳ２を用い、また、電解液には、塩化アルミ
ニツム６０モル％、１−メチル−３−エチルイミグゾ゛
リウムクロライド４０モル％からなる溶融塩に７ミ／ビ
リミノンをｏ、ｏｏｓモル／ｅ添加したものを用いた。

この電池の充電時ＡＩ析出を実施例１と同様に調査した
が、平滑（表面粗度０．１〜０．５μ−）であった。

一方、アミノピリミジン無添加の電解液を用いた電池で
は、１回目の充電時にデンドライト状（表面粗度２〜５
μ、）のＡＩが負極に析出した。

実施例３実施例１と同要領で電池を組み立てた０本実施例では、
正極にグラファイトを用い、また、電解液には、塩化ア
ルミニウム６５モル％、１−メチル−３−二チルイミグ
ゾリウムクロライド３５モル％からなる溶融塩にト１Ｊ
７ジンをｏ、ｏｏｓモル／ｅ添加し、さらに、これにト
ルエンを３０ｖｏ１％添加したものを用いた。

この電池の充電時＾１析出を実施例１と同様に調査した
が、平滑（表面粗度０．１〜０．５μ輪）で、ＩＲ損も
低下し、電池性能も向上した。

一方、トリ７ノンとトルエン無添加の電解液を用いた電
池では、１回目の充電時にデンドライト状（表面粗度２
〜５μ−）の＾１が負極に析出した。

（発明の効果）以上のように、本発明のアルミニウム二次電池では、充
電時に負極に析出するアルミニウムがデンドライト状で
はなく、平滑になるので、充電時の正負極短絡を防止で
きる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）負極がアルミニウムで、電解液がアルミニウムハ
ロゲン化物と有機ハロゲン化物とからなる常温溶融塩で
あるアルミニウム二次電池において、前記電解液に窒素
原子を２個以上有する複素環化合物を添加したことを特
徴とするアルミニウム二次電池。
（２）複素環化合物を０．００１〜０．１モル／ｌ添加
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のア
ルミニウム二次電池。
（３）常温溶融塩がアルミニウムハロゲン化物とＮ−ア
ルキルビリジニウムハロゲン化物とからなる溶融塩であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアル
ミニウム二次電池。
（４）常温溶融塩がアルミニウムハロゲン化物と（ジま
たはトリ）アルキルイミグゾリウムハロゲン化物とから
なる溶融塩であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のアルミニウム二次電池。
（５）複素環化合物を添加した第１項の電解液に有機溶
媒を添加したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載のアルミニウム二次電池。