JPH0412586B2 - - Google Patents

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JPH0412586B2
JPH0412586B2 JP58195632A JP19563283A JPH0412586B2 JP H0412586 B2 JPH0412586 B2 JP H0412586B2 JP 58195632 A JP58195632 A JP 58195632A JP 19563283 A JP19563283 A JP 19563283A JP H0412586 B2 JPH0412586 B2 JP H0412586B2
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JP
Japan
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alloy
tin
lithium
negative electrode
nickel
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JP58195632A
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Yoshinori Toyoguchi
Shiro Nankai
Junichi Yamaura
Tooru Matsui
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は、非水電解質二次電池に関するもの
で、特に充電時にアルカリ金属を吸蔵し、放電時
にアルカリ金属イオンを放出する機能を有する負
極材料の改良に関する。 従来例の構成とその問題点 従来より非水電解質二次電池の負極として金属
リチウムを用いることが知られている。しかし、
この負極を例えば過塩素酸リチウムを溶解したプ
ロピレンカーボネートなどの非水電解質中で充電
すると、デンドライトの発生などのために充放電
効率の低下や短絡などが起こる不都合があつた。 また、可融合金を負極材料とし、充電時には、
電解質中のリチウムイオンをリチウムとして合金
中に吸蔵させ、放電時には、再びリチウムイオン
として電解質中へ放出させる負極が提案されてい
る。この可融合金を使つた負極では充放電電気量
はかなり大きくなる。通常、可融合金は、ビスマ
ス、鉛、カドミウム、スズをその主要な成分とす
る合金である。この合金のうち、カドミウムや鉛
は、公害物質であり、これらを用いた電池では、
性能は良くても、環境汚染という問題が生じる。
また、ビスマスを用いた合金を負極材料として用
いると、電池を過放電した場合、負極の分極が大
きくなると負極が崩れてしまい、それ以降の充放
電は不可能になる。 したがつて可融合金のうち、公害の問題が少な
いかまたは過放電をしても劣化の少ない合金はな
く、スズ単独では、過放電特性は良好であるが、
十分な充放電電気量は得られなかつた。 発明の目的 本発明は、以上に鑑み、過放電特性が良好で低
公害の合金負極材料を用いた非水電解質二次電池
を提供することを目的とする。 発明の構成 本発明は、負極材料としてスズ・ニツケル合金
を用いたことを特徴とする。 本発明の二次電池においては、負極材料合金に
充電によりアルカリ金属、例えばリチウムを吸蔵
させ、放電により電解質中にリチウムイオンを放
出させる。したがつて充電によりスズ・ニツケル
合金とリチウムとの合金ができることになる。こ
こで、負極材料とは、リチウムとの合金を作る以
前スズ・ニツケル合金のことである。 例えば、60重量%のスズと40重量%のニツケル
からなる合金〔Sn(60)−Ni(40)〕を用いたとき
の充放電反応は次式のようになる。 〔Sn(60)−Ni(40)〕+xLi++xe充電 ―→ ←― 放電〔Sn(60)−Ni(40)〕Lix ……(1) 式中〔Sn(60)−Ni(40)〕Lixは、充電により生
成したスズ・ニツケル・リチウム合金を示す。 また、充放電の範囲としては、(1)式のように完
全に負極中よりリチウムがなくなるまで放電する
必要はなく、(2)式のように負極中に吸蔵されたリ
チウムの量を変えるようにして、充放電ができる
ことは明らかである。 〔Sn(60)−Ni(40)〕+Lix+yLi++ye充電 ―→ ←― 放電〔Sn(60)−Ni(40)〕Lix+y ……(2) 発明者らは、低公害の負極材料としてスズ・ニ
ツケル合金を検討し、過放電特性が優れ、充放電
電気量も大であることを見い出した。また充放電
の電気量よりスズ/ニツケルの重量比が85/15か
ら35/65の範囲で良好であつた。 実施例の説明 第1図に示したセルを構成して、合金の負極と
しての特性を調べた。図中1は検討した合金より
なる試験極、2は三酸化モリブデン(MoO3)よ
りなる正極、3は照合電極としてのリチウム板、
4は液絡橋である。各々の電極のリードにはニツ
ケル線を用いた。試験極1は大きさ1×1cm、厚
さ1mmの合金中に、リードの一部を埋め込んだ構
成である。電解質には1モル/の過塩素酸リチ
ウムを溶解したプロピレンカーボネートを用い
た。 合金の負極特性を調べるために、試験極1の電
位がリチウム照合電極3に対して0mVになるま
で3mAの定電流でカソード分極し充電した。こ
の条件では、試験極上にリチウム析出せず合金中
に吸蔵される。試験極の電位が0mVに達した後、
照合電極に対して2Vになるまで3mAの定電流で
アノード方向に放電させ、その後充放電を同じ条
件でくり返した。 次表には、本発明のスズ・ニツケル合金、比較
例として、鉛、カドミウムを含まない低公害の可
融合金〔Bi(50)−Sn(50)〕、公害物質を含む合
金、金属スズ・金属ニツケルを各々試験極に用い
た場合の第10サイクルでの放電容量を示す。 〔Bi(50)−Sn(50)〕の合金で著しく放電容量
が少ないのは、照合電極に対して2Vになるまで
過放電したため、極板が崩れたことによる。
【表】 金属ニツケル場合、充電してもリチウムはニツ
ケル中には吸蔵されず表面に析出した。そのため
試験極の電位は直ぐに0mVに達し、充放電電気
量は、極めて小さくなつた。一方、金属スズの場
合には、スズ中に充電によりリチウムは吸蔵され
ていつた。しかし、充放電の電気量としては小さ
かつた。本発明のスズ・ニツケル合金では、充放
電電気量は大きく、合金中の相の界面に沿つて吸
蔵したリチウムが拡散し、スズとリチウムの化合
物ができる機構で充電が行われるものと推定され
る。 第2図には、スズ・ニツケル合金の組成を変え
て、同様の実験を行つた時の第10サイクルでの放
電電気量をプロツトした。重量比でスズ/ニツケ
ル比が85/15から35/65範囲で良好であることが
わかる。 なお電解質として、実施例に示した過塩素酸リ
チウムを溶解したプロピレンカーボネートだけで
なく、窒化リチウムのような固体電解質を用いた
場合にも、本発明のスズ・ニツケル合金は良好な
結果を示した。 発明の効果 以上のように、本発明によれば低公害で、過放
電特性に優れた非水電解質二次電池を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は負極特性の検討に用いたセルの構成
図、第2図は各組成のスズ・ニツケル合金を用い
た非水電解質電池の第10サイクルでの放電容量を
プロツトした図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルカリ金属イオンを含む非水電解質と、再
    充電可能な正極と、充電時にアルカリ金属を吸蔵
    し放電時に電解質中へアルカリ金属イオンを放出
    する負極材料とを備え、前記負極材料が、スズと
    ニツケルの合金からなることを特徴とする非水電
    解質二次電池。 2 前記合金のスズ/ニツケルの比が、重量比で
    85/15〜35/65の範囲にある特許請求の範囲第1
    項記の非水電解質二次電池。
JP58195632A 1983-10-19 1983-10-19 非水電解質二次電池 Granted JPS6086759A (ja)

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JP58195632A JPS6086759A (ja) 1983-10-19 1983-10-19 非水電解質二次電池

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JP58195632A JPS6086759A (ja) 1983-10-19 1983-10-19 非水電解質二次電池

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JPS6086759A JPS6086759A (ja) 1985-05-16
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JP3620703B2 (ja) * 1998-09-18 2005-02-16 キヤノン株式会社 二次電池用負極電極材、電極構造体、二次電池、及びこれらの製造方法
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