JPH04206342A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、電池の活物質の利用率、充放電特性を向上さ
せ高エネルギー密度化する電池に関するものである。

〈従来の技術〉 最近、エレクトロニクス技術の発達は目ざましく小形電
子機器の小型化、軽量化等が進んでいる。

電源となる電池においても同様に小形、薄形化が望まれ
、種々開発され、コイン形、ボタン形。

薄形のものが市販されている。電池の活物質として負極
にリチウムを用いると高エネルギー密度で、高い電圧が
期待できるため現在注目を浴びている。

そのほかに酸化銀、ニッケル、鉛などが一般に用いられ
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 これら電池は、正極も負極も活物質そのものの形状で電
極とし用いると活物質の利用率が悪いのでいろいろ工夫
されている。例えば鉛蓄電池は鉛粉と水と希硫酸とを練
合してペースト状にしてこれを鉛からなる格子に充填す
る。また乾電池で知られている二酸マンガン電池や酸化
銀電池などは活物質を粉末にしてアセチレンブランク等
の導電助剤と混合して加圧成形して電極を作ってる。リ
チウム電池においても、正極は活物質とバインダと導電
助剤とで混合し、加圧成形をして用い、負極はリチウム
あるいはリチウム合金をシート状のままで使用している
。

しかしこれら活物質はそれ自体を細かく砕き、粉末にし
ているだけであるため、比表面積は増加し利用率等は向
上するが、活物質自体に骨格的なものが存在しないため
、サイクル寿命やフロート使用の寿命が短かくなるとい
う課題を有している。

本発明はこのような課題を解決し、活物質の利用率、充
放電特性を向上させ、それでいてサイクル寿命などを長
くする電池を提供することを目的とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、
導電性粉体または導電性繊維から成る芯材に、電池の活
物質を粒子状または膜状に形成させた電極を用いたこと
を特徴とする。

〈作用〉 活物質の反応面積を増し、利用率を向上させ、しかも充
放電サイクル寿命やフロート寿命が長くなる。寿命が向
上する原因は現在明確にされていないが、導電性粉体ま
たは導電性繊維から成る芯材の表面に活物質を薄くかつ
均一に付着させることで活物質の骨格構造が形成される
ためと考えられる。

〈実施例１〉 第１図および第２図に従って説明する。

（正極作製） アモルファスＶ２Ｏ５を蒸留水に所定量溶かしこみ、２
％のＶ２Ｏ５・ｎＨ２Ｏ水溶液を作る。この中に、’Ｋ
Ｎ性粉体（商品名「ティスモ」大板化学■製のウィスカ
）を入れて、導電性粉体の表面にＶ２Ｏ５・ｎＨ２Ｏを
付着させる。

次にこれを乾燥器に入れ、大部分の水を除去し、導電性
粉体の表面に活物質のＶ２Ｏ５・ｎＨｚｏ膜を形成させ
た正極１を作る。次にこれをステンレス製の一正極側の
コイン形容器２に入れ、その上にポリプロピレンからな
る不織布を電解液保持体３としてのせ、加圧して成形し
た。この時この正極１とコイン形容器２との密着を良く
し導電性を上げるため、その界面に導電性接着剤を存在
させることは好ましい。

（負極作製） 導電性粉体（商品名「ティスモ」大板化学■製のウィス
カ）の表面に溶融したリチウムを吹きつけ表面にリチウ
ムの膜を形成させた負極４を作る。

そしてこれをステンレス製の負極側のコイン形容器２に
入れ圧着して成形した。導電性粉体の表面にリチウムが
付着した粉末状であるため、コイン形容器２に適量入れ
るだけで形状も圧着する場所も決まり作製しやすい。ま
たこれかられかるように圧着の強さを変えれば、多孔質
なものから薄膜状にまで自由にできる。これは正極作製
においても同じである。

（電池組立） 電解液としてプロピレンカーボネートとジメトキシエタ
ンを１：１で混合した溶液に過酸素酸リチウムを１モル
／！で溶かしたものを使用する。

この電解液を電解液保持体３にデイスペンサーで適量入
れる。そして負極４をかぶせて加圧して封口材５で密閉
した。

次にこの電池を０．３　ｍＡ／ｃｍ”の電流密度で放電
し、２．０■で止め、充電は０．３　ｍＡ／ｃｍ２．４
．２ｖ定電圧充電で１２ｈ（２５″Ｃ）行ってサイクル
試験を行った。また従来品の電池も比較のため同じ試験
を行った。従来品の構成は正極が（Ｖ２Ｏ５・ｎＨ２Ｏ
の粉末＋アセチレンブラック＋バインダ）で負極が金属
Ｌｉ箔である。第２図かられかるように、本発明品は活
物質の利用効率が高く維持しながら２００サイクルを超
えても低下する傾向を示さなかった。

〈実施例２〉 第３図〜第６図に従って説明する。

第３図は本発明を実施した薄形リチウム電池の正極を、
活物質側からみた平面図である。

ＰＡＮ系炭素炭素繊維織布６０ｍｍＸ　４０ｍｍの大き
さに切り出し、集電用および電池外装用ステンレス箔７
　（５４ｎｕｎＸ　５４ｍｍ、厚み２０　ｌ１ｍ）の中
央部に配置し、前記炭素繊維織布６の周縁部Ｃ図のハツ
チングを示した部分）を導電性接着剤８でステンレス箔
７と接着した。前記炭素繊維織布６にＶ２Ｏ５水溶液を
塗布、乾燥し、炭素繊維織布６の表面に均一なり２０５
・ｎＨ，０からなる正極活物質Ｎ９を形成し、これを正
極とした。

第４図は本発明を実施した薄形リチウム電池の断面図で
ある。

第３図のようにして作製した正極１の上にポリプロピレ
ン不織布からなる電解液保持体３を置き、電解液として
、１ｍｏｆｆ／ｆ！となるようにプロピレンカーボネー
トと１．２−ジメトキシエタンの混合溶液に溶解したも
のを滴下し、電解液保持体３に含浸させる。その上から
金属リチウム箔からなる負極４を置き、そのさらに上か
ら、浅絞り加工を施したステンレス箔７で被覆し、周縁
部を変性ポリエチレン樹脂からなる封止機１０にて封止
し、密閉して厚さ１ｍｍの薄形のリチウム電池を作成し
た。

この電池を０．３　ｍＡ／ｃｍ２の電流で放電すると、
良好な放電特性が得られ、第５図に示す放電特性と　−
なった。また、放電：　０．３　ｍＡ／ｃｍ２、終止電
圧２，０■、充電：　０．３　ｍＡ／ｃｍ２．４．２■
定電圧充電１４ｈ（２５°Ｃ）のサイクル条件で充放電
試験を行った。

第６回に示すように、従来品の電池に比べて１２０Ａｈ
／ｇ　（正極活物質重量）という高い容量で１００サイ
クルでも一定に推移している。

上記実施例以外においても本発明は通用可能である。す
なわち、正極活物質はＶ２Ｏ５・ｎＨ２Ｏだけでな（、
ＭｎＯ，、ＬｉＭｎ２Ｏｎ　、Ｍｏ５ｚ、ＴｉＳ２、Ｃ
ｒ２Ｏｅ　。

シロ０゜、ＴａＳ、などのＬｉ°イオンの挿入が可能な
物質、または黒鉛、活性炭などの特定イオン種の挿入や
吸着が可能な物質でも良い。またＬｉ以外のアルカリ金
属やＡｇ、　Ｃｕ、　Ｚｎ、　Ｎｉ、　Ｐｂなど電池の
活物質になるものなら特に規定するものでない。

また電解液もＴ−ブチルラクトンやジメチルスルホキシ
ド、テトラヒドロフランおよびこれらの混合液を用いて
も良い。高分子固体電解質（例：ポリエチレンオキシド
系、ポリプロピレンオキシド系、ポリメタクリル酸系、
ポリフォスフアゼン系）を用いると液漏れの心配がない
ので好ましい。

特に無機固体電解質だけの場合硬くて活物質と密着しに
くいものでも活物質がすべて粉末なので密着しやすい。

また無機の固体電解質とゴム系のバインダーを混合した
柔軟性のある電解質でもよい。

一方、電解液に溶かす溶質は特に制限しないがＬｉＢＦ
ｎ　　、ＬｉＡｓＦ６、　ＬｉＡｆＩＣｆ！４　、Ｌｉ
ＢＦ６　、ＣＦ、５Ｏ３Ｌｉ。

ＬｉＣ１などが挙げられる。

一方、芯材となるものはカーボンや黒鉛などの無機粉体
または繊維や、ポリアニリンなどの有機粉体または繊維
でも良く、電池性能に悪影響を与えないならこれも特に
物質を特定するものでない。

また活物質を粉体や繊維状にできるため塗布方法の自由
度が増大する。そのためスクリーン印刷やオフセット印
刷などの印刷方式やロールコータなどのコーティング方
式を用いることができる。

〈発明の効果〉 本発明は導電性粉体または導電性繊維から成る芯材に電
池の活物質を粒子状または膜状に形成させた電極を用い
るため、活物質の利用率を向上させしかも充放電サイク
ル寿命やフロート使用寿命を長くするので工業的価値極
めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示した電池の充放電サイクルの容量推移を示す曲線
図、第３図は、本発明を実施した薄形リチウム電池にお
ける正極を活物質側からみた平面図、第４図は、本発明
を実施した薄形リチウム電池の断面図、第５図は、本発
明を実施した薄形リチウム電池の放電曲線を示し、第６
図は、その充放電サイクルの容量推移を示す曲線図であ
る。 １は正極、２はコイン形容器、３は電解液保持体、４は
負極、５は封口材、６はＰＡＮ系炭素炭素繊維織布はス
テンレス箔、８は導電性接着剤、９は正極活物質層、１
０は封止材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性粉体または導電性繊維から成る芯材に、電
   池の活物質を粒子状または膜状に形成させた電極を用い
   たことを特徴とする電池。
2. （２）導電性繊維が単結晶繊維であることを特徴とする
   請求項（１）記載の電池。
3. （３）正極活物質がＶ＿２Ｏ＿５・ｎＨ＿２Ｏであるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の電池。
4. （４）負極活物質がＬｉまたはＬｉ合金であることを特
   徴とする請求項（１）記載の電池。