JPH0582128A - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

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JPH0582128A
JPH0582128A JP3270409A JP27040991A JPH0582128A JP H0582128 A JPH0582128 A JP H0582128A JP 3270409 A JP3270409 A JP 3270409A JP 27040991 A JP27040991 A JP 27040991A JP H0582128 A JPH0582128 A JP H0582128A
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JP
Japan
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negative electrode
lithium
alloy
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secondary battery
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JP3270409A
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English (en)
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Tadashi Sakata
田 匡 阪
Tetsuo Kawai
徹夫 川合
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Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充放電に伴う負極の微粉化を防止し、充放電
サイクル特性の優れたリチウム二次電池を提供する。 【構成】 負極活物質として平均粒径100μm以下の
リチウム合金粉末を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリチウム二次電池に関
し、さらに詳しくは、充放電に伴う負極の微粉化を防止
し得るリチウム二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、リチウム二次電池では、負極活物
質として金属リチウムが用いられていた(たとえば、特
開昭54−104315号公報)。
【0003】しかし、金属リチウムを負極活物質として
用いたリチウム二次電池では、充放電に伴ってデンドラ
イトが生成して内部短絡を引き起こすという問題があっ
た。
【0004】そこで、リチウムを他の金属と合金化させ
て負極活物質として用いることにより、充放電に伴うデ
ンドライトの生成を抑制することが行われている(たと
えば、特開昭59−148277号公報など)。
【0005】しかしながら、リチウム合金を負極活物質
として用いた場合、充放電の繰り返しによってリチウム
合金が微粉化して、負極が崩壊し、そのため、電池の容
量が減少して、充放電サイクル特性が低下するという問
題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
リチウム二次電池では、充放電に伴いデンドライトが生
成して内部短絡を引き起こすという問題があり、またデ
ンドライトの生成を抑制するためにリチウム合金を負極
活物質として用いた場合には、負極が微粉化して崩壊す
るという問題があった。
【0007】したがって、本発明は、上記従来のリチウ
ム二次電池における問題点を解決し、充放電に伴う負極
の微粉化を防止して、充放電サイクル特性の優れたリチ
ウム二次電池を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、負極活物質と
して平均粒径100μm以下のリチウム合金粉末を用い
ることによって、上記目的を達成したものである。
【0009】すなわち、平均粒径100μm以下のリチ
ウム合金粉末を負極活物質として用いることにより、充
放電に伴う負極の微粉化の原因となる充放電時の負極表
面の応力を小さくし、充放電に伴う負極の微粉化を防止
して、負極の崩壊に伴って生じる容量低下を防止して、
充放電サイクル特性の優れたリチウム二次電池を提供し
たのである。
【0010】本発明において、負極活物質として用いる
リチウム合金粉末の粒径を平均粒径で100μm以下と
したのは、リチウム合金粉末の平均粒径が100μmよ
り大きくなると、充放電時に発生する負極表面の応力が
大きくなり、充放電の繰り返しによって負極が微粉化す
るようになるからである。
【0011】負極活物質として用いるリチウム合金粉末
の粒径が小さくなればなるほど充放電に伴うなう負極の
微粉化を防止する効果は向上するが、リチウム合金粉末
の粒径が小さくなりすぎると、内部抵抗が上昇するの
で、リチウム合金粉末としては平均粒径100μm以下
で平均粒径0.5μm以上のものが好ましい。
【0012】リチウム合金としては、リチウム(Li)
と、たとえばアルミニウム(Al)、鉛(Pb)、亜鉛
(Zn)、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)、インジウ
ム(In)、マグネシウム(Mg)、カリウム(C
a)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、ケイ素(S
i)、ホウ素(B)、金(Au)、白銀(Pt)、パラ
ジウム(Pd)、アンチモン(Sb)などの単独または
2種以上との合金が挙げられる。
【0013】特にリチウムと、アルミニウム、鉛、イン
ジウム、ビスマス、カドミウムなどの合金、とりわけ、
リチウムとアルミニウム、鉛、インジウムなどとの合金
が好ましい。
【0014】また、リチウム合金中におけるリチウムの
比率としては10〜60原子%が好ましい。リチウム合
金中におけるリチウムが10原子%より少ない場合は電
池容量の低下が大きくなり、またリチウムが60原子%
より多くなるとデンドライトを抑制する作用が低下して
リチウム合金である特徴がなくなってしまう。
【0015】負極は、負極活物質である平均粒径100
μmのリチウム合金粉末のみを加圧成形したものでもよ
いが、必要に応じ、上記リチウム合金粉末に導電剤や結
着剤などを添加した混合物を加圧成形したものであって
もよい。
【0016】上記導電剤としては、たとえば鱗片状、粒
状、フィブリル状の黒鉛、カーボンブラック、各種焼成
炭素化物などの炭素材料が用いられる。この導電剤は負
極活物質100重量部に対して20重量部以下の範囲、
特に1〜10重量部の範囲で使用することが好ましい。
【0017】また、結着剤としては、たとえばポリテト
ラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンなどのフッ素系
樹脂、フッ素ゴムなどのフッ素系エラストマー、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、
クロロプレンゴムなどのエラストマー、アルミナ・シリ
カなどの無機接着剤などが用いられる。
【0018】上記結着剤は、負極活物質100重量部に
対して10重量部以下の範囲、特に0.3〜5重量部の
範囲で使用することが好ましい。
【0019】正極には、たとえば二酸化マンガン(Mn
2 )、LiCoO2 、LiNiO2 、TiS2 、V2
5 、CuS、FePS3 、NbSe3 などの金属カル
コゲン化合物、金属酸化物、金属硫化物、金属リン・イ
オウ化合物、金属セレン化合物などの活物質を加圧成形
したもの、あるいは上記の正極活物質に必要に応じ前記
の導電剤や結着剤を添加した混合物を加圧成形したもの
が用いられる。
【0020】電解液には、たとえばプロピレンカーボネ
ート、1,2−ジメトキシエタン、エチレンカーボネー
ト、ブチレンカーボネート、1,3−ジオキソラン、4
−メチル−1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラ
ン、2−メチルテトラヒドロフランなどの非プロトン性
の有機溶媒に、たとえばLiPF6 、LiClO4 、L
iBF4 、LiAsF6 、LiCF3 SO3 、LiC4
9 SO3 などの電解質を溶解させた有機電解液が用い
られる。
【0021】セパレータとしては、たとえば微孔性ポリ
プロピレンフィルムなどの微孔性ポリオレフィンフィル
ムや、たとえばポリプロピレン不織布などの不織布が用
いられる。
【0022】
【実施例】つぎに実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
【0023】実施例1 平均粒径80μmのリチウム−アルミニウム合金(リチ
ウム40原子%)粉末とカーボンブラックとポリテトラ
フルオロエチレンとの重量比100:3:1の混合物を
2t/cm2 で加圧成形して厚さ0.3mm、直径16
mmの円板状の負極を作製した。
【0024】また、二酸化マンガンとりん状黒鉛とポリ
テトラフルオロエチレンとの重量比100:5:3の混
合物を2t/cm2 で加圧成形して厚さ0.4mm、直
径16mmの円板状の正極を作製した。
【0025】電解液にはプロピレンカーボネートと1,
2−ジメトキシエタンとの容量比1:1の混合溶媒にL
iPF6 を1mol/l溶解した有機電解液を用い、セ
パレータには微孔性ポリプロピレンフィルムを用い、こ
れらの電解液およびセパレータと前記の負極および正極
を用いて、図1に示すコイン形のリチウム二次電池を作
製した。
【0026】図1において、1は負極、2は正極、3は
セパレータ、4はステンレス鋼製の負極缶、5はステン
レス鋼製の正極缶、6はポリプロピレン製の環状ガスケ
ットである。
【0027】負極1は上記のように平均粒径80μmの
リチウム−アルミニウム合金粉末を負極活物質として含
む加圧成形体からなり、正極2は二酸化マンガンを正極
活物質として含む加圧成形体からなるものである。そし
て、セパレータ3は微孔性ポリプロピレンフィルムから
なるものである。
【0028】比較例1 厚さ0.3mm、直径16mmのリチウム−アルミニウ
ム合金(リチウム40原子%)板を負極に用いたほか
は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製し
た。
【0029】比較例2 平均粒径120μmのリチウム−アルミニウム合金(リ
チウム40原子%)を用いたほかは、実施例1と同様に
してリチウム二次電池を作製した。
【0030】上記実施例1の電池および比較例1〜2の
電池を2.0〜3.3Vの間で1mA/cm2 の定電流
で充放電を50サイクル繰り返し、50サイクル後の放
電容量を測定し、1サイクル目の放電容量に対する保持
率を求めた。その結果を50サイクル後の放電容量の保
持率として表1に示す。
【0031】また、50サイクル後の電池を分解し、負
極の状態を観察した。その結果を表1にあわせて示す。
【0032】
【表1】
【0033】表1に示すように、実施例1の電池は、充
放電を50サイクル回繰り返した後も負極の微粉化が見
られず、比較例1〜2電池に比べて放電容量の低下が少
なかった。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
充放電の伴う負極の微粉化が防止され、充放電サイクル
特性の優れたリチウム二次電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリチウム二次電池の一例を示す断面図
である。
【符号の説明】
1:負極 2:正極 3:セパレータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負極活物質として平均粒径100μm以
    下のリチウム合金粉末を用いたことを特徴とするリチウ
    ム二次電池。
  2. 【請求項2】 リチウム合金がリチウム−アルミニウム
    合金である請求項記載1のリチウム二次電池。
  3. 【請求項3】 負極活物質の結着を目的とする結着剤を
    添加した請求項1記載のリチウム二次電池。
  4. 【請求項4】 負極活物質の導電を目的とする導電剤と
    して炭素材料を添加した請求項1記載のリチウム二次電
    池。
  5. 【請求項5】 リチウム合金中のリチウムの占める割合
    が10〜60原子%である請求項1記載のリチウム二次
    電池。
JP3270409A 1991-09-20 1991-09-20 リチウム二次電池 Withdrawn JPH0582128A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000024070A1 (fr) * 1998-10-22 2000-04-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Accumulateur a electrolyte non aqueux
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Effective date: 19981203