JPH06111831A - 固体電解質電池 - Google Patents
固体電解質電池Info
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- JPH06111831A JPH06111831A JP4280471A JP28047192A JPH06111831A JP H06111831 A JPH06111831 A JP H06111831A JP 4280471 A JP4280471 A JP 4280471A JP 28047192 A JP28047192 A JP 28047192A JP H06111831 A JPH06111831 A JP H06111831A
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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Abstract
酸化物からなる正極と固体電解質とが一体形成されてな
る固体電解質電池であって、前記固体電解質が、前記M
nO2 又は前記アルカリ金属とマンガンとの複合酸化物
にリチウム化合物を反応させて前記正極の表面に形成さ
れたLi2 MnO3 層からなる。 【効果】正極と固体電解質との界面の接触面積が小さ
く、それゆえ電池の内部抵抗が小さいので、充放電特性
に優れる。
Description
り、特に正極活物質と固体電解質との界面における接触
抵抗を低減することを目的とした固体電解質の改良に関
する。
液漏れがないため信頼性が高いことから、固体電解質電
池が脚光を浴びつつある。而して、従来、固体電解質電
池は、正極、負極及び固体電解質を各別に作製し、これ
らを積層又は巻き取った後、電池ケース内に収容して組
み立てられている。
池においては、電極と固体電解質とは単に圧接されてい
るに過ぎないため、それら両者の接触面積が小さい。こ
のため、それらの界面における接触抵抗(内部抵抗)が
大きく、充放電特性に劣るという欠点があった。放電電
流が大きいと内部抵抗による電圧降下が大きくなるの
で、上記欠点は、大きな電流で放電する場合、特に問題
となる。
2 又はアルカリ金属とマンガンとの複合酸化物からなる
正極を備える固体電解質電池についての上記問題を解決
するべくなされたものであって、その目的とするところ
は、内部抵抗の小さい、すなわち充放電特性に優れた固
体電解質電池を提供するにある。
の本発明に係る固体電解質電池(以下、「本発明電池」
と称する。)は、MnO2 又はアルカリ金属とマンガン
との複合酸化物からなる正極と固体電解質とが一体形成
されてなる固体電解質電池であって、前記固体電解質
が、前記MnO2 又は前記アルカリ金属とマンガンとの
複合酸化物にリチウム化合物を反応させて前記正極の表
面に形成されたLi2 MnO3 層からなることを特徴と
する。
反応により正極の表面に生成したLi2 MnO3 層が固
体電解質として使用されているので、正極と固体電解質
との接触面積が大きく、両者の界面における接触抵抗が
小さい。
又はアルカリ金属とマンガンとの複合酸化物をターゲッ
トとして、所定のガス圧及び酸素ガス分圧にてスパッタ
リングを行い、MnO2 又はアルカリ金属とマンガンと
の複合酸化物をアルミニウム等の集電体(板や箔)上に
析出させることにより得られる。MnO2 及びアルカリ
金属とマンガンとの複合酸化物は、それぞれ一種単独を
使用してもよく、両者を併用してもよい。
物としては、改質MnO2 、リチウム含有MnO2 (特
開平1−235158号公報参照)、Li2 MnO3 含
有MnO2 (特開昭63−114064号公報参照)な
どを使用することができる。
ては、水酸化リチウムが挙げられるが、MnO2 又はア
ルカリ金属とマンガンとの複合酸化物と反応して固体電
解質としてのLi2 MnO3 を生成するものであれば特
に制限されない。
電池が有していた、正極と固体電解質との界面の接触抵
抗が大きいために充放電特性に劣るという問題を、Mn
O2又はアルカリ金属とマンガンとの複合酸化物を正極
活物質として使用するとともに、前記MnO2 又は前記
アルカリ金属とマンガンとの複合酸化物とリチウム化合
物との反応により生成したLi2 MnO3 層を固体電解
質として使用することにより解消したものである。それ
ゆえ、電池を構成する負極等の他の部材については、従
来固体電解質電池において使用され、或いは提案されて
いる種々の材料を使用することが可能である。
nO3 層からなり、しかもそのLi2 MnO3 層が化学
反応により形成されたものであるので、固体電解質と正
極とを各別に作製し圧接してなる従来の固体電解質電池
に比し、正極と固体電解質との界面の接触面積が大きく
なり、その結果電池の内部抵抗が小さくなる。なお、M
nO2 又はアルカリ金属とマンガンとの複合酸化物とリ
チウム化合物との反応量を適宜加減することにより固体
電解質層を必要最小限の厚みに形成することが可能であ
り、そのようにすることにより電池の内部抵抗をさらに
小さくすることができる。
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
て、ガス圧1×10-2Torr、酸素ガス分圧5%の条
件でスパッタリングを行い、アルミニウム箔(正極集電
体)上にMnO2 を析出させた。
iOH水溶液を塗布し、150°Cで乾燥して、表面に
LiOHを析出させた後、空気中にて375°Cで8時
間加熱処理してMnO2 とLiOHとを反応させ、固体
電解質としての厚み10μmのLi2 MnO3 層を形成
した。このときの正極層の厚みは100μmであった。
金属リチウム箔及び負極集電体としてのニッケル箔を順
に積層して、(−)Li/Li2 MnO3 /MnO
2 (+)なる系で表される平面視略矩形で且つ板状の本
発明に係る固体電解質電池BA1(一次電池)を試作し
た。
に示す断面図であり、同図に示す本発明電池BA1は、
正極(MnO2 )1、負極(Li)2、これら両電極間
に介装されセパレータを兼ねる固体電解質(Li2 Mn
O3 )3、正極集電体(アルミニウム箔)4、負極集電
体(ニッケル箔)5及び二枚の合成樹脂フィルムをヒー
トシールしてなる電池ケース6からなる。正極集電体4
及び負極集電体5の各端子部4a,5aは、電池ケース
6から外部へ少し突出して、これらの端子部4a及び5
aから、電池内部で生じた化学エネルギーを電気エネル
ギーとして外部へ取り出し得るようになっている。
て、ガス圧1×10-2Torr、酸素ガス分圧5%の条
件でスパッタリングを行い、アルミニウム箔(正極集電
体)上にMnO2 を析出させた。
ン(TiO2 )と炭酸リチウム(Li2 CO3 )とリン
酸二水素アンモニウム((NH4 )H2 PO4 と酸化マ
グネシウム(MgO)とを、モル比1.8:0.7:
3:0.2で混合し、空気中にて900°Cで焼成して
得たLi1.4 Mg0.2 Ti1.8 (PO4 )3 をターゲッ
トとして、ガス圧1×10-2Torr、酸素ガス分圧5
%の雰囲気でスパッタリングを行い、Li1.4 Mg0.2
Ti1.8 (PO4 )3 を析出させて、厚さ10μmの固
体電解質層を形成した。このときの正極層の厚みは10
0μmであった。
チウム箔及び負極集電体としてのニッケル箔を順に積層
して、(−)Li/Li1.4 Mg0.2 Ti1.8 (P
O4 )3/MnO2 (+)なる系で表される本発明電池
BA1と同形同寸の比較電池BC1を作製した。
び比較電池BC1について、放電電流密度を0.04〜
0.25mA/cm2 の範囲で変えたときに電池電圧が
どのように変化するかを調べた。結果を図2に示す。
との関係を、縦軸に電池電圧(V)を、横軸に放電電流
密度(mA/cm2 )をとって示したグラフである。
合物との化学反応により一体形成されてなる本発明電池
BA1は、固体電解質と正極とが単に圧接されているに
過ぎない比較電池BC1に比し、両者の界面における接
触抵抗が小さいため、電池電圧が総じて高いことが分か
る。
Vとした場合、本発明電池BA1では、0.25mA/
cm2 もの高電流密度での放電に耐え得るのに対して、
比較電池BC1では、0.1mA/cm2 弱の低電流密
度での放電にしか耐え得ないことが分かる。
する場合の具体例について説明したが、本発明は二次電
池にも適用し得るものである。
て通常のMnO2 を使用した本発明電池について説明し
たが、リチウム含有MnO2 、Li2 MnO3 含有Mn
O2又はLiMn2 O4 を使用した場合においても同様
の優れた結果が得られる。
質との界面の接触面積が小さく、それゆえ電池の内部抵
抗が小さいので、充放電特性に優れるなど、本発明は優
れた特有の効果を奏する。
ある。
電圧との関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】MnO2 又はアルカリ金属とマンガンとの
複合酸化物からなる正極と固体電解質とが一体形成され
てなる固体電解質電池であって、前記固体電解質が、前
記MnO2 又は前記アルカリ金属とマンガンとの複合酸
化物にリチウム化合物を反応させて前記正極の表面に形
成されたLi2 MnO3 層からなることを特徴とする固
体電解質電池。 - 【請求項2】前記アルカリ金属とマンガンとの複合酸化
物がLiMn2 O4 、リチウム含有MnO2 又はLi2
MnO3 含有MnO2 である請求項1記載の固体電解質
電池。 - 【請求項3】前記リチウム化合物が水酸化リチウムであ
る請求項1記載の固体電解質電池。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP28047192A JP3448312B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 固体電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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---|---|
JPH06111831A true JPH06111831A (ja) | 1994-04-22 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP28047192A Expired - Fee Related JP3448312B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 固体電解質電池 |
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Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100433666B1 (ko) * | 2001-06-09 | 2004-05-31 | 한국과학기술연구원 | 리튬금속산화물 또는 리튬금속복합화합물 양극과 집전체음극으로 구성된 리튬일차전지 |
WO2007004590A1 (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | National Institute For Materials Science | 全固体リチウム電池 |
JP2008084587A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池 |
US8449628B2 (en) | 2005-01-25 | 2013-05-28 | Kyoto University | Lithium battery and manufacturing method thereof |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP28047192A patent/JP3448312B2/ja not_active Expired - Fee Related
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WO2007004590A1 (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | National Institute For Materials Science | 全固体リチウム電池 |
JPWO2007004590A1 (ja) * | 2005-07-01 | 2009-01-29 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 全固体リチウム電池 |
US7993782B2 (en) | 2005-07-01 | 2011-08-09 | National Institute For Materials Science | All-solid lithium battery |
JP4982866B2 (ja) * | 2005-07-01 | 2012-07-25 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 全固体リチウム電池 |
JP2008084587A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池 |
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