JPH06283156A - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
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- JPH06283156A JPH06283156A JP5068544A JP6854493A JPH06283156A JP H06283156 A JPH06283156 A JP H06283156A JP 5068544 A JP5068544 A JP 5068544A JP 6854493 A JP6854493 A JP 6854493A JP H06283156 A JPH06283156 A JP H06283156A
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- battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 リチウム合金を繊維化し、繊布、不繊布とい
った成形体として負極に用いることによって、リチウム
デンドライトの生成がなく、深い充放電を繰り返して
も、負極・固体電解質界面の接合を確保すると共に、体
積膨張のない、信頼性の高いリチウム電池を得ることを
目的とする。 【構成】 リチウム合金を繊維状にし、単独もしくはリ
チウムイオン導電性固体電解質を用いて金属繊維成形体
を構成し、その成形体を負極に用いてリチウム電池を構
成する。
った成形体として負極に用いることによって、リチウム
デンドライトの生成がなく、深い充放電を繰り返して
も、負極・固体電解質界面の接合を確保すると共に、体
積膨張のない、信頼性の高いリチウム電池を得ることを
目的とする。 【構成】 リチウム合金を繊維状にし、単独もしくはリ
チウムイオン導電性固体電解質を用いて金属繊維成形体
を構成し、その成形体を負極に用いてリチウム電池を構
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウムイオン導電性
固体電解質を用いたリチウム電池の負極材料に関する。
固体電解質を用いたリチウム電池の負極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、カメラ一体型ＶＴＲ・携帯電話等
のポータブル機器の小型化・軽量化が進むなかで、その
電源としての電池に対して、高エネルギー密度化が望ま
れている。特に、リチウム電池は、リチウムが小さな原
子量を持ちかつイオン化エネルギーが大きな物質である
ことから、高エネルギー密度を得ることができる電池と
して各方面で盛んに研究が行われている。
のポータブル機器の小型化・軽量化が進むなかで、その
電源としての電池に対して、高エネルギー密度化が望ま
れている。特に、リチウム電池は、リチウムが小さな原
子量を持ちかつイオン化エネルギーが大きな物質である
ことから、高エネルギー密度を得ることができる電池と
して各方面で盛んに研究が行われている。
【０００３】その一方、これらの用途に用いられるリチ
ウム二次電池には、電解質に有機電解質が使用されてい
るため、充電時におけるリチウムデンドライトの発生
や、電解質中を不純物が拡散し易いためによる電池の自
己放電等の問題を皆無とすることができない。こうした
問題を解決し信頼性を高めるため、負極材料をＬｉ−Ａ
ｌ合金負極やリチウム−炭素負極を用いたり、電解液に
デンドライト抑制剤を添加するなどの方法がとられてい
る。しかしながら、こうした方法をとった場合でも、大
電流で充電を行った場合においては完全にデンドライト
の発生を抑制することができず、また、あわせて電解質
の漏液といった問題もあることから、液体電解質に代え
て固体電解質を用い、電池を全固体化する試みが各方面
でなされている。特に先に述べたリチウム電池に関して
は、そのエネルギー密度の高さのために、リチウムデン
ドライトの発生により短絡が生じた際には電池が発火す
るなどの恐れがある。そのため、電池の安全性を確保す
るために、不燃性の固体で構成される固体電解質を用い
た全固体リチウム電池の開発が望まれている。
ウム二次電池には、電解質に有機電解質が使用されてい
るため、充電時におけるリチウムデンドライトの発生
や、電解質中を不純物が拡散し易いためによる電池の自
己放電等の問題を皆無とすることができない。こうした
問題を解決し信頼性を高めるため、負極材料をＬｉ−Ａ
ｌ合金負極やリチウム−炭素負極を用いたり、電解液に
デンドライト抑制剤を添加するなどの方法がとられてい
る。しかしながら、こうした方法をとった場合でも、大
電流で充電を行った場合においては完全にデンドライト
の発生を抑制することができず、また、あわせて電解質
の漏液といった問題もあることから、液体電解質に代え
て固体電解質を用い、電池を全固体化する試みが各方面
でなされている。特に先に述べたリチウム電池に関して
は、そのエネルギー密度の高さのために、リチウムデン
ドライトの発生により短絡が生じた際には電池が発火す
るなどの恐れがある。そのため、電池の安全性を確保す
るために、不燃性の固体で構成される固体電解質を用い
た全固体リチウム電池の開発が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】先に述べた電解液を用
いたリチウム電池において、負極に金属リチウム、もし
くはリチウム合金を用いた場合、電解液にデンドライト
抑制のための添加剤を加えても完全にリチウムデンドラ
イトの生成を抑制することができず、デンドライドの生
成により内部で短絡し発火するといった危険性があっ
た。
いたリチウム電池において、負極に金属リチウム、もし
くはリチウム合金を用いた場合、電解液にデンドライト
抑制のための添加剤を加えても完全にリチウムデンドラ
イトの生成を抑制することができず、デンドライドの生
成により内部で短絡し発火するといった危険性があっ
た。
【０００５】また、全固体リチウム電池においては深い
充放電によって、体積が膨張、収縮し、活物質と固体電
解質との間の接合が阻害されたり、電池ケースに膨れ、
クラックを生じる懸念があった。
充放電によって、体積が膨張、収縮し、活物質と固体電
解質との間の接合が阻害されたり、電池ケースに膨れ、
クラックを生じる懸念があった。
【０００６】本発明は、以上の課題を解決し、負極にリ
チウム合金繊維成形体を用いた全固体リチウム電池を提
供することを目的とする。
チウム合金繊維成形体を用いた全固体リチウム電池を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】リチウム合金を繊維化
し、この繊維を成形加工することによりリチウム電池の
負極に供する。
し、この繊維を成形加工することによりリチウム電池の
負極に供する。
【０００８】金属繊維の成形法としては、加圧成形、織
布、不織布といった方法をとる。また、金属繊維成形体
としては、金属繊維のみを織布、不織布として得られる
ものと、金属繊維とガラス繊維状リチウムイオン導電性
固体電解質を配して織布もしくは不織布として得られる
ものがある。
布、不織布といった方法をとる。また、金属繊維成形体
としては、金属繊維のみを織布、不織布として得られる
ものと、金属繊維とガラス繊維状リチウムイオン導電性
固体電解質を配して織布もしくは不織布として得られる
ものがある。
【０００９】さらに、金属繊維成形体をリチウムイオン
導電性固体電解質上に載せ、シンタリングし、負極を形
成し、電解質と負極の一体化を図りリチウム電池を構成
する。
導電性固体電解質上に載せ、シンタリングし、負極を形
成し、電解質と負極の一体化を図りリチウム電池を構成
する。
【００１０】なお、リチウム合金としては５０ａｔ％以
上の金属リチウムと、Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ａｇ，
Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｈｇ，Ｃ，Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ｂｅ，Ｇ
ａ，ＴｉＯ2，ＴｉＳ2，Ａｌ，Ｈｆ，Ｙ，Ｎｂ，Ｍｇよ
り選ばれる一つまたはそれ以上の金属を含む合金を用い
る。
上の金属リチウムと、Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ａｇ，
Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｈｇ，Ｃ，Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ｂｅ，Ｇ
ａ，ＴｉＯ2，ＴｉＳ2，Ａｌ，Ｈｆ，Ｙ，Ｎｂ，Ｍｇよ
り選ばれる一つまたはそれ以上の金属を含む合金を用い
る。
【００１１】
【作用】電解質層にリチウムイオン導電性固体電解質を
用いることにより、負極に金属リチウム、もしくはリチ
ウム合金を用いてリチウム電池を構成した場合でも、負
極上にリチウムデンドライトが発生しないため、電池の
内部短絡が起こりにくく、発火の危険性のないリチウム
電池を得ることができる。また、リチウム合金を繊維化
し、金属繊維成形体とすることで見かけ面積の大面積化
が可能となる上、反応有効面積を増大させることができ
るので、リチウム電池の高出力化が可能となる。
用いることにより、負極に金属リチウム、もしくはリチ
ウム合金を用いてリチウム電池を構成した場合でも、負
極上にリチウムデンドライトが発生しないため、電池の
内部短絡が起こりにくく、発火の危険性のないリチウム
電池を得ることができる。また、リチウム合金を繊維化
し、金属繊維成形体とすることで見かけ面積の大面積化
が可能となる上、反応有効面積を増大させることができ
るので、リチウム電池の高出力化が可能となる。
【００１２】さらに、織布、不織布として用いた場合に
は、その弾性によって、固体電池の深い充放電にともな
う体積変化を吸収することができる。
は、その弾性によって、固体電池の深い充放電にともな
う体積変化を吸収することができる。
【００１３】また、リチウムイオン導電性ガラス状固体
電解質は高温においても安定であるので上記金属繊維成
形体をリチウムイオン導電性ガラス状固体電解質上に載
せ、シンタリングを行うことによって、負極と固体電解
質の一体化が可能となり、界面における接合を確保し、
接触抵抗の軽減を図ることができる。
電解質は高温においても安定であるので上記金属繊維成
形体をリチウムイオン導電性ガラス状固体電解質上に載
せ、シンタリングを行うことによって、負極と固体電解
質の一体化が可能となり、界面における接合を確保し、
接触抵抗の軽減を図ることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明について実施例を用いて詳細に
説明するが、これらの実施例における操作は全て不活性
ガスを満たしたドライボックス中にて行った。
説明するが、これらの実施例における操作は全て不活性
ガスを満たしたドライボックス中にて行った。
【００１５】（実施例１）負極に０．６Ｌｉ−０．４Ａ
ｌ合金繊維の不織布を、リチウムイオン導電性固体電解
質として０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2を正極に二硫化
チタン（ＴｉＳ2）を用いて、リチウム電池を構成し
た。以下にその詳細を示す。
ｌ合金繊維の不織布を、リチウムイオン導電性固体電解
質として０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2を正極に二硫化
チタン（ＴｉＳ2）を用いて、リチウム電池を構成し
た。以下にその詳細を示す。
【００１６】先ず、０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金繊維の
不織布を以下の方法で作製した。繊維径１５０〜２００
μｍ、繊維長５．０〜１０．０mmの０．６Ｌｉ−０．４
Ａｌ合金繊維を脱水トルエン中に分散させ、ステンレス
製のメッシュで抄紙した後、ローラーを通し、乾燥させ
て、厚さ０．５mmの０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金不織布
を得、２０mmφに切り抜いて負極とした。
不織布を以下の方法で作製した。繊維径１５０〜２００
μｍ、繊維長５．０〜１０．０mmの０．６Ｌｉ−０．４
Ａｌ合金繊維を脱水トルエン中に分散させ、ステンレス
製のメッシュで抄紙した後、ローラーを通し、乾燥させ
て、厚さ０．５mmの０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金不織布
を得、２０mmφに切り抜いて負極とした。
【００１７】つぎに、０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で
表されるリチウムイオン導電性ガラス状固体電界質を乳
鉢で１００メッシュ以下に粉砕し、２００mmφ、厚さ
０．２mmに加圧成形した。
表されるリチウムイオン導電性ガラス状固体電界質を乳
鉢で１００メッシュ以下に粉砕し、２００mmφ、厚さ
０．２mmに加圧成形した。
【００１８】また、二硫化チタン（ＴｉＳ2）と上記リ
チウムイオン導電性ガラス状固体電解質粉末を重量比で
１：１に混合、加圧成形し厚さ０．１mm、２０mmφの正
極とした。
チウムイオン導電性ガラス状固体電解質粉末を重量比で
１：１に混合、加圧成形し厚さ０．１mm、２０mmφの正
極とした。
【００１９】上記で得られた固体電解質成形体を正極、
および負極で挟み圧接し、リチウム電池とした。
および負極で挟み圧接し、リチウム電池とした。
【００２０】このリチウム二次電池の開回路電圧は２．
８Ｖ、短絡電流は７００μＡ／cm2であり、また１００
μＡ／cm2の電流密度で放電させたところ図１のような
放電曲線を示した。
８Ｖ、短絡電流は７００μＡ／cm2であり、また１００
μＡ／cm2の電流密度で放電させたところ図１のような
放電曲線を示した。
【００２１】さらに、比較的電圧の安定している範囲を
考慮し放電終止電圧を１．９Ｖとして電流密度１００μ
Ａ／cm2で充放電サイクル試験を続けたが、５００サイ
クル続けたが充放電曲線は全く変化せず、また短絡電流
の変化も認められず安定に動作することがわかった。
考慮し放電終止電圧を１．９Ｖとして電流密度１００μ
Ａ／cm2で充放電サイクル試験を続けたが、５００サイ
クル続けたが充放電曲線は全く変化せず、また短絡電流
の変化も認められず安定に動作することがわかった。
【００２２】また、電池を充電状態で解体し、負極と電
解質の界面を顕微鏡観察を行ったが、デンドライトの生
成は認められなかった。
解質の界面を顕微鏡観察を行ったが、デンドライトの生
成は認められなかった。
【００２３】以上のように、本発明によるとリチウムデ
ンドライトの生成のない、リチウム電池を得ることがで
きることがわかった。
ンドライトの生成のない、リチウム電池を得ることがで
きることがわかった。
【００２４】（実施例２）負極に０．６Ｌｉ−０．４Ａ
ｌ合金繊維と０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表される
リチウムイオン導電性ガラス繊維状固体電解質を交互に
配し、織布として、成形体としたものを用いた以外は、
実施例１と同様の方法でリチウム電池を得た。
ｌ合金繊維と０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表される
リチウムイオン導電性ガラス繊維状固体電解質を交互に
配し、織布として、成形体としたものを用いた以外は、
実施例１と同様の方法でリチウム電池を得た。
【００２５】まず、繊維径１５０〜２００μｍの０．６
Ｌｉ−０．４Ａｌ合金の長繊維と同じ繊維径の０．５Ｌ
ｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表されるリチウムイオン導電性
ガラス状固体電解質の長繊維を作製し、図２に示すよう
に交互に配して織布とした。この織布を３層に積層した
後、ローラーを通して厚さ０．５mmとし、２０mmφに切
り抜いて、負極とした。該負極と実施例１と同様の正極
並びに固体電解質を用いてリチウム電池を作製した。
Ｌｉ−０．４Ａｌ合金の長繊維と同じ繊維径の０．５Ｌ
ｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表されるリチウムイオン導電性
ガラス状固体電解質の長繊維を作製し、図２に示すよう
に交互に配して織布とした。この織布を３層に積層した
後、ローラーを通して厚さ０．５mmとし、２０mmφに切
り抜いて、負極とした。該負極と実施例１と同様の正極
並びに固体電解質を用いてリチウム電池を作製した。
【００２６】このリチウム電池の初期特性は、開回路電
圧２．８Ｖ、短絡電流８００μＡ／cm2でありまた、こ
のリチウム電池を１００μＡ／cm2の電流密度で放電さ
せたところ、放電曲線は図１に示す実施例１と同様のも
のが得られた。
圧２．８Ｖ、短絡電流８００μＡ／cm2でありまた、こ
のリチウム電池を１００μＡ／cm2の電流密度で放電さ
せたところ、放電曲線は図１に示す実施例１と同様のも
のが得られた。
【００２７】さらに、放電終止電圧１．９Ｖ、電流密度
１００μＡ／cm2で充放電サイクル試験を行ったとこ
ろ、７００サイクルに到達しても初期の放電容量を維持
し、充放電曲線にも変化は起こらなかった。
１００μＡ／cm2で充放電サイクル試験を行ったとこ
ろ、７００サイクルに到達しても初期の放電容量を維持
し、充放電曲線にも変化は起こらなかった。
【００２８】また、このリチウム電池を充電状態で解体
し、負極と固体電解質の界面の状態を顕微鏡で観察した
ところ、デンドライトの生成は認められなかった。
し、負極と固体電解質の界面の状態を顕微鏡で観察した
ところ、デンドライトの生成は認められなかった。
【００２９】（実施例３）実施例２で得られた負極を実
施例１で得られたリチウムイオン導電性固体電解質成形
体の上に載せ、圧接し、さらに不活性ガス雰囲気のもと
で１７０〜１８０℃で１時間シンタリングを行った。
施例１で得られたリチウムイオン導電性固体電解質成形
体の上に載せ、圧接し、さらに不活性ガス雰囲気のもと
で１７０〜１８０℃で１時間シンタリングを行った。
【００３０】この負極・電解質一体構造のものと、二硫
化チタン（ＴｉＳ2）と上記リチウムイオン導電性ガラ
ス状固体電解質粉末を重量比で１：１に混合、加圧成形
し、厚さ０．１mm、２０mmφの正極としたものを圧接
し、リチウム電池を得た。
化チタン（ＴｉＳ2）と上記リチウムイオン導電性ガラ
ス状固体電解質粉末を重量比で１：１に混合、加圧成形
し、厚さ０．１mm、２０mmφの正極としたものを圧接
し、リチウム電池を得た。
【００３１】このリチウム電池の初期特性は、開回路電
圧２．８Ｖ、短絡電流８５０μＡ／cm2であった。
圧２．８Ｖ、短絡電流８５０μＡ／cm2であった。
【００３２】つぎに、このリチウム電池を電流密度１０
０μＡ／cm2で放電したところ、図３に示す放電曲線が
得られた。シンタリングを行ったリチウム電池の放電曲
線は、圧接のみで構成した電池の放電曲線に比べて、放
電直後の電圧降下が小さくなっている。
０μＡ／cm2で放電したところ、図３に示す放電曲線が
得られた。シンタリングを行ったリチウム電池の放電曲
線は、圧接のみで構成した電池の放電曲線に比べて、放
電直後の電圧降下が小さくなっている。
【００３３】このことから、負極と固体電解質との界面
の接合がシンタリングによって向上し、内部抵抗の小さ
なリチウム電池を得ることができることがわかった。
の接合がシンタリングによって向上し、内部抵抗の小さ
なリチウム電池を得ることができることがわかった。
【００３４】（実施例４）繊維径１５０〜２００μｍの
０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金の短繊維と同じ繊維径の
０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表されるリチウムイオ
ン導電性ガラス状固体電解質の短繊維を不活性ガス気流
により混合し、その混合物をツインローラーを通して圧
縮し、厚さ０．５mmの不織布を得た。
０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金の短繊維と同じ繊維径の
０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表されるリチウムイオ
ン導電性ガラス状固体電解質の短繊維を不活性ガス気流
により混合し、その混合物をツインローラーを通して圧
縮し、厚さ０．５mmの不織布を得た。
【００３５】この金属繊維成形体不織布を負極とした以
外は、実施例３と同様の方法によりリチウム電池を得
た。
外は、実施例３と同様の方法によりリチウム電池を得
た。
【００３６】このリチウム電池の初期特性は、開回路電
圧２．８Ｖ、短絡電流８５０μＡ／cm2であった。
圧２．８Ｖ、短絡電流８５０μＡ／cm2であった。
【００３７】つぎに、このリチウム電池を厚さ０．２mm
のＡＳ樹脂で挟んで封止し、放電終止電圧１．２Ｖ、電
流密度２００μＡ／cm2で充放電を繰り返したところ、
１０００サイクルを経過しても、ＡＳ樹脂にクラックは
生じることもなく、図４に示すように電池素子の積層方
向の厚さに変化はなかった。
のＡＳ樹脂で挟んで封止し、放電終止電圧１．２Ｖ、電
流密度２００μＡ／cm2で充放電を繰り返したところ、
１０００サイクルを経過しても、ＡＳ樹脂にクラックは
生じることもなく、図４に示すように電池素子の積層方
向の厚さに変化はなかった。
【００３８】さらに、顕微鏡により、負極と固体電解質
界面の接合を観察したが、密着は良好で、デンドライト
の発生も認められなかった。
界面の接合を観察したが、密着は良好で、デンドライト
の発生も認められなかった。
【００３９】（比較例１）実施例１で得られたリチウム
イオン導電性固体電解質成形体を、同じく実施例１で得
られた正極と、厚さ０．５mmのＬｉシート負極で挟み、
圧接してリチウム電池を作製した。
イオン導電性固体電解質成形体を、同じく実施例１で得
られた正極と、厚さ０．５mmのＬｉシート負極で挟み、
圧接してリチウム電池を作製した。
【００４０】このリチウム電池を実施例４と同様にＡＳ
樹脂で挟んで封止し、放電終止電圧１．２Ｖ、電流密度
２００μＡ／cm2で充放電を繰り返したところ、５００
サイクルでＡＳ樹脂にクラックを生じ、図４に示すよう
に、電池素子の積層方向の厚さが増大していることがわ
かった。さらに、顕微鏡により、負極と固体電解質界面
の接合を観察したところ、わずかな剥離が認められ、そ
れによって、界面の接合が阻害されているのが観察され
た。
樹脂で挟んで封止し、放電終止電圧１．２Ｖ、電流密度
２００μＡ／cm2で充放電を繰り返したところ、５００
サイクルでＡＳ樹脂にクラックを生じ、図４に示すよう
に、電池素子の積層方向の厚さが増大していることがわ
かった。さらに、顕微鏡により、負極と固体電解質界面
の接合を観察したところ、わずかな剥離が認められ、そ
れによって、界面の接合が阻害されているのが観察され
た。
【００４１】これらの結果から、負極を不織布状にし、
さらに、シンタリングを行うことによって、体積変化を
吸収すると共に、負極・固体電解質界面の接合状態を良
好に保つことができることがわかった。
さらに、シンタリングを行うことによって、体積変化を
吸収すると共に、負極・固体電解質界面の接合状態を良
好に保つことができることがわかった。
【００４２】なお、本発明の実施例においては、リチウ
ム合金繊維として０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金の繊維径
１５０〜２００μｍのものを用いて説明したが、他のリ
チウム合金を任意の繊維径に繊維化して用いても同様の
効果が得られることは自明であり、本発明はリチウム合
金種、繊維径、合金組成比について、上記に限定される
ものではない。
ム合金繊維として０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金の繊維径
１５０〜２００μｍのものを用いて説明したが、他のリ
チウム合金を任意の繊維径に繊維化して用いても同様の
効果が得られることは自明であり、本発明はリチウム合
金種、繊維径、合金組成比について、上記に限定される
ものではない。
【００４３】また、本発明の実施例においては、０．５
Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表されるリチウムイオン導電
性固体電解質を用いた電解質層、並びにガラス繊維につ
いて説明を行ったが、０．０３Ｌｉ3ＰＯ4Ｓ−０．５９
Ｌｉ2Ｓ−０．３８ＳｉＳ2、０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５Ｐ2
Ｓ5、０．６Ｌｉ2Ｓ−０．４Ｂ2Ｓ3、０．４Ｌｉ3ＰＯ4
−０．６Ｌｉ4ＳｉＯ4等のガラス化が可能な固体電解質
であればいずれのものでも使用可能なことは周知のとう
りで、本発明で用いた固体電解質にのみ限定されるもの
ではない。
Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2で表されるリチウムイオン導電
性固体電解質を用いた電解質層、並びにガラス繊維につ
いて説明を行ったが、０．０３Ｌｉ3ＰＯ4Ｓ−０．５９
Ｌｉ2Ｓ−０．３８ＳｉＳ2、０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５Ｐ2
Ｓ5、０．６Ｌｉ2Ｓ−０．４Ｂ2Ｓ3、０．４Ｌｉ3ＰＯ4
−０．６Ｌｉ4ＳｉＯ4等のガラス化が可能な固体電解質
であればいずれのものでも使用可能なことは周知のとう
りで、本発明で用いた固体電解質にのみ限定されるもの
ではない。
【００４４】また、本発明の実施例においては、リチウ
ム電池の正極として正極活物質である二硫化チタンと
０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2ガラス状固体電解質の混
合物を用いて説明を行ったが、その他上記に示す固体電
解質を用いたもの、また、二硫化チタンに代えて、二硫
化タンタル等のカルコゲン層間化合物、あるいは遷移金
属酸化物等の他の正極活物質を用いても同様の効果が得
られることもいうまでもなく、本発明におけるリチウム
電池は正極活物質として二硫化チタンと０．５Ｌｉ2Ｓ
−０．５ＳｉＳ2ガス状固体電解質の混合物に限定され
るものではない。
ム電池の正極として正極活物質である二硫化チタンと
０．５Ｌｉ2Ｓ−０．５ＳｉＳ2ガラス状固体電解質の混
合物を用いて説明を行ったが、その他上記に示す固体電
解質を用いたもの、また、二硫化チタンに代えて、二硫
化タンタル等のカルコゲン層間化合物、あるいは遷移金
属酸化物等の他の正極活物質を用いても同様の効果が得
られることもいうまでもなく、本発明におけるリチウム
電池は正極活物質として二硫化チタンと０．５Ｌｉ2Ｓ
−０．５ＳｉＳ2ガス状固体電解質の混合物に限定され
るものではない。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リチウム合金を繊維化することで成形性が向上し、織
布、不織布といった成形体として負極に用いることによ
って、リチウムデンドライトの生成のないリチウム電池
を得ることができた。
リチウム合金を繊維化することで成形性が向上し、織
布、不織布といった成形体として負極に用いることによ
って、リチウムデンドライトの生成のないリチウム電池
を得ることができた。
【００４６】また、この成形体中にリチウムイオン導電
性固体電解質を混在させることにより、負極・固体電解
質界面の接合が保たれ、さらにシンタリングを行えば、
いっそう界面の接合状態は良好になることがわかった。
性固体電解質を混在させることにより、負極・固体電解
質界面の接合が保たれ、さらにシンタリングを行えば、
いっそう界面の接合状態は良好になることがわかった。
【００４７】また、不織布とした場合にはその弾性によ
って、固体電池における深い充放電にともなう体積変化
を吸収することができることがわかった。
って、固体電池における深い充放電にともなう体積変化
を吸収することができることがわかった。
【図１】本発明の一実施例における金属繊維成形体を用
いたリチウム電池の放電曲線図
いたリチウム電池の放電曲線図
【図２】本発明の一実施例における金属繊維とガラス繊
維状固体電解質とを用いた織布の概略図
維状固体電解質とを用いた織布の概略図
【図３】本発明の一実施例における負極に金属繊維成形
体を用いたリチウム電池の放電曲線図
体を用いたリチウム電池の放電曲線図
【図４】本発明の一実施例における負極に金属繊維成形
体を用いたリチウム電池の積層方向の厚さの変化を示し
た図
体を用いたリチウム電池の積層方向の厚さの変化を示し
た図
１ ０．６Ｌｉ−０．４Ａｌ合金繊維 ２ ガラス繊維状固体電解質 ３ シンタリング処理 ４ シンタリング処理なし ５ 金属繊維不織布 ６ 金属Ｌｉシート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 繁雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 正極、リチウムイオン電導性固体電解質
および負極を有してなるリチウム電池において、負極が
金属繊維成形体であることを特徴とするリチウム電池。 - 【請求項２】 金属繊維成形体がリチウム合金繊維の成
形体であることを特徴とする請求項１記載のリチウム電
池。 - 【請求項３】 リチウム合金繊維がリチウムとＢｉ，Ｐ
ｂ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ａｇ，Ｉｎ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｈｇ，Ｃ，
Ｓｉ，Ｂ，Ｐ，Ｂｅ，Ｇａ，ＴｉＯ2，ＴｉＳ2，Ａｌ，
Ｈｆ，Ｙ，Ｎｂ，Ｍｇ，Ｃａの群より選ばれる一つまた
はそれ以上の合金からなる繊維であることを特徴とする
請求項２記載のリチウム電池。 - 【請求項４】 金属繊維成形体が金属繊維を織布、もし
くは不織布としてなることを特徴とする請求項１記載の
リチウム電池。 - 【請求項５】 金属繊維成形体が金属繊維とガラス繊維
状リチウムイオン導電性固体電解質を配して、織布もし
くは不織布としてなることを特徴とする請求項１記載の
リチウム電池。 - 【請求項６】 金属繊維成形体をリチウムイオン導電性
固体電解質上に載せ、シンタリングすることにより負極
を形成することを特徴とする請求項１〜請求項５のいず
れかに記載のリチウム電池。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP06854493A JP3216311B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | リチウム電池 |
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|---|---|
| JPH06283156A true JPH06283156A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3216311B2 JP3216311B2 (ja) | 2001-10-09 |
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|---|---|---|---|
| JP06854493A Expired - Fee Related JP3216311B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | リチウム電池 |
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-
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- 1993-03-26 JP JP06854493A patent/JP3216311B2/ja not_active Expired - Fee Related
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