JPH0636766A - 電 池 - Google Patents
電 池Info
- Publication number
- JPH0636766A JPH0636766A JP4193907A JP19390792A JPH0636766A JP H0636766 A JPH0636766 A JP H0636766A JP 4193907 A JP4193907 A JP 4193907A JP 19390792 A JP19390792 A JP 19390792A JP H0636766 A JPH0636766 A JP H0636766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- battery
- negative electrode
- alloy
- crystal lattice
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電特性が向上された電池を提供することを
目的とする。 【構成】 正極５と，負極２と，両極２・５間に介在せ
しめた電解液とから成る電池において、上記負極２は、
結晶格子面間隔がランダムに変化したアルミニウム又は
アルミニウム合金から成ることを特徴とする。
目的とする。 【構成】 正極５と，負極２と，両極２・５間に介在せ
しめた電解液とから成る電池において、上記負極２は、
結晶格子面間隔がランダムに変化したアルミニウム又は
アルミニウム合金から成ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金を主体とした負極を有する電池に関し、特
に負極の改良に関する。
ミニウム合金を主体とした負極を有する電池に関し、特
に負極の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム，亜鉛，鉄等の金属を負極
活物質として使用する電池としては、金属−空気電池等
が挙げられる。この金属−空気電池は、正極活物質とし
て空気中の酸素が、電解液として水酸化ナトリウム水溶
液が用いられており、一般にエネルギー密度が高いのが
特長である。これら金属−空気電池は充電の仕方によっ
て、以下の二つに大別される。即ち、通常の二次電池と
同様電気的に充電する型と，放電によって消費された負
極を新しい負極に取り替える機械的充電型（メカニカル
チャージ方式）とに大別される。特に、アルミニウムを
負極活物質として使用するアルミニウム−空気電池は、
アルミニウム負極の放電生成物の電解還元による再生が
むずかしいため、後者の型のみが検討対象とされてき
た。この場合、アルミニウム負極の過電圧の低減，及び
利用率の向上を図るため、アルミニウムに少量のＩｎ，
Ｍｎ，Ｇａ，Ｍｇ等の金属元素を添加させたアルミニウ
ム合金が使用されることもある。
活物質として使用する電池としては、金属−空気電池等
が挙げられる。この金属−空気電池は、正極活物質とし
て空気中の酸素が、電解液として水酸化ナトリウム水溶
液が用いられており、一般にエネルギー密度が高いのが
特長である。これら金属−空気電池は充電の仕方によっ
て、以下の二つに大別される。即ち、通常の二次電池と
同様電気的に充電する型と，放電によって消費された負
極を新しい負極に取り替える機械的充電型（メカニカル
チャージ方式）とに大別される。特に、アルミニウムを
負極活物質として使用するアルミニウム−空気電池は、
アルミニウム負極の放電生成物の電解還元による再生が
むずかしいため、後者の型のみが検討対象とされてき
た。この場合、アルミニウム負極の過電圧の低減，及び
利用率の向上を図るため、アルミニウムに少量のＩｎ，
Ｍｎ，Ｇａ，Ｍｇ等の金属元素を添加させたアルミニウ
ム合金が使用されることもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記アルミ
ニウム−空気電池等の負極として用いられるアルミニウ
ム合金（又はアルミニウム）は、空気中の酸素によって
容易に酸化されるため、アルミニウムの表面に酸化膜
（Ａｌ2 Ｏ3 ）が形成される。したがって、アルミニウ
ムの表面が完全に酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）で被覆されてし
まうため、アルミニウムの溶解反応が阻害される。その
結果、このようなアルミニウムを負極に用いた電池は、
放電特性が低下するという課題を有していた。
ニウム−空気電池等の負極として用いられるアルミニウ
ム合金（又はアルミニウム）は、空気中の酸素によって
容易に酸化されるため、アルミニウムの表面に酸化膜
（Ａｌ2 Ｏ3 ）が形成される。したがって、アルミニウ
ムの表面が完全に酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）で被覆されてし
まうため、アルミニウムの溶解反応が阻害される。その
結果、このようなアルミニウムを負極に用いた電池は、
放電特性が低下するという課題を有していた。
【０００４】本発明は上記課題に鑑み、放電特性が向上
された電池を提供することを目的とする。
された電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、以下のことを特徴とする。 正極と，負極と，両極間に介在せしめた電解液とか
ら成る電池において、上記負極は、結晶格子面間隔がラ
ンダムに変化したアルミニウム又はアルミニウム合金か
ら成ることを特徴とする。 上記結晶格子面間隔がランダムに変化したアルミニ
ウム又はアルミニウム合金は、不均一歪の値が0.０３以
上であることを特徴とする。
するため、以下のことを特徴とする。 正極と，負極と，両極間に介在せしめた電解液とか
ら成る電池において、上記負極は、結晶格子面間隔がラ
ンダムに変化したアルミニウム又はアルミニウム合金か
ら成ることを特徴とする。 上記結晶格子面間隔がランダムに変化したアルミニ
ウム又はアルミニウム合金は、不均一歪の値が0.０３以
上であることを特徴とする。
【０００６】
【作用】従来、負極として用いられるアルミニウム合金
（又はアルミニウム）の結晶構造については、検討され
ていなかった。本発明者等は、アルミニウム合金等の結
晶構造、特に結晶格子面間隔について検討した結果、上
記の構成の如く、アルミニウム合金等の結晶格子面間
隔がランダムに変化していれば、放電特性が向上するこ
とを見出し、更に実験を重ねて本発明を完成するに至っ
た。このように放電特性が向上する理由は明らかではな
いが、アルミニウム合金等の結晶格子面間隔がランダム
に変化していれば、アルミニウム合金等の表面が完全に
酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）で被覆されることがないため、酸
化膜で被覆されていない箇所からアルミニウムの溶解反
応が起こり、放電特性が向上するものと思われる。
（又はアルミニウム）の結晶構造については、検討され
ていなかった。本発明者等は、アルミニウム合金等の結
晶構造、特に結晶格子面間隔について検討した結果、上
記の構成の如く、アルミニウム合金等の結晶格子面間
隔がランダムに変化していれば、放電特性が向上するこ
とを見出し、更に実験を重ねて本発明を完成するに至っ
た。このように放電特性が向上する理由は明らかではな
いが、アルミニウム合金等の結晶格子面間隔がランダム
に変化していれば、アルミニウム合金等の表面が完全に
酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）で被覆されることがないため、酸
化膜で被覆されていない箇所からアルミニウムの溶解反
応が起こり、放電特性が向上するものと思われる。
【０００７】また、アルミニウム合金等の不均一歪につ
いて検討した結果、不均一歪の値が0.０３以上であれ
ば、上記と同様の理由により放電特性が向上する。
いて検討した結果、不均一歪の値が0.０３以上であれ
ば、上記と同様の理由により放電特性が向上する。
【０００８】
〔実施例１〕図１は本発明の一実施例に係る扁平型非水
電解液電池の断面図であり、ステンレススチールから成
る負極外装缶１の内底面にはＡｌ合金を主体とする負極
２が圧着されている。上記負極外装缶１の周端はポリオ
レフィン製の絶縁パッキング３の内部に固定されてお
り、この絶縁パッキング３の外周にはステンレススチー
ルから成る正極外装缶４が固定されている。この正極外
装缶４の内底面には電解二酸化マンガンを活物質とする
正極５が固定されており、この正極５と前記負極２との
間には、ポリプロピレン製不織布より成り電解液が含浸
されたセパレータ６が介挿されている。前記電解液に
は、0.５Ｍ ＡｌＣｌ3 を含むＭＦＡ（ｎ−メチルホル
ムアミド）を用いている。尚、本電池の寸法は直径２0.
０mm，厚み2.５mmである。
電解液電池の断面図であり、ステンレススチールから成
る負極外装缶１の内底面にはＡｌ合金を主体とする負極
２が圧着されている。上記負極外装缶１の周端はポリオ
レフィン製の絶縁パッキング３の内部に固定されてお
り、この絶縁パッキング３の外周にはステンレススチー
ルから成る正極外装缶４が固定されている。この正極外
装缶４の内底面には電解二酸化マンガンを活物質とする
正極５が固定されており、この正極５と前記負極２との
間には、ポリプロピレン製不織布より成り電解液が含浸
されたセパレータ６が介挿されている。前記電解液に
は、0.５Ｍ ＡｌＣｌ3 を含むＭＦＡ（ｎ−メチルホル
ムアミド）を用いている。尚、本電池の寸法は直径２0.
０mm，厚み2.５mmである。
【０００９】ここで、上記正極５を以下のようにして作
製した。電解二酸化マンガン９０重量％に、導電剤とし
て黒鉛５重量％，及び結着剤としてフッ素樹脂粉末５重
量％を加えて混合した後、この混合物を加圧成型して、
直径１5.０mm，厚み1.５mmの成型体を得た。この成型体
を２５０℃〜３５０℃の温度で熱処理して正極５とし
た。
製した。電解二酸化マンガン９０重量％に、導電剤とし
て黒鉛５重量％，及び結着剤としてフッ素樹脂粉末５重
量％を加えて混合した後、この混合物を加圧成型して、
直径１5.０mm，厚み1.５mmの成型体を得た。この成型体
を２５０℃〜３５０℃の温度で熱処理して正極５とし
た。
【００１０】一方、上記負極２は以下のようにして作製
した。先ず、既知の方法にて製造された１重量％のマグ
ネシウムを含むＡｌ−Ｍｇ合金板（厚み１5.０mm）を４
８０℃の電気炉内で２４時間保存した後、更に６００℃
で１時間保存した。その後、このＡｌ−Ｍｇ合金板を電
気炉内から取り出し、１mmずつ圧延を行った。Ａｌ−Ｍ
ｇ合金板の厚みが２mmになるまで圧延を行った後は、室
温で更に0.５mmずつ圧延を行い、最終的にＡｌ−Ｍｇ合
金板の厚みが0.５mmになるまで圧延を行った。このＡｌ
−Ｍｇ合金板を直径１2.０mmに切断して負極２とした。
した。先ず、既知の方法にて製造された１重量％のマグ
ネシウムを含むＡｌ−Ｍｇ合金板（厚み１5.０mm）を４
８０℃の電気炉内で２４時間保存した後、更に６００℃
で１時間保存した。その後、このＡｌ−Ｍｇ合金板を電
気炉内から取り出し、１mmずつ圧延を行った。Ａｌ−Ｍ
ｇ合金板の厚みが２mmになるまで圧延を行った後は、室
温で更に0.５mmずつ圧延を行い、最終的にＡｌ−Ｍｇ合
金板の厚みが0.５mmになるまで圧延を行った。このＡｌ
−Ｍｇ合金板を直径１2.０mmに切断して負極２とした。
【００１１】このようにして作製した電池を以下、（Ａ
1 ）電池と称する。 〔実施例２・３〕室温下で冷間圧延を行ったＡｌ−Ｍｎ
合金板，Ａｌ−Ｃｒ合金板をそれぞれ用いる他は、上記
実施例１と同様にして電池を作製した。このようにして
作製した電池を以下、それぞれ（Ａ2 ）電池，及び（Ａ
3 ）電池と称する。 〔比較例〕室温下で冷間圧延を行ったＡｌ−Ｚｎ合金板
を用いる他は、上記実施例１と同様にして電池を作製し
た。
1 ）電池と称する。 〔実施例２・３〕室温下で冷間圧延を行ったＡｌ−Ｍｎ
合金板，Ａｌ−Ｃｒ合金板をそれぞれ用いる他は、上記
実施例１と同様にして電池を作製した。このようにして
作製した電池を以下、それぞれ（Ａ2 ）電池，及び（Ａ
3 ）電池と称する。 〔比較例〕室温下で冷間圧延を行ったＡｌ−Ｚｎ合金板
を用いる他は、上記実施例１と同様にして電池を作製し
た。
【００１２】このようにして作製した電池を以下、
（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池，
及び比較例の（Ｘ）電池を用いて放電を行い電池電圧が
1.０Ｖに達した時の放電時間を調べたので、その結果を
表１及び図２に示す。尚、実験は２５℃で、負荷抵抗１
０ｋΩで放電を行った。 〔実験２〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池，
及び比較例の（Ｘ）電池を用いて、Ｈａｌｌ法による不
均一歪の値を調べたので、その結果を表１に示す。尚、
不均一歪とは、以下のように定義される。 ・不均一歪の定義 ラウエカメラ等でデバイ環を測定した際、このデバイ環
がブロードになるという現象の原因の一つであって、下
記数１により定義される。
（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池，
及び比較例の（Ｘ）電池を用いて放電を行い電池電圧が
1.０Ｖに達した時の放電時間を調べたので、その結果を
表１及び図２に示す。尚、実験は２５℃で、負荷抵抗１
０ｋΩで放電を行った。 〔実験２〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池，
及び比較例の（Ｘ）電池を用いて、Ｈａｌｌ法による不
均一歪の値を調べたので、その結果を表１に示す。尚、
不均一歪とは、以下のように定義される。 ・不均一歪の定義 ラウエカメラ等でデバイ環を測定した際、このデバイ環
がブロードになるという現象の原因の一つであって、下
記数１により定義される。
【００１３】
【数１】
【００１４】η：不均一歪 λ：測定Ｘ線の波長 β：積分幅 θ：回折線のブラッグ角 ε：結晶格子の平均の大きさ
【００１５】
【表１】
【００１６】〔実験１及び実験２のまとめ〕図２から明
らかなように、本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池
は、比較例の（Ｘ）電池に比べて、放電時間が長いこと
が認められる。この理由は明らかではないが、Ａｌ−Ｍ
ｇ合金，Ａｌ−Ｍｎ合金，Ａｌ−Ｃｒ合金は結晶格子面
間隔がランダムに変化しているため、アルミニウムの表
面が完全に酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3）で被覆されることがな
い。その結果、酸化膜で被覆されていない箇所からアル
ミニウムの溶解反応が起こるため、放電特性が向上する
ものと思われる。
らかなように、本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池
は、比較例の（Ｘ）電池に比べて、放電時間が長いこと
が認められる。この理由は明らかではないが、Ａｌ−Ｍ
ｇ合金，Ａｌ−Ｍｎ合金，Ａｌ−Ｃｒ合金は結晶格子面
間隔がランダムに変化しているため、アルミニウムの表
面が完全に酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3）で被覆されることがな
い。その結果、酸化膜で被覆されていない箇所からアル
ミニウムの溶解反応が起こるため、放電特性が向上する
ものと思われる。
【００１７】また、表１から明らかなように、本発明の
（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池の不均一歪の値は0.０３以
上であることから、不均一歪の値が0.０３以上であれば
放電特性が向上することも確認された。更に、本発明の
（Ａ1 ）電池は、他の（Ａ2 ）電池・（Ａ3 ）電池に比
べて放電時間が長いことから、冷間圧延で作製するより
も熱間圧延で作製する方がより好ましいと思われる。 〔その他の事項〕 上記実施例においては、第２金属元素（Ｍｇ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ等）の添加量はいずれも１重量％であるが、本
発明は何らこれに限定されるものではない。 熱間圧延や冷間圧延によって合金化したが、ガスア
トマイズ法等によって合金化することも可能である。
（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池の不均一歪の値は0.０３以
上であることから、不均一歪の値が0.０３以上であれば
放電特性が向上することも確認された。更に、本発明の
（Ａ1 ）電池は、他の（Ａ2 ）電池・（Ａ3 ）電池に比
べて放電時間が長いことから、冷間圧延で作製するより
も熱間圧延で作製する方がより好ましいと思われる。 〔その他の事項〕 上記実施例においては、第２金属元素（Ｍｇ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ等）の添加量はいずれも１重量％であるが、本
発明は何らこれに限定されるものではない。 熱間圧延や冷間圧延によって合金化したが、ガスア
トマイズ法等によって合金化することも可能である。
【００１８】
【発明の効果】以上の本発明によれば、アルミニウムの
表面が完全に酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）で被覆されることが
ないため、酸化膜で被覆されていない箇所からアルミニ
ウムの溶解反応が起こり、放電特性が向上するといった
優れた効果を奏する。
表面が完全に酸化膜（Ａｌ2 Ｏ3 ）で被覆されることが
ないため、酸化膜で被覆されていない箇所からアルミニ
ウムの溶解反応が起こり、放電特性が向上するといった
優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一実施例に係る扁平型非水電解液電池
の断面図である。
の断面図である。
【図２】本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池，及び比
較例の（Ｘ）電池における放電時間を示すグラフであ
る。
較例の（Ｘ）電池における放電時間を示すグラフであ
る。
【符号の説明】 ２ 負極 ５ 正極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 古川 修弘 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 正極と，負極と，両極間に介在せしめ
た電解液とから成る電池において、 上記負極は、結晶格子面間隔がランダムに変化したアル
ミニウム又はアルミニウム合金から成ることを特徴とす
る電池。 - 【請求項２】 上記結晶格子面間隔がランダムに変化
したアルミニウム又はアルミニウム合金は、不均一歪の
値が0.０３以上であることを特徴とする請求項１記載の
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193907A JPH0636766A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193907A JPH0636766A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 電 池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636766A true JPH0636766A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16315729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4193907A Pending JPH0636766A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636766A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014167933A (ja) * | 2011-04-18 | 2014-09-11 | Tohoku Univ | マグネシウム電池用負極材及びマグネシウム電池 |
-
1992
- 1992-07-21 JP JP4193907A patent/JPH0636766A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014167933A (ja) * | 2011-04-18 | 2014-09-11 | Tohoku Univ | マグネシウム電池用負極材及びマグネシウム電池 |
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