JPH0646578B2 - 非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池

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JPH0646578B2 JP61085454A JP8545486A JPH0646578B2 JP H0646578 B2 JPH0646578 B2 JP H0646578B2 JP 61085454 A JP61085454 A JP 61085454A JP 8545486 A JP8545486 A JP 8545486A JP H0646578 B2 JPH0646578 B2 JP H0646578B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は三酸化モリブデン、五酸化バナジウム、チタン
或いはニオブの硫化物などの再充電可能な活物質よりな
る正極と、リチウムを活物質とする負極とを備えた非水
系二次電池に関するものである。
(ロ)従来の技術 この種二次電池は放電時に負極活物質であるリチウムが
イオンとなって溶解し、充電時にその逆反応で負極上に
金属リチウムとして電析する反応であるが、電析リチウ
ムは樹枝状に成長する傾向があり最終的に正極に達して
内部短絡を引起すという問題がある。
このような不都合に対処するため、例えば特開昭５２−
５４２３号公報に開示されているリチウム−アルミニウ
ム合金のようにリチウム合金を負極活物質とすることが
提案されている。リチウムと合金を形成する金属として
はアルミニウムの他にマグネシウム、亜鉛、スズ、鉛な
どが挙げられる。リチウム合金の利点は次述の如くであ
る。即ち、リチウム単独の場合にはリチウムがイオンと
なって溶出すると負極表面が凹凸状となり、その後の充
電の際、リチウムが凸部に集中的に電析して樹枝状に成
長するのに対し、リチウム−アルミニウム合金の場合に
は充電時にリチウムが負極の基体となるアルミニウムと
合金を形成するように復元するためリチウムの樹枝状成
長が抑制されるためである。
ところがこれらの合金は一般にリチウム粉末と、このリ
チウムと合金化する金属粉末とを混合したのち熱処理し
て得られるものであってその結着性はそれほど強固では
ない。従ってリチウム合金板を負極として渦巻電極体に
適用する場合、薄いシート状のリチウム合金負極を得る
ことは困難である。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 本発明はリチウムの樹枝状成長が抑制でき、且薄いシー
ト状に形成しうる負極構造を提案することを目的とす
る。
(ニ)問題点を解決するための手段 負極としてリチウムと合金化する金属を一対のリチウム
板で挾持したものを用いる。尚、上述のリチウムと合金
化する金属内に、リチウムと合金化しない金属を介在さ
せるとさらに好ましい。
(ホ)作用 本発明によると、負極は薄いシート状に形成しうる一対
のリチウム板によって、リチウムと同様に薄いシート状
に形成しうるリチウムと合金化する金属を挾持した構造
であるため薄いシート状の負極を得ることができる。
又、リチウム板とリチウムと合金化する金属との接合面
にリチウム合金が形成されるため前述せる従来技術と同
様の充放電反応形態を示しリチウムの樹枝状成長が抑制
される。
(ハ)実施例 実施例１ 負極：第１図に示す如く厚み0.2mmのアルミニウム板(1)
を、厚み0.1mmの一対のリチウム板(2)で挾持し圧着した
ものである。
ここで単位体積当りの容量はリチウムが2060mAH／CC、
アルミニウムが2680mAH／CCであり、よって上記構成の
場合における単位面積当りの容量は、 リチウム板＝41.2mAH／cm2（0.1mm×２枚×２０６０mAH
／CC） アルミニウム板＝53.6mAH／cm2（0.2mm×１枚×２６８
０mAH／CC） となり、リチウムとアルミニウムとの合金が１００％進
行したと仮定してもアルミニウムの未反応部分が若干残
存し、この未反応部分が集電部として作用する。
正極：活物質としての二硫化チタンに、導電剤としての
アセチレンブラツク及び結着剤としてのフツ素樹脂粉末
を重量比で８０：１０：１０の割当で混合したものを集
電体としてのステンレス製パンチング板を中央にしてロ
ーラーにより圧延した後所定寸法に裁断したものであ
る。
第２図は上記負極を用いて組立てた円筒型非水系二次電
池を示し、負極(4)と正極(5)とをポリプロピレン不織布
よりなるセパレータ(6)を介して巻回した渦巻電極体が
負極端子兼用の外装缶(7)内に収納されている。(8)は絶
縁パツキング(9)を介して外装缶(7)の開口部に装着され
ている正極端子兼用のキヤツプである。そして負極(4)
はリード板(10)を介して外装缶(7)に接続され、又正極
(5)はリード板(11)を介してキヤツプ(8)に接続されてい
る。尚、電解液として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等容積混合溶媒に過塩素酸リチウ
ムを１モル／溶解したものを用いた。この本発明電池
を（Ａ１）とする。
実施例２ 負極：第３図に示す如くステンレス板(3)を一対のアル
ミニウム板(1)の間に介在させた厚み0.25mmのクラツド
材を、厚み0.1mmの一対のリチウム板(2)を挾持し圧着し
たものである。
以下は実施例１と同様の本発明電池（Ａ２）を作製し
た。この実施例の場合、リチウムと合金化しないステン
レス板が集電体として作用する。
比較例 負極：リチウム板単独で用いることを除いて他は実施例
１と同様の比較電池(B)を作成した。
第４図はこれら電池の充放電サイクル特性図を示し、サ
イクル条件は充電電流５０ｍＡで充電終止電圧4.0Ｖ、
放電電流５０ｍＡで放電終止電圧1.5Ｖとした。
第４図より本発明電池（Ａ１）（Ａ２）は比較電池(B)
に比して充放電サイクル特性が飛躍的に向上しているの
がわかる。
この理由を考察するに、比較電池(B)の場合は負極がリ
チウム単独で構成されているため薄いシート状にするこ
とができ渦巻電極体を形成することができるものの冒頭
で述べたように電析リチウムが樹枝状に成長して内部短
絡を起すためである。
これに対して、本発明による負極は薄いシート状に形成
しうる一対のリチウム板によって、リチウムと同様に薄
いシート状に形成しうるリチウムと合金化する金属を挾
持した構造であるため薄いシート状の負極が得られ渦巻
電極体を形成できると共に、リチウム板とリチウムと合
金化する金属との接合面にリチウム合金が形成されるた
めリチウムの樹枝状成長が抑制されることに起因する。
尚、実施例２における電池（Ａ２）に用いた負極のよう
に、負極の中心部にリチウムと合金化しない金属を集電
体として用いれば充放電反応に影響を受けず金属として
残存するため良好な集電効果を保持でき、その結果とし
て電池（Ａ１）よりも優れたサイクル特性を得ることが
できる。
又、リチウムと合金化する金属としては実施例で示した
アルミニウム以外にマグネシウム、亜鉛、スズ或いは鉛
なども用いることができる。
更に、リチウムと合金化しない金属としては実施例で示
したステンレス以外にチタン、モリブデン或いはニツケ
ルなども用いることができる。
(ト)発明の効果 上述した如く、本発明によればリチウムを活物質とする
負極を用いた渦巻電極体を備える非水系二次電池の充放
電サイクル特性を飛躍的に改善することができるもので
あり、この極電池の用途拡大に資するところ極めて大で
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は本発明に係り、第１図は本発明電池
に用いた一実施例における負極板の要部拡大断面斜視
図、第２図は本発明電池の縦断面図、第３図は他の実施
例における負極板の要部拡大断面斜視図を示し、第４図
は電池の充放電サイクル特性図である。 (1)…アルミニウム板、(2)…リチウム板、(3)…ステン
レス板、(4)(4)′…負極、(5)…正極、(6)…セパレー
タ、(7)…負極端子兼用の外装缶、(8)…正極端子兼用の
キヤツプ、(9)…絶縁パツキング、（Ａ１）（Ａ２）…
本発明電池、(B)…比較電池。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】再充電可能な活物質よりなる正極とリチウ
    ムを活物質とする負極とをセパレータを介して巻回した
    渦巻電極体を備えるものであって、前記負極はリチウム
    と合金化する金属を一対のリチウム板で挾持したものよ
    りなることを特徴とする非水系二次電池。
  2. 【請求項２】リチウムと合金化する金属内に、リチウム
    と合金化しない金属を介在してなる特許請求の範囲第
    項記載の非水系二次電池。
  3. 【請求項３】リチウムと合金化する金属がアルミニウ
    ム、マグネシウム、亜鉛、スズ或いは鉛の群から選ばれ
    たものである特許請求の範囲第項若しくは第項記載
    の非水系二次電池。
  4. 【請求項４】リチウムと合金化しない金属がステンレ
    ス、チタン、モリブデン或いはニツケルの群から選ばれ
    たものである特許請求の範囲第項記載の非水系二次電
    池。
JP61085454A 1986-04-14 1986-04-14 非水系二次電池 Expired - Lifetime JPH0646578B2 (ja)

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