JPH0652848A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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JPH0652848A
JPH0652848A JP4007951A JP795192A JPH0652848A JP H0652848 A JPH0652848 A JP H0652848A JP 4007951 A JP4007951 A JP 4007951A JP 795192 A JP795192 A JP 795192A JP H0652848 A JPH0652848 A JP H0652848A
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JP
Japan
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lithium
metal
nobler
dissolved
negative electrode
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Application number
JP4007951A
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English (en)
Inventor
Ikurou Nakane
育朗 中根
Seiji Yoshimura
精司 吉村
Sanehiro Furukawa
修弘 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非水電解液二次電池のサイクル特性を向上せ
しめることを目的とする。 【構成】 充放電可能な正極と、非水電解液と、リチウ
ム、リチウム合金、或るいはリチウムと炭素との化合物
から成る負極と、を主構成要素とする非水電解質二次電
池であって、その負極は電気化学的にリチウムより貴な
金属塩の少なくとも一種を溶解した有機溶媒中で浸漬処
理を行ったものから構成されている。

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、リチウム合
金、或るいはリチウムと炭素との化合物を活物質とする
負極と、酸化コバルト、二酸化マンガン、三酸化モリブ
デン、五酸化バナジウム、硫化チタンなどを活物質とす
る正極とを備えた非水電解液二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】リチウム、リチウム合金、或るいはリチ
ウムと炭素との化合物を活物質とする負極と、酸化コバ
ルト、二酸化マンガン、三酸化モリブデン、五酸化バナ
ジウム、硫化チタンなどを活物質とする正極とを有する
非水電解液二次電池は、現在二次電池として多用されて
いるニカド電池などに比べて電池容量が多いことから、
盛んにその研究がなされており、一部実用化されつつあ
る。
【0003】ところがこの種電池の問題点としては、負
極活物質であるリチウムが、放電、充電の際にリチウム
の溶解、析出が均一に生じないため、電流の局在化が生
じ、その結果放電時には負極表面が凹凸状になったり、
また充電時にはリチウムが樹枝状に成長して正極に接
し、内部短絡を引き起こしたり、或るいは充電によって
電析した活性なリチウムと電解液が反応してリチウムの
充放電効率が低下するため、充放電サイクルが極めて短
いことである。
【0004】この対策として電解液中にエチレングリコ
ールを添加したり(特開昭59−130093号公
報)、同じくエタノールや2−メトキシアルコール、ジ
エチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール
系化合物を添加する提案(特開昭57−63774号公
報、特開昭60−89075号公報)等があるが、何れ
も満足のいく効果が得られていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この種の非水電解液二
次電池としては、リチウムの溶解及び析出を均一に生じ
させ、充放電中の電極面の電流分布の均一化をはかり、
負極表面の凹凸の低減やリチウムの樹枝状の析出を抑制
すること、および電析したリチウムの活性度を低下させ
ることが課題である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために為されたものであって、充放電可能な
正極と、非水電解液と、リチウム、リチウム合金、或る
いはリチウムと炭素との化合物から成る負極と、を主構
成要素とする非水電解質二次電池であって、その負極は
電気化学的にリチウムより貴な金属塩の少なくとも一種
を溶解した有機溶媒中で浸漬処理を行ったものから構成
されている。
【0007】
【作用】本発明によれば負極材料に、リチウムより貴な
金属の硝酸塩、亜硝酸塩、臭化物塩、ヨウ化物塩から選
ばれた少なくとも一種を溶解した有機溶媒中で浸漬した
リチウムを使用しているので、処理溶液中のこれらの金
属イオンの一部と負極表面のリチウム金属とがイオン交
換し、この反応によってリチウム表面の不活性被膜が除
去され、更にリチウムより貴な金属が析出する。このた
め、リチウムの充放電の活性点が増加し、放電時にはリ
チウム面の均一な溶解が生じ、また充電時には電流の集
中が抑制されるため、リチウムの樹枝状成長が生じにく
くなる。またリチウムより貴な金属がリチウム面に析出
するが、これが電解液溶媒と活性リチウムとの反応を妨
害するためリチウムの充放電効率も向上する。これらの
理由により非水電解液二次電池のサイクル特性を向上せ
しめる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の1実施例による電池の縦断面
図を示し、図において1は本発明の特徴とする処理を行
ったリチウムから成る負極であって、負極缶2の内底面
に固着せる負極集電体3に圧着されている。4は正極で
あって活物質としてのマンガン酸化物にアセチレンブラ
ック導電剤とフッ素樹脂結着剤とを80:10:10
(重量比)の割合で混合した合剤を成型したものであ
り、正極缶5の内底面に設けた正極集電体6に圧接され
ている。7はポリプロピレン不織布よりなるセパレータ
であって、このセパレータ7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等体積混合溶媒に過塩
素酸リチウムを1モル/リットル溶解した非水電解液が
含浸されている。8は負、正極缶2、5を電気絶縁する
絶縁パッキングである。尚、この電池の寸法は直径25
mmφ、厚み3.0mmである。
【0009】次に負極1を作成する具体的な実施例につ
いて説明する。
【0010】[作成例1]表1に示すリチウムより貴な
金属の硝酸塩を溶解した種々の処理液にリチウムを30
分間浸浸した後、テトラヒドロフラン中で洗浄して不要
な処理塩を除去して負極材料とした。
【0011】図2、図3はこのようにして得られた負極
材料を用いて作成した二次電池のサイクル特性を示して
おり、横軸に電池の種類をとり、縦軸に各電池のサイク
ル寿命をプロットしている。図2は表1の本発明電池A
−1からA−10までを示し、図3は表1の本発明電池
A−11からA20までのものを示している。尚、これ
らの図の右端のHは、本発明のような処理が施されてい
ない金属リチウムを負極とした比較例電池を示してい
る。
【0012】この時の試験条件は、放電容量20mAh
とし、充電は3mAで3.5Vを終止電圧とした。
【0013】
【表1】
【0014】[作成例2]表2に示すリチウムより貴な
金属の亜硝酸塩を溶解した処理液にリチウムを30分間
浸浸した後、テトラヒドロフラン中で洗浄して不要な処
理塩を除去して負極材料とした。
【0015】図4はこのようにして得られた負極材料を
用いた作成した二次電池B−1、B−2のサイクル特性
を示しており、図2、図3の場合と同様に、横軸に電池
の種類を、縦軸に各電池のサイクル寿命がプロットされ
ている。Hも図2、図3の場合と同様に、本発明のよう
な処理が施されていない金属リチウムを負極とした比較
例電池を示している。
【0016】
【表2】
【0017】[作成例3]表3に示すリチウムより貴な
金属の臭化物酸塩、ヨウ化物塩を溶解した処理液にリチ
ウムを30分間浸浸した後、テトラヒドロフラン中で洗
浄して不要な処理塩を除去して負極材料とした。
【0018】図5、表6はこのようにして得られた負極
材料を用いた作成した二次電池C−1からC−20のサ
イクル特性を示しており、図2、図3の場合と同様に、
横軸に電池の種類を、縦軸に各電池のサイクル寿命がプ
ロットされている。Hも図2、図3の場合と同様に、本
発明のような処理が施されていない金属リチウムを負極
とした比較例電池を示している。
【0019】
【表3】
【0020】このように、リチウムより電気化学的に貴
な金属、具体的には、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、
Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、A
g、Cd、In、Sn、Sb、Tl、Pb、Biから選
ばれる金属の硝酸塩、亜硝酸塩、臭化物塩、ヨウ化物塩
から選ばれる少なくとも一種を溶解した有機溶媒に浸浸
したリチウムを負極として用いた電池のサイクル寿命は
何も200サイクル以上で、殆どが300サイクル前後
であり、中には400サイクルを越えるものが存在する
のに対し、金属リチウムを負極とした電池は200サイ
クル以下であって本発明の優位性は明らかである。
【0021】また本実施例においては負極活物質として
リチウムを例示したが、Li−Al合金やLi−Pb合
金、Li−易融合金、Li−ウッド合金、Li−B合金
等のLi合金、Li−カーボン化合物、或るいはリチウ
ム以外の他のアルカリ金属、アルカリ土類金属及びその
合金でもよい。また本実施例ではリチウム表面処理液の
溶媒としてテトラヒドロフランを用いたが、それに限定
されることなく、他の溶媒、例えば2−メチル−テトラ
ヒドロフラン等のようにテトラヒドロフランのアルキル
誘導体、1.3−ジオキソラン及びそのアルキル誘導体
等の環状エーテル類、ジメトキシエタン、メトキシエト
キシエタン等の直鎖状エーテル類、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート等の炭酸エステル等の溶媒
や、それらの混合物であっても同様な効果が得られる。
【0022】更に本実施例においてはリチウムより貴な
金属の硝酸塩、亜硝酸塩、ヨウ化物塩、臭化物塩を例示
したが、この他にもこれら金属の硫酸塩、亜硫酸塩、塩
化物塩、フッ化物塩、ホウフッ化物塩、過塩素酸塩、等
の無機塩類や、シュウ酸塩、酢酸塩、フェノール塩等の
有機塩類の内、有機溶媒中にある程度溶解し、浸漬処理
をする事によりリチウムとイオン交換するような塩であ
れば本発明に示した効果と同様な効果が得られるであろ
う。
【0023】また本発明は固体電解質二次電池への応用
も可能である。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、リチウム、リチウム合金、或るいはリチウムと炭素
との化合物から成る負極を、電気化学的にリチウムより
貴な金属塩の少なくとも一種を溶解した有機溶媒中で浸
漬処理を行っているので、処理溶液中のこれらの金属イ
オンの一部と負極表面のリチウム金属とがイオン交換
し、この反応によってリチウム表面の不活性被膜が除去
され、更にリチウムより貴な金属が析出し、このため、
リチウムの充放電の活性点が増加し、放電時にはリチウ
ム面の均一な溶解が生じ、また充電時には電流の集中が
抑制されるため、リチウムの樹枝状成長が生じにくくな
ると共に、リチウムより貴な金属がリチウム面に析出す
るが、これが電解液溶媒と活性リチウムとの反応を妨害
するためリチウムの充放電効率も向上する。その結果、
非水電解液二次電池のサイクル特性を向上せしめること
ができ、その工業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明電池の縦断面図である。
【図2】本発明電池A−1〜A−10と比較電池Hのサ
イクル特性図である。
【図3】本発明電池A−11〜A−20と比較電池Hの
サイクル特性図である。
【図4】本発明電池B−1、B−2と比較電池Hのサイ
クル特性図である。
【図5】本発明電池C−1〜C−10と比較電池Hのサ
イクル特性図である。
【図6】本発明電池A−11〜A−20と比較電池Hの
サイクル特性図である。
【符号の説明】
1 負極 4 正極 7 セパレータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充放電可能な正極と、非水電解液と、リ
    チウム、リチウム合金、或るいはリチウムと炭素との化
    合物から成る負極と、を主構成要素とした非水電解質二
    次電池において、前記負極は電気化学的にリチウムより
    貴な金属塩の少なくとも一種を溶解した有機溶媒中で浸
    漬処理を行ったものから構成されていることを特徴とし
    た非水電解液二次電池。
  2. 【請求項2】 前記リチウム金属より電気化学的に貴な
    金属の塩が、前記金属の硝酸塩、亜硝酸塩、臭化物塩、
    ヨウ化物塩から選ばれる少なくとも一種であることを特
    徴とする請求項1記載の非水電解液二次電池。
  3. 【請求項3】 前記リチウムより電気化学的に貴な金属
    としては、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Cr、M
    n、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ag、C
    d、In、Sn、Sb、Tl、Pb、Biから選ばれる
    金属であることを特徴とした請求項2記載の非水電解液
    二次電池。
JP4007951A 1992-01-20 1992-01-20 非水電解液二次電池 Pending JPH0652848A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10233208A (ja) * 1996-12-20 1998-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
US6270923B1 (en) * 1998-04-03 2001-08-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2003100285A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Nec Corp 二次電池用負極、二次電池用電解液およびそれらを用いた二次電池
JP2020102337A (ja) * 2018-12-21 2020-07-02 三洋電機株式会社 合材層材料の製造方法、二次電池の製造方法、及び二次電池

Cited By (4)

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JPH10233208A (ja) * 1996-12-20 1998-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
US6270923B1 (en) * 1998-04-03 2001-08-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2003100285A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Nec Corp 二次電池用負極、二次電池用電解液およびそれらを用いた二次電池
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