JPH0684544A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH0684544A JPH0684544A JP4233860A JP23386092A JPH0684544A JP H0684544 A JPH0684544 A JP H0684544A JP 4233860 A JP4233860 A JP 4233860A JP 23386092 A JP23386092 A JP 23386092A JP H0684544 A JPH0684544 A JP H0684544A
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- electric double
- electrode
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- positive electrode
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4214—Arrangements for moving electrodes or electrolyte
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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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電極と電解液との界面に存在する電気二重層を
破壊し、放電エネルギー密度が高く、急速充電の可能な
リチウム二次電池を提供する。 【構成】電池槽１内に正極２および負極３を配置すると
ともに電気二重層除去手段としての超音波発生用の振動
子４を取り付け、振動子４により直接正極２および負極
３を振動させて電解液を励起振動させ、電池槽１内に保
持された電解液５と正極２および負極３の界面に存在す
る電気二重層を破壊するものである。電気二重層除去手
段としては、他に、電極を構成する活物質中に放射性同
位元素を配合し、放出される放射線で電解液を励起振動
させるもの、交番磁場発生装置で交番磁場を発生させ、
電解液を攪拌するものがある。電気二重層が破壊される
と電池の充電および放電に伴う内部抵抗が低下し、正極
および負極界面で起こる活物質の反応が促進され、放電
エネルギー密度が高く、急速充電が可能となる。
破壊し、放電エネルギー密度が高く、急速充電の可能な
リチウム二次電池を提供する。 【構成】電池槽１内に正極２および負極３を配置すると
ともに電気二重層除去手段としての超音波発生用の振動
子４を取り付け、振動子４により直接正極２および負極
３を振動させて電解液を励起振動させ、電池槽１内に保
持された電解液５と正極２および負極３の界面に存在す
る電気二重層を破壊するものである。電気二重層除去手
段としては、他に、電極を構成する活物質中に放射性同
位元素を配合し、放出される放射線で電解液を励起振動
させるもの、交番磁場発生装置で交番磁場を発生させ、
電解液を攪拌するものがある。電気二重層が破壊される
と電池の充電および放電に伴う内部抵抗が低下し、正極
および負極界面で起こる活物質の反応が促進され、放電
エネルギー密度が高く、急速充電が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム二次電池、特
に大電流放電時の放電エネルギー密度が高く、急速充電
の可能なリチウム二次電池に関する。
に大電流放電時の放電エネルギー密度が高く、急速充電
の可能なリチウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来技術】電位が一番卑であり、単位重量および単位
体積あたりのエネルギー密度が最大となるリチウム金属
が、高エネルギー密度化を目指す二次電池系の負極活物
質として注目されている。例えば第３２回電池討論会予
稿集の３Ｂ３（２３５頁）には、リチウム二次電池用負
極として種々のＡｌ基板上に生成したリチウムーアルミ
ニウム合金の特性が報告されている。また、特開平２−
１３９８６０号公報には、リチウム二次電池が開示され
ている。
体積あたりのエネルギー密度が最大となるリチウム金属
が、高エネルギー密度化を目指す二次電池系の負極活物
質として注目されている。例えば第３２回電池討論会予
稿集の３Ｂ３（２３５頁）には、リチウム二次電池用負
極として種々のＡｌ基板上に生成したリチウムーアルミ
ニウム合金の特性が報告されている。また、特開平２−
１３９８６０号公報には、リチウム二次電池が開示され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電極と電解液との界面
には一般に電気二重層が存在し、この電気二重層による
界面抵抗が電池反応を律速している大きな要素であると
考えられる。この電極界面に存在する電気二重層を破壊
する事が出来れば、支持電解質であるリチウムイオンは
クーロン相互作用と立体障害などの障害もなく電極表面
まで移動でき、電池反応を非常に促進する事が出来ると
考えている。
には一般に電気二重層が存在し、この電気二重層による
界面抵抗が電池反応を律速している大きな要素であると
考えられる。この電極界面に存在する電気二重層を破壊
する事が出来れば、支持電解質であるリチウムイオンは
クーロン相互作用と立体障害などの障害もなく電極表面
まで移動でき、電池反応を非常に促進する事が出来ると
考えている。
【０００４】すなわち、本発明は、電極と電解液との界
面に存在する電気二重層を破壊し、放電エネルギー密度
が高く、急速充電の可能なリチウム二次電池を提供する
ことを課題とする。
面に存在する電気二重層を破壊し、放電エネルギー密度
が高く、急速充電の可能なリチウム二次電池を提供する
ことを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】電極と電解液との界面に
存在する電気二重層は、電解液の成分である溶媒とか溶
質が電極表面に捕らわれ、動きが拘束されている状態を
いう。従ってこの電気二重層を破壊すると電極表面の電
解液の動きが活発になる。本発明者は電極表面の電解液
の動きを活発にする手段すなわち電気二重層除去手段と
して次の手段を創達した。
存在する電気二重層は、電解液の成分である溶媒とか溶
質が電極表面に捕らわれ、動きが拘束されている状態を
いう。従ってこの電気二重層を破壊すると電極表面の電
解液の動きが活発になる。本発明者は電極表面の電解液
の動きを活発にする手段すなわち電気二重層除去手段と
して次の手段を創達した。
【０００６】第一の手段は、電極を構成する電極活物質
中に放射性同位元素をドープさせ、放射性同位元素から
放出されるγ線、β線およびα線を電極の界面に存在す
る電気二重層を構成する化学種に吸収させて分子オーダ
で励起振動させ、電気二重層を破壊するものである。正
極にドープされる放射性同位元素としては、例えば54Ｍ
ｎを使用できる。この54Ｍｎは正極活物質を構成するＬ
ｉＭｎ2 Ｏ4 中のＭｎの一部として正極活物質中にドー
プされる。この54Ｍｎから放射されるγ線は、正極界面
に存在し、電気二重層を構成する化学種に吸収される。
γ線を吸収した化学種は励起され、激しく振動してこの
化学種を取り囲む他の化学種と衝突し分子オーダの攪拌
作用をする。これにより電気二重層が破壊される。
中に放射性同位元素をドープさせ、放射性同位元素から
放出されるγ線、β線およびα線を電極の界面に存在す
る電気二重層を構成する化学種に吸収させて分子オーダ
で励起振動させ、電気二重層を破壊するものである。正
極にドープされる放射性同位元素としては、例えば54Ｍ
ｎを使用できる。この54Ｍｎは正極活物質を構成するＬ
ｉＭｎ2 Ｏ4 中のＭｎの一部として正極活物質中にドー
プされる。この54Ｍｎから放射されるγ線は、正極界面
に存在し、電気二重層を構成する化学種に吸収される。
γ線を吸収した化学種は励起され、激しく振動してこの
化学種を取り囲む他の化学種と衝突し分子オーダの攪拌
作用をする。これにより電気二重層が破壊される。
【０００７】電気二重層が破壊されるため、正極界面で
起こる次の反応が促進される。 Ｌｉ+ ＋Ｍｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→ＬｉＭｎ2 Ｏ4 Ｌｉ+ ＋ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→Ｌｉ2 Ｍｎ2 Ｏ4 これにより本リチウム二次電池の充電および放電に伴う
内部抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、急速充
電が可能となる。
起こる次の反応が促進される。 Ｌｉ+ ＋Ｍｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→ＬｉＭｎ2 Ｏ4 Ｌｉ+ ＋ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→Ｌｉ2 Ｍｎ2 Ｏ4 これにより本リチウム二次電池の充電および放電に伴う
内部抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、急速充
電が可能となる。
【０００８】負極にドープされる放射性同位元素として
は、例えば24Ｎａ、42Ｋ、28Ａｌ等を使用できる。これ
ら24Ｎａ、42Ｋ、28Ａｌは負極を構成する金属リチウム
に混合あるいは合金化して混入される。24Ｎａ、42Ｋ、
28Ａｌはいずれもβ線を放出し、負極の界面に存在する
化学種に吸収される。β線を吸収した化学種は励起さ
れ、激しく振動してこの化学種を取り囲む他の化学種と
衝突し分子オーダの攪拌作用をする。これにより負極の
界面に存在する電気二重層が破壊される。
は、例えば24Ｎａ、42Ｋ、28Ａｌ等を使用できる。これ
ら24Ｎａ、42Ｋ、28Ａｌは負極を構成する金属リチウム
に混合あるいは合金化して混入される。24Ｎａ、42Ｋ、
28Ａｌはいずれもβ線を放出し、負極の界面に存在する
化学種に吸収される。β線を吸収した化学種は励起さ
れ、激しく振動してこの化学種を取り囲む他の化学種と
衝突し分子オーダの攪拌作用をする。これにより負極の
界面に存在する電気二重層が破壊される。
【０００９】電気二重層が破壊されるため、負極界面で
起こる次の反応が促進される。 Ｌｉ←→Ｌｉ+ ＋ｅ- これにより本リチウム二次電池の充電および放電に伴う
内部抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、急速充
電が可能となる。第二の手段は、超音波発生装置を利用
するものである。超音波発生装置をリチウム二次電池に
取り付け、電解液に超音波振動を与える。この超音波振
動により電極界面に存在する電気二重層を破壊するもの
である。
起こる次の反応が促進される。 Ｌｉ←→Ｌｉ+ ＋ｅ- これにより本リチウム二次電池の充電および放電に伴う
内部抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、急速充
電が可能となる。第二の手段は、超音波発生装置を利用
するものである。超音波発生装置をリチウム二次電池に
取り付け、電解液に超音波振動を与える。この超音波振
動により電極界面に存在する電気二重層を破壊するもの
である。
【００１０】具体的には、図１に概念図を示すように、
電池槽１内に配置された正極２および負極３に直接振動
子４を取り付け、振動子４により直接正極２および負極
３を振動させ、電池槽１内に保持された電解液５と正極
２および負極３の界面に存在する電気二重層を破壊する
ものである。振動子４は発振機６により振動が励起され
る。発振機６の駆動は、充電機７による充電時間と同期
するようにすることができる。また、所定エネルギー密
度以上の充電あるいは放電があつたときのみ、発振機６
を駆動するようにしてもよい。振動子４としては、水晶
振動子とかＰＺＴを使用できる。
電池槽１内に配置された正極２および負極３に直接振動
子４を取り付け、振動子４により直接正極２および負極
３を振動させ、電池槽１内に保持された電解液５と正極
２および負極３の界面に存在する電気二重層を破壊する
ものである。振動子４は発振機６により振動が励起され
る。発振機６の駆動は、充電機７による充電時間と同期
するようにすることができる。また、所定エネルギー密
度以上の充電あるいは放電があつたときのみ、発振機６
を駆動するようにしてもよい。振動子４としては、水晶
振動子とかＰＺＴを使用できる。
【００１１】超音波振動を利用する他の具体例を、図２
に示す。このリチウム二次電池では、振動子４は、正極
２および負極３を装備し電解液５を保持する電池槽１に
保持されている。これら振動子４が振動することにより
電池槽１が振動し、その中に保持された電解液５が激し
く振動する。この振動により電解液５と正極２および負
極３の界面に存在する電気二重層を破壊するものであ
る。なお、超音波をかける方向は本例によって限定され
るものではない。
に示す。このリチウム二次電池では、振動子４は、正極
２および負極３を装備し電解液５を保持する電池槽１に
保持されている。これら振動子４が振動することにより
電池槽１が振動し、その中に保持された電解液５が激し
く振動する。この振動により電解液５と正極２および負
極３の界面に存在する電気二重層を破壊するものであ
る。なお、超音波をかける方向は本例によって限定され
るものではない。
【００１２】電極界面に存在する電気二重層が破壊され
るため、リチウム二次電池の充電および放電に伴う内部
抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、急速充電が
可能となる。第三の手段は、交番磁場の印加による電解
液の攪拌作用を利用するものである。交番磁発生電磁石
を電池槽の外側に配置し交番磁場を電解液に印加する。
これにより電解液を攪拌し、電極界面に存在する電気二
重層を破壊するものである。
るため、リチウム二次電池の充電および放電に伴う内部
抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、急速充電が
可能となる。第三の手段は、交番磁場の印加による電解
液の攪拌作用を利用するものである。交番磁発生電磁石
を電池槽の外側に配置し交番磁場を電解液に印加する。
これにより電解液を攪拌し、電極界面に存在する電気二
重層を破壊するものである。
【００１３】具体例を図３に示す。このリチウム二次電
池では、交番磁場発生電磁石８は、正極２および負極３
を装備し電解液５を保持する電池槽１の外壁に保持され
ている。しかも交番磁場発生電磁石８の磁力線が、正極
２および負極３を結ぶ方向と直行するように配置されて
いる。この場合、充電あるいは放電により正極２および
負極３間に電流が流れ、この電流は交番磁場発生電磁石
８の磁力線を横切る。これにより電解液５はフレミング
左手の法則に基づく力を受け所定方向に流れる。交番磁
場発生電磁石８の磁力線の方向が変わると、電解液５は
逆の方向の力を受け、逆の方向に流れる。このように交
番磁場発生電磁石８の磁場之方向に応じて電解液５が逆
方向に流れるため、電解液５は攪拌作用を受ける。この
攪拌作用により電極界面に存在する電気二重層が破壊さ
れる。電気二重層が破壊されるため、リチウム二次電池
の充電および放電に伴う内部抵抗が低下し、放電エネル
ギー密度が高く、急速充電が可能となる。
池では、交番磁場発生電磁石８は、正極２および負極３
を装備し電解液５を保持する電池槽１の外壁に保持され
ている。しかも交番磁場発生電磁石８の磁力線が、正極
２および負極３を結ぶ方向と直行するように配置されて
いる。この場合、充電あるいは放電により正極２および
負極３間に電流が流れ、この電流は交番磁場発生電磁石
８の磁力線を横切る。これにより電解液５はフレミング
左手の法則に基づく力を受け所定方向に流れる。交番磁
場発生電磁石８の磁力線の方向が変わると、電解液５は
逆の方向の力を受け、逆の方向に流れる。このように交
番磁場発生電磁石８の磁場之方向に応じて電解液５が逆
方向に流れるため、電解液５は攪拌作用を受ける。この
攪拌作用により電極界面に存在する電気二重層が破壊さ
れる。電気二重層が破壊されるため、リチウム二次電池
の充電および放電に伴う内部抵抗が低下し、放電エネル
ギー密度が高く、急速充電が可能となる。
【００１４】別の具体例を図４に示す。この例は図３に
示すリチウム二次電池の電解液５内に磁性体９を混入さ
せたものである。この例は磁性体９による電解液５の更
なる攪拌をねらったものである。磁性体９としては、磁
性流体等に使用されている極微小な無機微粉末、ポリフ
ェニルアセチレン等の有機磁性体を使用できる。なお、
当然にリチウム二次電池の充電、放電特性を害するもの
であってはならない。この例では磁性体９が磁力線の方
向に応じて往復動する。この動きは極めて活発であるた
め交番磁場発生電磁石８の方向は特定の位置に限られる
必要はない。正極２および負極３の界面近くが大きな磁
力を受ける配置とするのが好ましい。
示すリチウム二次電池の電解液５内に磁性体９を混入さ
せたものである。この例は磁性体９による電解液５の更
なる攪拌をねらったものである。磁性体９としては、磁
性流体等に使用されている極微小な無機微粉末、ポリフ
ェニルアセチレン等の有機磁性体を使用できる。なお、
当然にリチウム二次電池の充電、放電特性を害するもの
であってはならない。この例では磁性体９が磁力線の方
向に応じて往復動する。この動きは極めて活発であるた
め交番磁場発生電磁石８の方向は特定の位置に限られる
必要はない。正極２および負極３の界面近くが大きな磁
力を受ける配置とするのが好ましい。
【００１５】
【発明の作用・効果】本発明のリチウム二次電池は、電
解液と正極およ負極の界面に存在する電気二重層除去手
段をもつ。電気二重層除去手段として使用する、放射性
同位元素から放出される放射線により、電気二重層を形
成する溶媒および溶質等の化学種を励起振動させ、電気
二重層を破壊する。他の手段としては超音波発生装置を
用いる。超音波発生装置により電解液を攪拌し、電気二
重層を破壊する。また、他の手段は交番電磁石を使用
し、電解液を攪拌し、電気二重層を破壊するものであ
る。電気二重層が破壊されるため、正極および負極界面
で起こる次の反応が促進される。 正極：Ｌｉ+ ＋Ｍｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→ＬｉＭｎ2 Ｏ4 Ｌｉ+ ＋ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→Ｌｉ2 Ｍｎ2 Ｏ4 負極：Ｌｉ←→Ｌｉ+ ＋ｅ- これにより本発明のリチウム二次電池の充電および放電
に伴う内部抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、
急速充電が可能となる。
解液と正極およ負極の界面に存在する電気二重層除去手
段をもつ。電気二重層除去手段として使用する、放射性
同位元素から放出される放射線により、電気二重層を形
成する溶媒および溶質等の化学種を励起振動させ、電気
二重層を破壊する。他の手段としては超音波発生装置を
用いる。超音波発生装置により電解液を攪拌し、電気二
重層を破壊する。また、他の手段は交番電磁石を使用
し、電解液を攪拌し、電気二重層を破壊するものであ
る。電気二重層が破壊されるため、正極および負極界面
で起こる次の反応が促進される。 正極：Ｌｉ+ ＋Ｍｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→ＬｉＭｎ2 Ｏ4 Ｌｉ+ ＋ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ＋ｅ- ←→Ｌｉ2 Ｍｎ2 Ｏ4 負極：Ｌｉ←→Ｌｉ+ ＋ｅ- これにより本発明のリチウム二次電池の充電および放電
に伴う内部抵抗が低下し、放電エネルギー密度が高く、
急速充電が可能となる。
【図１】電気二重層除去装置として超音波発生装置を装
備した本発明のリチウム二次電池の概念図
備した本発明のリチウム二次電池の概念図
【図２】電気二重層除去装置として超音波発生装置を装
備した本発明の他のリチウム二次電池の概念図
備した本発明の他のリチウム二次電池の概念図
【図３】電気二重層除去装置として交番磁場発生電磁石
を装備した本発明のリチウム二次電池の概念図
を装備した本発明のリチウム二次電池の概念図
【図４】電気二重層除去装置として交番磁場発生電磁石
を装備した本発明の他のリチウム二次電池の概念図
を装備した本発明の他のリチウム二次電池の概念図
１…電池槽 ２…正極 ３…負極 ４…振
動子 ５…電解液 ６…発振機 ７…基板１０ ８…交番磁場発生電磁石 ９…磁性体
動子 ５…電解液 ６…発振機 ７…基板１０ ８…交番磁場発生電磁石 ９…磁性体
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムあるいはリチウム合金あるいはカ
ーボンを負極活物質とする負極と正極と該負極と該正極
との間に介在する電解液と該負極及び該正極と電解液の
界面に存在する電気二重層を少なくとも部分的に除去す
る電気二重層除去手段とを具備することを特徴とするリ
チウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233860A JPH0684544A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233860A JPH0684544A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684544A true JPH0684544A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16961709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4233860A Pending JPH0684544A (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684544A (ja) |
Cited By (14)
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| WO2012085110A1 (fr) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Gestion et estimation de l'etat d'une batterie |
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-
1992
- 1992-09-01 JP JP4233860A patent/JPH0684544A/ja active Pending
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