JPH0736331B2 - 電気化学素子 - Google Patents
電気化学素子Info
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- JPH0736331B2 JPH0736331B2 JP62076901A JP7690187A JPH0736331B2 JP H0736331 B2 JPH0736331 B2 JP H0736331B2 JP 62076901 A JP62076901 A JP 62076901A JP 7690187 A JP7690187 A JP 7690187A JP H0736331 B2 JPH0736331 B2 JP H0736331B2
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- JP
- Japan
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- electrode
- silver
- negative electrode
- battery
- solid electrolyte
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、銀イオン導伝性固体電解質を用いる可逆性銀
電極を用いた電気化学素子に関する。
電極を用いた電気化学素子に関する。
従来の技術 最近、高い銀イオン導電率を持つ固体電解質がつぎつぎ
と見出されている。これらは銀イオン導電性の液体電解
液とほぼ同程度のイオン導電率と分解電圧を有する。そ
してこのような固体電解質を用いて固体状態でありなが
ら大電流を取り出すことの出来る電池あるいは電気二重
層キャパシタ等の電気化学素子が提案されている。しか
し、これらの素子の実用化に際し一つの問題点として、
次ぎの事が挙げられる。即ち、これらの素子を構成する
のに必要な電極性能において、優れた可逆性を有する銀
電極が得難いことが挙げられる。例えば金属銀を電極活
物質に用いた場合、銀の溶解析出反応が円滑に行われ
ず、溶解析出反応を繰り返していると金属銀が電極表面
上に樹状の銀となって成長し、これが正極と負極とを電
気的に短絡させる欠点があった。この問題を解決せんが
ため、銀粉にAg2Sを添加したものが提案されている。
と見出されている。これらは銀イオン導電性の液体電解
液とほぼ同程度のイオン導電率と分解電圧を有する。そ
してこのような固体電解質を用いて固体状態でありなが
ら大電流を取り出すことの出来る電池あるいは電気二重
層キャパシタ等の電気化学素子が提案されている。しか
し、これらの素子の実用化に際し一つの問題点として、
次ぎの事が挙げられる。即ち、これらの素子を構成する
のに必要な電極性能において、優れた可逆性を有する銀
電極が得難いことが挙げられる。例えば金属銀を電極活
物質に用いた場合、銀の溶解析出反応が円滑に行われ
ず、溶解析出反応を繰り返していると金属銀が電極表面
上に樹状の銀となって成長し、これが正極と負極とを電
気的に短絡させる欠点があった。この問題を解決せんが
ため、銀粉にAg2Sを添加したものが提案されている。
発明が解決しようとする問題点 しかし、上記銀粉やAg2Sからなる銀電極では、電極表面
上における銀のイオン化エネルギーが大きく、したがっ
てこれらの電極を用いた二次電池等では、放電分極が大
きくなり可逆性が悪くなると言う問題点を有していた。
上における銀のイオン化エネルギーが大きく、したがっ
てこれらの電極を用いた二次電池等では、放電分極が大
きくなり可逆性が悪くなると言う問題点を有していた。
問題点を解決するための手段 電気化学装置の構成要素である可逆性銀電極として、Ag
xMo6S8-y（０＜ｘ＜5,0≦ｙ≦0.5）で表わされる化合物
を用いる。
xMo6S8-y（０＜ｘ＜5,0≦ｙ≦0.5）で表わされる化合物
を用いる。
作用 上記AgxMo6S8-y（０＜ｘ＜5,0≦ｙ≦0.5）で表わされる
化合物は、Mo6S8-yが作る三次元骨格の中をAg+イオンが
自由に出入りする。この際結晶格子内におけるAg+イオ
ンの移動に必要なエネルギーは非常に小さく、また材料
表面における銀のイオン化エネルギーも極めて小さいた
め、銀電極としての可逆性は非常によく、また可逆性銀
電極として用いた電気化学装置たとえば二次電池等の放
電分極も小さくなる。
化合物は、Mo6S8-yが作る三次元骨格の中をAg+イオンが
自由に出入りする。この際結晶格子内におけるAg+イオ
ンの移動に必要なエネルギーは非常に小さく、また材料
表面における銀のイオン化エネルギーも極めて小さいた
め、銀電極としての可逆性は非常によく、また可逆性銀
電極として用いた電気化学装置たとえば二次電池等の放
電分極も小さくなる。
実施例 以下具体的実施例について説明する。第１図は本発明の
一実施例の電気化学装置の断面図である。１は正極であ
り二次電池として用いる場合具体的には、例えばTiS2,N
bS2,MoS2,MnO2等の遷移金属の硫化物や酸化物を使用す
る。また電気二重層キャパシタとして用いる場合は、正
極，負極材料として、不活性なカーボン等が用いられ
る。２は銀イオン導電性固体電解質であり、AgIや、Ag3
SI,RbAg4I5等を用いる。３は負極であり、本発明による
可逆性銀電極であり化学式AgxMo6S8-yで表わされる材料
を系体としてなる負極である。４および５は集電体であ
り、グラファイトやステンレススチールおよび貴金属等
の電気化学的に不活性な材料を用いる。６は密封ケース
であり、正極，負極との短絡を阻止しうる材料又は構成
にして使用する。
一実施例の電気化学装置の断面図である。１は正極であ
り二次電池として用いる場合具体的には、例えばTiS2,N
bS2,MoS2,MnO2等の遷移金属の硫化物や酸化物を使用す
る。また電気二重層キャパシタとして用いる場合は、正
極，負極材料として、不活性なカーボン等が用いられ
る。２は銀イオン導電性固体電解質であり、AgIや、Ag3
SI,RbAg4I5等を用いる。３は負極であり、本発明による
可逆性銀電極であり化学式AgxMo6S8-yで表わされる材料
を系体としてなる負極である。４および５は集電体であ
り、グラファイトやステンレススチールおよび貴金属等
の電気化学的に不活性な材料を用いる。６は密封ケース
であり、正極，負極との短絡を阻止しうる材料又は構成
にして使用する。
以上が単セルの構成であり、この素子の出力電圧は約0.
6（Ｖ）が得られる。この素子を利用し高電圧を得るた
めには、複数の単セルを導電性グラファイト接着剤等、
公知の手段で電子的に直列接続することにより得ること
が出来る。
6（Ｖ）が得られる。この素子を利用し高電圧を得るた
めには、複数の単セルを導電性グラファイト接着剤等、
公知の手段で電子的に直列接続することにより得ること
が出来る。
こゝで使用した化合物AgxMo6S8-yは、銀，モリブデン，
イオウの粉末を所定量のモル比となるよう秤量混合した
後、その混合材料を金型を用いペレット状に、プレス成
型した後、該ペレットを石英ガラス管に真空封入した
後、これを400℃で12時間、次いで1000℃で24時間電気
炉にて加熱することにより作製した。
イオウの粉末を所定量のモル比となるよう秤量混合した
後、その混合材料を金型を用いペレット状に、プレス成
型した後、該ペレットを石英ガラス管に真空封入した
後、これを400℃で12時間、次いで1000℃で24時間電気
炉にて加熱することにより作製した。
以下、実施例をもとに本発明を説明する。
〔実施例１〕 正極材料として、活物質TiS2（200mg）と固体電解質Ag3
SI（300mg）の混合物を用い正極を作成した。また電解
質として、RbAg4I5（500mg）を固体電解質材料として用
い、該材料を加圧成型し板状にして用いた。負極とし
て、本発明による材料Ag4Mo6S8（250mg）と前記固体電
解質（250mg）の混合物を用い、3ton/cm2の圧力で三層
一体になるようにプレス成型し、第１図に示す構成で直
径10mmの電池Ａを作製した。
SI（300mg）の混合物を用い正極を作成した。また電解
質として、RbAg4I5（500mg）を固体電解質材料として用
い、該材料を加圧成型し板状にして用いた。負極とし
て、本発明による材料Ag4Mo6S8（250mg）と前記固体電
解質（250mg）の混合物を用い、3ton/cm2の圧力で三層
一体になるようにプレス成型し、第１図に示す構成で直
径10mmの電池Ａを作製した。
本発明の効果を調べるための比較例として負極に銀粉末
（200mg）と前記固体電解質（200mg）の混合物を用いた
以外は電池Ａと同一構成の電池Ｂと銀粉（100mg）とAg2
S（100mg）及び前記固体電解質（200mg）の混合物を負
極に用いた電池Ｃを作製した。
（200mg）と前記固体電解質（200mg）の混合物を用いた
以外は電池Ａと同一構成の電池Ｂと銀粉（100mg）とAg2
S（100mg）及び前記固体電解質（200mg）の混合物を負
極に用いた電池Ｃを作製した。
第２図は、これら電池を1mA/cm2の電流密度で放電し、
その時の電極端子４及び５の間の電圧変化を示したもの
である。この図から分かるように、電池Ａは、比較例の
電池B,Cに較べ電池電圧の低下の極めて小さい分極特性
に優れたものであると言える。
その時の電極端子４及び５の間の電圧変化を示したもの
である。この図から分かるように、電池Ａは、比較例の
電池B,Cに較べ電池電圧の低下の極めて小さい分極特性
に優れたものであると言える。
第３図は、0.5mA/cm2の電流密度で充電、次に同じ電流
密度で放電し電極端子４及び５の間の電圧が初期電圧か
ら0.3ボルトに減少するまでの時間と、上記充放電の繰
り返し数との関係を示したものである。これを見ると分
かるように、本実施例の電池は、1000サイクル程度の充
放電に十分耐える。
密度で放電し電極端子４及び５の間の電圧が初期電圧か
ら0.3ボルトに減少するまでの時間と、上記充放電の繰
り返し数との関係を示したものである。これを見ると分
かるように、本実施例の電池は、1000サイクル程度の充
放電に十分耐える。
〔実施例２〕 次に上記可逆性銀電極となる化合物を二次電池の正極お
よび負極の双方に用いた実施例を示す。
よび負極の双方に用いた実施例を示す。
電解質には固体電解質RbAg4I5（500mg）を用い、正極お
よび負極としてAg2Mo6S8（200mg）と前記固体電解質（3
00mg）との混合物を用いた。上記材料を正極，電解質，
負極の順で3ton/cm2のプレス圧で一体成型し、第１図に
示す構成の直径10mmのセルを作製した。このセルに対し
て予め1mA/cm2の電流密度で充電を行い、上記化合物Ag2
Mo6S8が、正極ではMo6S8に、また負極ではAg4Mo6S8にな
るようにし、電池Ｄを作成した。
よび負極としてAg2Mo6S8（200mg）と前記固体電解質（3
00mg）との混合物を用いた。上記材料を正極，電解質，
負極の順で3ton/cm2のプレス圧で一体成型し、第１図に
示す構成の直径10mmのセルを作製した。このセルに対し
て予め1mA/cm2の電流密度で充電を行い、上記化合物Ag2
Mo6S8が、正極ではMo6S8に、また負極ではAg4Mo6S8にな
るようにし、電池Ｄを作成した。
比較例として正極にTiS2（200mg）と前記固体電解質（3
00mg）の混合物、負極にはAg4Mo6S8（200mg）と前記固
体電解質（300mg）との混合物を用いた電池Ｅを作成し
た。これらの電池を0.5mA/cm2の放電密度で放電したと
きの、電池電圧と放電時間との関係を示したものが第４
図である。この図を見ると分かるように、本実施例の電
池は比較例に較べ放電分極の極めて小さいものであると
いえる。
00mg）の混合物、負極にはAg4Mo6S8（200mg）と前記固
体電解質（300mg）との混合物を用いた電池Ｅを作成し
た。これらの電池を0.5mA/cm2の放電密度で放電したと
きの、電池電圧と放電時間との関係を示したものが第４
図である。この図を見ると分かるように、本実施例の電
池は比較例に較べ放電分極の極めて小さいものであると
いえる。
発明の効果 以上のように、本発明の電気化学装置は、放電分極が小
さく、長寿命の二次電池等の電気化学装置の実現を可能
にするものである。
さく、長寿命の二次電池等の電気化学装置の実現を可能
にするものである。
第１図は、本発明の一実施例の電気化学装置の断面図、
第２図，第３図および第４図はその特性図である。 １……正極、２……電解質、３……負極、４……正極集
電体、５……負極集電体、６……密封ケース。
第２図，第３図および第４図はその特性図である。 １……正極、２……電解質、３……負極、４……正極集
電体、５……負極集電体、６……密封ケース。
Claims (3)
- 【請求項１】AgxMo6S8-y（０＜ｘ＜５、０≦ｙ≦0.5）
で表わされる化合物よりなる可逆性銀電極を構成要素と
する電気化学素子。 - 【請求項２】可逆性銀電極と電解質としてAgI,Ag3SI,Rb
Ag4I5より選ばれる固体電解質を用いることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の電気化学素子。 - 【請求項３】可逆性銀電極を正極または負極の少なくと
も一方に用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項記載の電気化学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076901A JPH0736331B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 電気化学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62076901A JPH0736331B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 電気化学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63241863A JPS63241863A (ja) | 1988-10-07 |
| JPH0736331B2 true JPH0736331B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=13618566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62076901A Expired - Lifetime JPH0736331B2 (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 電気化学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736331B2 (ja) |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62076901A patent/JPH0736331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63241863A (ja) | 1988-10-07 |
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