JPH0737572A - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
- Publication number
- JPH0737572A JPH0737572A JP5202736A JP20273693A JPH0737572A JP H0737572 A JPH0737572 A JP H0737572A JP 5202736 A JP5202736 A JP 5202736A JP 20273693 A JP20273693 A JP 20273693A JP H0737572 A JPH0737572 A JP H0737572A
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- JP
- Japan
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- battery
- lithium
- stainless steel
- electrode
- positive
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- Pending
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-
- Y02E60/122—
Abstract
(57)【要約】
【目的】リチウム電池において正極端子にステンレス鋼
を用いる場合に、ステンレス鋼の腐食を抑制すると共
に、リベットを成形・かしめの作業性を向上させ、電池
の生産コストを安くする。 【構成】電解質として過塩素酸リチウムを添加したフッ
素を含むリチウム塩を用い、正極端子に銅を１〜４％含
有するステンレス鋼よりなるリベットを用いる。
を用いる場合に、ステンレス鋼の腐食を抑制すると共
に、リベットを成形・かしめの作業性を向上させ、電池
の生産コストを安くする。 【構成】電解質として過塩素酸リチウムを添加したフッ
素を含むリチウム塩を用い、正極端子に銅を１〜４％含
有するステンレス鋼よりなるリベットを用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム電池に関する
ものである。
ものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】電子機器の小形軽量化に伴い
小形、軽量かつ高エネルギー密度の電池への要求が高ま
っている。これら要求を満たす電池としてリチウム電池
が最も有望である。
小形、軽量かつ高エネルギー密度の電池への要求が高ま
っている。これら要求を満たす電池としてリチウム電池
が最も有望である。
【０００３】リチウム電池の正極活物質には、二酸化マ
ンガン、スピネルマンガン、リチウムコバルト酸化物、
リチウムニッケル酸化物などの遷移金属酸化物をはじめ
として種々の硫化物や酸化物が用いられている。また負
極活物質は、金属リチウムを始めとし、Ｌｉ−Ａｌ合金
やＬｉーＰｂ合金などのリチウム合金、もしくはリチウ
ムイオンを吸蔵放出する炭素材料などが検討されてい
る。
ンガン、スピネルマンガン、リチウムコバルト酸化物、
リチウムニッケル酸化物などの遷移金属酸化物をはじめ
として種々の硫化物や酸化物が用いられている。また負
極活物質は、金属リチウムを始めとし、Ｌｉ−Ａｌ合金
やＬｉーＰｂ合金などのリチウム合金、もしくはリチウ
ムイオンを吸蔵放出する炭素材料などが検討されてい
る。
【０００４】電解質としては、過塩素酸リチウム、三フ
ッ化トリメタンスルフォン酸リチウム、六フッ化燐酸リ
チウムなどをプロピレンカーボネートもしくはエチレン
カーボネート系の有機溶媒に溶解させたような有機電解
液や有機もしくは無機の固体電解質が多く用いられてい
る。
ッ化トリメタンスルフォン酸リチウム、六フッ化燐酸リ
チウムなどをプロピレンカーボネートもしくはエチレン
カーボネート系の有機溶媒に溶解させたような有機電解
液や有機もしくは無機の固体電解質が多く用いられてい
る。
【０００５】電池ケースには、円筒形や角形などがあ
る。最も汎用されている円筒形は生産性に優れ気密封口
が容易であるが、機器収納時のスペース効率が低いとい
う問題がある。そこで、近年は、スペース効率が高い角
形が注目されている。
る。最も汎用されている円筒形は生産性に優れ気密封口
が容易であるが、機器収納時のスペース効率が低いとい
う問題がある。そこで、近年は、スペース効率が高い角
形が注目されている。
【０００６】従来の円筒形電池では封口板が端子を兼ね
ていたが、角形電池ではリベット式の端子を用いてい
た。これは、角形特有の封口方式（レーザー溶接）に起
因するものである。
ていたが、角形電池ではリベット式の端子を用いてい
た。これは、角形特有の封口方式（レーザー溶接）に起
因するものである。
【０００７】発明者は、角形リチウム電池の開発を検討
し正極端子にステンレス鋼を用いることを試みたが、平
衡電位が４Ｖ VS. Li/Li+ をこえる正極活物質を用い、
電解質にフッ素を含有するリチウム塩を用いた場合に
は、従来のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）では耐酸化性
能が不十分であることが明らかになった。すなわち、正
極端子が４．１Ｖ VS. Li/Li+ 付近で溶解してしまうと
いう問題を見いだした。さらに、従来のステンレス鋼は
鋼材の加工性が悪くリベットを成形する場合にも、リベ
ットをかしめる場合にも作業性が低下し、リベット端子
の生産コストが非常に高くなるという問題があることを
見いだした。
し正極端子にステンレス鋼を用いることを試みたが、平
衡電位が４Ｖ VS. Li/Li+ をこえる正極活物質を用い、
電解質にフッ素を含有するリチウム塩を用いた場合に
は、従来のステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）では耐酸化性
能が不十分であることが明らかになった。すなわち、正
極端子が４．１Ｖ VS. Li/Li+ 付近で溶解してしまうと
いう問題を見いだした。さらに、従来のステンレス鋼は
鋼材の加工性が悪くリベットを成形する場合にも、リベ
ットをかしめる場合にも作業性が低下し、リベット端子
の生産コストが非常に高くなるという問題があることを
見いだした。
【０００８】そこで、発明者は、さらに耐食性能に優れ
たＳＵＳ３１７Ｊ１などモリブデンを多く含有する鋼材
について検討した。しかし、これらの鋼材は耐食性能に
おいては充分な性能を示したが、従来のステンレス鋼よ
りも鋼材の加工性がより悪くなるという問題があること
を見いだした。
たＳＵＳ３１７Ｊ１などモリブデンを多く含有する鋼材
について検討した。しかし、これらの鋼材は耐食性能に
おいては充分な性能を示したが、従来のステンレス鋼よ
りも鋼材の加工性がより悪くなるという問題があること
を見いだした。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、電解質として
過塩素酸リチウムを添加したフッ素を含むリチウム塩を
用い、正極端子に銅を１〜４％含有するステンレス鋼よ
りなるリベットを用いたリチウム電池を用いて上記問題
点を解決しようとするものである。
過塩素酸リチウムを添加したフッ素を含むリチウム塩を
用い、正極端子に銅を１〜４％含有するステンレス鋼よ
りなるリベットを用いたリチウム電池を用いて上記問題
点を解決しようとするものである。
【００１０】
【作用】溶質に、フッ素を含む電解質としてＬｉＰＦ6
を用い過塩素酸リチウムを１００〜１００００ｐｐｍ添
加した電解液中でのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の溶
解電位を測定した。その結果、過塩素酸リチウムの添加
量に関わらず溶解電位は約４．５Ｖ(vs. Li/Li+ ) へと
高くなることがわかった。このことから、溶質としてフ
ッ素を含むリチウム塩を用いるとともに過塩素酸リチウ
ムを添加した電解液を用いれば、通常の充放電反応にお
いてステンレス鋼の腐食が防止される。
を用い過塩素酸リチウムを１００〜１００００ｐｐｍ添
加した電解液中でのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の溶
解電位を測定した。その結果、過塩素酸リチウムの添加
量に関わらず溶解電位は約４．５Ｖ(vs. Li/Li+ ) へと
高くなることがわかった。このことから、溶質としてフ
ッ素を含むリチウム塩を用いるとともに過塩素酸リチウ
ムを添加した電解液を用いれば、通常の充放電反応にお
いてステンレス鋼の腐食が防止される。
【００１１】ただし、溶質としてフッ素を含むリチウム
塩を用い過塩素酸リチウムを添加しない電解液を用いた
場合は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の溶解反応が約
４Ｖ(vs. Li/Li+ ) で生じる。ゆえに従来は、正極に貴
な電位で作動するリチウムコバルト複合酸化物、リチウ
ムニッケル複合酸化物などを用いた場合、正極端子にス
テンレス鋼を用いることができなかった。
塩を用い過塩素酸リチウムを添加しない電解液を用いた
場合は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の溶解反応が約
４Ｖ(vs. Li/Li+ ) で生じる。ゆえに従来は、正極に貴
な電位で作動するリチウムコバルト複合酸化物、リチウ
ムニッケル複合酸化物などを用いた場合、正極端子にス
テンレス鋼を用いることができなかった。
【００１２】ステンレス鋼の溶解の原因は、ステンレス
鋼表面に形成されている不働態のクロム酸化膜が充放電
反応時における物理的、化学的要因により破壊され、か
つフッ素を含むリチウム塩には酸素供給能力がないた
め、不働態膜の修復が行われず腐食が進行するものと考
えられる。しかしながら、本発明電池のように電解質に
過塩素酸リチウムを添加するとこの酸素供給能力によ
り、ステンレス鋼表面に新たな酸化皮膜が形成されるた
め、ステンレス鋼の腐食が抑制される。
鋼表面に形成されている不働態のクロム酸化膜が充放電
反応時における物理的、化学的要因により破壊され、か
つフッ素を含むリチウム塩には酸素供給能力がないた
め、不働態膜の修復が行われず腐食が進行するものと考
えられる。しかしながら、本発明電池のように電解質に
過塩素酸リチウムを添加するとこの酸素供給能力によ
り、ステンレス鋼表面に新たな酸化皮膜が形成されるた
め、ステンレス鋼の腐食が抑制される。
【００１３】さらに、銅を３〜４ｗｔ％含有するＳＵＳ
ＸＭ７ステンレス鋼は、従来のステンレス鋼よりも鋼材
の加工性に優れるためリベットを成形する場合にも、リ
ベットをかしめる場合にも作業性が向上し、電池の生産
コストが安くなる。また、溶質としてフッ素を含むリチ
ウム塩を用いるとともに過塩素酸リチウムを添加した電
解液を用いれば、溶解電位が４．５Ｖ(vs. Li/Li+ ) と
なるため、通常の充放電反応において腐食が起こること
はない。
ＸＭ７ステンレス鋼は、従来のステンレス鋼よりも鋼材
の加工性に優れるためリベットを成形する場合にも、リ
ベットをかしめる場合にも作業性が向上し、電池の生産
コストが安くなる。また、溶質としてフッ素を含むリチ
ウム塩を用いるとともに過塩素酸リチウムを添加した電
解液を用いれば、溶解電位が４．５Ｖ(vs. Li/Li+ ) と
なるため、通常の充放電反応において腐食が起こること
はない。
【００１４】
【実施例】以下に、好適な実施例を用いて本発明を説明
する。
する。
【００１５】正極にはリチウムコバルト複合酸化物（Li
xCoO2 ）電極を、負極には黒鉛電極を使用した。この正
極と負極とセパレータとを楕円状に巻回してなる電極群
１を図１に示す電池缶２（ステンレス鋼板０．３ｍ
ｍt ）に電極の積層方向と同一方向より挿入して、封口
板３（ステンレス鋼板０．３ｍｍt ）と電池缶とを二重
巻締め方式により封口した。電池缶２には、ＳＵＳＸＭ
７ステンレス鋼よりなる正極端子４およびニッケルメッ
キ鋼製の負極端子５がポリプロピレンのガスケット６を
介してカシメられている。電池のサイズは、厚み（Ｄ）
を１．５ｃｍ、幅（Ｗ）を１０ｃｍ、高さ（Ｈ）を１０
ｃｍである。電解液には、エチレンカーボネートとジメ
チルカーボネートとを１：１の体積比で混合した溶媒
に、六フッ化燐酸リチウムおよび過塩素酸リチウムをそ
れぞれ１モル／リットルおよび０．０５モル／リットル
溶解させたものを用いた。
xCoO2 ）電極を、負極には黒鉛電極を使用した。この正
極と負極とセパレータとを楕円状に巻回してなる電極群
１を図１に示す電池缶２（ステンレス鋼板０．３ｍ
ｍt ）に電極の積層方向と同一方向より挿入して、封口
板３（ステンレス鋼板０．３ｍｍt ）と電池缶とを二重
巻締め方式により封口した。電池缶２には、ＳＵＳＸＭ
７ステンレス鋼よりなる正極端子４およびニッケルメッ
キ鋼製の負極端子５がポリプロピレンのガスケット６を
介してカシメられている。電池のサイズは、厚み（Ｄ）
を１．５ｃｍ、幅（Ｗ）を１０ｃｍ、高さ（Ｈ）を１０
ｃｍである。電解液には、エチレンカーボネートとジメ
チルカーボネートとを１：１の体積比で混合した溶媒
に、六フッ化燐酸リチウムおよび過塩素酸リチウムをそ
れぞれ１モル／リットルおよび０．０５モル／リットル
溶解させたものを用いた。
【００１６】上記ＳＵＳＸＭ７ステンレス鋼リベット
は、JIS 規格品なので容易に入手できる。他に、銅を少
量含有するＳＵＳ３１６Ｊ１やＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌステ
ンレス鋼も用いることができるが、ＳＵＳＸＭ７ステン
レス鋼に比べ加工性は劣る。
は、JIS 規格品なので容易に入手できる。他に、銅を少
量含有するＳＵＳ３１６Ｊ１やＳＵＳ３１６Ｊ１Ｌステ
ンレス鋼も用いることができるが、ＳＵＳＸＭ７ステン
レス鋼に比べ加工性は劣る。
【００１７】また、負極として黒鉛を用いたが、本発明
の正極を使用するにあたり、負極活物質は基本的に限定
されず他の炭素材料や純リチウム、リチウム合金などを
用いることができる。
の正極を使用するにあたり、負極活物質は基本的に限定
されず他の炭素材料や純リチウム、リチウム合金などを
用いることができる。
【００１８】さらに、リチウムイオン伝導性物質である
電解液や固体のイオン導電体も基本的に限定されず、従
来の有機電解液二次電池に用いられているものを用いる
ことができる。たとえば、有機溶媒としては非プロトン
溶媒であるエチレンカーボネイトなどの環状エステル類
およびテトラハイドロフラン，ジオキソランなどのエー
テル類があげられ、これら単独もしくは２種以上を混合
した溶媒を用いることが出来る。固体のイオン導電体と
しては、リチウムイオン導電性を有するものであれば用
いることができる。その代表的なものとして、ポリエチ
レンオキサイドなどがあげられる。また、このような非
水溶媒あるいは固体のイオン導電体に溶解される支持電
解質も基本的に限定されるものではない。たとえば、 L
iAsF6 ，LiPF6 ，LiCF3 SO3 などの１種以上を用いるこ
とができる。
電解液や固体のイオン導電体も基本的に限定されず、従
来の有機電解液二次電池に用いられているものを用いる
ことができる。たとえば、有機溶媒としては非プロトン
溶媒であるエチレンカーボネイトなどの環状エステル類
およびテトラハイドロフラン，ジオキソランなどのエー
テル類があげられ、これら単独もしくは２種以上を混合
した溶媒を用いることが出来る。固体のイオン導電体と
しては、リチウムイオン導電性を有するものであれば用
いることができる。その代表的なものとして、ポリエチ
レンオキサイドなどがあげられる。また、このような非
水溶媒あるいは固体のイオン導電体に溶解される支持電
解質も基本的に限定されるものではない。たとえば、 L
iAsF6 ，LiPF6 ，LiCF3 SO3 などの１種以上を用いるこ
とができる。
【００１９】なお、本発明のリチウム電池は、一次電池
と二次電池を含まれる。
と二次電池を含まれる。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、リチウム電池の正極
端子にステンレス鋼を用いる場合に、ステンレス鋼の腐
食を抑制すると共に、リベットを成形・かしめの作業性
を向上させ、電池の生産コストを安くする。すなわち、
本発明の角形リチウム電池は、量産性および信頼性に優
れるものであり、その工業的価値は極めて大である。
端子にステンレス鋼を用いる場合に、ステンレス鋼の腐
食を抑制すると共に、リベットを成形・かしめの作業性
を向上させ、電池の生産コストを安くする。すなわち、
本発明の角形リチウム電池は、量産性および信頼性に優
れるものであり、その工業的価値は極めて大である。
【図１】本発明の角形リチウム電池の一例を示した図で
ある。
ある。
１ 電極群 ２ 電池缶 ３ 封口板 ４ ステンレス正極端子 ５ Fe-Ni 負極端子 ６ PPガスケット
Claims (1)
- 【請求項１】電解質として過塩素酸リチウムを添加した
フッ素を含むリチウム塩を用い、正極端子に銅を１〜４
％含有するステンレス鋼よりなるリベットを用いたリチ
ウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5202736A JPH0737572A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5202736A JPH0737572A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0737572A true JPH0737572A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16462316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5202736A Pending JPH0737572A (ja) | 1993-07-22 | 1993-07-22 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737572A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH117962A (ja) * | 1997-04-24 | 1999-01-12 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| US7479348B2 (en) | 2005-04-08 | 2009-01-20 | The Gillette Company | Non-aqueous electrochemical cells |
| US7524581B2 (en) | 2004-07-23 | 2009-04-28 | The Gillette Company | Non-aqueous electrochemical cells |
| US7566350B2 (en) | 2002-02-28 | 2009-07-28 | The Gillette Company | Method of making non-aqueous electrochemical cell |
| US7927739B2 (en) | 2001-12-14 | 2011-04-19 | The Gillette Company | Non-aqueous electrochemical cells |
| US8877361B2 (en) | 2009-09-01 | 2014-11-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9012050B2 (en) | 2011-07-26 | 2015-04-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9054371B2 (en) | 2011-11-17 | 2015-06-09 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9246140B2 (en) | 2009-07-09 | 2016-01-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery with a cap assembly having a first tab located outside of the case |
| US9478774B2 (en) | 2010-12-02 | 2016-10-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9634299B2 (en) | 2011-09-06 | 2017-04-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
-
1993
- 1993-07-22 JP JP5202736A patent/JPH0737572A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH117962A (ja) * | 1997-04-24 | 1999-01-12 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| US7927739B2 (en) | 2001-12-14 | 2011-04-19 | The Gillette Company | Non-aqueous electrochemical cells |
| US7566350B2 (en) | 2002-02-28 | 2009-07-28 | The Gillette Company | Method of making non-aqueous electrochemical cell |
| US7744659B2 (en) | 2002-02-28 | 2010-06-29 | The Gillette Company | Method of making non-aqueous electrochemical cell |
| US7749288B2 (en) | 2002-02-28 | 2010-07-06 | The Gillette Company | Method of making non-aqueous electrochemical cell |
| US7524581B2 (en) | 2004-07-23 | 2009-04-28 | The Gillette Company | Non-aqueous electrochemical cells |
| US7479348B2 (en) | 2005-04-08 | 2009-01-20 | The Gillette Company | Non-aqueous electrochemical cells |
| US9246140B2 (en) | 2009-07-09 | 2016-01-26 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery with a cap assembly having a first tab located outside of the case |
| US8877361B2 (en) | 2009-09-01 | 2014-11-04 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9478774B2 (en) | 2010-12-02 | 2016-10-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9012050B2 (en) | 2011-07-26 | 2015-04-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9634299B2 (en) | 2011-09-06 | 2017-04-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US9054371B2 (en) | 2011-11-17 | 2015-06-09 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
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