JPH0750165A - 非水電解液電池 - Google Patents
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Abstract
質とする正極と、金属リチウム、又は、リチウムイオン
を吸蔵放出可能な物質を負極材料とする負極と、非水電
解液とを備えてなる非水電解液電池であって、前記フッ
化黒鉛が、式(CFx)n(但し、1.2≦x≦1.
4)で表され、且つ、その前記混合物に占める重量比率
が0.1〜4%である。 【効果】二酸化マンガンと非水電解液との反応により生
成した反応生成物と負極側のリチウムとの反応による自
己放電が起こりにくいので、保存特性に優れる。特に、
長期間の使用に耐える必要がある計測器用などの組み込
み型の電源として、用いて好適である。
Description
り、詳しくは保存特性を改善することを目的とした正極
活物質の改良に関する。
リチウム電池(一次電池)が、従前のアルカリ電池に
比し重量エネルギー密度が高い、正極活物質を適宜選
定することにより3〜4Vの高い作動電圧が得られる、
電解液(非プロトン性有機溶液)との反応によりリチ
ウム負極の表面にイオン導電性の薄い保護膜が形成され
るため保存特性に優れるなどの理由から、時計、電卓、
メモリバックアップ用、カメラ、計測器などの電源とし
て汎用されている。
する二酸化マンガン−リチウム電池は、他のリチウム電
池に比し電池特性に優れるともに、二酸化マンガンが安
価であるという原料コスト面での利点があるため、現在
最も量産されているリチウム電池である。
チウム電池には、保存中に二酸化マンガンが電解液と反
応し、この反応生成物が負極側のリチウムと反応して自
己放電するため、保存特性があまり良くない(自己放電
率1%/年程度)という問題があった。
は、二酸化マンガンに特定のフッ素含有率を有するフッ
化黒鉛を所定の割合で添加することにより、上記保存特
性が大幅に改善されることを見出した。
合物を正極活物質として用いた非水電解液電池は、先に
特開昭57−88671号公報において提案されてい
る。しかし、同公報で提案されている電池は、フッ素含
有率の比較的低いフッ化黒鉛を用いたものであり〔(C
yFx)n(yは1又は2であり、xは0より大きく約
1.1以下である。〕、本発明が改良目的とする保存特
性に関しては、後述する実施例で明らかにされるよう
に、二酸化マンガンを一種単独用いた上述した従来の二
酸化マンガン−リチウム電池と同程度の電池に過ぎない
ものである。
であって、その目的とするところは、保存特性に優れた
非水電解液電池を提供するにある。
の本発明に係る非水電解液電池は、二酸化マンガンとフ
ッ化黒鉛との混合物を活物質とする正極と、金属リチウ
ム、又は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な物質を負極
材料とする負極と、非水電解液とを備えてなる非水電解
液電池であって、前記フッ化黒鉛が、式(CFx)n
(但し、1.2≦x≦1.4)で表され、且つ、その前
記混合物に占める重量比率が0.1〜4%であることを
特徴とする。
が1.2以上、且つ、1.4以下に限定され、またフッ
化黒鉛と二酸化マンガンとの混合物の総量に占めるフッ
化黒鉛の比率が0.1〜4重量%に限定されるのは、各
値が各範囲を外れると、後述する実施例に示すように、
自己放電が大きくなり、保存特性が低下するからであ
る。
可能な物質としては、リチウムと他のアルカリ金属又は
アルカリ土類金属との合金;酸化鉄、酸化タングステ
ン、酸化ニオブ等の金属酸化物;コークス、黒鉛等の炭
素材料が例示されるが、高活性ゆえに、二酸化マンガン
と非水電解液との反応生成物と反応し易い材料であれ
ば、本発明を適用する意義があるので、特にこれらに限
定されない。
は、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネートなどの有機溶媒や、これらとジメ
チルカーボネート、ジエチルカーボネート、1,2−ジ
メトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシ
メトキシエタンなどの低沸点溶媒との混合溶媒に、Li
PF6 、LiClO4 、LiCF3 SO3 などの溶質を
溶かした溶液が例示されるが,特にこれらに限定されな
い。
に特定のフッ素含有率を有するフッ化黒鉛が所定量添加
されている。このため、二酸化マンガンと非水電解液と
の反応により生成した反応生成物がフッ化黒鉛に捕捉さ
れ、その反応生成物と負極側のリチウムとの反応(自己
放電)が起こりにくくなる。
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
池(本発明電池)を作製した。
マンガン(MnO2 )及びフッ化黒鉛(CFx)n(x
=0.6、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、
1.3、1.4、1.5又は1.6)の混合物〔(CF
x)n×100/(MnO2 +(CFx)n)=1重量
%〕と、導電剤としての黒鉛と、結着剤としてのポリテ
トラフルオロエチレン(PTFE)とを、重量比90:
5:5で混合して10種の正極合剤を得た。次いで、こ
れらの正極合剤を加圧成形して、円板状の正極を作製し
た。正極集電体としては、ステンレス鋼板(SUS30
4)を用いた。
に打ち抜いて円板状の負極を作製した。負極集電体とし
ては、ステンレス鋼板(SUS304)を用いた。
ネート(PC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)
との等体積混合溶媒に、過塩素酸リチウム(LiClO
4 )を1モル/リットルの割合で溶かして非水系電解液
を調製した。
上の正負両極及び非水系電解液を用いて非水電解液電池
A1〜A10を組み立てた(電池寸法:直径20mm;
高さ2.5mm;理論電池容量:約130mAh)。セ
パレータとして、イオン透過性を有するポリプロピレン
製の微多孔膜(ポリプラスチックス社製、商品名「セル
ガード3401」)を用い、これに先に述べた非水系電
解液を含浸させた。
2〜A10も同様の構造)を模式的に示す断面図であ
り、図示の非水電解液電池A1は、正極1、負極2、こ
れら両電極を離間するセパレータ3、正極缶4、負極缶
5、正極集電体6、負極集電体7及びポリプロピレン製
の絶縁パッキング8などからなる。正極1及び負極2
は、非水系電解液を含浸したセパレータ3を介して対向
して正負両極缶4、5が形成する電池ケース内に収容さ
れており、正極1は正極集電体6を介して正極缶4に、
また負極2は負極集電体7を介して負極缶5に接続さ
れ、電池内部で生じた化学エネルギーを正極缶4及び負
極缶5の両端子から電気エネルギーとして外部へ取り出
し得るようになっている。
二酸化マンガンを一種単独、或いは、二酸化マンガン及
びフッ化黒鉛(CF1.3 )nの混合物〔(CF1.3 )n
×100/(MnO2 +(CF1.3 )n)=0.04、
0.08、0.1、0.4、1、4、8、10重量%〕
を用いたこと以外は製造例1〜10と同様にして、順に
非水電解液電池A11〜A18を組み立てた。
各非水電解液電池について、初期及び60°Cで60日
間(室温で3年間保存したことに相当する。)保存した
後の各放電容量を測定し、下式に基づき1年当たりの自
己放電率を求めた。放電は、25°Cで5kΩの定抵抗
で行った。
保存後の放電容量)×100/(初期放電容量×3)
電解液電池A1〜A10の1年当たりの自己放電率を、
縦軸に自己放電率(%/年)をとり、横軸に各電池の正
極に用いたフッ化黒鉛を表す式(CFx)n中のx値を
とって示したグラフであり、また図3は、製造例11〜
18で組み立てた非水電解液電池A11〜A18の1年
当たりの自己放電率を、縦軸に自己放電率(%/年)を
とり、横軸に各電池の正極に用いたフッ化黒鉛(CF
1.3 )nの重量比率(%)をとって示したグラフであ
る。なお、図3には、非水電解液電池A7の自己放電率
も図1より転記して示してある。
2以上、且つ、1.4以下であるフッ化黒鉛を用いた場
合に、自己放電率が0.5〜0.6%/年の保存特性に
優れた非水電解液電池が得られることが分かる。
0.1%以上、且つ、4%以下とした場合に、自己放電
率の低い保存特性に優れた非水電解液電池が得られるこ
とが分かる。
液電池に適用する場合の具体例について説明したが、電
池の形状については特に制限されず、円筒型、角型な
ど、本発明は種々の形状の非水電解液電池に適用するこ
とが可能である。
する場合について説明したが、本発明は二次電池にも同
様に適用し得るものである。
より生成した反応生成物と負極側のリチウムとの反応に
因る自己放電が起こりにくいので、保存特性に優れる。
特に、長期間の使用に耐える必要がある計測器用などの
組み込み型の電源として、使用して好適である。
断面図である。
中のx値との関係を示すグラフである。
示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】二酸化マンガンとフッ化黒鉛との混合物を
活物質とする正極と、金属リチウム、又は、リチウムイ
オンを吸蔵放出可能な物質を負極材料とする負極と、非
水電解液とを備えてなる非水電解液電池であって、前記
フッ化黒鉛が、式(CFx)n(但し、1.2≦x≦
1.4)で表され、且つ、その前記混合物に占める重量
比率が0.1〜4%であることを特徴とする非水電解液
電池。 - 【請求項2】前記リチウムイオンを吸蔵放出可能な物質
が、リチウム合金、金属酸化物又は炭素材料である請求
項1記載の非水電解液電池。
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