JPH0766802B2 - リチウム電極の製造方法 - Google Patents
リチウム電極の製造方法Info
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- JPH0766802B2 JPH0766802B2 JP13224783A JP13224783A JPH0766802B2 JP H0766802 B2 JPH0766802 B2 JP H0766802B2 JP 13224783 A JP13224783 A JP 13224783A JP 13224783 A JP13224783 A JP 13224783A JP H0766802 B2 JPH0766802 B2 JP H0766802B2
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- Japan
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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
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
- H01M4/08—Processes of manufacture
- H01M4/12—Processes of manufacture of consumable metal or alloy electrodes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はリチウム電極の製造方法の改良に係り、特定雰
囲気中にリチウムをさらし、リチウム表面に保護皮膜を
形成させ、リチウム電極の腐食を防止することを目的と
する。
囲気中にリチウムをさらし、リチウム表面に保護皮膜を
形成させ、リチウム電極の腐食を防止することを目的と
する。
リチウムは非常に腐食しやすい金属であり、たとえば
水、酸素、チッ素と反応してLiOH、Li2O、Li3Nなどによ
り、変色する。そして、このような腐食が生じたりリチ
ウムを電極に用いて電池を作製すると、それらの腐食が
生じた部分が抵抗層となって電極の電気抵抗を高め、た
とえば重負荷放電では放電電圧を低下させるなど、電池
の放電性能を劣化させることになる。そのため、リチウ
ム電極やリチウム電池の製造は一般にアルゴン、ヘリウ
ムなどの不活性ガス雰囲気中で行なわれ、しかも該雰囲
気中に混在する水、酸素、チッ素などはできるだけ少な
くすることが望ましいと考えられていた。
水、酸素、チッ素と反応してLiOH、Li2O、Li3Nなどによ
り、変色する。そして、このような腐食が生じたりリチ
ウムを電極に用いて電池を作製すると、それらの腐食が
生じた部分が抵抗層となって電極の電気抵抗を高め、た
とえば重負荷放電では放電電圧を低下させるなど、電池
の放電性能を劣化させることになる。そのため、リチウ
ム電極やリチウム電池の製造は一般にアルゴン、ヘリウ
ムなどの不活性ガス雰囲気中で行なわれ、しかも該雰囲
気中に混在する水、酸素、チッ素などはできるだけ少な
くすることが望ましいと考えられていた。
しかしながら、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰
囲気中から水、酸素などを数ppm以下に取り除くことは
容易ではなく、また不活性ガス雰囲気中の水、酸素など
を極力減らしていくと、必ずしもリチウムが安定でない
ことも判明した。
囲気中から水、酸素などを数ppm以下に取り除くことは
容易ではなく、また不活性ガス雰囲気中の水、酸素など
を極力減らしていくと、必ずしもリチウムが安定でない
ことも判明した。
本発明者らは、そのような知見に基づき鋭意研究を重ね
た結果、リチウム電極を製造するにあたり、リチウムを
チッ素が1,000ppm以上11,000ppm未満存在し、かつ次の
（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ） （Ａ）水が0.3〜200ppm存在し、かつ 酸素が存在しないか、あるいは酸素が存在しても5ppm以
下である、 （Ｂ）水が４〜200存在し、かつ 酸素が5ppmより多く500ppm未満存在する、 （Ｃ）水が存在しないか、あるいは水が存在しても200p
pm以下であり、 かつ 酸素が500〜22,000ppm存在する のアルゴンまたはヘリウム雰囲気中にさらすときは、リ
チウム表面に保護皮膜が形成され、それ以後、比較的容
易に得られる雰囲気（たとえば乾燥空気あるいは乾燥窒
素）中で取り扱ってもリチウムの腐食が抑制されること
を見出し、本発明を完成するにいたった。
た結果、リチウム電極を製造するにあたり、リチウムを
チッ素が1,000ppm以上11,000ppm未満存在し、かつ次の
（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ） （Ａ）水が0.3〜200ppm存在し、かつ 酸素が存在しないか、あるいは酸素が存在しても5ppm以
下である、 （Ｂ）水が４〜200存在し、かつ 酸素が5ppmより多く500ppm未満存在する、 （Ｃ）水が存在しないか、あるいは水が存在しても200p
pm以下であり、 かつ 酸素が500〜22,000ppm存在する のアルゴンまたはヘリウム雰囲気中にさらすときは、リ
チウム表面に保護皮膜が形成され、それ以後、比較的容
易に得られる雰囲気（たとえば乾燥空気あるいは乾燥窒
素）中で取り扱ってもリチウムの腐食が抑制されること
を見出し、本発明を完成するにいたった。
上記のような特定雰囲気中で処理することにより、リチ
ウム表面に保護皮膜が形成され、以後の腐食が抑制でき
るのは、リチウムを上記雰囲気中にさらすことにより、
リチウムと水または酸素との反応が生じ、リチウム表面
に酸化物系の皮膜が形成され、この皮膜がリチウムの腐
食の最大原因であると考えられるリチウムとチッ素との
反応を抑制するからであると考えられる。そして、上記
のようにリチウムの腐食が抑制される結果、リチウムの
腐食に基づく電極の電気抵抗の増加が抑制され、重負荷
放電特性の低下が抑制されるなど、放電性能の良好な電
池が得られるようになる。
ウム表面に保護皮膜が形成され、以後の腐食が抑制でき
るのは、リチウムを上記雰囲気中にさらすことにより、
リチウムと水または酸素との反応が生じ、リチウム表面
に酸化物系の皮膜が形成され、この皮膜がリチウムの腐
食の最大原因であると考えられるリチウムとチッ素との
反応を抑制するからであると考えられる。そして、上記
のようにリチウムの腐食が抑制される結果、リチウムの
腐食に基づく電極の電気抵抗の増加が抑制され、重負荷
放電特性の低下が抑制されるなど、放電性能の良好な電
池が得られるようになる。
リチウム表面への保護皮膜の形成は瞬間的に行なわれる
ので、リチウムの前記特定雰囲気中にさらすのは極めて
短時間でよい。したがって、上記雰囲気中にさらすとい
っても、特別に曝露のための時間を要せず、リチウム電
極の製造に際し、たとえばリチウムの表面を削るとか、
あるいはリチウム板やリチウム粉末を成型する作業やリ
チウム膜を蒸着により形成して取り出す作業などを上記
特定雰囲気中で行なえばよい。
ので、リチウムの前記特定雰囲気中にさらすのは極めて
短時間でよい。したがって、上記雰囲気中にさらすとい
っても、特別に曝露のための時間を要せず、リチウム電
極の製造に際し、たとえばリチウムの表面を削るとか、
あるいはリチウム板やリチウム粉末を成型する作業やリ
チウム膜を蒸着により形成して取り出す作業などを上記
特定雰囲気中で行なえばよい。
つぎに実験結果に基づいて本発明をさらに説明する。
実験例１ アルゴン雰囲気にチッ素を1,000ppm導入し、水と酸素の
濃度を種々に変え、該雰囲気中でリチウム板の表面を削
り、リチウムの清浄面を露出させ、その変色の有無を調
べた。その結果を第１図に示す。なお第１図中、□は変
色が生じなかったポイントを示し、■は変色が生じたポ
イントを示す。清浄なリチウム表面は金属色であり、腐
食が生じたものは茶または青色に変色した。このよう
に、変色の生じたものはリチウムに腐食が生じたことを
示しており、前記したように、そのような腐食が生じた
リチウムを電極に用いて電池を作製すると、それらの腐
食部分が抵抗層となって電極の電気抵抗を高め、重負荷
放電特性を低下させるなど、電池の放電性能を劣化させ
る。そして、変色が生じなかったということはリチウム
に腐食が生じなかったことを示しており、そのような腐
食の生じなかったリチウムでは、その有する特性が何ら
妨げられることなく充分に発揮されて放電性能の良好な
電池が得られるようになる。
濃度を種々に変え、該雰囲気中でリチウム板の表面を削
り、リチウムの清浄面を露出させ、その変色の有無を調
べた。その結果を第１図に示す。なお第１図中、□は変
色が生じなかったポイントを示し、■は変色が生じたポ
イントを示す。清浄なリチウム表面は金属色であり、腐
食が生じたものは茶または青色に変色した。このよう
に、変色の生じたものはリチウムに腐食が生じたことを
示しており、前記したように、そのような腐食が生じた
リチウムを電極に用いて電池を作製すると、それらの腐
食部分が抵抗層となって電極の電気抵抗を高め、重負荷
放電特性を低下させるなど、電池の放電性能を劣化させ
る。そして、変色が生じなかったということはリチウム
に腐食が生じなかったことを示しており、そのような腐
食の生じなかったリチウムでは、その有する特性が何ら
妨げられることなく充分に発揮されて放電性能の良好な
電池が得られるようになる。
第１図に示すように、水が0.3〜200ppmで、かつ酸素が
０〜5ppm（この酸素が０〜5ppmとは、酸素が存在しない
か、あるいは酸素が存在しても5ppm以下であることを意
味する）の領域（領域Ａ）、水が４〜200ppmで、かつ酸
素が5ppmより多く500ppm未満の領域（領域Ｂ）および水
が０〜200ppm（この水が０〜200PPmとは、水が存在しな
いか、あるいは水が存在しても200ppm以下であることを
意味する）で、かつ酸素が500〜22,000ppmの領域（領域
Ｃ）では変色が生じず、腐食が認められなかったが、水
が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域
（領域Ｒ）では著しい変色が認められた。なお、水が0.
3ppm未満で、かつ酸素が5ppm未満の領域（領域Ｐ）では
変色が認められなかったが、その後、それを上記領域Ｒ
に移すと変色が生じ、水が0.3ppm未満でかつ酸素が5ppm
未満の領域Ｐでは保護皮膜が形成されないことが判明し
た。なお、領域Ａ、Ｂ、Ｃでさらしたものは、その後、
領域Ｒや水が200ppmを超える雰囲気中に移しても急速な
腐食が生じなかった。
０〜5ppm（この酸素が０〜5ppmとは、酸素が存在しない
か、あるいは酸素が存在しても5ppm以下であることを意
味する）の領域（領域Ａ）、水が４〜200ppmで、かつ酸
素が5ppmより多く500ppm未満の領域（領域Ｂ）および水
が０〜200ppm（この水が０〜200PPmとは、水が存在しな
いか、あるいは水が存在しても200ppm以下であることを
意味する）で、かつ酸素が500〜22,000ppmの領域（領域
Ｃ）では変色が生じず、腐食が認められなかったが、水
が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域
（領域Ｒ）では著しい変色が認められた。なお、水が0.
3ppm未満で、かつ酸素が5ppm未満の領域（領域Ｐ）では
変色が認められなかったが、その後、それを上記領域Ｒ
に移すと変色が生じ、水が0.3ppm未満でかつ酸素が5ppm
未満の領域Ｐでは保護皮膜が形成されないことが判明し
た。なお、領域Ａ、Ｂ、Ｃでさらしたものは、その後、
領域Ｒや水が200ppmを超える雰囲気中に移しても急速な
腐食が生じなかった。
実験例２ チッ素の導入量を5,000ppmに変えたほかは実験例１と同
様に実験を行った。その結果、前記実験例１の場合と同
様の結果が得られた。すなわち、水が0.3〜200ppmで、
かつ酸素が０〜5ppmの領域（第１図の領域Ａ参照）、水
が４〜200ppmで、かつ酸素が5ppmより多く500ppm未満の
領域（第１図の領域Ｂ参照）および水が０〜200ppmで、
かつ酸素が500〜22,000ppmの領域（第１図の領域Ｃ参
照）では変色が生じず、腐食が認められなかったが、水
が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域
（第１図の領域Ｒ参照）では著しい変色が認められた。
様に実験を行った。その結果、前記実験例１の場合と同
様の結果が得られた。すなわち、水が0.3〜200ppmで、
かつ酸素が０〜5ppmの領域（第１図の領域Ａ参照）、水
が４〜200ppmで、かつ酸素が5ppmより多く500ppm未満の
領域（第１図の領域Ｂ参照）および水が０〜200ppmで、
かつ酸素が500〜22,000ppmの領域（第１図の領域Ｃ参
照）では変色が生じず、腐食が認められなかったが、水
が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域
（第１図の領域Ｒ参照）では著しい変色が認められた。
なお、実験例１の場合と同様に、水が0.3ppm未満で、か
つ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では変
色が認められなかったが、その後、それを水が4ppm未満
で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域（第１図の
領域Ｒ参照）に移すと変色が生じ、水が0.3ppm未満で、
かつ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では
保護皮膜が形成されていなかった。
つ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では変
色が認められなかったが、その後、それを水が4ppm未満
で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域（第１図の
領域Ｒ参照）に移すと変色が生じ、水が0.3ppm未満で、
かつ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では
保護皮膜が形成されていなかった。
また、水が0.3〜200ppmで、かつ酸素が０〜5ppmの領域
（第１図の領域Ａ参照）、水が４〜200ppmで、かつ酸素
が5ppmより多く500ppm未満の領域（第１図の領域Ｂ参
照）および水が０〜200ppmで、かつ酸素が500〜22,000p
pmの領域（第１図の領域Ｃ参照）でさらしたものは、そ
の後、それらを水が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で
500ppmの領域（第１図の領域Ｒ参照）や水が200ppmを超
える雰囲気中に移しても急速な腐食が生じなかった。
（第１図の領域Ａ参照）、水が４〜200ppmで、かつ酸素
が5ppmより多く500ppm未満の領域（第１図の領域Ｂ参
照）および水が０〜200ppmで、かつ酸素が500〜22,000p
pmの領域（第１図の領域Ｃ参照）でさらしたものは、そ
の後、それらを水が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で
500ppmの領域（第１図の領域Ｒ参照）や水が200ppmを超
える雰囲気中に移しても急速な腐食が生じなかった。
実験例３ チッ素の導入量を10,500ppmに変えたほかは実験例１と
同様に実験を行なった。その結果、前記実験例１の場合
と同様の結果が得られた。すなわち、水が0.3〜200ppm
で、かつ酸素が０〜5ppmの領域（第１図の領域Ａ参
照）、水が４〜200ppmで、かつ酸素が5ppmより多く500p
pm未満の領域（第１図の領域Ｂ参照）および水が０〜20
0ppmで、かつ酸素が500〜22,000ppmの領域（第１図の領
域Ｃ参照）では変色が生じず、腐食が認められなかった
が、水が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満
の領域（第１図の領域Ｒ参照）では著しい変色が認めら
れた。
同様に実験を行なった。その結果、前記実験例１の場合
と同様の結果が得られた。すなわち、水が0.3〜200ppm
で、かつ酸素が０〜5ppmの領域（第１図の領域Ａ参
照）、水が４〜200ppmで、かつ酸素が5ppmより多く500p
pm未満の領域（第１図の領域Ｂ参照）および水が０〜20
0ppmで、かつ酸素が500〜22,000ppmの領域（第１図の領
域Ｃ参照）では変色が生じず、腐食が認められなかった
が、水が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満
の領域（第１図の領域Ｒ参照）では著しい変色が認めら
れた。
なお、実験例１の場合と同様に、水が0.3ppm未満で、か
つ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では変
色が認められなかったが、その後、それを水が4ppm未満
で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域（第１図の
領域Ｒ参照）に移すと変色が生じ、水が0.3ppm未満でか
つ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では保
護皮膜が形成されていなかった。
つ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では変
色が認められなかったが、その後、それを水が4ppm未満
で、かつ酸素が5ppm以上で500ppm未満の領域（第１図の
領域Ｒ参照）に移すと変色が生じ、水が0.3ppm未満でか
つ酸素が5ppm未満の領域（第１図の領域Ｐ参照）では保
護皮膜が形成されていなかった。
また、水が0.3〜200ppmで、かつ酸素が０〜5ppmの領域
（第１図の領域Ａ参照）、水が４〜200ppmで、かつ酸素
が5ppmより多く500ppm未満の領域（第１図の領域Ｂ参
照）および水が０〜200ppmで、かつ酸素が500〜22,000p
pmの領域（第１図の領域Ｃ参照）でさらしたものは、そ
の後、それらを水が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で
500ppmの領域（第１図の領域Ｒ参照）や水が200ppmを超
える雰囲気中に移しても急速な腐食が生じなかった。
（第１図の領域Ａ参照）、水が４〜200ppmで、かつ酸素
が5ppmより多く500ppm未満の領域（第１図の領域Ｂ参
照）および水が０〜200ppmで、かつ酸素が500〜22,000p
pmの領域（第１図の領域Ｃ参照）でさらしたものは、そ
の後、それらを水が4ppm未満で、かつ酸素が5ppm以上で
500ppmの領域（第１図の領域Ｒ参照）や水が200ppmを超
える雰囲気中に移しても急速な腐食が生じなかった。
第１図はチッ素が1,000ppm存在し、水と酸素の存在量が
変動するアルゴン雰囲気中に清浄なリチウム面をさらし
たときの変色の有無を調べた結果を示す図である。
変動するアルゴン雰囲気中に清浄なリチウム面をさらし
たときの変色の有無を調べた結果を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】リチウム電極を製造するにあたり、リチウ
ムを窒素が1,000ppm以上11,000ppm未満存在し、かつ次
の（Ａ）、（Ｂ）または（Ｃ） （Ａ）水が0.3〜200ppm存在し、かつ 酸素が存在しないか、あるいは酸素が存在しても5ppm以
下である、 （Ｂ）水が４〜200ppm存在し、かつ 酸素が5ppmより多く500ppm未満存在する、 （Ｃ）水が存在しないか、あるいは水が存在しても200p
pm以下であり、 かつ 酸素が500〜22,000ppm存在する のアルゴンまたはヘリウム雰囲気中にさらし、リチウム
表面に保護皮膜を形成することを特徴とするリチウム電
極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13224783A JPH0766802B2 (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | リチウム電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13224783A JPH0766802B2 (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | リチウム電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6023958A JPS6023958A (ja) | 1985-02-06 |
| JPH0766802B2 true JPH0766802B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=15076803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13224783A Expired - Lifetime JPH0766802B2 (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | リチウム電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766802B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3852188T2 (de) * | 1987-03-04 | 1995-07-06 | New Brunswick Telephone Co | Lithium-Lithiumnitrid-Anode. |
| JP2002157811A (ja) | 2000-11-17 | 2002-05-31 | Sony Corp | ディスクの記録及び／又は再生装置 |
| WO2018193993A1 (ja) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | 株式会社アルバック | 成膜装置及び成膜方法 |
-
1983
- 1983-07-19 JP JP13224783A patent/JPH0766802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6023958A (ja) | 1985-02-06 |
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