JPH0821373B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- JPH0821373B2 JPH0821373B2 JP61291821A JP29182186A JPH0821373B2 JP H0821373 B2 JPH0821373 B2 JP H0821373B2 JP 61291821 A JP61291821 A JP 61291821A JP 29182186 A JP29182186 A JP 29182186A JP H0821373 B2 JPH0821373 B2 JP H0821373B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- battery
- discharge
- charge
- metal material
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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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- 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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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非水電解質二次電池の改良に関する。
従来の技術 現在まで、Li,Na等のアルカリ金属を負極活物質とし
て用い、γ−ブチロラクトン，テトラヒドロフラン，プ
ロピレンカーボネート，ジメトキシエタン等の溶媒中
に、溶質として、LiClO4,LiBF4,LiCl等を溶解した、い
わゆる非水電解質を用いる二次電池の開発が進められて
きた。
て用い、γ−ブチロラクトン，テトラヒドロフラン，プ
ロピレンカーボネート，ジメトキシエタン等の溶媒中
に、溶質として、LiClO4,LiBF4,LiCl等を溶解した、い
わゆる非水電解質を用いる二次電池の開発が進められて
きた。
しかし、この種の二次電池はまだ実用化されていな
い。その理由は、充放電回数の寿命が短く、また、充放
電に際しての充放電効率が低いためであり、この性能劣
化の原因は、主に、正極及び負極活物質の充放電におけ
る化学的又は物理的可逆性の低下である。
い。その理由は、充放電回数の寿命が短く、また、充放
電に際しての充放電効率が低いためであり、この性能劣
化の原因は、主に、正極及び負極活物質の充放電におけ
る化学的又は物理的可逆性の低下である。
負極のこのような欠点を克服するため、従来より、次
式のごとく、充電時にLi+等のアルカリ金属イオンを吸
蔵し、放電時に放出する材料Ｍを負極に用いることが提
案されている。
式のごとく、充電時にLi+等のアルカリ金属イオンを吸
蔵し、放電時に放出する材料Ｍを負極に用いることが提
案されている。
この負極材料としてAlや、可融合金（成分Bi,Cd,In,P
b,Sn,Zn等）が知られている。（特開昭60−49565号公
報） しかし、このような金属材料を負極材料に用いた場
合、アルカリ金属単独を負極活物質に用いた場合と比較
すると、充放電サイクルとともに電池内の抵抗が著しく
増加するという問題点があった。これは下記の理由によ
る。
b,Sn,Zn等）が知られている。（特開昭60−49565号公
報） しかし、このような金属材料を負極材料に用いた場
合、アルカリ金属単独を負極活物質に用いた場合と比較
すると、充放電サイクルとともに電池内の抵抗が著しく
増加するという問題点があった。これは下記の理由によ
る。
（１）式の性質を有する金属材料を負極材料に用いた
場合、金属材料は充電時にLi+等のアルカリ金属イオン
を吸蔵し金属間化合物を形成する。この金属間化合物の
結晶構造は元の金属材料の結晶構造と大きく異なるた
め、充電時における金属材料の膨張が著しい。逆に、放
電時には、アルカリ金属イオンが金属材料より放出され
るため、金属材料は元の結晶構造へ戻り収縮する。した
がって、金属材料は充放電にともない、膨張，収縮をく
り返すことになる。
場合、金属材料は充電時にLi+等のアルカリ金属イオン
を吸蔵し金属間化合物を形成する。この金属間化合物の
結晶構造は元の金属材料の結晶構造と大きく異なるた
め、充電時における金属材料の膨張が著しい。逆に、放
電時には、アルカリ金属イオンが金属材料より放出され
るため、金属材料は元の結晶構造へ戻り収縮する。した
がって、金属材料は充放電にともない、膨張，収縮をく
り返すことになる。
また、一般に、（１）式の性質を有する金属材料で
は、充電時にLi+等のアルカリ金属イオンを吸蔵した場
合、硬く、また、もろくなる。
は、充電時にLi+等のアルカリ金属イオンを吸蔵した場
合、硬く、また、もろくなる。
以上のような性質を金属材料は有しているため、充放
電にともない金属材料は表面より微細化し、はなはだし
い場合には、金属材料の一部もしくは全部が粉末化し脱
落する。このため、負極は多孔質になり、負極における
電解質の分布が不均一になるため電池内の抵抗が増加す
る。そして、この電解質の不均一分布化がいったん起こ
り始めると、充放電の電流密度分布が均一でなくなり、
したがって、電流密度の極端に大きい所では、金属材料
の微細化，微粉化がますます進行することになる。この
ことは、負極における電解液の不足をもたらすことにな
り電池内の抵抗はさらに増加することになる。電池内で
は正極も電解液を保持しているが、正極細孔内に保持さ
れた電解液は強く正極内に捕えられているために、セパ
レータを介して電解液の不足した負極へ移動することは
困難である。
電にともない金属材料は表面より微細化し、はなはだし
い場合には、金属材料の一部もしくは全部が粉末化し脱
落する。このため、負極は多孔質になり、負極における
電解質の分布が不均一になるため電池内の抵抗が増加す
る。そして、この電解質の不均一分布化がいったん起こ
り始めると、充放電の電流密度分布が均一でなくなり、
したがって、電流密度の極端に大きい所では、金属材料
の微細化，微粉化がますます進行することになる。この
ことは、負極における電解液の不足をもたらすことにな
り電池内の抵抗はさらに増加することになる。電池内で
は正極も電解液を保持しているが、正極細孔内に保持さ
れた電解液は強く正極内に捕えられているために、セパ
レータを介して電解液の不足した負極へ移動することは
困難である。
発明が解決しようとする問題点 以上のように、充放電時にアルカリ金属イオンを吸
蔵，放出する金属材料を負極にもつ二次電池では、充放
電をくり返しても電解液の不足しない負極を作製する必
要があった。
蔵，放出する金属材料を負極にもつ二次電池では、充放
電をくり返しても電解液の不足しない負極を作製する必
要があった。
本発明は、このような従来の欠点を除去するものであ
り、簡単な構成で、充放電をくり返しても電解液の不足
しない負極を作製することにより、充放電寿命の長い信
頼性の高い非水電解質二次電池を提供することを目的と
する。
り、簡単な構成で、充放電をくり返しても電解液の不足
しない負極を作製することにより、充放電寿命の長い信
頼性の高い非水電解質二次電池を提供することを目的と
する。
問題点を解決するための手段 本発明の非水電解質二次電池は、負極の金属材料とセ
パレータとの間に、正極より電解液の吸液率の高い多孔
質材料を設けたことを特徴とする。
パレータとの間に、正極より電解液の吸液率の高い多孔
質材料を設けたことを特徴とする。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、負極の金属材料とセパレータの間に吸液率
の高い多孔質材料を設けておくと、電解液は充分負極側
に保たれる。一方、上記の多孔質材料がない場合には、
負極側の電解液は、金属材料とセパレータの界面のみと
いうことになり電解液量は非常に少なくなる。多孔質材
料を金属材料の表面に設けていることにより、充放電で
金属材料が微細化，微粉化し、電解液が金属材料内で不
足しても、電解液は金属表面に設けている多孔質材料よ
り供給されることになる。したがって、負極の電解液不
足による充放電電流密度分布の不均一は起こりにくく、
電池内の抵抗が増加することが防がれる。
の高い多孔質材料を設けておくと、電解液は充分負極側
に保たれる。一方、上記の多孔質材料がない場合には、
負極側の電解液は、金属材料とセパレータの界面のみと
いうことになり電解液量は非常に少なくなる。多孔質材
料を金属材料の表面に設けていることにより、充放電で
金属材料が微細化，微粉化し、電解液が金属材料内で不
足しても、電解液は金属表面に設けている多孔質材料よ
り供給されることになる。したがって、負極の電解液不
足による充放電電流密度分布の不均一は起こりにくく、
電池内の抵抗が増加することが防がれる。
上記の作用は、多孔質材料の吸液率が正極の吸液率よ
り高い場合に得られる。多孔質材料の吸液率が正極の吸
液率より小さい場合には、電池組み立て時に注液された
電解液のほとんどが正極に吸収されることになり、一
方、負極側へは電解液が浸透しにくくなる。そのため、
充放電をくり返すと、負極の金属材料の微細化，微粉化
による負極の電解液不足が起きても、多孔質材料からは
電解液が供給されないため、電池内の抵抗が増加し、性
能劣化が促進されることになる。
り高い場合に得られる。多孔質材料の吸液率が正極の吸
液率より小さい場合には、電池組み立て時に注液された
電解液のほとんどが正極に吸収されることになり、一
方、負極側へは電解液が浸透しにくくなる。そのため、
充放電をくり返すと、負極の金属材料の微細化，微粉化
による負極の電解液不足が起きても、多孔質材料からは
電解液が供給されないため、電池内の抵抗が増加し、性
能劣化が促進されることになる。
実施例 以下、本発明の実施例を示す。
負極に用いる金属材料としてPb 70重量％、Cd 30重量
％の可融合金を用い、充放電試験はすべて扁平型電池で
行なった。第１図は、本発明の実施例である扁平型電池
の断面図を示し、第２図は比較例の扁平側電池の断面図
である。
％の可融合金を用い、充放電試験はすべて扁平型電池で
行なった。第１図は、本発明の実施例である扁平型電池
の断面図を示し、第２図は比較例の扁平側電池の断面図
である。
扁平型電池の作成は次の様に行なった。厚さ150μｍ
の鉛・カドミウム合金を直径17mmのディスクに打ち抜
き、負極集電体１をスポット溶接した封口ｂ板２に1tの
圧力で圧着した。次に、この鉛・カドミウム合金上に金
属リチウム箔を20mg圧着し、鉛・カドミウム合金内にリ
チウムを吸蔵させ鉛・カドミウム・リチウム合金３を形
成させ負極とした。
の鉛・カドミウム合金を直径17mmのディスクに打ち抜
き、負極集電体１をスポット溶接した封口ｂ板２に1tの
圧力で圧着した。次に、この鉛・カドミウム合金上に金
属リチウム箔を20mg圧着し、鉛・カドミウム合金内にリ
チウムを吸蔵させ鉛・カドミウム・リチウム合金３を形
成させ負極とした。
正極には、V2O5,カーボンブラック，ポリ４弗化エチ
レン樹脂を混合したものを用い、正極集電体４をスポッ
ト溶接した電池ケース５内へ直径17.5mmに成型した。
レン樹脂を混合したものを用い、正極集電体４をスポッ
ト溶接した電池ケース５内へ直径17.5mmに成型した。
セパレータ６にはポリプロピレンフィルムを用い、電
解液にはLiClO4をプロピレンカーボネートに1M/の割
合で溶解したものを用いた。
解液にはLiClO4をプロピレンカーボネートに1M/の割
合で溶解したものを用いた。
また、鉛・カドミウム・リチウム合金３とセパレータ
６との間に設置する多孔質材料７には、ポリプロピレン
製多孔質マットを用いた。
６との間に設置する多孔質材料７には、ポリプロピレン
製多孔質マットを用いた。
このようにして作成した扁平型電池を用いて、2mAの
定電流、充電上限電圧3.5V、放電下限電圧2.0Vの条件で
充放電試験を行なった。
定電流、充電上限電圧3.5V、放電下限電圧2.0Vの条件で
充放電試験を行なった。
第３図は、本発明の実施例である、多孔質マットを設
けた電池Ａと、比較例として多孔質材料を設けていない
電池Ｂの放電容量をサイクル数に対してプロットした図
である。これより、本発明の電池Ａでは、サイクル劣化
は著しく小さく、サイクル寿命も比較例の電池Ｂに比べ
ると２倍近く伸びていることがわかる。
けた電池Ａと、比較例として多孔質材料を設けていない
電池Ｂの放電容量をサイクル数に対してプロットした図
である。これより、本発明の電池Ａでは、サイクル劣化
は著しく小さく、サイクル寿命も比較例の電池Ｂに比べ
ると２倍近く伸びていることがわかる。
第４図は、充放電寿命を、多孔質マットの電解液吸蔵
液率／正極の電解液吸液率比に対してプロットした図で
ある。ここで吸液率は次式によって計算した。
液率／正極の電解液吸液率比に対してプロットした図で
ある。ここで吸液率は次式によって計算した。
第４図において、多孔質材料吸液率／正極吸液率比が
Ｏは電池内に多孔質材料が設けられていないことを示
す。第４図より、多孔質材料吸液率／正極吸液率比が１
以上の場合において充放電寿命のすぐれた電池が得られ
ることがわかる。
Ｏは電池内に多孔質材料が設けられていないことを示
す。第４図より、多孔質材料吸液率／正極吸液率比が１
以上の場合において充放電寿命のすぐれた電池が得られ
ることがわかる。
なお、本発明では、ポリプロピレン製多孔質マットを
用いたが、以上の効果は他の多孔質材料、例えばガラス
繊維マット等でも同様に得られる。
用いたが、以上の効果は他の多孔質材料、例えばガラス
繊維マット等でも同様に得られる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、簡単な構成で、充放電
をくり返しても電解液の不足しない負極を作成すること
ができ、充放電寿命の長い信頼性の高い非水電解質二次
電池が得られる。
をくり返しても電解液の不足しない負極を作成すること
ができ、充放電寿命の長い信頼性の高い非水電解質二次
電池が得られる。
第１図及び第２図は本発明の実施例及び比較例の電池の
断面図、第３図は本発明の実施例の電池Ａと比較例の電
池Ｂの各サイクルでの放電容量をプロットした図、第４
図は充放電寿命を多孔質材料吸液率／正極吸液率比に対
してプロットした図である。 1,1′……負極集電体、3,3′……鉛・カドミウム・リチ
ウム合金、6,6′……セパレータ、７……多孔質材料。
断面図、第３図は本発明の実施例の電池Ａと比較例の電
池Ｂの各サイクルでの放電容量をプロットした図、第４
図は充放電寿命を多孔質材料吸液率／正極吸液率比に対
してプロットした図である。 1,1′……負極集電体、3,3′……鉛・カドミウム・リチ
ウム合金、6,6′……セパレータ、７……多孔質材料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 守田 彰克 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 江田 信夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 越名 秀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西川 幸男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】正極と、アルカリ金属イオン導伝性の有機
電解液と、充電時にアルカリ金属イオンを吸蔵し、放電
時にアルカリ金属イオンを放出する金属材料を用いた負
極を構成要素とする電池であって、前記負極とセパレー
タとの間に正極より電解液の吸液率の高い多孔質材料を
設けたことを特徴とする非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61291821A JPH0821373B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61291821A JPH0821373B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63143743A JPS63143743A (ja) | 1988-06-16 |
| JPH0821373B2 true JPH0821373B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17773848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61291821A Expired - Fee Related JPH0821373B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821373B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5326553B2 (ja) * | 2008-12-24 | 2013-10-30 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751479B2 (ja) * | 1978-06-12 | 1982-11-02 | ||
| JPS5956353A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-03-31 | Yuasa Battery Co Ltd | 有機電解質電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5818868Y2 (ja) * | 1980-09-10 | 1983-04-16 | 末男 宮原 | 洗濯屑捕集具 |
-
1986
- 1986-12-08 JP JP61291821A patent/JPH0821373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751479B2 (ja) * | 1978-06-12 | 1982-11-02 | ||
| JPS5956353A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-03-31 | Yuasa Battery Co Ltd | 有機電解質電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63143743A (ja) | 1988-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |