JPH0821387B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
- Publication number
- JPH0821387B2 JPH0821387B2 JP61108068A JP10806886A JPH0821387B2 JP H0821387 B2 JPH0821387 B2 JP H0821387B2 JP 61108068 A JP61108068 A JP 61108068A JP 10806886 A JP10806886 A JP 10806886A JP H0821387 B2 JPH0821387 B2 JP H0821387B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- battery
- weight
- titanium
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
-
- 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
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/669—Steels
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明はリチウム、ナトリウムなどの軽金属を活物質
とする負極と、金属の酸化物、硫化物、ハロゲン化物な
どを活物質とする正極と、非水電解液とを備えた一次或
いは二次電池に関するものである。
とする負極と、金属の酸化物、硫化物、ハロゲン化物な
どを活物質とする正極と、非水電解液とを備えた一次或
いは二次電池に関するものである。
ロ．従来の技術 この種電池において正極活物質と直接或いは間接的に
接する正極構成部材、例えば正極缶や正極集電体の材料
としてはニッケル含有量が約３〜20重量％の所謂オース
テナイト系ステンレス鋼が一般に用いられているが、電
池の保存中に特に正極に電気接続された正極缶や正極集
電体はその構成金属が電解液中に溶解し、負極上に析出
して内部抵抗を増大させ、又極端な場合には穴あき現象
を生じることがある。この原因はステンレス鋼に含まれ
るニッケル量に依存すると考えられニッケル量が大なる
ほど顕著であった。
接する正極構成部材、例えば正極缶や正極集電体の材料
としてはニッケル含有量が約３〜20重量％の所謂オース
テナイト系ステンレス鋼が一般に用いられているが、電
池の保存中に特に正極に電気接続された正極缶や正極集
電体はその構成金属が電解液中に溶解し、負極上に析出
して内部抵抗を増大させ、又極端な場合には穴あき現象
を生じることがある。この原因はステンレス鋼に含まれ
るニッケル量に依存すると考えられニッケル量が大なる
ほど顕著であった。
そこで、例えば特公昭55−15067号公報に開示されて
いるように正極構成部材としてニッケルをほとんど含ま
ず、応力下での割れ感受性の少ないフェライト系ステン
レス鋼を用いることが提案されたが、この場合にも高温
で長期間保存すると正極構成部材の溶解現象が認められ
た。
いるように正極構成部材としてニッケルをほとんど含ま
ず、応力下での割れ感受性の少ないフェライト系ステン
レス鋼を用いることが提案されたが、この場合にも高温
で長期間保存すると正極構成部材の溶解現象が認められ
た。
さて、この種電池は従来の銀電池、アルカリ電池に比
して自己放電が小さいため長期間の使用に耐えうるもの
であり、そのため最近では使用機器側のエレクトロニク
スの発展と相俟って微小電流による長期に亘る放電特性
の安定性が求められるようになってきた。ここで述べる
微小電流とは高々数μＡであるが、このような微小電流
放電下において長期間安定した放電特性を得るためには
電池自身の高信頼性が要求される。
して自己放電が小さいため長期間の使用に耐えうるもの
であり、そのため最近では使用機器側のエレクトロニク
スの発展と相俟って微小電流による長期に亘る放電特性
の安定性が求められるようになってきた。ここで述べる
微小電流とは高々数μＡであるが、このような微小電流
放電下において長期間安定した放電特性を得るためには
電池自身の高信頼性が要求される。
又、近年においては非水電解液電池の二次系も開発が
活発化しており、放電時に正極構成部材が溶解し正極構
成金属イオンが負極に析出して不働態膜を形成すると負
極の充放電効率が低下しサイクル特性が劣化することに
なるため、溶解し難い、云い換えれば耐蝕性に優れた正
極構成部材が求められている。
活発化しており、放電時に正極構成部材が溶解し正極構
成金属イオンが負極に析出して不働態膜を形成すると負
極の充放電効率が低下しサイクル特性が劣化することに
なるため、溶解し難い、云い換えれば耐蝕性に優れた正
極構成部材が求められている。
ハ．発明が解決しようとする問題点 非水電解液を備えた一次或いは二次電池において、高
温保存時或いは充電時における正極構成部材である正極
集電体もしくは正極缶の溶解を因とする電池特性の劣化
を抑制しようとするものである。
温保存時或いは充電時における正極構成部材である正極
集電体もしくは正極缶の溶解を因とする電池特性の劣化
を抑制しようとするものである。
ニ．問題点を解決するための手段 本発明の非水電解電池は、リチウム、ナトリウムなど
の軽金属を活物質とする負極と、非水電解液と、正極と
を備え、正極集電体及び正極缶のうち少なくとも一種
が、硅素を1.2〜5.0重量％且つチタンを0.1〜10.0重量
％含有するステンレス鋼で構成されることを特徴とす
る。
の軽金属を活物質とする負極と、非水電解液と、正極と
を備え、正極集電体及び正極缶のうち少なくとも一種
が、硅素を1.2〜5.0重量％且つチタンを0.1〜10.0重量
％含有するステンレス鋼で構成されることを特徴とす
る。
ホ．作用 本発明によれば、硅素は粒界腐蝕感受性を低下させる
効果があり、またチタンは非常に不働態化しやすい金属
でありチタンが不働態化してステンレスの溶解を抑制す
ることができ、これら硅素及びチタンの相乗効果によっ
てステンレス鋼の耐蝕性が向上する。
効果があり、またチタンは非常に不働態化しやすい金属
でありチタンが不働態化してステンレスの溶解を抑制す
ることができ、これら硅素及びチタンの相乗効果によっ
てステンレス鋼の耐蝕性が向上する。
尚、含有量については硅素の場合には1.2〜5.0重量
％、チタンの場合には0.1〜10.0重量％の範囲において
その効果は顕著である。
％、チタンの場合には0.1〜10.0重量％の範囲において
その効果は顕著である。
ヘ．実施例 以下本発明の一実施例の図面に基づき説明する。
第１図は電池の半断面図を示し、（１）はリチウム圧
延板を所定形状に打抜いた負極であって、オーステナイ
ト系ステンレス鋼（SUS304）よりなる負極缶（２）の内
面に固着せる負極集電体（３）に圧着されている。
（４）は活物質としての二酸化マンガンに、導電剤とし
てのカーボン粉末及び結着剤としてのフッ素樹脂粉末を
85:10:5の重量比で混合し、この混合物を成型して得た
正極であって正極缶（５）の内面に固着せる正極集電体
（６）に圧接されている。
延板を所定形状に打抜いた負極であって、オーステナイ
ト系ステンレス鋼（SUS304）よりなる負極缶（２）の内
面に固着せる負極集電体（３）に圧着されている。
（４）は活物質としての二酸化マンガンに、導電剤とし
てのカーボン粉末及び結着剤としてのフッ素樹脂粉末を
85:10:5の重量比で混合し、この混合物を成型して得た
正極であって正極缶（５）の内面に固着せる正極集電体
（６）に圧接されている。
ここで正極缶（５）及び正極集電体（６）は硅素を2.
0重量％、チタンを2.0重量％含有するステンレス鋼で構
成されている。
0重量％、チタンを2.0重量％含有するステンレス鋼で構
成されている。
尚、（７）は非水電解液を含浸させるセパレータ、
（８）は絶縁パッキングである。
（８）は絶縁パッキングである。
下表は各種ステンレス鋼を正極缶及び正極集電体とし
て用いた電池を60℃において３ケ月保存後、周波数1KHz
で測定した内部インピーダンスを比較したものであり、
（Ａ）は本発明電池、（Ｂ）は硅素およびチタンをほと
んど含まないフェライト系ステンレス鋼（SUS430）を用
いた第１の比較電池、（Ｃ）はオーステナイト系ステン
レス鋼（SUS304）を用いた第２の比較電池の場合を夫々
示す。
て用いた電池を60℃において３ケ月保存後、周波数1KHz
で測定した内部インピーダンスを比較したものであり、
（Ａ）は本発明電池、（Ｂ）は硅素およびチタンをほと
んど含まないフェライト系ステンレス鋼（SUS430）を用
いた第１の比較電池、（Ｃ）はオーステナイト系ステン
レス鋼（SUS304）を用いた第２の比較電池の場合を夫々
示す。
上表により本発明電池によると高温、保存後の内部イ
ンピーダンスは低く、且バラツキも小さいことがわか
る。尚、測定後の各電池の正極缶を走査型電子顕微鏡で
観察したところ、比較電池（Ｂ）（Ｃ）の正極缶では腐
蝕が見られたが、本発明電池（Ａ）の正極缶では腐蝕現
象が認められなかった。
ンピーダンスは低く、且バラツキも小さいことがわか
る。尚、測定後の各電池の正極缶を走査型電子顕微鏡で
観察したところ、比較電池（Ｂ）（Ｃ）の正極缶では腐
蝕が見られたが、本発明電池（Ａ）の正極缶では腐蝕現
象が認められなかった。
第２図は硅素の含有量を0.7重量％、1.2重量％、2.0
重量％、5.0重量％及び7.0重量％とした時の、チタンの
含有量と、60℃で３ケ月保存後の電池を周波数1KHzで測
定した時の内部インピーダンスの平均値との関係を示
す。第２図からチタンの含有量が0.1〜10.0重量％、硅
素の含有量が1.2〜5.0重量％の範囲の時に高温保存時に
おける内部インピーダンスは低いことがわかる。
重量％、5.0重量％及び7.0重量％とした時の、チタンの
含有量と、60℃で３ケ月保存後の電池を周波数1KHzで測
定した時の内部インピーダンスの平均値との関係を示
す。第２図からチタンの含有量が0.1〜10.0重量％、硅
素の含有量が1.2〜5.0重量％の範囲の時に高温保存時に
おける内部インピーダンスは低いことがわかる。
次に、作成直後のこれら電池（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の充
放電試験を行なった。
放電試験を行なった。
充放電条件は充電;3.6mA×4Hr、終止電圧;4.0V、放
電;3.0mA、終止電圧;2.0Vとした。
電;3.0mA、終止電圧;2.0Vとした。
第３図に示す結果をみると本発明電池（Ａ）のサイク
ル寿命は著しく向上していることがわかる。充放電試験
終了後の電池を分解し、内部を観察したところ比較電池
（Ｂ）（Ｃ）ではセパレータに褐色の付着物が見られ分
析の結果、ステンレスの成分が認められたが本発明電池
では付着物は認められなかった。
ル寿命は著しく向上していることがわかる。充放電試験
終了後の電池を分解し、内部を観察したところ比較電池
（Ｂ）（Ｃ）ではセパレータに褐色の付着物が見られ分
析の結果、ステンレスの成分が認められたが本発明電池
では付着物は認められなかった。
第４図は硅素の含有量を0.7重量％、1.2重量％、2.0
重量％、5.0重量％及び7.0重量％とした時の、チタンの
含有量と、充放電試験におけるサイクル寿命の平均値と
の関係を示す。第４図からチタンの含有量が0.1〜10.0
重量％、硅素の含有量が1.2〜5.0重量％の範囲の時に優
れたサイクル特性を示すことがわかり、チタン及び硅素
の含有量としては第２図における高温保存時の内部イン
ピーダンスの場合と同じ結果が得られた。
重量％、5.0重量％及び7.0重量％とした時の、チタンの
含有量と、充放電試験におけるサイクル寿命の平均値と
の関係を示す。第４図からチタンの含有量が0.1〜10.0
重量％、硅素の含有量が1.2〜5.0重量％の範囲の時に優
れたサイクル特性を示すことがわかり、チタン及び硅素
の含有量としては第２図における高温保存時の内部イン
ピーダンスの場合と同じ結果が得られた。
ト．発明の効果 上述した如く、正極構成部材である正極集電体、正極
缶として硅素を1.2〜5.0重量％、チタンを0.1〜10.0重
量％含有したステンレス鋼を用いることにより、粒界腐
蝕感受性を低下させる効果のある硅素と、不働態化しや
すいチタンとの相乗効果によって正極構成部材である正
極集電体や正極缶の溶解を有効に抑制することができる
ので、高温保存特性に加えて、二次電池系についてはサ
イクル特性に優れた非水電解液電池を得ることができる
ものであり、その工業的価値は極めて大である。
缶として硅素を1.2〜5.0重量％、チタンを0.1〜10.0重
量％含有したステンレス鋼を用いることにより、粒界腐
蝕感受性を低下させる効果のある硅素と、不働態化しや
すいチタンとの相乗効果によって正極構成部材である正
極集電体や正極缶の溶解を有効に抑制することができる
ので、高温保存特性に加えて、二次電池系についてはサ
イクル特性に優れた非水電解液電池を得ることができる
ものであり、その工業的価値は極めて大である。
第１図は本発明電池の半断面図、第２図は硅素の含有量
を変化させた時のチタン含有量と電池の内部インピーダ
ンスとの関係を示す図、第３図は電池サイクル特性比較
図、第４図は硅素の含有量を変化させた時のチタン含有
量と電池のサイクル数との関係を示す図である。 （１）……負極、（２）……負極缶、（３）……負極集
電体、（４）……正極、（５）……正極缶、（６）……
正極集電体、（７）……セパレータ、（８）……絶縁パ
ッキング。
を変化させた時のチタン含有量と電池の内部インピーダ
ンスとの関係を示す図、第３図は電池サイクル特性比較
図、第４図は硅素の含有量を変化させた時のチタン含有
量と電池のサイクル数との関係を示す図である。 （１）……負極、（２）……負極缶、（３）……負極集
電体、（４）……正極、（５）……正極缶、（６）……
正極集電体、（７）……セパレータ、（８）……絶縁パ
ッキング。
Claims (1)
- 【請求項１】リチウム、ナトリウムなどの軽金属を活物
質とする負極と、非水電解液と、正極とを備え、正極集
電体及び正極缶のうち少なくとも一種が、硅素を1.2〜
5.0重量％且つチタンを0.1〜10.0重量％含有するステン
レス鋼で構成されることを特徴とする非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61108068A JPH0821387B2 (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61108068A JPH0821387B2 (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 非水電解液電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62264553A JPS62264553A (ja) | 1987-11-17 |
| JPH0821387B2 true JPH0821387B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=14475065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61108068A Expired - Lifetime JPH0821387B2 (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821387B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673868A (en) * | 1979-10-31 | 1981-06-18 | Ford Motor Co | Conductive*corrosion resistant material and alkaline metal*multiple sulfide battery using same |
-
1986
- 1986-05-12 JP JP61108068A patent/JPH0821387B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5673868A (en) * | 1979-10-31 | 1981-06-18 | Ford Motor Co | Conductive*corrosion resistant material and alkaline metal*multiple sulfide battery using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62264553A (ja) | 1987-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |