JPH08321305A - 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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- JPH08321305A JPH08321305A JP7152524A JP15252495A JPH08321305A JP H08321305 A JPH08321305 A JP H08321305A JP 7152524 A JP7152524 A JP 7152524A JP 15252495 A JP15252495 A JP 15252495A JP H08321305 A JPH08321305 A JP H08321305A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】ＣａＳｉ2 及び／又はＣａＧｅ2 を正極活物質
とする正極と、炭素材料をカルシウムイオン吸蔵材とす
る負極と、カルシウム塩を含有する非水電解質とを備え
る。 【効果】単位質量当たりの容量が大きいＣａＳｉ2 及び
／又はＣａＧｅ2 を正極材料として使用されているの
で、本発明電池は、リチウム二次電池に比べて格段大き
な電池容量を有することはもとより、従来のカルシウム
イオンをイオン電導媒体とする非水電解質二次電池に比
べても、大きな電池容量を有する。
とする正極と、炭素材料をカルシウムイオン吸蔵材とす
る負極と、カルシウム塩を含有する非水電解質とを備え
る。 【効果】単位質量当たりの容量が大きいＣａＳｉ2 及び
／又はＣａＧｅ2 を正極材料として使用されているの
で、本発明電池は、リチウム二次電池に比べて格段大き
な電池容量を有することはもとより、従来のカルシウム
イオンをイオン電導媒体とする非水電解質二次電池に比
べても、大きな電池容量を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカルシウムイオンをイオ
ン電導媒体とする非水電解質二次電池に係わり、詳しく
はその高容量化を図ることを目的とした、正極材料の改
良に関する。
ン電導媒体とする非水電解質二次電池に係わり、詳しく
はその高容量化を図ることを目的とした、正極材料の改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】黒鉛、
コークス等の炭素材料を負極材料とし、ＣａＣｏ
2 Ｏ4 、Ｃａ3 Ｃｏ4Ｏ9 、Ｃａ2 Ｃｏ2 Ｏ5 、Ｃａ3
Ｃｏ2 Ｏ6 、ＣａＦｅＯ3 、ＣａＦｅＯ2 等のカルシウ
ム含有金属酸化物を正極材料とする非水電解質二次電池
が、特開平６−１６３０８０号公報に開示されている。
コークス等の炭素材料を負極材料とし、ＣａＣｏ
2 Ｏ4 、Ｃａ3 Ｃｏ4Ｏ9 、Ｃａ2 Ｃｏ2 Ｏ5 、Ｃａ3
Ｃｏ2 Ｏ6 、ＣａＦｅＯ3 、ＣａＦｅＯ2 等のカルシウ
ム含有金属酸化物を正極材料とする非水電解質二次電池
が、特開平６−１６３０８０号公報に開示されている。
【０００３】この電池は、イオン価２価のカルシウムイ
オン（Ｃａ2+）をイオン電導媒体とするので、イオン価
１価のリチウムイオン（Ｌｉ+ ）をイオン電導媒体とす
るリチウム二次電池に比べて遙かに大きな容量を有す
る。
オン（Ｃａ2+）をイオン電導媒体とするので、イオン価
１価のリチウムイオン（Ｌｉ+ ）をイオン電導媒体とす
るリチウム二次電池に比べて遙かに大きな容量を有す
る。
【０００４】しかしながら、これらのカルシウム含有金
属酸化物は、分子量が大きいことから、単位質量当たり
の容量はさほど大きくない。してみれば、単位質量当た
りの容量がこれらのカルシウム含有金属酸化物よりも大
きいカルシウム化合物を正極材料として使用すれば、さ
らに高容量の電池が得られる可能性がある。
属酸化物は、分子量が大きいことから、単位質量当たり
の容量はさほど大きくない。してみれば、単位質量当た
りの容量がこれらのカルシウム含有金属酸化物よりも大
きいカルシウム化合物を正極材料として使用すれば、さ
らに高容量の電池が得られる可能性がある。
【０００５】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
のであって、その目的とするところは、特開平６−１６
３０８０号公報に開示の電池に比べて格段大きな電池容
量を有する、カルシウムイオンをイオン電導媒体とする
非水電解質二次電池を提供するにある。
のであって、その目的とするところは、特開平６−１６
３０８０号公報に開示の電池に比べて格段大きな電池容
量を有する、カルシウムイオンをイオン電導媒体とする
非水電解質二次電池を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水電解質二次電池（本発明電池）は、
ＣａＳｉ2 及び／又はＣａＧｅ2 を正極活物質とする正
極と、炭素材料をカルシウムイオン吸蔵材とする負極
と、カルシウム塩を含有する非水電解質とを備える。
の本発明に係る非水電解質二次電池（本発明電池）は、
ＣａＳｉ2 及び／又はＣａＧｅ2 を正極活物質とする正
極と、炭素材料をカルシウムイオン吸蔵材とする負極
と、カルシウム塩を含有する非水電解質とを備える。
【０００７】炭素材料としては、コークス、有機物焼成
体、黒鉛が例示される。なかでも、黒鉛が、カルシウム
イオンの吸蔵放出量が多い点で好ましい。これらの炭素
材料は一種単独を使用してもよく、必要に応じて二種以
上を混合して使用してもよい。
体、黒鉛が例示される。なかでも、黒鉛が、カルシウム
イオンの吸蔵放出量が多い点で好ましい。これらの炭素
材料は一種単独を使用してもよく、必要に応じて二種以
上を混合して使用してもよい。
【０００８】カルシウム塩としては、過塩素酸カルシウ
ム〔Ｃａ（ＣｌＯ4 ）2 〕、ホウフッ化カルシウム〔Ｃ
ａ（ＢＦ4 ）2 〕、トリフルオロメチルスルホン酸カル
シウム〔Ｃａ（ＣＦ3 ＳＯ3 ）2 〕、ヘキサフルオロ燐
酸カルシウム〔Ｃａ（ＰＦ6）2 〕が例示される。過塩
素酸カルシウムが特に好ましい。
ム〔Ｃａ（ＣｌＯ4 ）2 〕、ホウフッ化カルシウム〔Ｃ
ａ（ＢＦ4 ）2 〕、トリフルオロメチルスルホン酸カル
シウム〔Ｃａ（ＣＦ3 ＳＯ3 ）2 〕、ヘキサフルオロ燐
酸カルシウム〔Ｃａ（ＰＦ6）2 〕が例示される。過塩
素酸カルシウムが特に好ましい。
【０００９】カルシウム塩を溶かすための溶媒として
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高誘電率溶媒や、これらと
ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、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が好
適なものとして例示される。
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高誘電率溶媒や、これらと
ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、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が好
適なものとして例示される。
【００１０】本発明の特徴は、単位質量当たりの容量が
大きい特定のカルシウム化合物を正極材料として使用し
た点にある。それゆえ、電池を構成する他の部材につい
ては、非水電解質二次電池用として従来提案され、或い
は実用されている種々の材料を特に制限なく用いること
が可能である。
大きい特定のカルシウム化合物を正極材料として使用し
た点にある。それゆえ、電池を構成する他の部材につい
ては、非水電解質二次電池用として従来提案され、或い
は実用されている種々の材料を特に制限なく用いること
が可能である。
【００１１】
【作用】従来のカルシウム含有金属酸化物と比較して単
位質量当たりの容量が大きいＣａＳｉ2 及び／又はＣａ
Ｇｅ2 が正極材料として使用されているので、電池容量
が大きい。
位質量当たりの容量が大きいＣａＳｉ2 及び／又はＣａ
Ｇｅ2 が正極材料として使用されているので、電池容量
が大きい。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
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。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
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。
【００１３】（実施例１） 〔正極〕正極材料としてのＣａＳｉ2 粉末（真密度：
２．５ｇ／ｃｍ3 ）９５重量部と導電剤としての黒鉛粉
末５重量部とを、結着剤としてのポリイミド樹脂２重量
部の１重量％ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）溶
液と混合してスラリーを調製した。次いで、このスラリ
ーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面にドクタ
ーブレード法により塗布し、真空下において６０°Ｃで
乾燥してＮＭＰを蒸散させた後、３５０°Ｃで２時間熱
処理して、アルミニウム箔の両面に正極活物質層が形成
された正極を作製した。
２．５ｇ／ｃｍ3 ）９５重量部と導電剤としての黒鉛粉
末５重量部とを、結着剤としてのポリイミド樹脂２重量
部の１重量％ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）溶
液と混合してスラリーを調製した。次いで、このスラリ
ーを正極集電体としてのアルミニウム箔の両面にドクタ
ーブレード法により塗布し、真空下において６０°Ｃで
乾燥してＮＭＰを蒸散させた後、３５０°Ｃで２時間熱
処理して、アルミニウム箔の両面に正極活物質層が形成
された正極を作製した。
【００１４】〔負極〕負極材料としての天然黒鉛粉末１
００重量部を、結着剤としてのポリイミド樹脂０．５重
量部の１重量％ＮＭＰ溶液と混合してスラリーを調製し
た。次いで、このスラリーを負極集電体としての銅箔の
両面に塗布し、真空下において６０°Ｃで乾燥してＮＭ
Ｐを蒸散させた後、３５０°Ｃで２時間熱処理して、銅
箔の両面に天然黒鉛層が形成された負極を作製した。
００重量部を、結着剤としてのポリイミド樹脂０．５重
量部の１重量％ＮＭＰ溶液と混合してスラリーを調製し
た。次いで、このスラリーを負極集電体としての銅箔の
両面に塗布し、真空下において６０°Ｃで乾燥してＮＭ
Ｐを蒸散させた後、３５０°Ｃで２時間熱処理して、銅
箔の両面に天然黒鉛層が形成された負極を作製した。
【００１５】〔非水電解液〕エチレンカーボネートとジ
エチルカーボネートとの体積比１：１の混合溶媒に、溶
質としてのＣａ（ＣｌＯ4 ）2 を１モル／リットルの割
合で溶かして、非水電解液を調製した。
エチルカーボネートとの体積比１：１の混合溶媒に、溶
質としてのＣａ（ＣｌＯ4 ）2 を１モル／リットルの割
合で溶かして、非水電解液を調製した。
【００１６】以上の正極、負極及び非水電解液を使用し
て、円筒型（ＡＡサイズ）の非水電解質二次電池（本発
明電池Ａ１）を組み立てた。なお、セパレータとして
は、カルシウムイオン透過性を有するポリプロピレン製
の微多孔膜を使用した。
て、円筒型（ＡＡサイズ）の非水電解質二次電池（本発
明電池Ａ１）を組み立てた。なお、セパレータとして
は、カルシウムイオン透過性を有するポリプロピレン製
の微多孔膜を使用した。
【００１７】（実施例２）正極材料として、ＣａＳｉ2
粉末に代えて、ＣａＧｅ2 粉末（真密度：２．５ｇ／ｃ
ｍ3 ）を同重量使用したこと以外は実施例１と同様にし
て正極を作製し、この正極を使用して、本発明電池Ａ２
を組み立てた。
粉末に代えて、ＣａＧｅ2 粉末（真密度：２．５ｇ／ｃ
ｍ3 ）を同重量使用したこと以外は実施例１と同様にし
て正極を作製し、この正極を使用して、本発明電池Ａ２
を組み立てた。
【００１８】（比較例１）正極材料として、ＣａＳｉ2
粉末に代えて、ＣａＣｏ2 Ｏ4 粉末（真密度：４．９ｇ
／ｃｍ3 ）を同重量使用したこと以外は実施例１と同様
にして正極を作製し、この正極を使用して、比較電池Ｂ
１を組み立てた。
粉末に代えて、ＣａＣｏ2 Ｏ4 粉末（真密度：４．９ｇ
／ｃｍ3 ）を同重量使用したこと以外は実施例１と同様
にして正極を作製し、この正極を使用して、比較電池Ｂ
１を組み立てた。
【００１９】（比較例２）正極材料として、ＣａＳｉ2
粉末に代えて、ＬｉＣｏＯ2 粉末（真密度：４．８ｇ／
ｃｍ3 ）を同重量使用するとともに、非水電解液の溶質
として、Ｃａ（ＣｌＯ4 ）2 に代えて、ＬｉＣｌＯ4 を
同モル量使用したこと以外は実施例１と同様にして正極
を作製し、この正極を使用して、比較電池Ｂ２を組み立
てた。
粉末に代えて、ＬｉＣｏＯ2 粉末（真密度：４．８ｇ／
ｃｍ3 ）を同重量使用するとともに、非水電解液の溶質
として、Ｃａ（ＣｌＯ4 ）2 に代えて、ＬｉＣｌＯ4 を
同モル量使用したこと以外は実施例１と同様にして正極
を作製し、この正極を使用して、比較電池Ｂ２を組み立
てた。
【００２０】表１に、各電池の正極材料及び非水電解液
の溶質をまとめて示す。
の溶質をまとめて示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】〔充放電試験〕各電池について、５００ｍ
Ａで４．４Ｖまで充電した後、５００ｍＡで３．０Ｖま
で放電する充放電試験を行い、平均作動電圧（Ｖ）及び
充放電容量（ｍＡｈ）を求めた。平均作動電圧は、１０
点平均により求めた。結果を先の表１に示す。また、図
１は、各電池の充放電特性を、縦軸に電池電圧（Ｖ）
を、横軸に充放電容量（ｍＡｈ）をとって示したグラフ
である。
Ａで４．４Ｖまで充電した後、５００ｍＡで３．０Ｖま
で放電する充放電試験を行い、平均作動電圧（Ｖ）及び
充放電容量（ｍＡｈ）を求めた。平均作動電圧は、１０
点平均により求めた。結果を先の表１に示す。また、図
１は、各電池の充放電特性を、縦軸に電池電圧（Ｖ）
を、横軸に充放電容量（ｍＡｈ）をとって示したグラフ
である。
【００２３】表１及び図１より、本発明電池Ａ１，Ａ２
は、比較電池Ｂ１，Ｂ２に比べて、格段大きな電池容量
を有することが分かる。
は、比較電池Ｂ１，Ｂ２に比べて、格段大きな電池容量
を有することが分かる。
【００２４】また、表１及び図１より、本発明電池Ａ
１，Ａ２は、比較電池Ｂ１，Ｂ２に比べて、平均作動電
圧が高いことが分かる。
１，Ａ２は、比較電池Ｂ１，Ｂ２に比べて、平均作動電
圧が高いことが分かる。
【００２５】上記実施例では、本発明を円筒型の非水電
解質二次電池に適用する場合を例に挙げて説明したが、
本発明は電池形状に特に制限があるわけではなく、扁平
型、角型など、他の種々の形状の非水電解質二次電池に
適用し得るものである。
解質二次電池に適用する場合を例に挙げて説明したが、
本発明は電池形状に特に制限があるわけではなく、扁平
型、角型など、他の種々の形状の非水電解質二次電池に
適用し得るものである。
【００２６】また、上記実施例では、正極材料としてＣ
ａＳｉ2 又はＣａＧｅ2 を一種単独使用したが、これら
の混合物を使用することももとより可能である。
ａＳｉ2 又はＣａＧｅ2 を一種単独使用したが、これら
の混合物を使用することももとより可能である。
【００２７】
【発明の効果】単位質量当たりの容量が大きいＣａＳｉ
2 又はＣａＧｅ2 が正極材料として使用されているの
で、本発明電池は、リチウム二次電池に比べて格段大き
な電池容量を有することはもとより、従来のカルシウム
イオンをイオン電導媒体とする非水電解質二次電池に比
べても、大きな電池容量を有する。
2 又はＣａＧｅ2 が正極材料として使用されているの
で、本発明電池は、リチウム二次電池に比べて格段大き
な電池容量を有することはもとより、従来のカルシウム
イオンをイオン電導媒体とする非水電解質二次電池に比
べても、大きな電池容量を有する。
【図１】実施例で組み立てた本発明電池及び比較電池の
充放電特性を示すグラフである。
充放電特性を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】ＣａＳｉ2 及び／又はＣａＧｅ2 を正極活
物質とする正極と、炭素材料をカルシウムイオン吸蔵材
とする負極と、カルシウム塩を含有する非水電解質とを
備える非水電解質二次電池。 - 【請求項２】前記カルシウム塩が過塩素酸カルシウムで
ある請求項１記載の非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-05-26 JP JP15252495A patent/JP3373978B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004200015A (ja) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電池用電解質及びその製造方法並びに非水電池用電解液 |
| US6841300B2 (en) | 2002-12-19 | 2005-01-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Electrolyte for a nonaqueous battery |
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| CN111326794B (zh) * | 2018-12-17 | 2021-07-20 | 深圳先进技术研究院 | 电解液、钙离子二次电池及其制备方法 |
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