JPS58108664A - 固体電解質電池 - Google Patents
固体電解質電池Info
- Publication number
- JPS58108664A JPS58108664A JP20675881A JP20675881A JPS58108664A JP S58108664 A JPS58108664 A JP S58108664A JP 20675881 A JP20675881 A JP 20675881A JP 20675881 A JP20675881 A JP 20675881A JP S58108664 A JPS58108664 A JP S58108664A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- discharge
- cathode
- layer
- thin film
- 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.)
- Pending
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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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は固体電解質電池に関し、その目的はＬｉもし
くはＬｉ合金からなる陰極を一側面に形成した固体電解
質の他側面に、Ｌｉと合金化反応しうる金属薄膜を形成
し、金属以外の活物質を主体として上記薄膜上に形成さ
れた層と上記薄膜とで陽極を構成することにより、放電
特性、とりわけ放電持続性の向上を図り得る固体電解質
電池を提供することにある。
くはＬｉ合金からなる陰極を一側面に形成した固体電解
質の他側面に、Ｌｉと合金化反応しうる金属薄膜を形成
し、金属以外の活物質を主体として上記薄膜上に形成さ
れた層と上記薄膜とで陽極を構成することにより、放電
特性、とりわけ放電持続性の向上を図り得る固体電解質
電池を提供することにある。
周短のように、固体電解質電池は電解質が固体であるが
ために、液状電解質を用いたものでは避は難い漏液のお
それが全くなく、薄形化が容易などの優れた利点をもち
、各分野での期待は大きい。
ために、液状電解質を用いたものでは避は難い漏液のお
それが全くなく、薄形化が容易などの優れた利点をもち
、各分野での期待は大きい。
また、この種電池としては、上記の特徴に加えて、長期
にわたって微少電流を放電できること、つまり放電持続
性の良いことも大きな特徴であるが、近年、腕時計やペ
ースメーカ等の電源としての需要の高まりから、上記放
電持続性の一層の向上が望まれている。
にわたって微少電流を放電できること、つまり放電持続
性の良いことも大きな特徴であるが、近年、腕時計やペ
ースメーカ等の電源としての需要の高まりから、上記放
電持続性の一層の向上が望まれている。
上記放電持続性等の電池特性は、陽極および陰極の放電
反応性と固体電解質の性状に左右される。
反応性と固体電解質の性状に左右される。
このうち陰極については、ＬｉもしくはＬｉ合金が軽く
てエネルギ密度も高く、陰極本来の役務を全うできる最
適なものであるとの確証が得られているのに対し、陽極
や固体電解質については改良の余地が多く残されており
、両者を相関的に考察しながらの研究が進められている
。
てエネルギ密度も高く、陰極本来の役務を全うできる最
適なものであるとの確証が得られているのに対し、陽極
や固体電解質については改良の余地が多く残されており
、両者を相関的に考察しながらの研究が進められている
。
固体電解質としては、電池の内部抵抗を低くさせるうえ
で、イオン伝導性の高い材料が要求されるが、イオン伝
導性の良いものは分解電圧が低いものが多い。すなわち
、これまでに見い出されている高イオン伝導材料の代表
例としてはＬ ｉ ８ Ｎが挙げられるが、このＬｉａ
Ｎは分解電圧が０４４５Ｖと比較的低く、このことは電
池を構成した際にＰＩ）Ｉ２のような陽極活物質との反
応が起り易く、換言すれば前述の放電持続性に代表され
る保存寿命が短いものとなる。
で、イオン伝導性の高い材料が要求されるが、イオン伝
導性の良いものは分解電圧が低いものが多い。すなわち
、これまでに見い出されている高イオン伝導材料の代表
例としてはＬ ｉ ８ Ｎが挙げられるが、このＬｉａ
Ｎは分解電圧が０４４５Ｖと比較的低く、このことは電
池を構成した際にＰＩ）Ｉ２のような陽極活物質との反
応が起り易く、換言すれば前述の放電持続性に代表され
る保存寿命が短いものとなる。
−１−記事情から、固体電解質としてこれまで、イオン
伝導性がＬ ｉ ８Ｎよりも劣るものの分解電圧の比較
的高いＬｉｒなどを用いているのが実情であり、前述し
た放電持続性の一層の向上を図るうえからは、上記Ｌｉ
ａＮのような高イオン伝導材を積極的に導入できる手段
の具現化への期待は大きい。
伝導性がＬ ｉ ８Ｎよりも劣るものの分解電圧の比較
的高いＬｉｒなどを用いているのが実情であり、前述し
た放電持続性の一層の向上を図るうえからは、上記Ｌｉ
ａＮのような高イオン伝導材を積極的に導入できる手段
の具現化への期待は大きい。
しかるに、発明者らは固体電解質と陽極とを相関的に研
究する過程で、陽極の構成を特定することにより、」−
記２律背反する問題の解決、つまり固体電解質と陽極と
の反応が抑制されて放電持続時間の長期化が図れ、さら
に固体電解質として高イオン伝導材を積極的に導入でき
る事実を知得し、この発明を完成した。
究する過程で、陽極の構成を特定することにより、」−
記２律背反する問題の解決、つまり固体電解質と陽極と
の反応が抑制されて放電持続時間の長期化が図れ、さら
に固体電解質として高イオン伝導材を積極的に導入でき
る事実を知得し、この発明を完成した。
すなわち、−側面にＬｉもしくはＬｉ合金からなる陰極
を設けた固体電解質の他側面に、Ｌ ｉと合金化反応し
うる金属薄膜を形成し、金属以外の活物質を主体として
上記金属薄膜上に形成された層と上記金属薄膜とで陽極
を構成することを特徴とする固体電解質電池に係るもの
である。
を設けた固体電解質の他側面に、Ｌ ｉと合金化反応し
うる金属薄膜を形成し、金属以外の活物質を主体として
上記金属薄膜上に形成された層と上記金属薄膜とで陽極
を構成することを特徴とする固体電解質電池に係るもの
である。
ここで、固体電解質の他側面に陽極の一部として設けら
れた薄膜がＬｉと合金化反応しうる金属であって合金化
反応による放電圧が一般に０４〜０．６Ｖ程度と低いた
め、イオン伝導性がよくて分解電圧の低い固体電解質と
陽極との反応が抑制されて陽極本来の放電反応が効果的
になされることになる。このため上記合金化反応で決定
されるところの放電電圧が長期間にわたって有効に維持
されるとともに、固体電解質として分解電圧の点につい
ての配慮を要することなく、Ｌ ｉ Ｂ Ｎのような高
イオン伝導材を積極的に導入できることになる。
れた薄膜がＬｉと合金化反応しうる金属であって合金化
反応による放電圧が一般に０４〜０．６Ｖ程度と低いた
め、イオン伝導性がよくて分解電圧の低い固体電解質と
陽極との反応が抑制されて陽極本来の放電反応が効果的
になされることになる。このため上記合金化反応で決定
されるところの放電電圧が長期間にわたって有効に維持
されるとともに、固体電解質として分解電圧の点につい
ての配慮を要することなく、Ｌ ｉ Ｂ Ｎのような高
イオン伝導材を積極的に導入できることになる。
しかも、この発明では、上記金属薄膜とＰ ｂ Ｉ ２
１のような金属以外の活物質を主体とす
る層との２層構造で陽極を構成しているから、Ｌｉと合
金化反応しうる金属だけで構成した場合よりも放電性能
が優れたものとなる。つまり、陽極におけるＬｉ＋イオ
ンとの放電反応の主たる領域は、固体電解質との界面近
傍であり、Ｌ＋ イオンが上記金属薄膜と合金化反応
するが、その一方上記金属薄膜を介して金属以外の活物
質を主体とする層中でも反応し、この反応が比較的すみ
やかに進行するため、一定放電電圧の維持を左右する上
記金属薄膜での放電反応の飽和が遅らされ、換言すれは
放電時間の長時間化が一層助長されることになる。
１のような金属以外の活物質を主体とす
る層との２層構造で陽極を構成しているから、Ｌｉと合
金化反応しうる金属だけで構成した場合よりも放電性能
が優れたものとなる。つまり、陽極におけるＬｉ＋イオ
ンとの放電反応の主たる領域は、固体電解質との界面近
傍であり、Ｌ＋ イオンが上記金属薄膜と合金化反応
するが、その一方上記金属薄膜を介して金属以外の活物
質を主体とする層中でも反応し、この反応が比較的すみ
やかに進行するため、一定放電電圧の維持を左右する上
記金属薄膜での放電反応の飽和が遅らされ、換言すれは
放電時間の長時間化が一層助長されることになる。
以下、図面にもとづいてこの発明を説明する。
第１図はこの発明に係る固体電解質電池の一例を示すも
のである。
のである。
同図において、１は陽極、２は陰極、３は陽極１と陰極
２との間に介在された固体電解質、４は陽極板、５は陰
極板、６はセラミック等の絶縁体であり、ろう利７をも
って上記陽極板４と陰極板５に固着されている。
２との間に介在された固体電解質、４は陽極板、５は陰
極板、６はセラミック等の絶縁体であり、ろう利７をも
って上記陽極板４と陰極板５に固着されている。
上記陰極２はＬ ｉもしくはＬｉ合金を活物質として構
成されている。陽極１は、固体電解質３の他側面に形成
された金属薄膜ＩＡとこの金属薄膜ＩＡ上に形成された
活物質層ＩＢとからなる。金属薄膜ＩＡはＬｉと合金化
反応して電圧を生起しうる金属、たとえばｐｂを蒸着手
段で形成したものである。これは他の手段でも形成でき
るが、固体電解質３との界面側で薄肉でよいところから
、上記蒸着手段が推奨される。」二記ｐｂのほかにＳｎ
、 Ａ７ 、 Ｃｄ等がある。上記活物質層ＩＢは、
金属以外の活物質を主体とするもので、たとえばＰｂ、
Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ のヨウ化
物もしくは硫化物などの中から選択される。固体電解質
３は、Ｌｉ Ｉ 、 Ｌｉ５Ｎ 、 ＬｉｇＮ −Ｌｉ
Ｉ 系化合物。
成されている。陽極１は、固体電解質３の他側面に形成
された金属薄膜ＩＡとこの金属薄膜ＩＡ上に形成された
活物質層ＩＢとからなる。金属薄膜ＩＡはＬｉと合金化
反応して電圧を生起しうる金属、たとえばｐｂを蒸着手
段で形成したものである。これは他の手段でも形成でき
るが、固体電解質３との界面側で薄肉でよいところから
、上記蒸着手段が推奨される。」二記ｐｂのほかにＳｎ
、 Ａ７ 、 Ｃｄ等がある。上記活物質層ＩＢは、
金属以外の活物質を主体とするもので、たとえばＰｂ、
Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ のヨウ化
物もしくは硫化物などの中から選択される。固体電解質
３は、Ｌｉ Ｉ 、 Ｌｉ５Ｎ 、 ＬｉｇＮ −Ｌｉ
Ｉ 系化合物。
ＬｉＢＮ −ＬｉＩ −ＬｉＯＨ化合物、 Ｉ−ｉ −
７９−Ａｄ２ｅｓ 等から選択される。
７９−Ａｄ２ｅｓ 等から選択される。
第２図は異なる２つの固体電解質電池の各放電時間と閉
路電圧との関係を示した特性図である。
路電圧との関係を示した特性図である。
図中、曲線−ａは固体電解質としてＬｉ５Ｎを使用し、
これに１μｍのｐｂ薄膜を蒸着形成し、さらにＰｂＩ２
１．００容量部に対してｐｂ２５容量部の混合粉体ｉ
ｏ ｏ ｗｑを上記ｐｂ薄膜上に層状に圧着形成してな
る直径１０馴のものを、２０℃の温度下で３０μへの定
電流放電試験に供した特性を示すものである。また曲線
−すは固体電解質としてＬ ｉ ３ Ｎを使用し、これ
に５０ ’ｎ’ｉのｐｂ金属粉を陽極として層状に形成
してなる直径１０朋のものを、２０℃の温度下で３０１
ｚＡの定電流放電試験に供した特性を示すものである。
これに１μｍのｐｂ薄膜を蒸着形成し、さらにＰｂＩ２
１．００容量部に対してｐｂ２５容量部の混合粉体ｉ
ｏ ｏ ｗｑを上記ｐｂ薄膜上に層状に圧着形成してな
る直径１０馴のものを、２０℃の温度下で３０μへの定
電流放電試験に供した特性を示すものである。また曲線
−すは固体電解質としてＬ ｉ ３ Ｎを使用し、これ
に５０ ’ｎ’ｉのｐｂ金属粉を陽極として層状に形成
してなる直径１０朋のものを、２０℃の温度下で３０１
ｚＡの定電流放電試験に供した特性を示すものである。
第２図から明らかなように、固体電解質の他側面にＬｉ
と合金化反応しうるｐｂ薄膜を形成し、この薄膜」−に
形成したＰＩ）Ｉ２／ＰＩ）の層と上記ｐｂ薄膜とで陽
極を構成することにより、高い放電持続性を得ることが
できるばかりか、ｐｂ金金属みで陽極を構成したものよ
りも一層放電持続時間を引き延ば′せることかできる。
と合金化反応しうるｐｂ薄膜を形成し、この薄膜」−に
形成したＰＩ）Ｉ２／ＰＩ）の層と上記ｐｂ薄膜とで陽
極を構成することにより、高い放電持続性を得ることが
できるばかりか、ｐｂ金金属みで陽極を構成したものよ
りも一層放電持続時間を引き延ば′せることかできる。
つきに、この発明の実施例について説明する。
実施例
まず、Ｌ ｉ Ｂ Ｎをプレス成形して厚さ０．６ｗｒ
ｌ、直径１０朋の固体電解質を作成し、この固体電解質
の一側面にＩ、ｉホイルから型取りした陰極をモデル冶
具で圧着した。上記固体電解質の他側面に１μｍのｐｂ
薄膜を蒸着形成し、ついでＰＩ）１２１００容量部に対
してｐｂ２５容量部の混合粉体１００７１１ｇを」二記
ｐｂ薄膜上に層状に圧着形成して上記薄膜とで陽極を構
成させ、これにより直径１０ｗｎの電池を作製した。
ｌ、直径１０朋の固体電解質を作成し、この固体電解質
の一側面にＩ、ｉホイルから型取りした陰極をモデル冶
具で圧着した。上記固体電解質の他側面に１μｍのｐｂ
薄膜を蒸着形成し、ついでＰＩ）１２１００容量部に対
してｐｂ２５容量部の混合粉体１００７１１ｇを」二記
ｐｂ薄膜上に層状に圧着形成して上記薄膜とで陽極を構
成させ、これにより直径１０ｗｎの電池を作製した。
この電池を２０℃の温度下で３０μＡの定電流放電試験
に供したところ、第２図の曲線−ａで示すように高い放
電持続性を得ることができた。
に供したところ、第２図の曲線−ａで示すように高い放
電持続性を得ることができた。
参考例
まず、ＬｉＢＮをプレス成形して厚さ０．６ ｍｍ、直
径１０ｍｍの固体電解質を作成し、この固体電解質の一
側面に、Ｌｉホイルから型取りした陰極をモデルセル冶
具で圧着した。さらに固体電解質の他側面に５０ｍｆｔ
のｐｂ金属粉を圧着して層状の陽極を形成し、これによ
り直径１０咽の電池を製作した。
径１０ｍｍの固体電解質を作成し、この固体電解質の一
側面に、Ｌｉホイルから型取りした陰極をモデルセル冶
具で圧着した。さらに固体電解質の他側面に５０ｍｆｔ
のｐｂ金属粉を圧着して層状の陽極を形成し、これによ
り直径１０咽の電池を製作した。
この電池を２０℃の温度下で３０μＡの定電流放電試験
に供したところ、第２図の曲線−１）で示すような放電
持続性を示した。
に供したところ、第２図の曲線−１）で示すような放電
持続性を示した。
これらの結果から明らかなように、この発明に係る固体
電解質電池は、固体電解質の他側面に形成されたＬｌと
合金化反応しうる金属薄膜と、金属以外の活物質を主体
として上記薄膜上に形成された層とで陽極を構成するこ
とにより、高い放電持続性を有するものであることが判
る。
電解質電池は、固体電解質の他側面に形成されたＬｌと
合金化反応しうる金属薄膜と、金属以外の活物質を主体
として上記薄膜上に形成された層とで陽極を構成するこ
とにより、高い放電持続性を有するものであることが判
る。
第１図はこの発明に係る固体電解質電池の一例を示す断
面図、第２図は放電時間と閉路電圧との関係図である。 】・・・陽極、ＩＡ・・・金属薄膜、ＩＢ・・・活物質
層、２・・・陰極、３・・・固体電解質。 特許出願人 日立マクセル株式会社 代理人 弁理士祢亘元邦夫 （９） ３２５
面図、第２図は放電時間と閉路電圧との関係図である。 】・・・陽極、ＩＡ・・・金属薄膜、ＩＢ・・・活物質
層、２・・・陰極、３・・・固体電解質。 特許出願人 日立マクセル株式会社 代理人 弁理士祢亘元邦夫 （９） ３２５
Claims (1)
- Ｕ＋ Ｌ＋もしくはＬｉ合金を陰極活物質とする陰極
を一側面に形成した固体電解質の他側向に、Ｌｉと合金
化反応しうる金属薄膜を形成し、金属以外の活物質を主
体として一ヒ記金属薄膜上に形成された層と」―記金属
薄膜とで陽極を構成した固体電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20675881A JPS58108664A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 固体電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20675881A JPS58108664A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 固体電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58108664A true JPS58108664A (ja) | 1983-06-28 |
Family
ID=16528597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20675881A Pending JPS58108664A (ja) | 1981-12-21 | 1981-12-21 | 固体電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58108664A (ja) |
-
1981
- 1981-12-21 JP JP20675881A patent/JPS58108664A/ja active Pending
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