JPS58154172A - リチウム−ｍｘ↓５二次電池 - Google Patents
リチウム−ｍｘ↓５二次電池Info
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- JPS58154172A JPS58154172A JP57036590A JP3659082A JPS58154172A JP S58154172 A JPS58154172 A JP S58154172A JP 57036590 A JP57036590 A JP 57036590A JP 3659082 A JP3659082 A JP 3659082A JP S58154172 A JPS58154172 A JP S58154172A
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- Japan
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- lithium
- active material
- battery
- powder
- charge
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- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary 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】
本発明は小型にして充放電容量の大きなリチウム二次電
池、詳細にはリチウムを負極活物質として用いる電池に
関するｔｏである。
池、詳細にはリチウムを負極活物質として用いる電池に
関するｔｏである。
従来からリチウムを負極活物質として用いる高エネルギ
ー密度電池に関する提案は多くなされており、例えば正
極活物質として黒鉛及び弗素のインターカレーション化
合物、負極活物質としてリチウム金属をそれぞれ使用し
九電池が知られている（米国特許第３．５１４．３３７
号明細書参照）。又弗化黒鉛を正極活物質としたリチウ
ム電池（松下電器製）及び二酸化マンガンを正極活物質
とし友リチウム電池（三洋電機製）がすでに市販されて
いる。しかしながら、これらの電池は充電不能で二次電
池として使用できないという欠点がある。
ー密度電池に関する提案は多くなされており、例えば正
極活物質として黒鉛及び弗素のインターカレーション化
合物、負極活物質としてリチウム金属をそれぞれ使用し
九電池が知られている（米国特許第３．５１４．３３７
号明細書参照）。又弗化黒鉛を正極活物質としたリチウ
ム電池（松下電器製）及び二酸化マンガンを正極活物質
とし友リチウム電池（三洋電機製）がすでに市販されて
いる。しかしながら、これらの電池は充電不能で二次電
池として使用できないという欠点がある。
又、正極活物質としてチタン、ジルコニウム、ハフニヴ
ム、ニオビウム、タンタル、バナジウムの硫化物、セレ
ン化物、テルル化物を用いた二次電池（米国特許第４．
０８９．０５２号明細書参照）及び酸化クロム、セレン
化ニオビウム等を用い九二次電池［Ｊ。
ム、ニオビウム、タンタル、バナジウムの硫化物、セレ
ン化物、テルル化物を用いた二次電池（米国特許第４．
０８９．０５２号明細書参照）及び酸化クロム、セレン
化ニオビウム等を用い九二次電池［Ｊ。
Ｅｌｅｅｔｒｏｅｈｅｚ ５ｏｅｓ ｖｏｌ、 １２
４． Ａ ７号第９６８頁及び第３２５員（１９７７年
）〕等が提案されているが、これらの電池はその電池特
性から必ずしも十分であるとはいえなかった。
４． Ａ ７号第９６８頁及び第３２５員（１９７７年
）〕等が提案されているが、これらの電池はその電池特
性から必ずしも十分であるとはいえなかった。
本発明はとのような現状に鑑みてなされたものであ抄、
その目的は、小型にして優れ走光放電特性を有する二次
電池を提供することである。
その目的は、小型にして優れ走光放電特性を有する二次
電池を提供することである。
本発明につき概説すれば、本発明の電池は正極活物質は
ＭＸＩ （ＭｉＺｒｅ＆ ； Ｘ：Ｔｅ ）であ
り、負極活物質はリチウムであり、電解質は正極活物質
及びリチウムに対して化学的に安定でありかつリチウム
イオンが正極活物質と電気化学反応をするための移動を
行なう物質であることを％徴とするリチウム−Ｍ Ｘ
ｓ二次電池である。
ＭＸＩ （ＭｉＺｒｅ＆ ； Ｘ：Ｔｅ ）であ
り、負極活物質はリチウムであり、電解質は正極活物質
及びリチウムに対して化学的に安定でありかつリチウム
イオンが正極活物質と電気化学反応をするための移動を
行なう物質であることを％徴とするリチウム−Ｍ Ｘ
ｓ二次電池である。
本発明によれば、正極活物質として一般式： ＭＸｍで
示される化合物を用いることにより、小型で良好な充放
電特性を有する二次電池を作製することができる。
示される化合物を用いることにより、小型で良好な充放
電特性を有する二次電池を作製することができる。
本発＃４をさらに詳しく説明する。
本発＠によるリチウム−Ｍ Ｘ ｓ二次電池に用いる正
極物質は前述のように、ＭＸＩ （ただし、ＭＦｉＺ
ｒおよび／ま友はＨｆ、ＸはＴｏ を表わす）で示さ
れる化合物である。；：。
極物質は前述のように、ＭＸＩ （ただし、ＭＦｉＺ
ｒおよび／ま友はＨｆ、ＸはＴｏ を表わす）で示さ
れる化合物である。；：。
この化合物は、第１図（８，０ｋａｄａ他Ｊ−Ｐｈ１ｓ
、 Ｓｖｅ。
、 Ｓｖｅ。
Ｊａｐａｎ Ｖ＠１．４９ 、 Ａｕｇｕｓｔ （１９
８０） Ｐ ８３９による）に示すように、ジルコニウ
ムあるいはハフニウムとテルルの一次元的な三角柱鎖状
構造とテルルの二次元的な層状構造の絡み合つ九独特な
構造をしておシ、その電気伝導度は、いわゆる鎖状ある
いは層状の異方的結晶構造を特徴とする低次元物質の中
でも特に高い（常温で７０００”’５１１１以上）。
８０） Ｐ ８３９による）に示すように、ジルコニウ
ムあるいはハフニウムとテルルの一次元的な三角柱鎖状
構造とテルルの二次元的な層状構造の絡み合つ九独特な
構造をしておシ、その電気伝導度は、いわゆる鎖状ある
いは層状の異方的結晶構造を特徴とする低次元物質の中
でも特に高い（常温で７０００”’５１１１以上）。
本発明における正極活物質として、ＭＸｌで示される化
合物を用いて正極を形成する場合、正極はＭＸ、で示さ
れる化合物粉末又はこれらとポリテトラフルオロエチレ
ンのごとき結合剤粉末との混合物をニッケル、ステンレ
ス等の支持体上に膜状に圧着成形する。あるいは、ＭＸ
ｑで示される化合物粉末に、より導電性を付与するため
アセチレンブラックのような導電体粉末を混合し、場合
によってはさらにポリテトラフルオロエチレンのごとき
結合剤粉末を加え、この混合物を金属容器に入れ、ある
いは前記混合物をニッケル、ステンレス等の支持体上に
圧着成形する等の手段によって形成される。
合物を用いて正極を形成する場合、正極はＭＸ、で示さ
れる化合物粉末又はこれらとポリテトラフルオロエチレ
ンのごとき結合剤粉末との混合物をニッケル、ステンレ
ス等の支持体上に膜状に圧着成形する。あるいは、ＭＸ
ｑで示される化合物粉末に、より導電性を付与するため
アセチレンブラックのような導電体粉末を混合し、場合
によってはさらにポリテトラフルオロエチレンのごとき
結合剤粉末を加え、この混合物を金属容器に入れ、ある
いは前記混合物をニッケル、ステンレス等の支持体上に
圧着成形する等の手段によって形成される。
負極活物質であるリチウムは一般のリチウム電池のそれ
と同様にシート状として、又はそのシートをニッケル、
ステンレス等の導電体網に圧着して負極として形成され
る。
と同様にシート状として、又はそのシートをニッケル、
ステンレス等の導電体網に圧着して負極として形成され
る。
電解質としては、プロピレンカーボネート、エチレンカ
ーダネート、ｒ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシ
ド、アセトトリル、ホルムアミド、ジメチルホルムアミ
ド、ニトロメタン等の非プロトン性有磯溶媒とＬｉＣＩ
Ｏ４、ＬｉＡｊＣ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣ４ＬｉＰＦ６
、Ｌ亀ムｓＦ・ 勢のリチウム塩との組付せ又はＬｉ
を導電体とする固体電解質あるいは溶融塩など、一般
に１ リチウムを負極活物質として用いた電池で使用さ
れる既知の′這解質吻質を用いることができる。
ーダネート、ｒ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシ
ド、アセトトリル、ホルムアミド、ジメチルホルムアミ
ド、ニトロメタン等の非プロトン性有磯溶媒とＬｉＣＩ
Ｏ４、ＬｉＡｊＣ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣ４ＬｉＰＦ６
、Ｌ亀ムｓＦ・ 勢のリチウム塩との組付せ又はＬｉ
を導電体とする固体電解質あるいは溶融塩など、一般
に１ リチウムを負極活物質として用いた電池で使用さ
れる既知の′這解質吻質を用いることができる。
父、電池構成上、必豐ならば、多孔質のポリプロピレン
郷より成る隔膜１ｒ便用してもよい。
郷より成る隔膜１ｒ便用してもよい。
前述のＭＸ、とＬｌ の反応の＃細は未だ明確でないが
讐おそらく、Ｌｉ はＭＸｓのファンデルワールスギャ
ップ（第１図斜線１１）に入り、トポケミカルに反応す
るものと考えている。
讐おそらく、Ｌｉ はＭＸｓのファンデルワールスギャ
ップ（第１図斜線１１）に入り、トポケミカルに反応す
るものと考えている。
このファンデルワールスギャップは初期充電を施し友に
、充放電サイクルを繰９返すことにより、Ｌｉ の受
は入れナイト（位＆）を増大させ、それによる放電容量
及びエネルギ密度の増大を図ることができる。
、充放電サイクルを繰９返すことにより、Ｌｉ の受
は入れナイト（位＆）を増大させ、それによる放電容量
及びエネルギ密度の増大を図ることができる。
次に本発明の実施例について説明するが本発明はこれら
によりなんら限定されるものではない、なお実施例にお
いて電池の作製及び測定はＡｒ雰囲気下のドライボック
ス中で行なつ九。
によりなんら限定されるものではない、なお実施例にお
いて電池の作製及び測定はＡｒ雰囲気下のドライボック
ス中で行なつ九。
実施例１
第２図は本発明の一具体例であるメタン型電池の特性測
定用電池セル断面概略図でおり、１はニッケルメッキを
した黄銅容器、２はリチウム負極、３は多孔質ポリプロ
ピレン製隔膜、４はカーボン繊維よりなるフェルト、５
はＺｒＴｅ５正極剤、６はテフロン製容器、７はＮ１リ
ード線を示す。
定用電池セル断面概略図でおり、１はニッケルメッキを
した黄銅容器、２はリチウム負極、３は多孔質ポリプロ
ピレン製隔膜、４はカーボン繊維よりなるフェルト、５
はＺｒＴｅ５正極剤、６はテフロン製容器、７はＮ１リ
ード線を示す。
容器ｌの直径２６ｎｎｒの凹室内に正極合剤５を挿入し
、その上に電解質含浸用のフェルト４を載せ、隔膜３を
介してリチウム負極２を載置し、テフロン製容器６でし
めつけた。リチウム負極２は直径２０ｍの円板であり、
フェルト４及び隔膜３も円板形のものを用いた。
、その上に電解質含浸用のフェルト４を載せ、隔膜３を
介してリチウム負極２を載置し、テフロン製容器６でし
めつけた。リチウム負極２は直径２０ｍの円板であり、
フェルト４及び隔膜３も円板形のものを用いた。
電解質としては、蒸溜脱水プロピレンカーボネートに溶
解したＬＩＣｔＯ，の１モル／を溶液を用い、隔Ｉ１３
、フェルト４及び正極剤５に含浸させて使用した。正極
剤５はＺｒＴ・、 の粉末結晶０．１１のみで杉成し友
。
解したＬＩＣｔＯ，の１モル／を溶液を用い、隔Ｉ１３
、フェルト４及び正極剤５に含浸させて使用した。正極
剤５はＺｒＴ・、 の粉末結晶０．１１のみで杉成し友
。
ＺｒＴ＠ｓ は以下の方法で合成し九本のを用いた。
出発原料としてＺｒとす・を１対５の組成で石英管の中
に真空封入し、この混合物を４５０℃で７日間加熱して
ＺｒＴ＠ｓ の目的多結晶を得た。 （Ｓ、Ｔｕｒ
ｕ−ｓ＠ｔｈ他ムｅｔａ Ｃｈ＠ｗ ８ｅａｎｄ、２７
（１９７３） Ｐ ２３６７）。
に真空封入し、この混合物を４５０℃で７日間加熱して
ＺｒＴ＠ｓ の目的多結晶を得た。 （Ｓ、Ｔｕｒ
ｕ−ｓ＠ｔｈ他ムｅｔａ Ｃｈ＠ｗ ８ｅａｎｄ、２７
（１９７３） Ｐ ２３６７）。
この様にして作製した電池を０．３１８ ｍＡ％−の電
流密度で充放電を行った。充放電サイクルは放電３時間
３０分、休止１時間、充電３時間３０分、休止１時間で
あり、これは３５Ａｈｒ／−の充放電深さく１醸子嘴与
に相当）である、第３図は充放電試験の結果を示す図で
ある。即ち、この曲線は放電状態、次に休止期間ついで
充電状１次に休止期間を示す。
流密度で充放電を行った。充放電サイクルは放電３時間
３０分、休止１時間、充電３時間３０分、休止１時間で
あり、これは３５Ａｈｒ／−の充放電深さく１醸子嘴与
に相当）である、第３図は充放電試験の結果を示す図で
ある。即ち、この曲線は放電状態、次に休止期間ついで
充電状１次に休止期間を示す。
□
ζこで、各曲線に付し丸数字はそれぞれ充放電のくりか
えし回数を示す。
えし回数を示す。
光ｍ最終電圧が、電解液の分解する６ｖ以下の条件下で
は８７回の充放電が可能であつ九。
は８７回の充放電が可能であつ九。
実施例２
実施例１と同一の電池を作製し、この電池について０．
３１８ ｍＡ／ｃｊ定電流で充放電を行った。充放電サ
イクルは放電３時間３０分、休止１時間２０分、充電７
時間２０分、休止１時間２０分であシ、これは７３Ａｈ
ｒ／陶の充放電深さに電子関与に相当）である、第４図
は充放電試験の結果を示す図であり、充ｖＩｔ蟻終電圧
が６ｖ以下の条件下では４６回の充放電が可能であった
。
３１８ ｍＡ／ｃｊ定電流で充放電を行った。充放電サ
イクルは放電３時間３０分、休止１時間２０分、充電７
時間２０分、休止１時間２０分であシ、これは７３Ａｈ
ｒ／陶の充放電深さに電子関与に相当）である、第４図
は充放電試験の結果を示す図であり、充ｖＩｔ蟻終電圧
が６ｖ以下の条件下では４６回の充放電が可能であった
。
実施例３
実施例１と同一の電池を作製し、この電池について０．
３１８ ｍＡ／ｃＩｌ定電流で充放電を行った。充放電
サイクルは放電１１時間、休止１時間５０分、充電１１
時間、休止１時間５０分であり、これは１１０Ａｈｒ／
ＫＩＩの充放電深さく３電子−与に相当）である。
３１８ ｍＡ／ｃＩｌ定電流で充放電を行った。充放電
サイクルは放電１１時間、休止１時間５０分、充電１１
時間、休止１時間５０分であり、これは１１０Ａｈｒ／
ＫＩＩの充放電深さく３電子−与に相当）である。
第５図は充放電試験の一果を示す図であり、充電終止電
圧が６ｖ以下の条件では３８回の充放電が可能であつ九
。
圧が６ｖ以下の条件では３８回の充放電が可能であつ九
。
実施例４
正蟻剤としてｌｆＴ＠＠ を用い、実施例１と同様の電
池を作製した。ＨｆＴ＠ｇ 粉末は、Ｚｒ７６ｍ
と同様の作成条件で得られ九ものを用いた（ Ｓ、Ｆｕ
ｒｕ−ｓ＠ｔｈ他Ａｅｔａ Ｃｈｅｚ８ｃｍｎ４．２１
（１９７３）Ｐ ２３６７）。
池を作製した。ＨｆＴ＠ｇ 粉末は、Ｚｒ７６ｍ
と同様の作成条件で得られ九ものを用いた（ Ｓ、Ｆｕ
ｒｕ−ｓ＠ｔｈ他Ａｅｔａ Ｃｈｅｚ８ｃｍｎ４．２１
（１９７３）Ｐ ２３６７）。
この電池について０．３１８ ｍＡ／ａＩ定電流で充
放電を行つえ、充放電サイクルは放電１１時間、休止１
時間５０分、充電１１時間、休止１時間５０分であり、
これは１１０Ａｈｒ／ｌｊの充放電深さである。
放電を行つえ、充放電サイクルは放電１１時間、休止１
時間５０分、充電１１時間、休止１時間５０分であり、
これは１１０Ａｈｒ／ｌｊの充放電深さである。
納６図は充放電試験の結果を示す図であり充電終止電圧
が６ｖ以下の条件下でＦ１２５回の充放電が可能であっ
た。
が６ｖ以下の条件下でＦ１２５回の充放電が可能であっ
た。
以上説明したように、本発明の電池は小型にして充放ｗ
Ｌｄ菫が大きく、ｋ充放電寿命が長くしかも大電流取得
０エ舵な二次電池として櫨々の分野に使用できるという
利点を有する。
Ｌｄ菫が大きく、ｋ充放電寿命が長くしかも大電流取得
０エ舵な二次電池として櫨々の分野に使用できるという
利点を有する。
絹１図ＡＦｉＭＸ−で示される化合物の結晶構造の（ｏ
ｌｏ）ｔｍ、ｓｌＩｌｉ１ｇｔｉ同じ＜ （１０ｏ）ｍ
へｏ投影図、第２図は本発明の一実施例であるボタン型
電池の特性測定用セル断面概略図、第３図、第４図、第
５図、第６図は本発明の実施例、１．２．３．４におけ
る電池の充放電くり返し数と充放電時の゛成田変化を示
した図である。ここで各自＠に付し丸数字は充放電のく
り返し数を示す。 １・・・容器、２・・・リチウム負極、３・・・隔膜、
４・・・フェルト、５・・・正極合剤、６・・・テフロ
ン製８’６．７・・・リード線。 出願人 代理人 雨 官 正 季第１図 Ａ Ｈｆ ＊ Ｚ ｒ ：・ Ｔｅ：・ 第２図
ｌｏ）ｔｍ、ｓｌＩｌｉ１ｇｔｉ同じ＜ （１０ｏ）ｍ
へｏ投影図、第２図は本発明の一実施例であるボタン型
電池の特性測定用セル断面概略図、第３図、第４図、第
５図、第６図は本発明の実施例、１．２．３．４におけ
る電池の充放電くり返し数と充放電時の゛成田変化を示
した図である。ここで各自＠に付し丸数字は充放電のく
り返し数を示す。 １・・・容器、２・・・リチウム負極、３・・・隔膜、
４・・・フェルト、５・・・正極合剤、６・・・テフロ
ン製８’６．７・・・リード線。 出願人 代理人 雨 官 正 季第１図 Ａ Ｈｆ ＊ Ｚ ｒ ：・ Ｔｅ：・ 第２図
Claims (1)
- 正極活物質として一般弐ＭＸ＊ （ただし、Ｍはｚｒ
および／ま九はＨｆ 、ＸＦｉＴ・を示す）、負極活物
質としてリチウム、電解質として正極活物質及びリチウ
ムに対して化学的に安定であり、かつリチウムイオンが
正極活物質と電気化学反応をするためのｆ４鋤を行いう
る物質よに構成されていることを特徴とするリチウム−
ＭＸ、二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036590A JPS58154172A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | リチウム−ｍｘ↓５二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036590A JPS58154172A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | リチウム−ｍｘ↓５二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154172A true JPS58154172A (ja) | 1983-09-13 |
| JPH021353B2 JPH021353B2 (ja) | 1990-01-11 |
Family
ID=12473987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57036590A Granted JPS58154172A (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | リチウム−ｍｘ↓５二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58154172A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4945334A (ja) * | 1972-07-24 | 1974-04-30 |
-
1982
- 1982-03-10 JP JP57036590A patent/JPS58154172A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4945334A (ja) * | 1972-07-24 | 1974-04-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH021353B2 (ja) | 1990-01-11 |
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