JPS5818883A - 二次電池用リチウム負極 - Google Patents
二次電池用リチウム負極Info
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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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、リチウム電池に用いるリチウム負極に−す゛
るものである。 ゛ リチウムを負極活物質として用いる電池社、小型・高エ
ネルギ密度を有する電池として研究されているが、その
二次化が大きな問題点となっている。二次化が可能な正
極活物質として、多くの化合物が検討されてお〕、例え
は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオビウム、
タンタ゛ル、バナジウムの憾化物、セレン化物、テルル
化物を用い友電＆（米国特許第４０８９０５！号制細書
参照）等が開示されている。
るものである。 ゛ リチウムを負極活物質として用いる電池社、小型・高エ
ネルギ密度を有する電池として研究されているが、その
二次化が大きな問題点となっている。二次化が可能な正
極活物質として、多くの化合物が検討されてお〕、例え
は、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオビウム、
タンタ゛ル、バナジウムの憾化物、セレン化物、テルル
化物を用い友電＆（米国特許第４０８９０５！号制細書
参照）等が開示されている。
しかしながら、このような二次電池用正極活物質の研究
に比してＬｉ極の充放電特性に関する研究は充分とはい
えず、Ｌに次電池夾現のためには、充放電効率及び賃イ
クル寿命等の充放電特性の良好ｅ Ｌｉ極の作製法が１
大表間隠となっている。
に比してＬｉ極の充放電特性に関する研究は充分とはい
えず、Ｌに次電池夾現のためには、充放電効率及び賃イ
クル寿命等の充放電特性の良好ｅ Ｌｉ極の作製法が１
大表間隠となっている。
Ｌｉ極の充放１＃ｉ％性を向上させる試みとして株、Ｌ
ｉ とムｌの合金を負極に用いる試み（ＪＪｌ＊ｃｔ
ｒｏｃｈｅｍＪｏｃ、、Ｖｏｌ、１２７，２１００真〜
２１０４真）や、Ｌｉを０ｆｆｉｔ Ｃ０４のガス゛Ｊ
６ｊしたものを負極に用いる試み（Ｊ、Ｅｌ＠ｅｔｒ＠
ｃｈ＠ｍ、８ｅｅ、＊Ｖｏ１．１２！ｉＪ １３７１
頁〜１３７７頁）等が行なわれているか、必ずしも充分
とはいえず、さらに特性Ｏ饅れたＬ１負他の作製が求め
られている。
ｉ とムｌの合金を負極に用いる試み（ＪＪｌ＊ｃｔ
ｒｏｃｈｅｍＪｏｃ、、Ｖｏｌ、１２７，２１００真〜
２１０４真）や、Ｌｉを０ｆｆｉｔ Ｃ０４のガス゛Ｊ
６ｊしたものを負極に用いる試み（Ｊ、Ｅｌ＠ｅｔｒ＠
ｃｈ＠ｍ、８ｅｅ、＊Ｖｏ１．１２！ｉＪ １３７１
頁〜１３７７頁）等が行なわれているか、必ずしも充分
とはいえず、さらに特性Ｏ饅れたＬ１負他の作製が求め
られている。
一本発明は、この様′＆ｉＪＬ状に鑑みてなされ丸もの
であ）、その目的は光放電特性の貴れ九リチウム負極を
提供する事にある。
であ）、その目的は光放電特性の貴れ九リチウム負極を
提供する事にある。
本発明につき概説すると、負極活物質ｔｉ！チクムであ
り、正極活物質はリチウムイオンと可逆的に電気化学的
反応を行なう物質であプ、電解質物ｌｌｌ４Ｆｉ止極活
物質及びリチウムに対して化学的に安定であプ、かつリ
チウムイオンが正ｍ活吻質と電気化学反応をする丸めの
移動を行なう物質であるリチウム電池に用いられる負極
を空孔の数が３５ケア２．５４ｃｍ以上の多孔質ニッケ
ルにリチウムを担持したものとした事を特徴とするもの
である。
り、正極活物質はリチウムイオンと可逆的に電気化学的
反応を行なう物質であプ、電解質物ｌｌｌ４Ｆｉ止極活
物質及びリチウムに対して化学的に安定であプ、かつリ
チウムイオンが正ｍ活吻質と電気化学反応をする丸めの
移動を行なう物質であるリチウム電池に用いられる負極
を空孔の数が３５ケア２．５４ｃｍ以上の多孔質ニッケ
ルにリチウムを担持したものとした事を特徴とするもの
である。
リチウム負極として、リチウム金属板子リチウム電池の
ような平滑な肉をもつ丸ものを用い九場合、放電あるい
は充電電流が増大すゐと局部的な反応促進によ）リチウ
ム負極に穴があいたに、充電時にプントライＦ状のリチ
ウムが析出し負極から脱格する等の現象が生じる。これ
がＬｉ極の充放電効率を低下させる原因となっている。
ような平滑な肉をもつ丸ものを用い九場合、放電あるい
は充電電流が増大すゐと局部的な反応促進によ）リチウ
ム負極に穴があいたに、充電時にプントライＦ状のリチ
ウムが析出し負極から脱格する等の現象が生じる。これ
がＬｉ極の充放電効率を低下させる原因となっている。
そζでリチウム負極の反応表ｉ１＋ＩＩを増大させると
と４にリチウム全極の析出管容易にさせる空孔部をも一
尋電性の良好な物質にリチウムを担持する事により、上
記の欠点を解柄できる。この橡な観点から、多孔質のニ
ッケルにリチウムを担持しえも０を負極に用いる事が有
効なのである。
と４にリチウム全極の析出管容易にさせる空孔部をも一
尋電性の良好な物質にリチウムを担持する事により、上
記の欠点を解柄できる。この橡な観点から、多孔質のニ
ッケルにリチウムを担持しえも０を負極に用いる事が有
効なのである。
この場合、ニッケルの穴の大きさか大きすぎると、うま
くリチウムが担持されないため、後述Ｏ実施例に示す様
に、３５ケ／２．５４ｃｍ以上の多孔質ニッケ）ｋｆ用
いる事が好ましい。また、これらの多孔質ニッケルにリ
チウ＾を担持させる方法として、１）Ｌｉ＋ イオン管
含む溶液中で電気化学的にリチウムを付着させる方法、
２）ｅｌｋ塩（ＬＩＣｌ、ＬｉＮＯ３等）中でリチウム
を電気化学的に付着させる方法３）リチクム金属Ｏ溶融
徴中に多孔質ニッケルを浸す方法、４）リチウム金属と
多孔質ニッケルを１ねてプレスする方法、５）リチウム
金ＭＳ末を多孔質ニッケルを重ねてプレスする方法、６
）多孔質ニッケルにｎ−ブチルリチウム中でリチウムを
析出させる方法、１）多孔質ニッケル上にリチウムを蒸
着する方法等の積々の方法が考えられるが、いずれにし
ても多孔質ニッケルにリチウムが担持されれに、本発１
ｊｌｌにおいて、その方法は限定されない。
くリチウムが担持されないため、後述Ｏ実施例に示す様
に、３５ケ／２．５４ｃｍ以上の多孔質ニッケ）ｋｆ用
いる事が好ましい。また、これらの多孔質ニッケルにリ
チウ＾を担持させる方法として、１）Ｌｉ＋ イオン管
含む溶液中で電気化学的にリチウムを付着させる方法、
２）ｅｌｋ塩（ＬＩＣｌ、ＬｉＮＯ３等）中でリチウム
を電気化学的に付着させる方法３）リチクム金属Ｏ溶融
徴中に多孔質ニッケルを浸す方法、４）リチウム金属と
多孔質ニッケルを１ねてプレスする方法、５）リチウム
金ＭＳ末を多孔質ニッケルを重ねてプレスする方法、６
）多孔質ニッケルにｎ−ブチルリチウム中でリチウムを
析出させる方法、１）多孔質ニッケル上にリチウムを蒸
着する方法等の積々の方法が考えられるが、いずれにし
ても多孔質ニッケルにリチウムが担持されれに、本発１
ｊｌｌにおいて、その方法は限定されない。
即ち、リチウム負極として有効に働く。以下の夷１例で
は、ｌＮＬｉＣｌ０ａ／プロピレンカーボネイト中で電
気化学的にリチウムを多孔質ニッケル上に析出させ丸も
のを負極として用いているが、本実り竹による多孔質ニ
ッケルにリチウムを担持させる方法は単なる一例であり
、何ら制限されるものではない。
は、ｌＮＬｉＣｌ０ａ／プロピレンカーボネイト中で電
気化学的にリチウムを多孔質ニッケル上に析出させ丸も
のを負極として用いているが、本実り竹による多孔質ニ
ッケルにリチウムを担持させる方法は単なる一例であり
、何ら制限されるものではない。
以下に、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。用い
た多孔質ニッケル社、空孔の数は、それぞれ３５〜４５
ケア２．５４ ａｍ 、 ４５〜５５ケ／２．５４ｃｍ
及び５５〜６５ケア２．５４ｃｍであ砂、いずれ４１Ｉ
＃さａｌｍｍである。
た多孔質ニッケル社、空孔の数は、それぞれ３５〜４５
ケア２．５４ ａｍ 、 ４５〜５５ケ／２．５４ｃｍ
及び５５〜６５ケア２．５４ｃｍであ砂、いずれ４１Ｉ
＃さａｌｍｍである。
実施？ＩＪ１
対極としてｌＮＬｉＣｌ０ｎ／プロピレンカーｆネイト
中で、１ｍＡ／ａｍ２の定電流で２０−４４ 時間、リ
チウムを空孔の数が５５〜６５ケ／２．ｓ４ｃｍＣ比表
ｉ＆ｉ秋８５００ｍ”／ｍリ 多孔質ニッケル＆Ｃ電析
させ、有効反応次圓槓を１ｃｍ２としたものを用い、ｐ
ｔ極を作）１１極、参照電極としてＬｉを用いえ電池を
組みｐｔ 極上にＬｉを析出させる事により、Ｌｉ他の
光放電特性を一定した。電解液には、ＩＮＬＩＣ１０４
をプロピレンカーＩネイトＫｉ１解させ丸ものを用い友
。
中で、１ｍＡ／ａｍ２の定電流で２０−４４ 時間、リ
チウムを空孔の数が５５〜６５ケ／２．ｓ４ｃｍＣ比表
ｉ＆ｉ秋８５００ｍ”／ｍリ 多孔質ニッケル＆Ｃ電析
させ、有効反応次圓槓を１ｃｍ２としたものを用い、ｐ
ｔ極を作）１１極、参照電極としてＬｉを用いえ電池を
組みｐｔ 極上にＬｉを析出させる事により、Ｌｉ他の
光放電特性を一定した。電解液には、ＩＮＬＩＣ１０４
をプロピレンカーＩネイトＫｉ１解させ丸ものを用い友
。
＃ｊ定＃′ｉまず１ｍＡ／ｃｗ２Ｏ定電流で１分間、ｐ
ｔ他極上Ｌｉを析出させ充電し良後、１ｍＡ／ｅｍ”の
定電流でｐｔ他極上析出し九ＬｉをＬｉ＋イオンとして
放電するサイクル試験を行なった。充放電効率は、ｐＨ
の電位変化より求め、Ｐｔ楡上に析出したＬｉｔ−Ｌｉ
＋イオンとして放電させるのに！！し九電気量とｐｔ他
極上 Ｌｌを析出させるのに簀した電気量との比から算
出し丸。
ｔ他極上Ｌｉを析出させ充電し良後、１ｍＡ／ｅｍ”の
定電流でｐｔ他極上析出し九ＬｉをＬｉ＋イオンとして
放電するサイクル試験を行なった。充放電効率は、ｐＨ
の電位変化より求め、Ｐｔ楡上に析出したＬｉｔ−Ｌｉ
＋イオンとして放電させるのに！！し九電気量とｐｔ他
極上 Ｌｌを析出させるのに簀した電気量との比から算
出し丸。
！１図は、ＬＨ他の充放電効率とサイクル数の関係を示
す図であ）、図ψの（ａ）は、Ｌｉ負極として本発明空
孔の数が５５〜６５ケ／ ｉ ｎ ｃ ｈの多孔質ニッ
ケルにＬｉを担持したものを用い九場合であ九（ｂ）は
参考例のＬｉ負極としてＬｉ １１１片（犀さ０５ｍｍ
）を用いた場合のｌ、ｉ ＠の充放電特性を示し友もの
である。第１図から判るＩＩＫ、 リチウム負極とし
て空孔の数が５５〜６５ケ／ ｉ ｎ ｃ ｈの多孔質
ニッケルにリチウムを担持し丸もｏｔ−用いる事によっ
て、Ｌｉ 他の充放電％性は着しく向上している。
す図であ）、図ψの（ａ）は、Ｌｉ負極として本発明空
孔の数が５５〜６５ケ／ ｉ ｎ ｃ ｈの多孔質ニッ
ケルにＬｉを担持したものを用い九場合であ九（ｂ）は
参考例のＬｉ負極としてＬｉ １１１片（犀さ０５ｍｍ
）を用いた場合のｌ、ｉ ＠の充放電特性を示し友もの
である。第１図から判るＩＩＫ、 リチウム負極とし
て空孔の数が５５〜６５ケ／ ｉ ｎ ｃ ｈの多孔質
ニッケルにリチウムを担持し丸もｏｔ−用いる事によっ
て、Ｌｉ 他の充放電％性は着しく向上している。
実ｊＩｌ１例２
リチウム負°也として、空孔の数が４５〜５５ケ／２．
５４ｃｍ（比＆ｏｉ＋槓５６００ｍ２／ｍｓ）の多孔質
ニッケルにリチウムを担持させ丸ものを用いた以外は、
実施例１とＩＩ！Ｉ悼にして、リチウム負極の充放電特
性を測定した。
５４ｃｍ（比＆ｏｉ＋槓５６００ｍ２／ｍｓ）の多孔質
ニッケルにリチウムを担持させ丸ものを用いた以外は、
実施例１とＩＩ！Ｉ悼にして、リチウム負極の充放電特
性を測定した。
ａ↓２１にＬｉ極の充放電効率とサイクル数の関係を示
す図で６９、図中の（＆）はリチウム負極と２、！ｉｋ
ｃｍ して本発轡１０空孔の数が４５〜５５ケバ−ａ−ａ４Ｊ
Ｄ多孔質ニッケルにリチウムを担持したものを用い九揚
合で４６（ｂ）Ｕ参考例のリチウム負極としてリチウム
薄片（厚さ０．５ｍｍ）を用いた場合のｔ、ｉ ｂｏ光
放電％性を示したものである。第２図から判る様に、リ
チウム負極として空孔の数が４５〜５５ケ／２．５４ｃ
ｍの多孔質ニッケルにリチウムを担持したものを用いる
事によって、Ｌｉ極の充放電特性線向上している。
す図で６９、図中の（＆）はリチウム負極と２、！ｉｋ
ｃｍ して本発轡１０空孔の数が４５〜５５ケバ−ａ−ａ４Ｊ
Ｄ多孔質ニッケルにリチウムを担持したものを用い九揚
合で４６（ｂ）Ｕ参考例のリチウム負極としてリチウム
薄片（厚さ０．５ｍｍ）を用いた場合のｔ、ｉ ｂｏ光
放電％性を示したものである。第２図から判る様に、リ
チウム負極として空孔の数が４５〜５５ケ／２．５４ｃ
ｍの多孔質ニッケルにリチウムを担持したものを用いる
事によって、Ｌｉ極の充放電特性線向上している。
ｊ鐵ε１／ＩＡ着ンリ３
リチウム負極として空孔の数が３５〜４５ケア２．５４
ｃｍ （比六聞槓３７００ｒｎ”／ｍ’ ）の多孔質ニ
ッケルにリチウムを担持させたものを用いた以外祉実施
劉ｌと同体にして、リチウム負極の充放電特性を測定し
た。
ｃｍ （比六聞槓３７００ｒｎ”／ｍ’ ）の多孔質ニ
ッケルにリチウムを担持させたものを用いた以外祉実施
劉ｌと同体にして、リチウム負極の充放電特性を測定し
た。
第３図はＬｌ ＠、の充放電効率とサイクル数〇−係を
示す図であり、図中Ｏ（ａ）は本発明の空孔の数が３５
〜４５ケ／λ５４ｅｍの多孔質ニッケルにリチウムを担
持したものを用％／％九吻合であり、（ｂ）ｔ；ｊ参考
例のリチウム負極としてリチウム薄片（厚さｏｓ−を用
い九場合の充放電特性を示したものである。第３図から
判るＩＩＫ、 リチウム負極として空孔の数が３５〜４
５ケ／Ｚ、５４ｅｍＯ多孔賞ニッケルに９チウムを担持
し九もｔ）を用いる事によって、Ｌｉ極の充放電特性は
向上している。
示す図であり、図中Ｏ（ａ）は本発明の空孔の数が３５
〜４５ケ／λ５４ｅｍの多孔質ニッケルにリチウムを担
持したものを用％／％九吻合であり、（ｂ）ｔ；ｊ参考
例のリチウム負極としてリチウム薄片（厚さｏｓ−を用
い九場合の充放電特性を示したものである。第３図から
判るＩＩＫ、 リチウム負極として空孔の数が３５〜４
５ケ／Ｚ、５４ｅｍＯ多孔賞ニッケルに９チウムを担持
し九もｔ）を用いる事によって、Ｌｉ極の充放電特性は
向上している。
実施例４
二次化が可能な正極活物質の一例として鉄フタロシアニ
ンを選び、リチウム負極として本発明の空孔の数が３５
〜４５ケア２．５４ａｌｌＩＯ多孔買ニツケルにリチウ
ムを担持したものを用いて電ａｔ−作羨し、本発明の効
果を明らかにし友。１物合剤として鉄フタロシアニン０
．０１ ｇと７竜チレンブラック０．０１ｇを混合した
ものを用い、電解敷としてｌＮＬｉＣｌ０ｎ／グｐピレ
ンカーボネイトを用いた。
ンを選び、リチウム負極として本発明の空孔の数が３５
〜４５ケア２．５４ａｌｌＩＯ多孔買ニツケルにリチウ
ムを担持したものを用いて電ａｔ−作羨し、本発明の効
果を明らかにし友。１物合剤として鉄フタロシアニン０
．０１ ｇと７竜チレンブラック０．０１ｇを混合した
ものを用い、電解敷としてｌＮＬｉＣｌ０ｎ／グｐピレ
ンカーボネイトを用いた。
この電池について、１ｍＡ（０，３２ＪＩＥＩＡ／ａｍ
りで２時間定′＃ｉ流放電しく正極活物質重量当圧シ２
００ムｈ／ｋｇの故電容ｋ）、３０分休止した後、 １
ｍＡ （０，３２ｍＡ／ｃｍ２） で２時間定電流充電
（２００ムｈ／ｋｇの充電６胤）するサイクル試験を行
なったところ第１回目の光放電時間と電圧の関係Ｆｉ第
４図（＆）のようになり、２時間放電した後の電圧は１
６５Ｖであり、第１ ｏｈｕの充放電時間と電圧の関係
は第４図（ｂ）のようになシ、２時間放電し友後の電圧
社１．６５ Ｖであつ九。第２０−目の充放電時間と電
圧の関係は＃Ｉ／４４図（ｃ）のようになり２時間放電
した俊の電圧Ｆｉ１４Ｖであシ、第３０回目の充放電時
間と電圧の関係は第５図（ｄ）にな）、２時間放電し良
恢の電圧は１．４Ｖであ）、本発明のリチウム負極の一
つでろる空孔の数が３５〜４５ケア２．５４ｃｍの多孔
質ニッケルにリチウムを担持したものを用いた場合、優
れた充放電特性を示している。
りで２時間定′＃ｉ流放電しく正極活物質重量当圧シ２
００ムｈ／ｋｇの故電容ｋ）、３０分休止した後、 １
ｍＡ （０，３２ｍＡ／ｃｍ２） で２時間定電流充電
（２００ムｈ／ｋｇの充電６胤）するサイクル試験を行
なったところ第１回目の光放電時間と電圧の関係Ｆｉ第
４図（＆）のようになり、２時間放電した後の電圧は１
６５Ｖであり、第１ ｏｈｕの充放電時間と電圧の関係
は第４図（ｂ）のようになシ、２時間放電し友後の電圧
社１．６５ Ｖであつ九。第２０−目の充放電時間と電
圧の関係は＃Ｉ／４４図（ｃ）のようになり２時間放電
した俊の電圧Ｆｉ１４Ｖであシ、第３０回目の充放電時
間と電圧の関係は第５図（ｄ）にな）、２時間放電し良
恢の電圧は１．４Ｖであ）、本発明のリチウム負極の一
つでろる空孔の数が３５〜４５ケア２．５４ｃｍの多孔
質ニッケルにリチウムを担持したものを用いた場合、優
れた充放電特性を示している。
以上の＆Ｊから明らかな様に、本発明の空孔の数が３５
ケア２．５４ｃｍ以上の多孔質ニッケルにリチウムを、
担持させた負極を用いる事によシ、充放電特性の優れた
リチウム二次電池を実埃できると舊う利点がある。
ケア２．５４ｃｍ以上の多孔質ニッケルにリチウムを、
担持させた負極を用いる事によシ、充放電特性の優れた
リチウム二次電池を実埃できると舊う利点がある。
第１−〜第３図は、本発明の実施例におけるリチウム極
の充放電効率とサイクル数の関係を示す図であり、第４
図は本発明の実施例の負極を用いて作製した電池の充放
電時間と電圧の関係を示した図である。 出願人代理人 南 宮 正 季
の充放電効率とサイクル数の関係を示す図であり、第４
図は本発明の実施例の負極を用いて作製した電池の充放
電時間と電圧の関係を示した図である。 出願人代理人 南 宮 正 季
Claims (1)
- 空孔の数が３５ケア２．５４ｃｍ以上の多孔質ニッケル
にリチウムを担持させ九事を特徴とするリチウム電池用
電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56116369A JPS5818883A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 二次電池用リチウム負極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56116369A JPS5818883A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 二次電池用リチウム負極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5818883A true JPS5818883A (ja) | 1983-02-03 |
| JPS6342818B2 JPS6342818B2 (ja) | 1988-08-25 |
Family
ID=14685262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56116369A Granted JPS5818883A (ja) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | 二次電池用リチウム負極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5818883A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309558A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム２次電池用負極 |
| JP2008016329A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム二次電池用負極材 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52169023U (ja) * | 1976-06-15 | 1977-12-22 |
-
1981
- 1981-07-27 JP JP56116369A patent/JPS5818883A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52169023U (ja) * | 1976-06-15 | 1977-12-22 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02309558A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム２次電池用負極 |
| JP2008016329A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | リチウム二次電池用負極材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6342818B2 (ja) | 1988-08-25 |
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