JPS5846577A - 電池 - Google Patents

電池

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JPS5846577A
JPS5846577A JP57149360A JP14936082A JPS5846577A JP S5846577 A JPS5846577 A JP S5846577A JP 57149360 A JP57149360 A JP 57149360A JP 14936082 A JP14936082 A JP 14936082A JP S5846577 A JPS5846577 A JP S5846577A
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JP
Japan
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solid electrolyte
mixture
chloride
positive electrode
battery
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JP57149360A
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ヴエルフ・デンシユテツト
ダ−クマ−ル・シヨインプフル−ク
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VARTA Batterie AG
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VARTA Batterie AG
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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
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体電解質、固体ナトリウムからなる負極およ
び還元可能の活物質との混合物の形ｆイオン電導性およ
び電子電導性の電導物質を含む正極を有する電池に関す
る。
固体活性成分のみを有する電気化学的セル、・、とくに
固体アルカリ金属負極およびそれぞれのアルカリ金属に
対し特有のイオン電導性を有する固体電解質を有するセ
ルは室温ｆ一般に低い効率をもってしか放電−しない。
このようなセルは放電の初期に、平衡電圧に対し普通の
関係にある放電電圧で数μＡ／ｃＩＩＬ２の電流負荷が
可能であるけれど、セルから取出しうる電力はすぐに減
退し、正極活物質の大部分は未放電に留まる。
正極の放電性は電導物質の添加によって改善される。そ
のため固体電解質粉末を正極活物質に添加し、とくに電
解質と正極を密接に噛合せ１．粉末粒子の間に多数の接
触点をつくるように固体電解質材料が使用される。
しかしｆ極物質中のイオン電導体の存在は放電過程！付
加的に、活物質への電子放出を促進するすなわち電子電
導体である良好な電導性を有する反応生成物が発生しな
い場合は不十分である。したがって固体セルの満足なり
−ロン収率は正極のイオン電導性および電子電導性が前
提となる。
西独特許第２５１７８．８３号明細書によりとくに良好
な電子電導性を有する固体電池の正極用材料が公知〒あ
る。この公知材料は金属カルコゲン化物と金属シュウ化
物また″は金属ヨウ化物とあ混合物からなり、金側はｐ
ｂ・Ａ　ｇ’　＋　ＩＣｕｒ　Ｓｔｚ’Ｈｇ＋Ａｓ＋Ｂ
ｉｔＯｒ＋Ｆ’ｅ’＋Ｃｏ＋Ｎｉ＋Ｍ。
およびスズの群に属する。
本発明の目的は固体す）　ＩＪウム負極を有する固体セ
ルのためにイオンおよび電子電導性物質の補助のもとに
室温ｆ良好な放電性を有する新この目的は本発明により
正極の活物質が７０〜３５０℃の範囲で融解する金属塩
化物マあ１′ン、この塩化物が層状格子または分子格子
中！結晶化し、室温で放電可能〒あることによって解決
される。
金属塩化物のうち格子結合内ｆ塩素イオンが比較的小さ
いまたは少なくとも多価に帯電した金属カチオンの強い
分極作用にさらされ、それゆえ対称性の低い層状格子ま
たは分子格子構造を形成する塩化物が電気化学的にとく
に有効に利用しうろことが明らかになった。純イオン結
合性を有する対称性の高い配位格子内ｆ結晶化する他の
金属塩化物に比して、本発明により使用する金属塩イ１
物は弱い格子エネルギーのため比較的低い融点および蒸
発温度を有する。極端な分子格子の場合、分離した錯体
（分子）がファンデルワールス力のみで凝集する構造が
存在する。
本発明により使用する金属塩化物が融解する温度範囲は
約７０〜３５０°Ｃにわたる。すべて室温！固体フあり
、良好に放電する。
活物質としてＡｌ０１３　ｒ　ＭＯＣ／’５　＋　ＢＩ
Ｃｅ３　ｒ　Ｗｅ／６　＋ＦｅＣ／３およ−びＧ　ａ　
Ｏｌ！　３　＋　Ｔ　ａ　Ｃ１！　５が単独またはこれ
らの混合物の形でとくに有利に選択される。相当するオ
キシ塩化物たとえばＭ　ＯＯＣｌ　４　ｒ　Ｍ　ＯＯ２
ＣＣ２、またはＷｏｏ／４も適当ｔある。２つの電導機
構すなわちイオンおよび電そ電導性である本発明による
正極材料を得るため、金属塩化物または塩化物混合物を
選択的に２硫化チタン、または黒鉛と固体電解質材料の
混合物と混合する。固体ナトリウム負極を有する固体セ
ル中には同体電解質としてＮａ２Ｏ−ＺｒＯ２−５ｉ０
２−　Ｐ２Ｏ５４元系混晶たとえばＮａ３　Ｚｒ２　Ｓ
ｉ　２　ＰＯ１２化合物（Ｎａｓｔｃｏｎ）がとくに有
利に使用されるので、同じ固体電解質を有利なイオン電
導成分としそ黒鉛とともに本発明の正接混合物に使用す
ることができる。
電子電導性ＴｉＳ２によってアルカリ金属がエネルギー
放出下に反応式ＴｉＳ２　＋ｘＮａ−＋ＮａｘＴｉＳ２
（ここにＯ＜Ｘ＜１）により内位添加しうろことは公知
である。この過程によって放電するセルはス＝０の場合
約２．２　ＶＳｘ　＝　０．９の場合なお１．４ｖの平
衡電圧を有する。しかし経験によりナトリウムの内位添
加の際の放電反応は遅れなしには行われず、この反応は
たとえばもっと小さいＬ１＋イオン（両方ともイオンの
形で内位添加する）では認められない。したがって不発
□明による正極の電位は主として金属塩化物によって決
定される。しかしＴｉＣ２には電導物質の重要な役割が
残される。というのはＴ１５２　がＮａ”　４オンを吸
収および放出しうろことによってＴｉＥ＋２はＮａ　イ
オンに対する透過性媒体となり、このようにしてこのイ
オンを活性度勾配に沿って輸送するからフある。放電の
原綿ＴｉＳ２によって認められる分極は本発明による釡
属塩化物との混合物の形！使用する場合には現れない。
電導物質として黒鉛−同体電解質混合物を使用する場合
、本発明の正極の有利な実施例によれば金属塩化物が黒
鉛と内位添加物を形成する〇たとえばｔｉｅｃｔ３は一
分子の形の黒鉛によって容易り内位添加され、とくに良
好な電流収率な有する内位添加化′合物として放電可能
である。
Ｔｉ５２Ｊ：″は本発明による金属塩化物によって同様
の内位添加物を形成する能力がないことは明らか〒ある
。、′この場合金属塩化物は電子電導性Ｔ１５２および
イオン電導性材料と良好に接触していれば十分１あり、
それゆえ内位添加化合物への化学的処□理なしに直接使
用することができる。
次に本発明による正極を有するセルの２つの例を説明す
る。
例１： ＴｉＳ２３０容量チとＡ１０１３７０谷ｆチの混合物か
らなる正極、ナトリウム負極およびＮａ５ｉＱ−Ｏｎ　
　タイプの固体電解質゛を有するセルを層構造！製造し
、室温〒放電させる。負荷は約２５μＡ／確３、放電電
圧は１．７ｖである。放電は一定電圧で行われ、塩化ア
ルミニウムの反応と考えられる。このセル内のＴｉＳ２
は電導格子の機能を有する。ＴｉＳ２　が同様放電する
とすれば内位添加反応の進行により放電電子が低下しな
ければならない。
例２： もう１つの例はＴｉ８□　３０容量チおよび・ＭＯＣ１
５７０容量チからなる正極！ある。この電極〒も電導材
料Ｔｉｅ２の作用および活物質ＭＯＯ１５の作用が認め
られる：　ＴｉＳ２　なしの１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　固体電解質、固体す）　ＩＪウムからなる負極お
    よび還元可能の活物質との混合物の形ｆイオン電導性お
    よび電子電導性〒ある電導物質を含む正極を有する電池
    において、正極の活物質が７０〜３５０℃の範囲を融解
    する金属塩化物であり、この塩化物が層状格子または分
    子格子中で結晶化し、かつ室温で放電可能であることを
    特徴とする電池０ ２　金属塩化物がＡ／Ｃ／３　＋　Ｍｏ０ｌ！５　＋　
    ＢｉＣ／３　＋ＷＣ１！６　、Ｆ８０／３０．ＧａＣ１
    ／３またはこれら塩化物の混合物フある特許請求の範囲
    第ｊ′項記載の電池。 ＆　電導物質がＴｌ５２、または黒鉛と固体電解質材料
    の混合物ｆある特許請求の範囲第１項または第２項記載
    の電池。 ４、　固体電解質材料がＮａ２Ｏ−ＺｒＯ２−８１０２
    −Ｐ２Ｏ，、，４元系混晶からなる特許請求の範囲第３
    項記載の電池。 ５、　金属塩化物が黒鉛中に内位、添加している籍許請
    求の範囲第３項または第４項記載の電池。
JP57149360A 1981-08-29 1982-08-30 電池 Granted JPS5846577A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE3134289.2 1981-08-29
DE19813134289 DE3134289A1 (de) 1981-08-29 1981-08-29 Galvanische festkoerperzelle mit ionen- und elektronenleitender kathode, deren aktives material aus metallchloriden besteht.

Publications (2)

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JPS5846577A true JPS5846577A (ja) 1983-03-18
JPH0324742B2 JPH0324742B2 (ja) 1991-04-04

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JP (1) JPS5846577A (ja)
DE (2) DE3134289A1 (ja)

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DE3134289A1 (de) 1983-03-10
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