JPS5848369A - リチウム−酸素電池 - Google Patents
リチウム−酸素電池Info
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- JPS5848369A JPS5848369A JP14559481A JP14559481A JPS5848369A JP S5848369 A JPS5848369 A JP S5848369A JP 14559481 A JP14559481 A JP 14559481A JP 14559481 A JP14559481 A JP 14559481A JP S5848369 A JPS5848369 A JP S5848369A
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- 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
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明社リチウムー酸素電池、更に詳しくはリチウム極
の劣化を起さず、耐漏液性にすぐれかつ高出力のリチウ
ム−酸素電池に関する。
の劣化を起さず、耐漏液性にすぐれかつ高出力のリチウ
ム−酸素電池に関する。
リチウムを負極活物質とする電池は、高エネルギー密度
の電池とし【知られ、種々の開発が進められて−る。
の電池とし【知られ、種々の開発が進められて−る。
しかしながら、この電池にあって社、電解質として例え
社水濤液系の電解液を用いることはで食ない。なぜなら
ば、リチウム極が電解液の水と反応して負極活物質とし
ての機能を喪失するためである。
社水濤液系の電解液を用いることはで食ない。なぜなら
ば、リチウム極が電解液の水と反応して負極活物質とし
ての機能を喪失するためである。
そのため、電解質としては通常、過塩素酸リチウムなど
の電解質物をプロピレンカーがネート、γ−ブチ窒ラク
トンなどの有機溶媒に溶解して成る有機溶媒電解液、又
は窒化リチウムのようなリチウムイオン導電性の固体電
解質が用いられている。また、正極活物質としては、例
えば有機接媒電池の場合に社、７ツ化炭素、二酸化マン
ガンなどが用−られている。
の電解質物をプロピレンカーがネート、γ−ブチ窒ラク
トンなどの有機溶媒に溶解して成る有機溶媒電解液、又
は窒化リチウムのようなリチウムイオン導電性の固体電
解質が用いられている。また、正極活物質としては、例
えば有機接媒電池の場合に社、７ツ化炭素、二酸化マン
ガンなどが用−られている。
一方、上記した電池の一稙として、正極活物質に空気中
の酸素を用いるリチウム−空気電池の研ｖｅが進められ
ている。この電池の１例を縦断面図２して第１図に示し
た。図にお−て、１は例えば多孔質の活性炭の階から成
る正極５２Ｆｉリチウム金属からなる負−で、両者は例
えば過塩素酸リチウムをプロピレンカーボネートＫＷＩ
解さぜた有機溶媒電解液を保持する七パレータ３及び集
電体であるニッケルネット４を介して当接されている・
これ−らは、ステンレススティールの電池ケース５に装
填され、負＆２に＃ｉ、負極端子も兼える負極封口板６
が冠着されている。負極封口板６と電池ケース５のｎａ
ｔｃ ｕガスケツ）７が介挿されて全体が気密構１！
ｌｌＩｃなっている０８は空気取入れ口で、ζこからこ
の電池にとっての正極活物質である酸素が空気の形で取
り入れられる。９は、電解液の漏洩を防止するためのフ
ィルムで、通常テアｐンフイルムが用いられている。
の酸素を用いるリチウム−空気電池の研ｖｅが進められ
ている。この電池の１例を縦断面図２して第１図に示し
た。図にお−て、１は例えば多孔質の活性炭の階から成
る正極５２Ｆｉリチウム金属からなる負−で、両者は例
えば過塩素酸リチウムをプロピレンカーボネートＫＷＩ
解さぜた有機溶媒電解液を保持する七パレータ３及び集
電体であるニッケルネット４を介して当接されている・
これ−らは、ステンレススティールの電池ケース５に装
填され、負＆２に＃ｉ、負極端子も兼える負極封口板６
が冠着されている。負極封口板６と電池ケース５のｎａ
ｔｃ ｕガスケツ）７が介挿されて全体が気密構１！
ｌｌＩｃなっている０８は空気取入れ口で、ζこからこ
の電池にとっての正極活物質である酸素が空気の形で取
り入れられる。９は、電解液の漏洩を防止するためのフ
ィルムで、通常テアｐンフイルムが用いられている。
しかしながら、このような電池にあっては、空気取入れ
口８かも空気とともに空気中の水分亀取シ入れられる。
口８かも空気とともに空気中の水分亀取シ入れられる。
その結果、該水分によってリチウムｓ２の劣化が進行す
る。また、電池社密閉されていないので耐漏液性も満足
いくものとはならないＯ 本発明者らは、以上の間履点を解消するために鋭意研究
を重ねた結果、正極活物質である酸素又はその酸素を供
給し得る物質を予め正極構成材に担持せしめれば、空気
取入れ口を設けることは不要に＆ゐとの着想を得、本発
明電池を開発するに到った。
る。また、電池社密閉されていないので耐漏液性も満足
いくものとはならないＯ 本発明者らは、以上の間履点を解消するために鋭意研究
を重ねた結果、正極活物質である酸素又はその酸素を供
給し得る物質を予め正極構成材に担持せしめれば、空気
取入れ口を設けることは不要に＆ゐとの着想を得、本発
明電池を開発するに到った。
本発明社、空気中水分の混入によるリチウム極の劣化を
防止し、かつ耐漏液性にもすぐれた密閉構造のりチウム
−酸素電池の提供を目的とする。
防止し、かつ耐漏液性にもすぐれた密閉構造のりチウム
−酸素電池の提供を目的とする。
本発明の電池は、空気取入れ口を具備しない構造の電池
であって、負極がリチウム、正極が酸素ガスを吸着した
活性炭又は酸素供給体を担持した活性炭であることを特
徴とする。
であって、負極がリチウム、正極が酸素ガスを吸着した
活性炭又は酸素供給体を担持した活性炭であることを特
徴とする。
本発明でいう酸素供給体と社、酸素ガス濱解能な有する
７１−フルロ化合物、フッ素溶媒又はそれらの混合物に
酸素ガスを溶解して成るものであって、電池反応の進行
時に譲反応域に酸素ガスを供給し得るものである。
７１−フルロ化合物、フッ素溶媒又はそれらの混合物に
酸素ガスを溶解して成るものであって、電池反応の進行
時に譲反応域に酸素ガスを供給し得るものである。
用−るパー７０−化合物としては、例えけパー７０ｐト
リーｎ−ブチルアミン、ノ母−７０ロトリーフ璽ヒルア
ミン、ノ４−７０ｖｘｆカリン、ノ臂−フロｐメチルデ
カリン、フッ素化エーテルの１積又は２種以上の化合物
であって、これらはいずれも酸素ガス溶解能が約４０容
量覧と大きく、また酸素ガス授受速度も１４〜２６１ｍ
−城と大自い。
リーｎ−ブチルアミン、ノ母−７０ロトリーフ璽ヒルア
ミン、ノ４−７０ｖｘｆカリン、ノ臂−フロｐメチルデ
カリン、フッ素化エーテルの１積又は２種以上の化合物
であって、これらはいずれも酸素ガス溶解能が約４０容
量覧と大きく、また酸素ガス授受速度も１４〜２６１ｍ
−城と大自い。
ｔた、＃４−るフッ素溶媒としては、例えば１−クール
−１，２，２−）す７−ロエチレン、ｌ。
−１，２，２−）す７−ロエチレン、ｌ。
１．２．２−テ）フタロルー１．２−シフ０ロエタン、
１，１．２−）リクロル−１，２，２−）リフシロエタ
ンの１ｌｌＩＩｘ社２種以上の化合物である。これらの
酸素ガス溶解能社約４０容Ｉ１％である０ これら／母−７０口化合物、フッ素溶媒社、それぞれ単
独で又祉両者を適宜な混合比で混合して成る混合物の彫
で用いられる。
１，１．２−）リクロル−１，２，２−）リフシロエタ
ンの１ｌｌＩＩｘ社２種以上の化合物である。これらの
酸素ガス溶解能社約４０容Ｉ１％である０ これら／母−７０口化合物、フッ素溶媒社、それぞれ単
独で又祉両者を適宜な混合比で混合して成る混合物の彫
で用いられる。
本発明ｋかかる正極の第１の態様は、表面又韓内部細孔
内ＫＩ！接酸素ガスを吸着・固定した活性炭の粉末を常
用の結着剤（例えばＰＴＦＥ ’）を用−て成形したも
のであり、第２の態様としては、上記したパー７四ｐ化
合瞼、フッ素溶媒又は両者の混合物Ｋｌ！素ガスを溶解
せしめ、このようにして得られた酸素供給体を担持せし
めえ活性炭の粉末を、第１の態様と同様にして成形した
ものである・かかる態様において、活性炭に吸着又は担
持される酸素ガス又は酸素供給体の量の多寡によって、
。
内ＫＩ！接酸素ガスを吸着・固定した活性炭の粉末を常
用の結着剤（例えばＰＴＦＥ ’）を用−て成形したも
のであり、第２の態様としては、上記したパー７四ｐ化
合瞼、フッ素溶媒又は両者の混合物Ｋｌ！素ガスを溶解
せしめ、このようにして得られた酸素供給体を担持せし
めえ活性炭の粉末を、第１の態様と同様にして成形した
ものである・かかる態様において、活性炭に吸着又は担
持される酸素ガス又は酸素供給体の量の多寡によって、
。
得られる電池の放電容量の大小が規定される。しかし、
第２の態様の場合、酸素供給体の活性炭への担持量が、
活性炭重量に対し２０襲を超えると得られた正極自体の
抵抗が上昇し、その結果、重負荷放電時の電圧降下が大
きくなる。したがって、その相持量は活性炭重量に対し
２０重重量級下でなお、比表面積の大禽い活性炭を用い
れば、活性炭の単位量に対する酸素ガス吸着量が大きく
なり、また酸素供給体の相持量も大急くすることができ
るので、放電容量が増大する効果を示すことはいうまで
もない。
第２の態様の場合、酸素供給体の活性炭への担持量が、
活性炭重量に対し２０襲を超えると得られた正極自体の
抵抗が上昇し、その結果、重負荷放電時の電圧降下が大
きくなる。したがって、その相持量は活性炭重量に対し
２０重重量級下でなお、比表面積の大禽い活性炭を用い
れば、活性炭の単位量に対する酸素ガス吸着量が大きく
なり、また酸素供給体の相持量も大急くすることができ
るので、放電容量が増大する効果を示すことはいうまで
もない。
本発明電池においては、正極活物質である酸素が電池の
中に予め内蔵されて−るため、該電池に空気取入れ口を
設けることは不ｔ’になる。そのため、従来電池のよう
に、空気取入れ口から水分が電池内に混入する虞れが全
くなくなるので、リチウム極の劣化という間Ｉ！ＩＩ′
ｉ解決される。また、全体が密閉構造になるので、電解
液の電池外への漏洩という事態も防止され、耐漏液性の
点でもすぐれたものである。
中に予め内蔵されて−るため、該電池に空気取入れ口を
設けることは不ｔ’になる。そのため、従来電池のよう
に、空気取入れ口から水分が電池内に混入する虞れが全
くなくなるので、リチウム極の劣化という間Ｉ！ＩＩ′
ｉ解決される。また、全体が密閉構造になるので、電解
液の電池外への漏洩という事態も防止され、耐漏液性の
点でもすぐれたものである。
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例
る電池
比表面積８００ ｗ！／１１の市販の活性炭粉末（平均
粒径１５μ）を真空中で５００℃、８時間加熱処理し、
そのｔま室温まで冷却した・ついで、こ仁に酸素ガスを
流入し、活性炭に酸素を吸着せしめた・酸素の吸着量社
活性炭１１当り５ミリモルであった。
粒径１５μ）を真空中で５００℃、８時間加熱処理し、
そのｔま室温まで冷却した・ついで、こ仁に酸素ガスを
流入し、活性炭に酸素を吸着せしめた・酸素の吸着量社
活性炭１１当り５ミリモルであった。
得られた粉末とテア０ン粉末とを重量比９＋１で混合し
た後、常法によりプレス加工して直径８゜７■厚み０．
７■のペレットを正極として成形した。
た後、常法によりプレス加工して直径８゜７■厚み０．
７■のペレットを正極として成形した。
負極として直径５．０簡厚み１．０■の金属リチウム円
板、電解液としてＩＭの過塩素酸リチウムを溶解したグ
田ピレンカーがネートの有機溶媒電解液を用−１亀２図
に示した電池を作製した。
板、電解液としてＩＭの過塩素酸リチウムを溶解したグ
田ピレンカーがネートの有機溶媒電解液を用−１亀２図
に示した電池を作製した。
第２図で１０は正極、１１は負極、１３は上記電解液が
含浸された七／臂レータである。１４社ステンレスステ
イールーの電池ケース、１５ａ負極封口板、１６はガス
ケットである。
含浸された七／臂レータである。１４社ステンレスステ
イールーの電池ケース、１５ａ負極封口板、１６はガス
ケットである。
得られた電池ＩＩｉ直径９．４ ｍ総高２．６ Ｍであ
った。
った。
電池ｌの作製で示した方法で酸素ガスを５Ｒすそル／活
性炭１１吸着せしめた活性炭の粉末を、１０％／譬−フ
ロロデカリンの四塩化炭素溶液に懸濁し、撹拌しながら
ここに酸素ガスを導入して、酸素ガスを飽和して溶解す
るパー７ａロデカリンを活性炭重量に対し１％担持せし
めた。
性炭１１吸着せしめた活性炭の粉末を、１０％／譬−フ
ロロデカリンの四塩化炭素溶液に懸濁し、撹拌しながら
ここに酸素ガスを導入して、酸素ガスを飽和して溶解す
るパー７ａロデカリンを活性炭重量に対し１％担持せし
めた。
以下、これを正極とし【電池１の作製方法と同様にして
、第２図に示した構造の電池を組立て、これを電池２と
した。
、第２図に示した構造の電池を組立て、これを電池２と
した。
電池１の作製で示し北方法で酸素ガスを５ｔリモル／活
性炭ｌＩ＠着せしめた活性炭の粉末と酸素ガスを飽和し
て溶解する１−りｐルー１，２゜２−トリフ０ロエチレ
ンとを重量比９：１で混練し、これを正極として電池ｌ
の作製方法と同様にして、第２図に示した構造の電池を
組立て、これを電池３としたー ２．２−トリフ０田エチレンの混合物 ノや一７０ロトリーｎ−ブチルアミンと１−タール−１
，２，２−）す７０ロエチレンとを略容積混合後酸素ガ
スを導入して酸素ガスを飽和させる。
性炭ｌＩ＠着せしめた活性炭の粉末と酸素ガスを飽和し
て溶解する１−りｐルー１，２゜２−トリフ０ロエチレ
ンとを重量比９：１で混練し、これを正極として電池ｌ
の作製方法と同様にして、第２図に示した構造の電池を
組立て、これを電池３としたー ２．２−トリフ０田エチレンの混合物 ノや一７０ロトリーｎ−ブチルアミンと１−タール−１
，２，２−）す７０ロエチレンとを略容積混合後酸素ガ
スを導入して酸素ガスを飽和させる。
電池１０作製で示した方法で贈素ガスを５建すモル／活
性炭１１＠着せしめ門活性炭の粉末と上記混合物とを重
量比９：１で混練し、これを正極として電池１０作製方
法と同様にして、第２図に示した構造の電池を組立て、
これを電池４とした。
性炭１１＠着せしめ門活性炭の粉末と上記混合物とを重
量比９：１で混練し、これを正極として電池１０作製方
法と同様にして、第２図に示した構造の電池を組立て、
これを電池４とした。
電池１〜４で用いた活性炭粉末、金属リチウム円板、有
機溶媒電解液をそれぞれ正極、負極、電解液として電池
１〜４と同様の方法で第１図に示した電池を組立てた。
機溶媒電解液をそれぞれ正極、負極、電解液として電池
１〜４と同様の方法で第１図に示した電池を組立てた。
漏液防止用のフィルム９としては、厚み２５μのテフｐ
ンフイルムを用いた。
ンフイルムを用いた。
電池５Ｆ１直径９．４論総高２．６ ｍであった。
これら各電池２０個につき、室温下で２００ＫＯの定負
荷放電特性を調べた。製造直後と６ケ月閤放置後との平
均放電持続時間の結果社表に示した通）であった。
荷放電特性を調べた。製造直後と６ケ月閤放置後との平
均放電持続時間の結果社表に示した通）であった。
なお、電池５は、製造直後の放電試験中に５個漏液し、
６＋月後には全数漏液したＯ電池１〜４には、そのよう
な現象はみちれなかった。
６＋月後には全数漏液したＯ電池１〜４には、そのよう
な現象はみちれなかった。
表に示した結果から明らかなように１電池５（比較例）
はその放電特性が着しく劣イヒしたが、電池１〜４（実
施例）の本発明電池の劣イしは殆んどみちれなかった。
はその放電特性が着しく劣イヒしたが、電池１〜４（実
施例）の本発明電池の劣イしは殆んどみちれなかった。
以上の説明で明らかなように、本発明電池はその劣化が
少なく、耐漏液性にもすぐれるのでその工業的価値は極
めて大である。
少なく、耐漏液性にもすぐれるのでその工業的価値は極
めて大である。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図はそれぞれ従来構造のリチウム−空気電
池、本発明電池の縦断面図である。 １．１０・・・正極、２．１１・・・負極、３．１２・
・・七ノぐレータ、４・・・ニッケルネツ）、５．１３
・・・電池ケース、６．１４・・・負極封目板、７．１
５・・・ガスケット、８・・・空気取入れ口、９・・・
テフロンシートＯ 第１図 第２図 ０１３
池、本発明電池の縦断面図である。 １．１０・・・正極、２．１１・・・負極、３．１２・
・・七ノぐレータ、４・・・ニッケルネツ）、５．１３
・・・電池ケース、６．１４・・・負極封目板、７．１
５・・・ガスケット、８・・・空気取入れ口、９・・・
テフロンシートＯ 第１図 第２図 ０１３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、空気取入れ口を具備しない構造の電池であって、 負極がリチウム、正極が酸素ガスを吸着し友活性炭又社
酸素供給体を担持した活性炭であることを特徴とするリ
チウム−酸素電池。 ２、該酸素供給体が、酸素ガスを溶解した／譬−フリロ
化合物である特許請求の範囲第１項記載のリチウム−酸
素電池。 ３、 該Ｉｅ−フロロ化合物カ、ノや一フロ四トリー
ｎ−ブチルア之ン、ノ４′−７０田トリープロピルア電
ン、ノ母−７ｖロデカリン、Ｉ４−７田田メチルデカリ
ン、フッ素化エーテルの群から選ばれる少くとも１種の
化合物である特許請求の範囲第２項記載のリチウム−酸
素電池。 ４、該酸素供給体が、酸素ガスを溶解したフッ素溶媒で
ある特許請求の範匪第１項記載のリチウム−酸素電池。 ５Ｍフッ素溶媒が、１−クロル−１，２，２−トリフ０
ロエチレン、１，１．２．２−テトラク胃ルー１，２−
シフｖ：１０エタン、１゜１．２−） リ り
ロ ル −１，２，２−ト リ ７ ロｐエタンの
群から選ばれる少くとも１種の化合物である特許請求の
範囲第４項記載のリチウム−酸素電池。 ６゜ 該酸素供給体が、パー７０口化合物とフッ素溶媒
の混合物に酸素ガスを溶解して成る特許請求の範囲第１
項記載のリチウム−酸素電池０ ７、 該ノ奇−７０口化合物が、パー７ａロトリーｎ−
ブチルアミン、パー７０ロシリーグｐビルアミン、パー
７０冒テカリン、パー７０ｐメチルデカリン、フッ素化
エーテルの群から１ｉｌｌＩばれる少くとも１種の化合
物である特許請求の範囲第６項記載のリチウム−酸素電
池。 ８、該フッ素溶媒が、１−りｐルー１． ２． ２−）
す７四ロエチレン、１，１，２．２−テトラクロル−１
，２，２−シフ０ロエタン、１． １． ２−
） リ り １）ル − １．２．２−）
リフ０ロエタンの群から選けれる少くとも１穏の化合
物である特許請求の範囲第６項記載のりチウム−酸素電
池０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14559481A JPS5848369A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | リチウム−酸素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14559481A JPS5848369A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | リチウム−酸素電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5848369A true JPS5848369A (ja) | 1983-03-22 |
Family
ID=15388682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14559481A Pending JPS5848369A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | リチウム−酸素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5848369A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9954261B2 (en) | 2010-06-25 | 2018-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Air battery |
-
1981
- 1981-09-17 JP JP14559481A patent/JPS5848369A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9954261B2 (en) | 2010-06-25 | 2018-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Air battery |
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