JPS5958765A - 固体電解質電池 - Google Patents
固体電解質電池Info
- Publication number
- JPS5958765A JPS5958765A JP57170123A JP17012382A JPS5958765A JP S5958765 A JPS5958765 A JP S5958765A JP 57170123 A JP57170123 A JP 57170123A JP 17012382 A JP17012382 A JP 17012382A JP S5958765 A JPS5958765 A JP S5958765A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- mixture
- active material
- battery
- positive electrode
- 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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- 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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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】
産業上の利用分野
本発明は固体電解質を用いた電池、特に二次電池に関す
る、 ゛ 従来例の構成とその問題点 近年、固体電解質を用いて、電池の構成要素をすべて固
体化しようとする試みがされている。漏液の心配を無く
し、薄形化・直列化を容易にし。
る、 ゛ 従来例の構成とその問題点 近年、固体電解質を用いて、電池の構成要素をすべて固
体化しようとする試みがされている。漏液の心配を無く
し、薄形化・直列化を容易にし。
電子機器を小形にするだめである、固体電解質をンぞ
用いると、電波反応以外の反応を抑えて自己放電を少な
くできることも特徴の一つとされている。
くできることも特徴の一つとされている。
しかし、実用化されているのは、主として一次電池の分
野である。そこで用いられている電解質は銀イオン伝導
性とリチウムイオン伝導性の２種類である。銀イオン伝
導性の電解質を用いたものは、リチウムイオン伝導性の
電解質を用いたものより大電流充放電ができるが、電解
質の分解電圧が低いので、エネルギー密度が低く、その
上材料的に高価である欠点を有する６また、固体電解質
を用いる電池は、一般に抵抗の高い放電生成物が電極と
電解質との界面に蓄積し、放電が進行するにつれて電圧
が直線的に下がる欠点を有している一一方一周期律表Ｉ
ＩＩ −Ｖ族のジカルコゲナイドな正極とし、負極Ｋ
ＩＪチウム合金を用いる二次電池が検討されているが、
その多くは有機電解質を用いるものである。
野である。そこで用いられている電解質は銀イオン伝導
性とリチウムイオン伝導性の２種類である。銀イオン伝
導性の電解質を用いたものは、リチウムイオン伝導性の
電解質を用いたものより大電流充放電ができるが、電解
質の分解電圧が低いので、エネルギー密度が低く、その
上材料的に高価である欠点を有する６また、固体電解質
を用いる電池は、一般に抵抗の高い放電生成物が電極と
電解質との界面に蓄積し、放電が進行するにつれて電圧
が直線的に下がる欠点を有している一一方一周期律表Ｉ
ＩＩ −Ｖ族のジカルコゲナイドな正極とし、負極Ｋ
ＩＪチウム合金を用いる二次電池が検討されているが、
その多くは有機電解質を用いるものである。
発明の目的
本発明は、比較的大電流充放電が可能で、繰り返し寿命
が長い固体電解質電池を提供することを目的とする− 発明の構成 Ｘ 発”Ａ ノＹｉ、 ａはＴｉ ０２． ＮｂＬ２０
５． Ｎｂ、、 Ｓ５． ＷＯ６゜ＷＳ６．ＭｏＯ５お
よびＭ ｏ Ｓ ３よりなる群から選んだ化合物を活物
質とする正極と、（：’ ｕ ２ Ｓと銅粉の混合物を
活物質とする負極及び銅イオン伝導性の固体電解質とか
ら構成したものである。
が長い固体電解質電池を提供することを目的とする− 発明の構成 Ｘ 発”Ａ ノＹｉ、 ａはＴｉ ０２． ＮｂＬ２０
５． Ｎｂ、、 Ｓ５． ＷＯ６゜ＷＳ６．ＭｏＯ５お
よびＭ ｏ Ｓ ３よりなる群から選んだ化合物を活物
質とする正極と、（：’ ｕ ２ Ｓと銅粉の混合物を
活物質とする負極及び銅イオン伝導性の固体電解質とか
ら構成したものである。
ここで、正極活物質は銅イオン（Ｃｉｕ）と層間化合物
をつくり、可逆性電極として働く、一方、負極は銅粉に
Ｃｕ ２ Ｓを混合することにより可逆性電極として働
き、活物質混合物中の銅粉混合割合は６０重量％以上が
好まし７い。
をつくり、可逆性電極として働く、一方、負極は銅粉に
Ｃｕ ２ Ｓを混合することにより可逆性電極として働
き、活物質混合物中の銅粉混合割合は６０重量％以上が
好まし７い。
正極の集電体としては、正極活物質に対して耐食性が々
いと、充電効率が下がり、自己放電が大きくなる。適当
な集電体としではクロム含量３０重量係以上のフェライ
ト系ステンレス鋼や炭素。
いと、充電効率が下がり、自己放電が大きくなる。適当
な集電体としではクロム含量３０重量係以上のフェライ
ト系ステンレス鋼や炭素。
白金、パラジウム、金などである。まだ、負極の集電体
は銅が適当であるー 実施例の説明 第１図は本発明による電池の構成例を示す、１は銅製電
池容器で、負極端子を兼ねている、２はクロム含量３０
重量係以上のフェライト系ステンレス鋼からなる封目板
で、正イ傘端子を兼ねている。
は銅が適当であるー 実施例の説明 第１図は本発明による電池の構成例を示す、１は銅製電
池容器で、負極端子を兼ねている、２はクロム含量３０
重量係以上のフェライト系ステンレス鋼からなる封目板
で、正イ傘端子を兼ねている。
３は容器１と封］コ板２とを絶縁するバッキングである
、 ４ａ 、４ｂ 、４ｃは単セルで、各セルは正極５、電
解質層６及び負極７を積層したもので、セル４ａ。
、 ４ａ 、４ｂ 、４ｃは単セルで、各セルは正極５、電
解質層６及び負極７を積層したもので、セル４ａ。
４ｂの負極側には銅を蒸発した負極集電体８及びその下
面に塗着しだ炭黒鉛を含む導電性ペーストから々る正極
集電体９が設けてあり、各セルは直列に接続されている
。
面に塗着しだ炭黒鉛を含む導電性ペーストから々る正極
集電体９が設けてあり、各セルは直列に接続されている
。
正極５は、前記の正極活物質と固体電解質との混合物を
加圧成形したもので一活物質の混合弁１合は７０〜９Ｑ
重量係である。負極７は、銅粉の混合割合が６０重量％
の銅粉−Ｃｕ ２ Ｓ混合物と固体電解質との混合物を
加圧成形したものである。
加圧成形したもので一活物質の混合弁１合は７０〜９Ｑ
重量係である。負極７は、銅粉の混合割合が６０重量％
の銅粉−Ｃｕ ２ Ｓ混合物と固体電解質との混合物を
加圧成形したものである。
固体電解質には−ＰｂＣ１、Ｃｕｒｌ及びＣｕＩ を
ＰｂＣ：ｕ４Ｉ 、、、 ＣＩ 、 の組成となるよ
うに混合し、２５０℃で１γ時間加熱反応させた後粉砕
したものを用い−ｐ４６はこの粉末を加圧成形したもの
である。
ＰｂＣ：ｕ４Ｉ 、、、 ＣＩ 、 の組成となるよ
うに混合し、２５０℃で１γ時間加熱反応させた後粉砕
したものを用い−ｐ４６はこの粉末を加圧成形したもの
である。
第２図は、上記と同様の直列構成の３セル積層体を熱硬
化性樹脂１０で密封した例を示している。
化性樹脂１０で密封した例を示している。
この例ではセル４ａの正極側に導電性ペーストを塗着し
て正極集電体１１を設け、セル４Ｃの負極側に銅を蒸着
した集電体１２を設けている。１３゜田 １４はそれぞれ半＠または白金ペーストにより集電体１
１．１２に接続したリード線である。
て正極集電体１１を設け、セル４Ｃの負極側に銅を蒸着
した集電体１２を設けている。１３゜田 １４はそれぞれ半＠または白金ペーストにより集電体１
１．１２に接続したリード線である。
次に、負極活物質０．６ｇ、電解質層０．８ｇと一定に
し、正極活物質は５ミリモルとし、内径１８ｍｍの型を
用いてそれぞれの層を１ＭＰａの圧力で加ＪＦ成形した
後、積み爪ねて３００ ＭＰａの圧力で全体？加圧して
３セル直列の成形物をつくり、第１図のような電池を構
成した。
し、正極活物質は５ミリモルとし、内径１８ｍｍの型を
用いてそれぞれの層を１ＭＰａの圧力で加ＪＦ成形した
後、積み爪ねて３００ ＭＰａの圧力で全体？加圧して
３セル直列の成形物をつくり、第１図のような電池を構
成した。
ここで、正極活物質にＮｂ２５５ を用いた電池なａ
−ＷＳ５．Ｍｏ５３．ＴｉＯ２，Ｎｂ、、０５．ＷＯ３
，ＭｏＯ，を用いた電池を各々ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｑ
とする・第３図は上記の電池を各種電流密度で放電した
ときの平坦電圧を示す。また、第４図は１ｍＡの電流で
端子電圧が電解質の分解電圧０．６６Ｖに達する直前ま
で充電した後−１ｍＡで０，３０ｖまで放電する充放電
を繰り返しだときの放電容量の変化を示す。
−ＷＳ５．Ｍｏ５３．ＴｉＯ２，Ｎｂ、、０５．ＷＯ３
，ＭｏＯ，を用いた電池を各々ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｑ
とする・第３図は上記の電池を各種電流密度で放電した
ときの平坦電圧を示す。また、第４図は１ｍＡの電流で
端子電圧が電解質の分解電圧０．６６Ｖに達する直前ま
で充電した後−１ｍＡで０，３０ｖまで放電する充放電
を繰り返しだときの放電容量の変化を示す。
以上の結果から、本発明による電池は１０ｍＡ層程度１
での充放電が可能であり、この程度までの充放電では分
極が小さい。放電界Ｍ１：はいずれもｉＴ：。
での充放電が可能であり、この程度までの充放電では分
極が小さい。放電界Ｍ１：はいずれもｉＴ：。
極支配としたが一最も容量が大きいＮｂ２５５を用いた
電池では、活物質１モル当たり約０．５モルの銅イオン
（Ｃｕ ）が入るのに対し、最も容量の小さいＭ ｏ
Ｏｓ ＋ Ｗ Ｏｓにおいては約０．２モルの銅イオン
が入ることが認めらｈるー また、上記のような深い充放電の繰り返しにもかかわら
ずＮｂ２８５な用いた電池は５００回以−１−１ＭｏＯ
３，ＷＯ３を用いた電池は３００回程鹿のザイクル寿命
を有する。
電池では、活物質１モル当たり約０．５モルの銅イオン
（Ｃｕ ）が入るのに対し、最も容量の小さいＭ ｏ
Ｏｓ ＋ Ｗ Ｏｓにおいては約０．２モルの銅イオン
が入ることが認めらｈるー また、上記のような深い充放電の繰り返しにもかかわら
ずＮｂ２８５な用いた電池は５００回以−１−１ＭｏＯ
３，ＷＯ３を用いた電池は３００回程鹿のザイクル寿命
を有する。
これらの緒特性は、鉛蓄′市池の容：ｄ゛密度２ｏＡｈ
／ｋｇザイクル寿命３００回程度に比べて劣るものでは
ない、 なお、上記の例では電解質としてＲｂＣｕ４工、５Ｃ１
６５を用いだが、ｐｂの％をＫで置換したＲｂｏ７５Ｋ
ｏ２５Ｇ ｕ ４Ｉ ｓ ｓ ｃ １３ ｓは、前者よ
り銅イオン伝導率が高く、わずかではあるが充放電時の
分極が小さくなる効果が認められたーまた、高価なＲｂ
を安価なＫで部分的に置換するので、コスト的にも有利
である。
／ｋｇザイクル寿命３００回程度に比べて劣るものでは
ない、 なお、上記の例では電解質としてＲｂＣｕ４工、５Ｃ１
６５を用いだが、ｐｂの％をＫで置換したＲｂｏ７５Ｋ
ｏ２５Ｇ ｕ ４Ｉ ｓ ｓ ｃ １３ ｓは、前者よ
り銅イオン伝導率が高く、わずかではあるが充放電時の
分極が小さくなる効果が認められたーまた、高価なＲｂ
を安価なＫで部分的に置換するので、コスト的にも有利
である。
発明の効果
以」二のように１本発明によれば比較的高い電流密度で
の充放電がＦｉＪ能で、長寿命の固体電解質が得られる
。また、本発明の電池は全固体であるかる、
の充放電がＦｉＪ能で、長寿命の固体電解質が得られる
。また、本発明の電池は全固体であるかる、
第１図及び第２図は本発明の電池の構成例を示す縦断面
図、第３図は放電電流密度と平坦電圧との関係を示す図
−第４図は充放電ザイクルに伴う放電容量の変化を示す
。 ４’Ｕ翳スψ灰３ら キｘｖ−ｘｑ 及 Ｚ炎 雰
はかｌｈ第１図 第２図
図、第３図は放電電流密度と平坦電圧との関係を示す図
−第４図は充放電ザイクルに伴う放電容量の変化を示す
。 ４’Ｕ翳スψ灰３ら キｘｖ−ｘｑ 及 Ｚ炎 雰
はかｌｈ第１図 第２図
Claims (2)
- （１）ＴｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，Ｎｂ２５５．ＷＯ２，Ｗ
Ｓ３９ＭｏＯ３およびＭｏ Ｓ ３よりなる群から選ん
だ化合物を活物質とする正極と、Ｃｕ ２ Ｓと銅粉の
混合物を活物質とする負極と、正、負極間に介在した銅
イオン伝導性の固体電解質とよりなる固体電解質電池− - （２）前記電解質か、ＲｂＣｕ４工、５Ｃ１３５まだは
ＲｂＤ、７５ Ｋ＋７，２５ Ｃｕ４ 工ｊ、５ ”
６ｐである特許請求の範囲第１項記載の固体電解質電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170123A JPS5958765A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 固体電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57170123A JPS5958765A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 固体電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5958765A true JPS5958765A (ja) | 1984-04-04 |
Family
ID=15899064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57170123A Pending JPS5958765A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 固体電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5958765A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6199279A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-17 | Doudensei Muki Kagoubutsu Gijutsu Kenkyu Kumiai | 固体電解質二次電池 |
| JPH01267967A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気化学素子 |
-
1982
- 1982-09-28 JP JP57170123A patent/JPS5958765A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6199279A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-17 | Doudensei Muki Kagoubutsu Gijutsu Kenkyu Kumiai | 固体電解質二次電池 |
| JPH01267967A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気化学素子 |
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