JPS60124351A - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
- Publication number
- JPS60124351A JPS60124351A JP58230817A JP23081783A JPS60124351A JP S60124351 A JPS60124351 A JP S60124351A JP 58230817 A JP58230817 A JP 58230817A JP 23081783 A JP23081783 A JP 23081783A JP S60124351 A JPS60124351 A JP S60124351A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- lithium
- battery
- layer
- aluminum
- 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
Links
Classifications
-
- 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
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
本発明はリチウムを負極活物質とし、非水溶媒に無機塩
を溶解した電解液を用いた電池の正極集電体を兼ねた正
極容器の改良に係る。
を溶解した電解液を用いた電池の正極集電体を兼ねた正
極容器の改良に係る。
従来例の構成とその問題点
従来、上記の各種電池系の正極集電体として、チタン、
アルミニウム、ステンレス鋼などが一般的に用いられて
いる。上記の集電材料は正極電位が印加された状態で電
解液中で化学的に安定であることが必要で、数多くの材
料から、その要件を満す工業材料として選ばれたもので
、ニッケル。
アルミニウム、ステンレス鋼などが一般的に用いられて
いる。上記の集電材料は正極電位が印加された状態で電
解液中で化学的に安定であることが必要で、数多くの材
料から、その要件を満す工業材料として選ばれたもので
、ニッケル。
銅、鉄などは不適切とされている。上記の集電材料のう
ち、チタンは加工性が悪く、コスト高なので、厳密な耐
食性が必要な場合にのみ用いられ、アルミニウムは加工
性が良く、柔軟性もあるが、機械的強度が乏しく、ステ
ンレス鋼は加工性はよくても耐食性の信頼性がチタンに
及ばない。従って、電池の構造や要求される特性に応じ
て、三者の使い分けがなされている。
ち、チタンは加工性が悪く、コスト高なので、厳密な耐
食性が必要な場合にのみ用いられ、アルミニウムは加工
性が良く、柔軟性もあるが、機械的強度が乏しく、ステ
ンレス鋼は加工性はよくても耐食性の信頼性がチタンに
及ばない。従って、電池の構造や要求される特性に応じ
て、三者の使い分けがなされている。
これらのうち、アルミニウムを正極集電体として用いた
場合に特有の問題点が生じる。以下にその問題点につい
て説明する。先述の通り、アルミニウムは正極の電位が
印加された状態では電解液中で耐食性が良く、これは表
面に緻密な酸化膜が形成され、これが不働態膜としてア
ルミニウムを保護しているためである。アルミニウムを
正極集電体として用いた電池の放電が進行し、正極電位
が卑になるにつれ、上記の酸化膜は還元されて除去され
、さらに正極電位が卑になってリチウム負極の電位に接
近するとアルミニウムとリチウムとの間で電気化学的な
合金反応が起こり、集電体のアルミニウム中にリチウム
が入り込んで合金化する。
場合に特有の問題点が生じる。以下にその問題点につい
て説明する。先述の通り、アルミニウムは正極の電位が
印加された状態では電解液中で耐食性が良く、これは表
面に緻密な酸化膜が形成され、これが不働態膜としてア
ルミニウムを保護しているためである。アルミニウムを
正極集電体として用いた電池の放電が進行し、正極電位
が卑になるにつれ、上記の酸化膜は還元されて除去され
、さらに正極電位が卑になってリチウム負極の電位に接
近するとアルミニウムとリチウムとの間で電気化学的な
合金反応が起こり、集電体のアルミニウム中にリチウム
が入り込んで合金化する。
この反応式は次式で表される。
リチウム側：Ｌｉ→Ｌｉ＋＋ｅ （アノード）７ ／ｌ
、ミニラム側：Ａ４＋Ｌｉ＋＋ｅ−＋Ａ７−Ｌｉ（カソ
ード）アルミニウムとリチウムとの電位差は約１．４ｖ
であることから、上記電池対の反応は正極電位が負極電
位に対し、１．４ｖ以内に近接した時点から起こり得る
ものと考えられ、正極に二酸化マンガンやフッ化黒鉛な
どを用いた３ｖ級の高電圧リチウム電池系においては、
実用的な作動電圧よりはるかに低電圧まで放電した放電
末期の時点や、短絡や過大電流放電で異常に正極電位が
卑となった時にのみ起こり得る反応である。又、上記の
反応によって、合金化されたアルミニウム集電体は、初
期段階では機械強度的にもろくなって低下し、さらに反
応が進行すると、流動性をもち原型をとどめない程度に
腐食と同様の外観を呈するまでに破壊され、電池容器を
兼ねている場合には容器に貫通孔を生じるに至ることも
ある。従ってアルミニウムを正極集電体として用いた場
合、貯蔵性能や、通常の使用状態での電池性能には何ら
支障はないが、使用後閉回路で長期間放置した場合、特
に短絡や強負荷状態で長時間放置した場合に前記の問題
が発生し、正極集電体と電池容器とを兼ねた構成の電池
の上記の異常使用の際に貫通孔から漏液する問題があっ
た。
、ミニラム側：Ａ４＋Ｌｉ＋＋ｅ−＋Ａ７−Ｌｉ（カソ
ード）アルミニウムとリチウムとの電位差は約１．４ｖ
であることから、上記電池対の反応は正極電位が負極電
位に対し、１．４ｖ以内に近接した時点から起こり得る
ものと考えられ、正極に二酸化マンガンやフッ化黒鉛な
どを用いた３ｖ級の高電圧リチウム電池系においては、
実用的な作動電圧よりはるかに低電圧まで放電した放電
末期の時点や、短絡や過大電流放電で異常に正極電位が
卑となった時にのみ起こり得る反応である。又、上記の
反応によって、合金化されたアルミニウム集電体は、初
期段階では機械強度的にもろくなって低下し、さらに反
応が進行すると、流動性をもち原型をとどめない程度に
腐食と同様の外観を呈するまでに破壊され、電池容器を
兼ねている場合には容器に貫通孔を生じるに至ることも
ある。従ってアルミニウムを正極集電体として用いた場
合、貯蔵性能や、通常の使用状態での電池性能には何ら
支障はないが、使用後閉回路で長期間放置した場合、特
に短絡や強負荷状態で長時間放置した場合に前記の問題
が発生し、正極集電体と電池容器とを兼ねた構成の電池
の上記の異常使用の際に貫通孔から漏液する問題があっ
た。
発明の目的
本発明は、アルミニウムを正極集電体兼正極容器として
用いる非水電解液電池の前記の異常使用の際の正極容器
の合金化による破損で生ずる漏液を防止することを第１
の目的とし、さらに電池容器外面の電池端子としての接
触抵抗を低減させることを第２の目的とする。
用いる非水電解液電池の前記の異常使用の際の正極容器
の合金化による破損で生ずる漏液を防止することを第１
の目的とし、さらに電池容器外面の電池端子としての接
触抵抗を低減させることを第２の目的とする。
発明の構成
本発明は負極活物質にリチウム、電解液として非水溶媒
に無機塩を溶解した溶液、酸化物、ノ・ロゲン化物、硫
化物及びオキシノ・ロゲン化物などを正極活物質として
備えた非水電解液電池の正極集電体と正極容器を兼ねた
構成部材の一方の面がアルミニウム層からなり、他方の
面がリチウムと合金化し難い金属で構成され、アルミニ
ウム層が正極と接し、他方の面が電池の正極容器の外面
側に配設されたことを特徴とする電池である。
に無機塩を溶解した溶液、酸化物、ノ・ロゲン化物、硫
化物及びオキシノ・ロゲン化物などを正極活物質として
備えた非水電解液電池の正極集電体と正極容器を兼ねた
構成部材の一方の面がアルミニウム層からなり、他方の
面がリチウムと合金化し難い金属で構成され、アルミニ
ウム層が正極と接し、他方の面が電池の正極容器の外面
側に配設されたことを特徴とする電池である。
上述のリチウムと合金化し難い金属とはニッケル、銅、
ステンレス鋼、チタンｊ二代表的なもので、従来例で述
べたリチウムとアルミニウムの電気化学的合金化反応が
極めて起こり難い金属を指し、非水電解液電池のうちリ
チウム−次電池の負極集電体として使用し得る金属がこ
れに相当する。このような金属層でアルミニウム層の片
面を被覆し、この被覆金属層により、正極容器の合金化
による破損を阻止するもので、特に、正極容器の外面を
正極端子面として機能させる電池では、被覆金属層とし
てニッケル、銅を用いることにより接触抵抗も低減でき
るので一石二鳥の効果がある。
ステンレス鋼、チタンｊ二代表的なもので、従来例で述
べたリチウムとアルミニウムの電気化学的合金化反応が
極めて起こり難い金属を指し、非水電解液電池のうちリ
チウム−次電池の負極集電体として使用し得る金属がこ
れに相当する。このような金属層でアルミニウム層の片
面を被覆し、この被覆金属層により、正極容器の合金化
による破損を阻止するもので、特に、正極容器の外面を
正極端子面として機能させる電池では、被覆金属層とし
てニッケル、銅を用いることにより接触抵抗も低減でき
るので一石二鳥の効果がある。
上記の複合金属層の正極集電体兼電池容器の作用効果に
ついて、さらに詳しく説明する。まず、従来例の項で述
べた如く、電池を閉回路状態で長期間放置して正極電位
が卑となりリチウム負極電位に近接すると、電気化学的
合金化反応によりアルミニウムの正極集電層にリチウム
が合金状態で移行し、集電層の強度は劣化し、さらに著
しい場合には原型を失うまでに破壊される。しかし本発
明の場合、アルミニウム集電層の外側にリチウムとの合
金化を殆んど生じない金属層が存在するため、電池容器
を貫通する孔を生ずることなく、電・池の密封を損う如
き破損は生じないので、電池の漏液など実用上の問題発
生を確実に阻止できる。
ついて、さらに詳しく説明する。まず、従来例の項で述
べた如く、電池を閉回路状態で長期間放置して正極電位
が卑となりリチウム負極電位に近接すると、電気化学的
合金化反応によりアルミニウムの正極集電層にリチウム
が合金状態で移行し、集電層の強度は劣化し、さらに著
しい場合には原型を失うまでに破壊される。しかし本発
明の場合、アルミニウム集電層の外側にリチウムとの合
金化を殆んど生じない金属層が存在するため、電池容器
を貫通する孔を生ずることなく、電・池の密封を損う如
き破損は生じないので、電池の漏液など実用上の問題発
生を確実に阻止できる。
又、ニッケル、銅は本発明でいう被覆金属のうちでも、
正極集電体としての耐食性が悪く正極集電体としては使
用できないが正極電位が卑になりリチウムとの電位差が
約２ｖ程度まで接近すると腐食領域から外れて安定な耐
食性を保ち、問題視される正極電位が極端に卑になって
いる状態での耐食性は十分であり、アルミニウム層が破
損して電解液が被覆金属に触れた状態でも腐食すること
はなく、容器の貫通孔の生成を阻止する機能を十分に果
すことができる。
正極集電体としての耐食性が悪く正極集電体としては使
用できないが正極電位が卑になりリチウムとの電位差が
約２ｖ程度まで接近すると腐食領域から外れて安定な耐
食性を保ち、問題視される正極電位が極端に卑になって
いる状態での耐食性は十分であり、アルミニウム層が破
損して電解液が被覆金属に触れた状態でも腐食すること
はなく、容器の貫通孔の生成を阻止する機能を十分に果
すことができる。
又、アルミニウムは電池端子の接点としては接触抵抗が
大きく実用的に問題が多いが、本発明のうち、ニッケル
、銅を被覆金属として用いることにより係る問題が同時
に解決できることは既述の通りである。又、次に述べる
従来例や本発明の実施例の如き扁平形電池においては、
取扱い時の多少の折り曲げ力に対しても可撓性を備えて
いる必要があり、その場合にはチタン、ステンレス鋼な
ど剛性金属のみからなる電池容器は用いることができず
、本発明の如く、軟性のアルミニウムと復する。第１図
は従来例の扁平形電池、第２図は本発明の実施例におけ
る扁平形電池の断面図である。
大きく実用的に問題が多いが、本発明のうち、ニッケル
、銅を被覆金属として用いることにより係る問題が同時
に解決できることは既述の通りである。又、次に述べる
従来例や本発明の実施例の如き扁平形電池においては、
取扱い時の多少の折り曲げ力に対しても可撓性を備えて
いる必要があり、その場合にはチタン、ステンレス鋼な
ど剛性金属のみからなる電池容器は用いることができず
、本発明の如く、軟性のアルミニウムと復する。第１図
は従来例の扁平形電池、第２図は本発明の実施例におけ
る扁平形電池の断面図である。
第１図において、１はニッケル箔製の負極容器を兼ねた
負極集電体、２は負極集電体１に圧着された負極リチウ
ム板、３はポリプロピレン不織布からなるセパレータ、
４は二酸化マンガンにアセチレンブラックとフッ素樹脂
粉末を添加、混合して加圧成型した正極、５はアルミニ
ウム箔製の正極容器を兼ねた正極集電体、６は窓枠状に
加工されたポリエチレン製のシール材で、負極集電体１
と正極集電体５の周縁面間に介在させて熱溶着により、
電池は密封されている。
負極集電体、２は負極集電体１に圧着された負極リチウ
ム板、３はポリプロピレン不織布からなるセパレータ、
４は二酸化マンガンにアセチレンブラックとフッ素樹脂
粉末を添加、混合して加圧成型した正極、５はアルミニ
ウム箔製の正極容器を兼ねた正極集電体、６は窓枠状に
加工されたポリエチレン製のシール材で、負極集電体１
と正極集電体５の周縁面間に介在させて熱溶着により、
電池は密封されている。
第２図の本発明実施例の電池においては、１゜２．３．
４及び６で示す各部は第１図の従来例の場合と同様の構
成であるが、正極容器を兼ねた正極集電体７の片面はア
ルミ−ラム層７′からなり正極４に接し、他面は被覆金
属層７″からなり正極端子をも兼ねている。従って７は
アルミニウム箔７′と被覆金属層７“とが一体となった
複合薄板である。
４及び６で示す各部は第１図の従来例の場合と同様の構
成であるが、正極容器を兼ねた正極集電体７の片面はア
ルミ−ラム層７′からなり正極４に接し、他面は被覆金
属層７″からなり正極端子をも兼ねている。従って７は
アルミニウム箔７′と被覆金属層７“とが一体となった
複合薄板である。
第１図、第２図の電池とも、プロピレンカーボネイトに
１モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解させた電解液が封
入されている。
１モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解させた電解液が封
入されている。
とのような構成の従来例と実施例の各電池を試作して比
較評価した方法と結果を以下に記述する。
較評価した方法と結果を以下に記述する。
電池の形状は縦３０ ｍｍ 、横２０ ｒｎｍの方形で
厚さは１．０ｍｍに統一した。また負極容器１の厚さは
０．０６ｍｍ 、正極容器は従来例の場合には０．０５
ｍｍの厚さのアルミニウム箔を、本実施例の場合はア
ルミニウム層の厚さ０．０３５ ｍｍ 、ニッケル、銅
、ステンレス鋼又はチタンの厚さを０．００１６ｍｍと
したクラツド板又はメッキ板を用いたＱ 各電池を５個宛短絡状態で１週間放置したのちの外観は
本実施例では全く異常なく、従来例では全数の電池の正
極容器に斑点状の貫通孔が生じ、電解液が漏出しており
、本発明の耐漏液性効果が如実に示された。又、電池の
正極容器表面の抵触抵抗を直径１喘の球面ニッケルを２
０９で加圧して測定したところ、ニッケル、銅は２０ｍ
Ω以下、その他は１０〜１００Ｑとノ（ラツキが大きく
、しかも不安定な値を示した。
厚さは１．０ｍｍに統一した。また負極容器１の厚さは
０．０６ｍｍ 、正極容器は従来例の場合には０．０５
ｍｍの厚さのアルミニウム箔を、本実施例の場合はア
ルミニウム層の厚さ０．０３５ ｍｍ 、ニッケル、銅
、ステンレス鋼又はチタンの厚さを０．００１６ｍｍと
したクラツド板又はメッキ板を用いたＱ 各電池を５個宛短絡状態で１週間放置したのちの外観は
本実施例では全く異常なく、従来例では全数の電池の正
極容器に斑点状の貫通孔が生じ、電解液が漏出しており
、本発明の耐漏液性効果が如実に示された。又、電池の
正極容器表面の抵触抵抗を直径１喘の球面ニッケルを２
０９で加圧して測定したところ、ニッケル、銅は２０ｍ
Ω以下、その他は１０〜１００Ｑとノ（ラツキが大きく
、しかも不安定な値を示した。
発明の効果
上述のように本発明は短絡、過大電流放電、あるいは過
放電における漏液のない非水電解液電池を構成するに極
めて効果的である。
放電における漏液のない非水電解液電池を構成するに極
めて効果的である。
第１図は従来例における扁平形弁水電解液電池の断面図
、第２図は本発明の実施例における扁平形弁水電解液電
池の断面図である。 １・・・・・・負極容器、２・・・・・・リチウム負極
、３・・・・・・セパレータ、４・・・・・・正極、５
・・・・・・正極容器、６・・・・・・シール材、７・
・・・・・正極容器、７′・・・・・・アルミニウム層
、７ベ・・・・被覆金属層。
、第２図は本発明の実施例における扁平形弁水電解液電
池の断面図である。 １・・・・・・負極容器、２・・・・・・リチウム負極
、３・・・・・・セパレータ、４・・・・・・正極、５
・・・・・・正極容器、６・・・・・・シール材、７・
・・・・・正極容器、７′・・・・・・アルミニウム層
、７ベ・・・・被覆金属層。
Claims (1)
- （１）負極活物質としてリチウム、電解液として非水溶
媒に無機塩を溶解した溶液を備えた電池であって、正極
集電体を兼ねた正極容器としてアルミニウム層とこのア
ルミニウム層の片面を被覆する金属層とからなる複合材
を用い、アルミニウム層が電池内で正極と接するととも
に、上記被覆金属層が電池の外面側に配設され、かつこ
の被覆金属層はリチウムと電気化学的合金化反応を殆ん
ど生じない金属からなることを特徴とする非水電解液電
池。 僻）被覆金属がニッケル又は銅である特許請求の範囲第
１項記載の非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58230817A JPS60124351A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58230817A JPS60124351A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 非水電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124351A true JPS60124351A (ja) | 1985-07-03 |
Family
ID=16913738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58230817A Pending JPS60124351A (ja) | 1983-12-07 | 1983-12-07 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124351A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251849A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| EP1453123A1 (en) * | 2002-12-27 | 2004-09-01 | Samsung SDI Co., Ltd. | Secondary battery and manufacturing method thereof |
-
1983
- 1983-12-07 JP JP58230817A patent/JPS60124351A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0251849A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| EP1453123A1 (en) * | 2002-12-27 | 2004-09-01 | Samsung SDI Co., Ltd. | Secondary battery and manufacturing method thereof |
| CN100352098C (zh) * | 2002-12-27 | 2007-11-28 | 三星Sdi株式会社 | 二次电池及其制造方法 |
| US8334066B2 (en) | 2002-12-27 | 2012-12-18 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery and manufacturing method thereof |
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