JPS6014763A - リチウム電池の抗反転保護 - Google Patents
リチウム電池の抗反転保護Info
- Publication number
- JPS6014763A JPS6014763A JP59128390A JP12839084A JPS6014763A JP S6014763 A JPS6014763 A JP S6014763A JP 59128390 A JP59128390 A JP 59128390A JP 12839084 A JP12839084 A JP 12839084A JP S6014763 A JPS6014763 A JP S6014763A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- lithium
- porous
- nickel
- thionyl chloride
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- Pending
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Classifications
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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−塩化チオニル電気化学的電池に関
し、特に電圧反転条件下にある該電池の爆発防止手段に
関する。
し、特に電圧反転条件下にある該電池の爆発防止手段に
関する。
リチウム−塩化チオニル電池は、重量に対して例外的な
容量の電池系が所要な分野で現在大きな関心がある。し
かし、この糸は幾つかの欠点を特徴としている７、かく
して、電圧反転条件下で、電池の膨張、過熱、不安定な
生成物の生成、あるいは爆発さえをも含む悪影響が起こ
ることが知られている。米国特許第≠、３０７．１ｌｓ
Ｏ号中では、電圧反転 （ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｖｅｒ
ｓａｌ）中に起こり得る爆発力は１焼夷爆弾１の爆発力
にたとえられている。
容量の電池系が所要な分野で現在大きな関心がある。し
かし、この糸は幾つかの欠点を特徴としている７、かく
して、電圧反転条件下で、電池の膨張、過熱、不安定な
生成物の生成、あるいは爆発さえをも含む悪影響が起こ
ることが知られている。米国特許第≠、３０７．１ｌｓ
Ｏ号中では、電圧反転 （ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｖｅｒ
ｓａｌ）中に起こり得る爆発力は１焼夷爆弾１の爆発力
にたとえられている。
この不幸な爆発特性のために、この電池系は、例外的な
エネルギー密度が得られるという魅力があるにも拘らず
、消費市場での用途が限定されている。この問題の原因
は、電圧反転条件下で多孔性炭素カソード集電器上また
は内へのリチウムデンドライトの析出（ｐｌａｔｌｎｇ
）と考えられる。米国海−に譲渡された上記米国特許
第≠、３０７．／６０号中では、リチウムアンドライト
はカソード集電器とアノードとの間を橋かけし、その結
果起こる短絡のために・ゼッパッと火花を散らす可能性
があると推測されている。電池反応の通常の副成物と言
われる元素硫黄の存在も強い発熱反応に寄与する因子と
考えられる。該特許は、複数の電池を直列に接続すると
きに電圧反転が起こり、がなりの注意を払っていたとし
ても電圧反転が起こり得ると指摘してもいる。本発明は
この問題の有効な解決手段を与える。
エネルギー密度が得られるという魅力があるにも拘らず
、消費市場での用途が限定されている。この問題の原因
は、電圧反転条件下で多孔性炭素カソード集電器上また
は内へのリチウムデンドライトの析出（ｐｌａｔｌｎｇ
）と考えられる。米国海−に譲渡された上記米国特許
第≠、３０７．／６０号中では、リチウムアンドライト
はカソード集電器とアノードとの間を橋かけし、その結
果起こる短絡のために・ゼッパッと火花を散らす可能性
があると推測されている。電池反応の通常の副成物と言
われる元素硫黄の存在も強い発熱反応に寄与する因子と
考えられる。該特許は、複数の電池を直列に接続すると
きに電圧反転が起こり、がなりの注意を払っていたとし
ても電圧反転が起こり得ると指摘してもいる。本発明は
この問題の有効な解決手段を与える。
電圧反転条件下に於けるリチウム−塩化チオニル電池の
炭素カソード集電器上または内へのリチウムデンドライ
トの析出は、リチウムアノードと炭素カソードとの間に
塩化チオニルと接触して安定な金属でできている多孔性
金属部材を置き、炭素カソード集電器よりも優先的に該
金属部材上にリチウムアンドライトが析出するようにさ
せることによって防止される。
炭素カソード集電器上または内へのリチウムデンドライ
トの析出は、リチウムアノードと炭素カソードとの間に
塩化チオニルと接触して安定な金属でできている多孔性
金属部材を置き、炭素カソード集電器よりも優先的に該
金属部材上にリチウムアンドライトが析出するようにさ
せることによって防止される。
多孔性金属部材は、電池内で塩化チオニルに暴鱈してい
る炭素集電器の表面の全部またはけとんど全部を有利に
カバーする。電池の形状によって１通常薄い多孔性膜の
杉の金属部材を、カソード集電器に瞬接して置かれる隔
離板に添加してもよく１あるいは隔離板の１層の代わり
に用いてもよい。
る炭素集電器の表面の全部またはけとんど全部を有利に
カバーする。電池の形状によって１通常薄い多孔性膜の
杉の金属部材を、カソード集電器に瞬接して置かれる隔
離板に添加してもよく１あるいは隔離板の１層の代わり
に用いてもよい。
この方法で、内部有効容積は保持されかつ電池容量は最
大になる。電圧反転条件下でリチウムが炭素上でなく部
材上に析出することをさらに保証するため、電池容器（
通常金属製）の正の部分に部材を接続することができる
。多孔性金属部材は、炭素集電器とは接触してもよいが
、リチウムと接触してはならない。
大になる。電圧反転条件下でリチウムが炭素上でなく部
材上に析出することをさらに保証するため、電池容器（
通常金属製）の正の部分に部材を接続することができる
。多孔性金属部材は、炭素集電器とは接触してもよいが
、リチウムと接触してはならない。
多孔性部材は、市販されているという点でニッケル製ま
たはステンレス鋼製であることが有利であるが、塩化チ
オニルと接触して安定な金属であわ、ばどんな金属でも
使用することができる。かくして、ニッケルー銅合金、
ニッケルー鉄合金のようなニッケル合金、鉄、鉛、タン
タルなどを用いることができる。多孔性部材は約７０〜
約／ｊ容′Ｉ４ｔ％の多孔度を有することができ、シー
ト状形状の場合にはｊμぐらい薄くてもよくかつ約２．
５ ｍｍまでであることができる。部材中のディトの細
孔の大きさは約ｌ〜約２００μであり、従って部材は電
子伝導性であると共にイオン伝導性でもある。
たはステンレス鋼製であることが有利であるが、塩化チ
オニルと接触して安定な金属であわ、ばどんな金属でも
使用することができる。かくして、ニッケルー銅合金、
ニッケルー鉄合金のようなニッケル合金、鉄、鉛、タン
タルなどを用いることができる。多孔性部材は約７０〜
約／ｊ容′Ｉ４ｔ％の多孔度を有することができ、シー
ト状形状の場合にはｊμぐらい薄くてもよくかつ約２．
５ ｍｍまでであることができる。部材中のディトの細
孔の大きさは約ｌ〜約２００μであり、従って部材は電
子伝導性であると共にイオン伝導性でもある。
本発明による多孔性金属とし７て用いて好結果を与える
材料には、平均細孔直径が６〜／、２μであり、細孔の
乙Ｏ％が≠〜／、５′μの範囲にあり、多孔度がざＯ−
ざ７％でありかつ厚さが０．ｔ〜ノ、ｊｍｍ の範囲で
ある多孔性焼結ニッケルシートのような多孔性粉末冶金
生成物が含まれる。０．７〜０、Ｉｍｒｎの厚さを有す
る焼結ニッケルシートが好結果で用いられた。細孔直径
ｌＯ〜≠θμ、厚さ７２７〜／、２７μの有孔ステンレ
ス鋼（米国特許第３．３６．２．７６り号）および平均
軸孔直径、ｚｏｏｐ。
材料には、平均細孔直径が６〜／、２μであり、細孔の
乙Ｏ％が≠〜／、５′μの範囲にあり、多孔度がざＯ−
ざ７％でありかつ厚さが０．ｔ〜ノ、ｊｍｍ の範囲で
ある多孔性焼結ニッケルシートのような多孔性粉末冶金
生成物が含まれる。０．７〜０、Ｉｍｒｎの厚さを有す
る焼結ニッケルシートが好結果で用いられた。細孔直径
ｌＯ〜≠θμ、厚さ７２７〜／、２７μの有孔ステンレ
ス鋼（米国特許第３．３６．２．７６り号）および平均
軸孔直径、ｚｏｏｐ。
厚さ≠〜、２００μ、多孔度１ｓ−ｙ−ｏ−の超薄型有
孔ニッケル箔も使用することができる。
孔ニッケル箔も使用することができる。
以下に、実施例を示す。
実 施 例
長さ方向の長さ対厚さ比が約６：／の長方形リチウム−
塩化チオニル電池を作ったっ電池は、中央にリチウムア
ノードがあり、おのおのの内部主力（１ｎｔｅｒｎａｌ
ｍａｊｏｒ ｆｏｒｃｅ）に炭素集電器が隣接してい
た。 リチウムアノードと多孔性カソード集電器との間
には多重層状隔離板を置いた。カンと蓋はステンレス（
１１重であり、リチウムへのコネクターがカン向の中心
へリードされていて電池への負接続を杉戊した。コネク
ターはカンから密閉されていた。
塩化チオニル電池を作ったっ電池は、中央にリチウムア
ノードがあり、おのおのの内部主力（１ｎｔｅｒｎａｌ
ｍａｊｏｒ ｆｏｒｃｅ）に炭素集電器が隣接してい
た。 リチウムアノードと多孔性カソード集電器との間
には多重層状隔離板を置いた。カンと蓋はステンレス（
１１重であり、リチウムへのコネクターがカン向の中心
へリードされていて電池への負接続を杉戊した。コネク
ターはカンから密閉されていた。
一個の試験電池は、集電器に隣接する／Ｈの隔離板を１
１ｙさ約０．７〜θ、にｍｍの微孔性ニッケルシートで
置換えた。印加′正流３； ００ ｍ Ａを用いて電池
のトに流反転（ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｖｅｒｓａｌ ）
の試験をした。反転および短絡は杓、２０分で起こっ
た。反転は４／−０・〜ろ０分間続き、その間、電池は
短絡電池に典型的な−０，０，２ボルトの一定電圧を保
った。
１ｙさ約０．７〜θ、にｍｍの微孔性ニッケルシートで
置換えた。印加′正流３； ００ ｍ Ａを用いて電池
のトに流反転（ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｖｅｒｓａｌ ）
の試験をした。反転および短絡は杓、２０分で起こっ
た。反転は４／−０・〜ろ０分間続き、その間、電池は
短絡電池に典型的な−０，０，２ボルトの一定電圧を保
った。
試験後、電池酸分を検査したところ、リチウム面と＝ツ
ケル面との間に隔離された点析出物がランダムに起こっ
ていだが、ニッケルの透過は起こらなかった。
ケル面との間に隔離された点析出物がランダムに起こっ
ていだが、ニッケルの透過は起こらなかった。
この試１ｉＱ電池の督［ｉｔ ｔｒｉ対照電池と本質的
に同じであった。対ＩＫい■池（多孔性ニッケル層なし
で作つた）もほぼ同じ時間で短絡し、リチウムアノード
への距離が短い・内方へ突出しているシール７ランノ（
５ｅａｌ ｆｌａｎｇｅ ）へリチウムから短Ｍしてい
た。ニッケル保獲バリヤーの無い７個の対照電池は反転
時に／≠θ℃に過熱した。
に同じであった。対ＩＫい■池（多孔性ニッケル層なし
で作つた）もほぼ同じ時間で短絡し、リチウムアノード
への距離が短い・内方へ突出しているシール７ランノ（
５ｅａｌ ｆｌａｎｇｅ ）へリチウムから短Ｍしてい
た。ニッケル保獲バリヤーの無い７個の対照電池は反転
時に／≠θ℃に過熱した。
本発明は、口／ Ｍ ｎ ０２およびＬｌ／ＣＦＸのよ
うな他のリチウム糸へも適用可能である。上述したよう
に１本発明の有用性は電池杉状には無関係である。本発
明が提供する糸は容易にかつ再現ｉＪ能に製造すること
ができる。
うな他のリチウム糸へも適用可能である。上述したよう
に１本発明の有用性は電池杉状には無関係である。本発
明が提供する糸は容易にかつ再現ｉＪ能に製造すること
ができる。
以上、本発明を好ましい実施の態様について説明したが
、当業者が容易にわかるように、本発明の精神および範
囲から逸脱することなく変化や変更が可能であることは
言うまでもない。例えは°、本発明が関する型の電池の
製造には種々のリチウム合金を用いることができる。か
かる変化や変更は、本発明および本発明の特許請求の範
囲の範囲内にあると考える。
、当業者が容易にわかるように、本発明の精神および範
囲から逸脱することなく変化や変更が可能であることは
言うまでもない。例えは°、本発明が関する型の電池の
製造には種々のリチウム合金を用いることができる。か
かる変化や変更は、本発明および本発明の特許請求の範
囲の範囲内にあると考える。
−３〇二
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （］） 金金属器とりチウムアノードと多孔性炭素カソ
ード集電器とを有するリチウム−塩化チオニル電池にお
いて、電圧反転条件下での悪影響から電池を保Ｉ〜する
ため、塩化チオニルと接触して安定な多孔性金属ででき
ている部材をリチウムアノードと多孔性炭素カソードと
の間に介在させ、それによって電圧反転条件下で該炭素
カソード上へのデンドライトの析出を防止することを特
徴とする該電池。 （２） 多孔性金榎がニッケルおよびステンレス鋼から
なる群から選ばれる、特許請求の範囲第（１）項記載の
電池。 （３）電池内の電解液に暴露される多孔性炭素の表面を
金属部材で本Ｗ的に被覆する特許請求の範囲第（１）項
記載の電池。 （４）電池の容器の正金属部分に金属部材を接続する特
許請求の範囲第０）項記載の電池。 （５） 多孔性金属部材が＾を結ニッケル粉末製シー）
である４Ｉ許請求の範囲第（１）項記載の電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US50766583A | 1983-06-24 | 1983-06-24 | |
| US507665 | 1983-06-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6014763A true JPS6014763A (ja) | 1985-01-25 |
Family
ID=24019631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59128390A Pending JPS6014763A (ja) | 1983-06-24 | 1984-06-21 | リチウム電池の抗反転保護 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0129880A1 (ja) |
| JP (1) | JPS6014763A (ja) |
| DK (1) | DK266384A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2562330B1 (fr) * | 1984-03-28 | 1987-02-27 | Accumulateurs Fixes | Generateur electrochimique de grande energie specifique, a impedance initiale reduite |
| US5006428A (en) * | 1989-11-28 | 1991-04-09 | Yardney Technical Products, Inc. | Getter electrode and improved electrochemical cell containing the same |
| RU2099807C1 (ru) * | 1993-02-16 | 1997-12-20 | Акционерное общество "Элит" | Конденсатор с двойным электрическим слоем |
| RU2105392C1 (ru) * | 1995-06-05 | 1998-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Интергрин" | Химический источник тока |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4331745A (en) * | 1980-04-28 | 1982-05-25 | Catanzarite Vincent Owen | Electrochemical cell structure |
| US4307160A (en) * | 1980-12-17 | 1981-12-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Lithium-thionyl chloride battery with niobium pentachloride electrolyte |
-
1984
- 1984-05-30 DK DK266384A patent/DK266384A/da not_active Application Discontinuation
- 1984-06-21 JP JP59128390A patent/JPS6014763A/ja active Pending
- 1984-06-22 EP EP84107197A patent/EP0129880A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0129880A1 (en) | 1985-01-02 |
| DK266384D0 (da) | 1984-05-30 |
| DK266384A (da) | 1984-12-25 |
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