JPS60185366A - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
- Publication number
- JPS60185366A JPS60185366A JP59041540A JP4154084A JPS60185366A JP S60185366 A JPS60185366 A JP S60185366A JP 59041540 A JP59041540 A JP 59041540A JP 4154084 A JP4154084 A JP 4154084A JP S60185366 A JPS60185366 A JP S60185366A
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- JP
- Japan
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- positive electrode
- battery
- electrode body
- lithium
- current collector
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- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
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- 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、リチウムを負極に使用したリチウム−次電池
に関する。
に関する。
従来例の構成とその問題点
従来、リチウムを負極活物質としたりチウム−次電池例
は次のようなものがある。
は次のようなものがある。
（Ｉ） 正極活物質にフッ化炭素または二酸化マンガン
を用い、負極活物質にリチウム、電解液に有機電解液を
用いるもの。
を用い、負極活物質にリチウム、電解液に有機電解液を
用いるもの。
（１１） 正極にカーボンブラックとテフロンパウダー
とを混合してニッケル等の集電体とともに成形した円筒
状のものを使用し、負極活物質にリチウム薄板を用い、
寸だ電解液兼正極活物質（で塩化チオニルにリチウムア
ルミニウムテトラクロリド（ＬｉＡ］Ｃ１゜）を溶′ｗ
ｆＬだものを用いるもの。
とを混合してニッケル等の集電体とともに成形した円筒
状のものを使用し、負極活物質にリチウム薄板を用い、
寸だ電解液兼正極活物質（で塩化チオニルにリチウムア
ルミニウムテトラクロリド（ＬｉＡ］Ｃ１゜）を溶′ｗ
ｆＬだものを用いるもの。
第１図に■のタイプの電池構成を示す。図中１は正極体
、２は正極集電体、３はセパＩ／−タ、４ｄ−リチウム
負極、５は負極缶、６ばつば紙、７は正極端子、８は封
口板、９はガラスシールである。
、２は正極集電体、３はセパＩ／−タ、４ｄ−リチウム
負極、５は負極缶、６ばつば紙、７は正極端子、８は封
口板、９はガラスシールである。
この構成を有するＬ ｉ／ Ｓ ＯＣｌ ２電池は、放
電型ＥＥが３．６■と高く、高温、低温下でも安定に作
動し、１０年間の貯蔵にも酎えるという優れた特性をも
っている。このタイプの電池時１イ１−で特に重要とな
るのは、正極体であり、正極体の細孔と重負荷放電時ｆ
１：には正の相関性がある。現在、正極体には、各種カ
ーボン材料が検討されている。一般の粒状カーボンある
いは粒状活４４１：炭は、テフロンパウダー等の結合剤
と混合し、ニソケルネッ！・等の集電体に加圧圧着して
使用されている。このような構造では、カーボンがバイ
ンダーにより抜角されて活性な表面が減少し、正極体の
体積効率も減少１〜でし丑う。
電型ＥＥが３．６■と高く、高温、低温下でも安定に作
動し、１０年間の貯蔵にも酎えるという優れた特性をも
っている。このタイプの電池時１イ１−で特に重要とな
るのは、正極体であり、正極体の細孔と重負荷放電時ｆ
１：には正の相関性がある。現在、正極体には、各種カ
ーボン材料が検討されている。一般の粒状カーボンある
いは粒状活４４１：炭は、テフロンパウダー等の結合剤
と混合し、ニソケルネッ！・等の集電体に加圧圧着して
使用されている。このような構造では、カーボンがバイ
ンダーにより抜角されて活性な表面が減少し、正極体の
体積効率も減少１〜でし丑う。
さらに大きな問題として、正極体の細孔径および多孔度
が小さい場合、次式で示される放電反応に４ Ｌ １
＋２ ＳＯＣＩ ２−ｔ４ Ｌ Ｉ Ｃ１＋Ｓ○２＋Ｓ
より生じるＬｉＣ１，Ｓが正極体と電解液界面近傍に集
中して生成するため、放電の進行につれて、正極体表面
が生成物により任われ、不活性になってゆく。このため
正極体の厚みが増大してもその分の放電容量の増加が起
こらなくなる。
が小さい場合、次式で示される放電反応に４ Ｌ １
＋２ ＳＯＣＩ ２−ｔ４ Ｌ Ｉ Ｃ１＋Ｓ○２＋Ｓ
より生じるＬｉＣ１，Ｓが正極体と電解液界面近傍に集
中して生成するため、放電の進行につれて、正極体表面
が生成物により任われ、不活性になってゆく。このため
正極体の厚みが増大してもその分の放電容量の増加が起
こらなくなる。
丑／こ粒状カーボッ２粒状活弁Ｉミ炭で正極体を形成す
る場合、微粉状のカーボンと結合材とを混合しなくては
ならず、製造工程も複雑々ものとなる。
る場合、微粉状のカーボンと結合材とを混合しなくては
ならず、製造工程も複雑々ものとなる。
上記混合物を物理的に集電体に塗布しただけでは機械的
接着強度も弱く、したがって接触抵抗も大きなもの々彦
る。電池を円節形やコイル型等種々の形状（Ｃ合わせた
正極体を形成するにも、上記の粒状カーボン、粒状活性
炭を用いたかぎりでは容易でない。
接着強度も弱く、したがって接触抵抗も大きなもの々彦
る。電池を円節形やコイル型等種々の形状（Ｃ合わせた
正極体を形成するにも、上記の粒状カーボン、粒状活性
炭を用いたかぎりでは容易でない。
発明の目的
本発明は、高エネルギー密度９重負荷放電ｒｊ］能なリ
チウノ、−次電池を７ｊＳることをト）的とする。
チウノ、−次電池を７ｊＳることをト）的とする。
発明の構成
本発明の電４ｊ２７．ｑｊ、−１−Ｌ−記の目的を達成
するため、負極（に金、（１）リチウムを、正極体に集
電体を治した活性炭繊維布たは炭素繊維を用い／こ構成
を有する。
するため、負極（に金、（１）リチウムを、正極体に集
電体を治した活性炭繊維布たは炭素繊維を用い／こ構成
を有する。
ここで、本発明で用いる活′ｌ’ｌ炭繊維、あるい（は
炭素繊維から在る正極体の主なｑ４＋ｉ徴を挙げると次
のとおりである。
炭素繊維から在る正極体の主なｑ４＋ｉ徴を挙げると次
のとおりである。
（１） フェノール樹脂繊維、ポリアクロニトリル繊糾
寸だに１：レーヨンｍ絣を炭化賦活して得らｊ９る活性
炭繊維、特（【）エノール樹脂繊維を出発材ネ；ｌＫし
たもの（ｄ比表面積が２０００ｍ２／１以上に、しかも
細孔径が２０〜４０人と大きな活性炭繊維が得られ、従
来のオヘシ状沼性炭の１４００ｍ’ ／ Ｓｔと１：シ
べ醗敞に立つ。
寸だに１：レーヨンｍ絣を炭化賦活して得らｊ９る活性
炭繊維、特（【）エノール樹脂繊維を出発材ネ；ｌＫし
たもの（ｄ比表面積が２０００ｍ２／１以上に、しかも
細孔径が２０〜４０人と大きな活性炭繊維が得られ、従
来のオヘシ状沼性炭の１４００ｍ’ ／ Ｓｔと１：シ
べ醗敞に立つ。
（２）出発材料樹脂の化学合成が容易で、天吊′生産が
Ｉ′ＴＩ′能であり、常に均一な材＃”ｌが得られる。
Ｉ′ＴＩ′能であり、常に均一な材＃”ｌが得られる。
（３） プラズマ溶射法やメッキ法を用いで１−１′−
、離体表面ンこ強固カ集重体を容易に形成することがで
きる。
、離体表面ンこ強固カ集重体を容易に形成することがで
きる。
（４）種々の形状に１−ｆＦ、棒体を加工することが容
易である。
易である。
実施例の説明
実施例１
ｒＥ極棒体、フェノール樹脂繊維を炭化賦活して得られ
た比表面積２１００＋η２ ／ ｙの活性炭繊維布の片
端面に、プラズマ溶射法を用いてニッケルの金属集電体
を３００ ｐ ｍの厚さに形成したものを使用し、第２
図に示す形状を有する電池を作製した。
た比表面積２１００＋η２ ／ ｙの活性炭繊維布の片
端面に、プラズマ溶射法を用いてニッケルの金属集電体
を３００ ｐ ｍの厚さに形成したものを使用し、第２
図に示す形状を有する電池を作製した。
電解液にばＪ塩化チオニルにリチウムアルミニウムテト
ラクロライドを溶解さぜたものを、セパレータにはポリ
プロピレン製の多孔質膜をそれぞれ使用した。第２図中
、１０眞］：活性炭繊維布からなる正極体、１１はニッ
ケル集電体、１２はリチウム負極、１３は負極缶、１４
はセパレータ、１５は正極端子、１６は封口板、１７は
ガラスシール、１８ばつは紙である。セパレータを介し
リチウム箔と正極体を巻回しであるため、極めてエネル
ギー密度が高くなる。
ラクロライドを溶解さぜたものを、セパレータにはポリ
プロピレン製の多孔質膜をそれぞれ使用した。第２図中
、１０眞］：活性炭繊維布からなる正極体、１１はニッ
ケル集電体、１２はリチウム負極、１３は負極缶、１４
はセパレータ、１５は正極端子、１６は封口板、１７は
ガラスシール、１８ばつは紙である。セパレータを介し
リチウム箔と正極体を巻回しであるため、極めてエネル
ギー密度が高くなる。
第３図にこの電池の重負荷放電カーブを示す。
３０、Ｑ、５０ｏ 、 １ｏ ｏ Ｑの重負荷放電でも
従来のＬ １ ／Ｓ ＯＣ１２電池、Ｊ：り良好な’ｌ
孝件を示す。こ力。
従来のＬ １ ／Ｓ ＯＣ１２電池、Ｊ：り良好な’ｌ
孝件を示す。こ力。
（は正極体の比表面が大きいこと、多孔度が大きいこと
に起因するものと考えられる。
に起因するものと考えられる。
実殉例２
実施例１と同様な製、火でＩｔ表面積２０００ｍ’／Ｆ
のフェル）・状活性炭を得、従来例の第１図と同様な電
池を作製１−た。電池容−腋は従来のものと比較して１
．５倍以上あった。
のフェル）・状活性炭を得、従来例の第１図と同様な電
池を作製１−た。電池容−腋は従来のものと比較して１
．５倍以上あった。
実施例３
正極体に実殉例１と同様な活性炭繊維を用い、第４図に
示すコイン甲Ｌ １ ／Ｓ ＯＣ１，２電池を作製した
。正極体は直径１５肱の円板に容易にうちぬくことがで
きた。第４１￥１中２０は正極体、２１はニッケル集電
体、２２はリチウム負極、２３は正極ケース、２４にＪ
、負極ケーース、２５はセパレータ、２６はガスケツ）
・を示す。電Ｍ液兼正（夕活物質に（／Ｊ１．５ＯＣＩ
にＬ ＩＡ Ｉ Ｃｌ ４を溶解し／て−ものを用い
ま た。
示すコイン甲Ｌ １ ／Ｓ ＯＣ１，２電池を作製した
。正極体は直径１５肱の円板に容易にうちぬくことがで
きた。第４１￥１中２０は正極体、２１はニッケル集電
体、２２はリチウム負極、２３は正極ケース、２４にＪ
、負極ケーース、２５はセパレータ、２６はガスケツ）
・を示す。電Ｍ液兼正（夕活物質に（／Ｊ１．５ＯＣＩ
にＬ ＩＡ Ｉ Ｃｌ ４を溶解し／て−ものを用い
ま た。
第５図（にの電池の放電時・ビ１を示す。放電Ｎ７Ｊ１
．３００Ｄ、ＩＫＱで？１つだ。実姉例１と同様良好な
電／ｌ！２特１に１−を示ずことがわかる。
．３００Ｄ、ＩＫＱで？１つだ。実姉例１と同様良好な
電／ｌ！２特１に１−を示ずことがわかる。
ｍ１様な形状で正極体の集電金属をニッケルの替わりに
チタン、クロノ・、タンタルを用いて？［電池を作製し
だが、特１イ１゛にｆｒ；ｌ：大差なかった。７Ｉ、た
電％ Ｊ ｖｃ、 。
チタン、クロノ・、タンタルを用いて？［電池を作製し
だが、特１イ１゛にｆｒ；ｌ：大差なかった。７Ｉ、た
電％ Ｊ ｖｃ、 。
リチウムボロンテトラクロライド（Ｔ−１Ｂｃ１４）を
用いてもＬ ＩＡ４Ｃｌ ４を用いた時と特１イ１−的
に大差なかっ／ζ１゜ 実施例４ 実姉例１，２と同様な正極体、電解液を用い第６図に示
すシート状の電池を作１ｑ１シた。この電池ｄＩＱ−み
が１．６１１ｍ、人きさが１００Ｘ５０＃ｌｌである。
用いてもＬ ＩＡ４Ｃｌ ４を用いた時と特１イ１−的
に大差なかっ／ζ１゜ 実施例４ 実姉例１，２と同様な正極体、電解液を用い第６図に示
すシート状の電池を作１ｑ１シた。この電池ｄＩＱ−み
が１．６１１ｍ、人きさが１００Ｘ５０＃ｌｌである。
第６図中３０が正極体、３１がニッケル集重体、３２が
リチウム負極、３３が正イタケース、３４が負極ケース
、３５が士パレータ、３６がガラスシールである。３７
が外装樹脂シール材である。
リチウム負極、３３が正イタケース、３４が負極ケース
、３５が士パレータ、３６がガラスシールである。３７
が外装樹脂シール材である。
第７図にこの電池の放電特性を示す。３０Ｑ。
５０ΩのＭｊ重負荷放電可能である。
実姉例５
ポリアクリロニトリル繊絹を炭化賦活して得だ活性炭繊
維Ａと、レーヨン繊維を炭化賦活して得だ活性炭繊維Ｂ
とにそれぞれニッケルを集電体として溶射形成しまた正
極体を用いて実姉例２と同様の構成の電池をそれぞれ作
成した。ここでＡの比表面積ｉ１：９００ ｍ’ ／グ
、Ｂのぞれ嬬’、 ９００ ｍ” ／ Ｐであった。−
まだＡ、Ｂそれぞれの細孔径分布は、２０〜ｉｏｏ人、
２０〜３０人に８０％以」−存在した。
維Ａと、レーヨン繊維を炭化賦活して得だ活性炭繊維Ｂ
とにそれぞれニッケルを集電体として溶射形成しまた正
極体を用いて実姉例２と同様の構成の電池をそれぞれ作
成した。ここでＡの比表面積ｉ１：９００ ｍ’ ／グ
、Ｂのぞれ嬬’、 ９００ ｍ” ／ Ｐであった。−
まだＡ、Ｂそれぞれの細孔径分布は、２０〜ｉｏｏ人、
２０〜３０人に８０％以」−存在した。
第８図（ｆｃ １Ｋ Ｑの重負荷放電を行った結果を示
す。実施例２と比べ比表面積の小さいため特性がおちる
ことがわかる。１だＡのもの（ｄ：細孔径が大きいため
Ｂに比へ〜・１．が良好であることがわかる。
す。実施例２と比べ比表面積の小さいため特性がおちる
ことがわかる。１だＡのもの（ｄ：細孔径が大きいため
Ｂに比へ〜・１．が良好であることがわかる。
実姉例６
実姉例２と同様なト１程成を有する電池（／′Ｃおいて
、集電体をＣニッケルの化学メッキ、Ｄニッケルの蒸着
を用いて形成した。他の構成要素は実施例２と同じであ
る。
、集電体をＣニッケルの化学メッキ、Ｄニッケルの蒸着
を用いて形成した。他の構成要素は実施例２と同じであ
る。
第９図に１ＫＱの負荷数′ｔＥ特性を示す。Ｃのニッケ
ルメッキをしたものは実施例２とほぼ同等な特性を示す
ことがわかる。Ｄの特性がやや劣るのは、蒸着法では３
００１１ｍもの金属層の形成がな１ｆしいく、集電能が
不足しているためであると考えられる。
ルメッキをしたものは実施例２とほぼ同等な特性を示す
ことがわかる。Ｄの特性がやや劣るのは、蒸着法では３
００１１ｍもの金属層の形成がな１ｆしいく、集電能が
不足しているためであると考えられる。
実姉例Ｙ
実施例２と同様な正極体と電解液、リチウムを使用し、
第１０図Ｖこ示す扁平形の電池を作製した。
第１０図Ｖこ示す扁平形の電池を作製した。
この電池の特長は、Ｊ＞ｉ ＩＩをレーザー溶接を用い
て行っているため、外部から水分の浸入がないばかりか
漏液も起こらず極めて長期にわたり安定した電池特性を
示すことである。第１０図中４１は負極端子、４２は負
極集電ピン、４３は絶縁リング、４４はレーザー溶接部
、４５は正極体、４６Ｕ［リチウム、４７はセパレータ
、４８は正極缶、４９は正極集電体である。
て行っているため、外部から水分の浸入がないばかりか
漏液も起こらず極めて長期にわたり安定した電池特性を
示すことである。第１０図中４１は負極端子、４２は負
極集電ピン、４３は絶縁リング、４４はレーザー溶接部
、４５は正極体、４６Ｕ［リチウム、４７はセパレータ
、４８は正極缶、４９は正極集電体である。
発明の効果
以上のように、本発明の一次電池は、正極体に活性炭繊
維を用い、−また正極体に強固な集電体を０ 形成したため、従来例に比べ優れた放電特性を示す。
維を用い、−また正極体に強固な集電体を０ 形成したため、従来例に比べ優れた放電特性を示す。
第１図（ｄ：従来の電池の構成例を示す図、第２図。
第４図、第６図及び第１０図Ｃ」それぞれ本発明に示し
た図である・ １０ ・・・正極体、１１・・・・・・正極集電体、１
２・・・・・・ソチウム負％、ｔ４・・・・リセパレー
タ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 第３図 十￥ 倭楚 狩 閏 （ハｒ〕 第 ４ 図 第５図 粁俄丘’？’ｗ’７ （ｈｒ） 第６図 第７図 第８図 １ノド ＃ １等ア冒） （ハｒ）
た図である・ １０ ・・・正極体、１１・・・・・・正極集電体、１
２・・・・・・ソチウム負％、ｔ４・・・・リセパレー
タ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第 ２ 図 第３図 十￥ 倭楚 狩 閏 （ハｒ〕 第 ４ 図 第５図 粁俄丘’？’ｗ’７ （ｈｒ） 第６図 第７図 第８図 １ノド ＃ １等ア冒） （ハｒ）
Claims (2)
- （１）負極に金属リチウム、正極体に活性炭繊維、溶液
兼正極活物質に］塩化チオニルをそれぞれ用いたことを
特徴とするリチウム電池。 - （２）正極体がフェノール系樹脂を炭化賦活して得られ
た活性炭繊維である特許請求の範囲第１項記載のリチウ
ム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59041540A JPS60185366A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59041540A JPS60185366A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60185366A true JPS60185366A (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=12611247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59041540A Pending JPS60185366A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60185366A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246794A (en) * | 1991-03-19 | 1993-09-21 | Eveready Battery Company, Inc. | Cathode collector made from carbon fibrils |
-
1984
- 1984-03-05 JP JP59041540A patent/JPS60185366A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5246794A (en) * | 1991-03-19 | 1993-09-21 | Eveready Battery Company, Inc. | Cathode collector made from carbon fibrils |
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