JPS6049575A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- JPS6049575A JPS6049575A JP58158339A JP15833983A JPS6049575A JP S6049575 A JPS6049575 A JP S6049575A JP 58158339 A JP58158339 A JP 58158339A JP 15833983 A JP15833983 A JP 15833983A JP S6049575 A JPS6049575 A JP S6049575A
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- Japan
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- alloy
- electrode
- lithium
- negative electrode
- battery
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- 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】
産業上の利用分野
本発明は、非水電解質二次電池、特にその負極の構造に
関するものである。
関するものである。
従来例の構成とその問題点
一般に非水電解質電池は、負極にリチウム等のアルカリ
金属を用いるだめ、高エネルギー密度を有し、軽量小型
であるという利点から、その応用範囲は広い。
金属を用いるだめ、高エネルギー密度を有し、軽量小型
であるという利点から、その応用範囲は広い。
現在まで、リチウム等のアルカリ金属を負極とする非水
電解質二次電池としては、たとえば、二硫化チタン（Ｔ
ｘ Ｓ ２ ）をはじめ各種の眉間化合物などを正極
活物質として用い、電解質としては、炭酸プロピレンな
どの有機溶媒に過塩素酸リチウム（Ｌ Ｉ ＣＺＯ４）
などを溶解した有機電解質を用いる電池の開発が活発に
すすめられてきた。しかし、この種の二次電池は現在ま
だ実用化されていない。
電解質二次電池としては、たとえば、二硫化チタン（Ｔ
ｘ Ｓ ２ ）をはじめ各種の眉間化合物などを正極
活物質として用い、電解質としては、炭酸プロピレンな
どの有機溶媒に過塩素酸リチウム（Ｌ Ｉ ＣＺＯ４）
などを溶解した有機電解質を用いる電池の開発が活発に
すすめられてきた。しかし、この種の二次電池は現在ま
だ実用化されていない。
その主な理由は、充放電回数の寿命が短く、特にデンド
ライトの発生などによる負極側の充放電に際しての充放
電効率が低いためである。
ライトの発生などによる負極側の充放電に際しての充放
電効率が低いためである。
このような負極の欠点を改良するための方法は従来から
各種試みられている。一般的には、負極集電体の羽料を
替えて析出するリチウムとの密着性を良くしたり、ある
いは、電解質中にデンドライト発生防止の添加剤を加え
たりする方法が報告されている。しかし、これらの方法
で上記の問題を完全に解決しうるほどの効果は得られて
いない。
各種試みられている。一般的には、負極集電体の羽料を
替えて析出するリチウムとの密着性を良くしたり、ある
いは、電解質中にデンドライト発生防止の添加剤を加え
たりする方法が報告されている。しかし、これらの方法
で上記の問題を完全に解決しうるほどの効果は得られて
いない。
さらに最近は、負極としてリチウｌ、との合金を用いる
ことが提案さ−れている。この例としてはりチウム−ア
ルミニウム合金が良く知られている。
ことが提案さ−れている。この例としてはりチウム−ア
ルミニウム合金が良く知られている。
この場合は、一応均一の合金を形成しうるが、充放電を
繰り返すとその均一性が消失し、特にリチウムの含有量
が多くなると電極が微粒化し崩壊するなどの欠点があっ
た。また銀とアルカリ金属との固溶体を用いることも提
案されている （特開昭６ｅ−７３８６）。この場合は
、アルミニウムとの合金のような崩壊はないとされてい
るが、十分に速く合金化するリチウムの量は少なく、金
属状のリチウムが合金化しないままに析出する場合があ
り、これを防ぐため多孔体の使用などを推奨している。
繰り返すとその均一性が消失し、特にリチウムの含有量
が多くなると電極が微粒化し崩壊するなどの欠点があっ
た。また銀とアルカリ金属との固溶体を用いることも提
案されている （特開昭６ｅ−７３８６）。この場合は
、アルミニウムとの合金のような崩壊はないとされてい
るが、十分に速く合金化するリチウムの量は少なく、金
属状のリチウムが合金化しないままに析出する場合があ
り、これを防ぐため多孔体の使用などを推奨している。
したがって大電流の充電効率は悪く、またリチウム量の
多い合金は、充放電による微細化が徐々に加速され、サ
イクル寿命が急激に減少する。その他には、リチウム−
水金合金を用いる考案（特開昭５７−９８９７８）、リ
チウム−鉛合金を用いる考案（特開昭５７−１４１８６
９）がある。しかし、リチウム−水銀合金の場合は、放
電により、負極は液状の水銀となるので、極板としての
取り扱いに問題がでてくる。また、リチウム−鉛合金の
場合は、電極の充放電による微細粉化は鉄固溶体以上で
あり、このため合金中の鉛量を８０重量％位にすること
が望しいとさ′れているが、これでは高エネルギー密度
電池を実現できない。
多い合金は、充放電による微細化が徐々に加速され、サ
イクル寿命が急激に減少する。その他には、リチウム−
水金合金を用いる考案（特開昭５７−９８９７８）、リ
チウム−鉛合金を用いる考案（特開昭５７−１４１８６
９）がある。しかし、リチウム−水銀合金の場合は、放
電により、負極は液状の水銀となるので、極板としての
取り扱いに問題がでてくる。また、リチウム−鉛合金の
場合は、電極の充放電による微細粉化は鉄固溶体以上で
あり、このため合金中の鉛量を８０重量％位にすること
が望しいとさ′れているが、これでは高エネルギー密度
電池を実現できない。
以上のようにすぐれた負極としては、アルカリ金属の吸
蔵量が大きく、しかも放出や吸斌速度の犬なる負極材料
でかつ充放電の繰り返しに対しても電極形状の安定した
ものの開発が望れていた。
蔵量が大きく、しかも放出や吸斌速度の犬なる負極材料
でかつ充放電の繰り返しに対しても電極形状の安定した
ものの開発が望れていた。
その点、本発明者らが提案したＳｎ、Ｂｉ 、Ｐｂ、Ｃ
ｄ。
ｄ。
Ｉ ｎ 、Ｈｇ 、 Ｓｂ 、 Ｚｎ 、Ａｇ の群か
ら選んだ少なくとも２種の元素からなる合金は、負極制
料として、上記のような観点からも非常にすぐれた材料
であるといえる。まだ、このような合金は、容易に溶融
したシ凝固したりできるので、加工性に富み、溶融して
型に流し込んで冷却することによって成形したシ、芯材
に付着させて冷却したりして極板にできる。そして、こ
の合金を極板に加工して、リチウムの吸蔵と放出をさせ
ると、上記の他の金属でみられたような極板の微粒化や
崩壊はまったく起こらず、充放電しうるリチウム量は十
分に大きいものである。
ら選んだ少なくとも２種の元素からなる合金は、負極制
料として、上記のような観点からも非常にすぐれた材料
であるといえる。まだ、このような合金は、容易に溶融
したシ凝固したりできるので、加工性に富み、溶融して
型に流し込んで冷却することによって成形したシ、芯材
に付着させて冷却したりして極板にできる。そして、こ
の合金を極板に加工して、リチウムの吸蔵と放出をさせ
ると、上記の他の金属でみられたような極板の微粒化や
崩壊はまったく起こらず、充放電しうるリチウム量は十
分に大きいものである。
しかし、これらの合金は、崩れこそないが、充放電に伴
って極板の膨張収縮が起こるという性質がある。そのた
め、この合金を負極材料として用いる場合、従来の電池
構造をその″！、土用いると、内部短絡が起こるなどの
不都合な点がある。従って、この場合は、従来の電池構
造を改良し、新たに電池設計を行なう必要がある。
って極板の膨張収縮が起こるという性質がある。そのた
め、この合金を負極材料として用いる場合、従来の電池
構造をその″！、土用いると、内部短絡が起こるなどの
不都合な点がある。従って、この場合は、従来の電池構
造を改良し、新たに電池設計を行なう必要がある。
発明の目的
本発明は、上記のように充放電によりアルカリ金属イオ
ンを吸蔵・放出する負極合金材料の性質に適合した構造
を適用することにより、高エネルギー密度で充放電特性
にすぐれ、特に信頼性にすぐれた非水電解質二次電池を
提供することを目的とする。
ンを吸蔵・放出する負極合金材料の性質に適合した構造
を適用することにより、高エネルギー密度で充放電特性
にすぐれ、特に信頼性にすぐれた非水電解質二次電池を
提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は、充放電によりアルカリ金属イオンを吸蔵・放
出する能力を有する合金負極を袋状セパレータで包む構
成とするものである。
出する能力を有する合金負極を袋状セパレータで包む構
成とするものである。
実施例の説明
第１図は本発明によ°る負極の構成例を示す。１は充放
電によりアルカリ金属イオンを吸蔵・放出する合金より
なる負極、２は袋状に加工して負極１を包み込んだセパ
レータ、３は負極側ケースと電気接点となるべき集電端
子であり、端子３以外はほぼセパレータ２で包まれてい
る。
電によりアルカリ金属イオンを吸蔵・放出する合金より
なる負極、２は袋状に加工して負極１を包み込んだセパ
レータ、３は負極側ケースと電気接点となるべき集電端
子であり、端子３以外はほぼセパレータ２で包まれてい
る。
上記が基本構成であるが、この構造を、実電池に適用す
る場合、その電池が、円筒型の場合と扁平型の場合とで
は、電極形状や集電位置等の違いから、当然側々の細部
にわたる構造は異なってくる。
る場合、その電池が、円筒型の場合と扁平型の場合とで
は、電極形状や集電位置等の違いから、当然側々の細部
にわたる構造は異なってくる。
次に具体的実施例を説明する。
負極材料には、スズ８５重量係とカドミウム１５重量係
の２元合金を用いた。この合金は約２００℃の融点であ
るだめ、第２図のように容易に鉄製等の容器１４＋中で
溶融させることができ、集電体となるニッケル製のエキ
スバンドメタル５を溶融している合金６中に浸漬して引
き上げ冷却するとエキスバンドメタル５を芯とした合金
極板ができる。
の２元合金を用いた。この合金は約２００℃の融点であ
るだめ、第２図のように容易に鉄製等の容器１４＋中で
溶融させることができ、集電体となるニッケル製のエキ
スバンドメタル５を溶融している合金６中に浸漬して引
き上げ冷却するとエキスバンドメタル５を芯とした合金
極板ができる。
そして、このように試作した合金極板を圧延ローラで均
一な厚みにすると、第３図に示すように、合金６中にエ
キスバンドメタル６を芯材として含む均一な極板が得ら
れた。次に第４図に示すように、この極板を円筒型電池
に使用する時のように、ｌ］約１ｃｒｎのたんざく状に
切断し、片端部のエキスバンドメタル部を露出させ、そ
こにニッケルリボン７を溶接した電極に、合金極板の厚
みの約２倍の厚みを持つリチウムシート８を電極の面積
いっばいに圧着した。なお、合金６は、それ自身の体積
の約２倍の体積に相当するリチウムを吸蔵できる。
一な厚みにすると、第３図に示すように、合金６中にエ
キスバンドメタル６を芯材として含む均一な極板が得ら
れた。次に第４図に示すように、この極板を円筒型電池
に使用する時のように、ｌ］約１ｃｒｎのたんざく状に
切断し、片端部のエキスバンドメタル部を露出させ、そ
こにニッケルリボン７を溶接した電極に、合金極板の厚
みの約２倍の厚みを持つリチウムシート８を電極の面積
いっばいに圧着した。なお、合金６は、それ自身の体積
の約２倍の体積に相当するリチウムを吸蔵できる。
このようにして作った電極をリチウムイオンを含む有機
電解液中に浸漬すると、いわゆる合金とリチウムは短絡
状態になるので、リチウムは合金中にすみやかに吸蔵さ
れた。ちなみに実際、電池を製造する場合、このように
合金とリチウムを一体化し、電池に組込んだ後に電解液
を注液してす壜 チウム−蔵させる方法を用いる。
電解液中に浸漬すると、いわゆる合金とリチウムは短絡
状態になるので、リチウムは合金中にすみやかに吸蔵さ
れた。ちなみに実際、電池を製造する場合、このように
合金とリチウムを一体化し、電池に組込んだ後に電解液
を注液してす壜 チウム−蔵させる方法を用いる。
次に、第６図のようにリチウムシートを圧着しれ合金極
９をたんざく状に切ったポリプロピレン製のセパレータ
１０とともに巻きこんだ従来型の構成を用いた極板群Ａ
と、本発明の構造、である袋状のセパレータ１１中に極
板９を封じ込め巻き込んだ極板群Ｂを試作し、それぞれ
１モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解した炭酸プロピレ
ン電解液中に浸漬した。そして、充分にリチウムを合金
中に吸蔵させた後、極板群を観察してみると、第６図の
ように、極板群Ａは極板の幅方向に膨張しており、初期
に１ｍであった極板中は１．６倍はど長くなっており、
多少中を大きくとっていたセパレータ１０からはみ出し
ていた。一方、極板群Ｂにおいては、極板９はセパレー
タ１１でおさえられているためと思われるが、巾方向に
伸びず、厚み方向にのみ膨張していた。
９をたんざく状に切ったポリプロピレン製のセパレータ
１０とともに巻きこんだ従来型の構成を用いた極板群Ａ
と、本発明の構造、である袋状のセパレータ１１中に極
板９を封じ込め巻き込んだ極板群Ｂを試作し、それぞれ
１モル／ｌの過塩素酸リチウムを溶解した炭酸プロピレ
ン電解液中に浸漬した。そして、充分にリチウムを合金
中に吸蔵させた後、極板群を観察してみると、第６図の
ように、極板群Ａは極板の幅方向に膨張しており、初期
に１ｍであった極板中は１．６倍はど長くなっており、
多少中を大きくとっていたセパレータ１０からはみ出し
ていた。一方、極板群Ｂにおいては、極板９はセパレー
タ１１でおさえられているためと思われるが、巾方向に
伸びず、厚み方向にのみ膨張していた。
上記のように負極のみを巻き込んで検討してきたわけで
あるが、実際の電池は、正極も同時に巻き込むので極板
群へのように極板が伸びると、正負極の内部短絡を起こ
すことになる。
あるが、実際の電池は、正極も同時に巻き込むので極板
群へのように極板が伸びると、正負極の内部短絡を起こ
すことになる。
そこで、二硫化チタンにカーボン粉末を混合して作っｆ
ｆｌを正極として、極板群Ａのような形で、正極、負極
、セパレータを巻きこみ、実際に円筒型の電池ケース内
に極板群を挿入し、電解液を注入した後、封口して完成
電池とすると、やはシ、上記の現象による内部短絡によ
り、試作した電池の半数以上（１００個中６ｓ個）が電
圧０となった。
ｆｌを正極として、極板群Ａのような形で、正極、負極
、セパレータを巻きこみ、実際に円筒型の電池ケース内
に極板群を挿入し、電解液を注入した後、封口して完成
電池とすると、やはシ、上記の現象による内部短絡によ
り、試作した電池の半数以上（１００個中６ｓ個）が電
圧０となった。
しかし、本発明の袋状セパレータを使った構造で同様の
実電池を試作すると、内部短絡による電圧低下はまった
く起こらなかった。そして、この試作電池は、充放電に
もすぐれた特性を示し、サイクルを繰シ返しても内部短
絡などまったく起こらないものであった。
実電池を試作すると、内部短絡による電圧低下はまった
く起こらなかった。そして、この試作電池は、充放電に
もすぐれた特性を示し、サイクルを繰シ返しても内部短
絡などまったく起こらないものであった。
以上のように、本発明の構造、を持つことは、特にこの
ような合金極を用いた非水電解質二次電池に有効なもの
である。
ような合金極を用いた非水電解質二次電池に有効なもの
である。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、内部短絡の危険性を低
減させ、充放電特性が安定で、信頼性の高い非水電解質
二次電池が得られる。
減させ、充放電特性が安定で、信頼性の高い非水電解質
二次電池が得られる。
第１図は本発明の実施例による負極の構造例を＼
示す要部欠截斜視図、第２図は極板製造過程を示す図、
第３図は得られた極板の一部を欠截した斜視図、第４図
はリチウムを組み合わせに極板の斜視図、第５図は巻き
こんだ極板群の断面図、第６図は充電後の極板群の断面
図である。 １・・・・・・合金負極、２・・・・・・セパレータ、
３・・・・・・端子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 第５図 （パノ （Ａ） ３１ Ｃβノ （Ｂ）
第３図は得られた極板の一部を欠截した斜視図、第４図
はリチウムを組み合わせに極板の斜視図、第５図は巻き
こんだ極板群の断面図、第６図は充電後の極板群の断面
図である。 １・・・・・・合金負極、２・・・・・・セパレータ、
３・・・・・・端子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第３図 第５図 （パノ （Ａ） ３１ Ｃβノ （Ｂ）
Claims (1)
- （１） 正極と、アルカリ金属イオンを含む電解質と、
充放電に伴ってアルカリ金属イオンを吸蔵放出する合金
を有する負極とを備え、前記負極を袋状のセパレータで
包んだ構造を有することを特徴とする非水電解質二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58158339A JPS6049575A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58158339A JPS6049575A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6049575A true JPS6049575A (ja) | 1985-03-18 |
Family
ID=15669473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58158339A Pending JPS6049575A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049575A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62110272A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JPS62112680A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 負の誘電異方性を示す液晶組成物及び液晶表示パネル |
| JPS62113366A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JPS62243247A (ja) * | 1986-04-14 | 1987-10-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水系二次電池 |
| US20140038032A1 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4838323B1 (ja) * | 1970-11-30 | 1973-11-16 |
-
1983
- 1983-08-29 JP JP58158339A patent/JPS6049575A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4838323B1 (ja) * | 1970-11-30 | 1973-11-16 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62110272A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JPS62112680A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 負の誘電異方性を示す液晶組成物及び液晶表示パネル |
| JPS62113366A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JPS62243247A (ja) * | 1986-04-14 | 1987-10-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水系二次電池 |
| US20140038032A1 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| US8999556B2 (en) * | 2012-07-31 | 2015-04-07 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
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