JPS6132953A - リチウム電池用負極 - Google Patents
リチウム電池用負極Info
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- JPS6132953A JPS6132953A JP59156081A JP15608184A JPS6132953A JP S6132953 A JPS6132953 A JP S6132953A JP 59156081 A JP59156081 A JP 59156081A JP 15608184 A JP15608184 A JP 15608184A JP S6132953 A JPS6132953 A JP S6132953A
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/40—Alloys based on alkali metals
-
- 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】
〔発明の分野〕
本発明はリチウム−次および二次電池に用いるリチウム
負極に関するものである。
負極に関するものである。
リチウムを負極活物質として用いる電池は、小型・高エ
ネルギ密度を有する電池として研究されているが、その
二次化が大きな問題点となっている。
ネルギ密度を有する電池として研究されているが、その
二次化が大きな問題点となっている。
二次化が可能な正極活物質として、多くの化合物が検討
されている。たとえば、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム、ニオビウム、タンタル、バナジウムの硫化物、セ
レン化物、テルル化物を用いた電池（米国特許第４０８
９０５２号明細書参照）等が開示されている。
されている。たとえば、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム、ニオビウム、タンタル、バナジウムの硫化物、セ
レン化物、テルル化物を用いた電池（米国特許第４０８
９０５２号明細書参照）等が開示されている。
しかしながら、このような二次電池用正極活物質の研究
に比してＬｉ極の充放電特性に関する研究は充分とはい
えず、リチウム二次電池実現のためには、充放電効率及
びサイクル寿命等の充電特性の良好なリチウム極の作製
が重大な問題になっている。
に比してＬｉ極の充放電特性に関する研究は充分とはい
えず、リチウム二次電池実現のためには、充放電効率及
びサイクル寿命等の充電特性の良好なリチウム極の作製
が重大な問題になっている。
Ｌｉ極の充放電特性を向上させる試みとしては、Ｌｉを
ＯＲ、ＣＯＢなどのガス処理したものを負極に用いる試
み（Ｊ、’Ｅ１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、 、Ｖｏ
ｌ、１２５第１３７１〜１３７７頁〕やＬｉとＡ１の合
金を負極として用いる試み（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍ、Ｓｏｃ、 ＋Ｖｏ１．１２７第２１００〜２１０４
頁〕等が行われているが、必ずしも充分とはいえず、さ
らに特性の優れたＬｉ負極の作製が求められている。
ＯＲ、ＣＯＢなどのガス処理したものを負極に用いる試
み（Ｊ、’Ｅ１ｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、 、Ｖｏ
ｌ、１２５第１３７１〜１３７７頁〕やＬｉとＡ１の合
金を負極として用いる試み（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍ、Ｓｏｃ、 ＋Ｖｏ１．１２７第２１００〜２１０４
頁〕等が行われているが、必ずしも充分とはいえず、さ
らに特性の優れたＬｉ負極の作製が求められている。
本発明は、このような現状に鑑みなされたものであり、
その目的は放電及び充電特性の優れたリチウム負極を提
供することを目的とする。
その目的は放電及び充電特性の優れたリチウム負極を提
供することを目的とする。
本発明につき概説すると、負極活物質はリチウムであり
、正極活物質はリチウムイオンと可逆的に電気化学反応
を行う物質であり、電解質物質は正極物質及びリチウム
に対して化学的に安定であり、かつリチウムイオンが正
極活物質と電気化学反応をするための移動を行う物質で
あるリチウム−次および二次電池に用いられる負極とし
て、リチウムとＩＶａ族元素の一種以上との合金を用い
たことを特徴とするものである。
、正極活物質はリチウムイオンと可逆的に電気化学反応
を行う物質であり、電解質物質は正極物質及びリチウム
に対して化学的に安定であり、かつリチウムイオンが正
極活物質と電気化学反応をするための移動を行う物質で
あるリチウム−次および二次電池に用いられる負極とし
て、リチウムとＩＶａ族元素の一種以上との合金を用い
たことを特徴とするものである。
本発明によれるリチウム電池用負極を用いることにより
、充放電特性の優れたリチウム電池を製造することがで
きるという利点がある。
、充放電特性の優れたリチウム電池を製造することがで
きるという利点がある。
本発明を更に詳しく説明する。
本発明によるリチウム電池用負極に用いられるＮａ族元
素としては、たとえばＴｉ、 Ｚｒ、 Ｉｆの一種以上
を挙げることができる。
素としては、たとえばＴｉ、 Ｚｒ、 Ｉｆの一種以上
を挙げることができる。
一般にリチウム負極として、リチウム金属板が多用され
ているが、この場合、放電あるいは充電電流が増大する
と、局部的な反応促進により、リチウム負極に穴があい
たり、充電時にデンドライト状のリチウムが析出し、負
極から脱落する等の現象を生じる。また、リチウムは電
子供与性が高く、有機溶媒を還元分解してしまうという
欠点があった。これらが、リチウム極の充放電効率を低
下させる原因となっている。
ているが、この場合、放電あるいは充電電流が増大する
と、局部的な反応促進により、リチウム負極に穴があい
たり、充電時にデンドライト状のリチウムが析出し、負
極から脱落する等の現象を生じる。また、リチウムは電
子供与性が高く、有機溶媒を還元分解してしまうという
欠点があった。これらが、リチウム極の充放電効率を低
下させる原因となっている。
そこでリチウムを適当な金属と合金化することにより、
リチウムの析出形態を平滑にし、かつ有機溶媒との反応
活性度を低下させ、リチウム負極の充放電効率を向上さ
せるものである。
リチウムの析出形態を平滑にし、かつ有機溶媒との反応
活性度を低下させ、リチウム負極の充放電効率を向上さ
せるものである。
リチウムを合金化する方法は、本発明において基本的に
限定されるものではない。リチウムとたとえば前述のＴ
ｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆの一種以上が合金化する方法であれ
ばいかなる方法でもよい。たとえば、１）Ｌｉ’″イオ
ンを含む溶液中で電気化学的にリチウムをＮａ族金属に
付着させる方法、２）溶融塩中でリチウムを電気化学的
にＩＶａ族金属に付着させる方法、３）リチウム金属の
熔融液中にＩＶａ族金属を浸す方法、４）ＩＶａ族金属
とｎ−ブチルリチウムを反応させる方法、５）ＩＶａ族
金属上にリチウムを蒸着させる方法などを用いることが
できる。
限定されるものではない。リチウムとたとえば前述のＴ
ｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆの一種以上が合金化する方法であれ
ばいかなる方法でもよい。たとえば、１）Ｌｉ’″イオ
ンを含む溶液中で電気化学的にリチウムをＮａ族金属に
付着させる方法、２）溶融塩中でリチウムを電気化学的
にＩＶａ族金属に付着させる方法、３）リチウム金属の
熔融液中にＩＶａ族金属を浸す方法、４）ＩＶａ族金属
とｎ−ブチルリチウムを反応させる方法、５）ＩＶａ族
金属上にリチウムを蒸着させる方法などを用いることが
できる。
以下の実施例では、有機溶媒中で電気化学的にリチウム
をＴｉ、 ＺｒあるいはＨｆと合金化したものを負極と
して用いているが、かかる実施例による合金化は単なる
一例であって、なんら本発明を限定するものではない。
をＴｉ、 ＺｒあるいはＨｆと合金化したものを負極と
して用いているが、かかる実施例による合金化は単なる
一例であって、なんら本発明を限定するものではない。
実施例１
負極としてＬｉ板（大きさ １ｄ、厚さ ０．２５ｔｍ
）を、正極としてＴｉ板（大きさｌａａ、厚さ ０．０
５ｍｍ）を用いた電池を組み、Ｉ Ｍ ＬｉＣｌ０ａ
−プロピレンカーボネイト中で、０．５ｍＡ ／ｃＪで
８０分間放電し、Ｌｉ−Ｔｉ合金を作製した。この合金
中のｌｊの電気化学量は２．４Ｃ／ｃＪであった。
）を、正極としてＴｉ板（大きさｌａａ、厚さ ０．０
５ｍｍ）を用いた電池を組み、Ｉ Ｍ ＬｉＣｌ０ａ
−プロピレンカーボネイト中で、０．５ｍＡ ／ｃＪで
８０分間放電し、Ｌｉ−Ｔｉ合金を作製した。この合金
中のｌｊの電気化学量は２．４Ｃ／ｃＪであった。
前述のようにして作製したＬｉ−Ｔｉ合金を作用極に、
Ｌｉを負極に参照極としてＬｉを用いた電池を組み、Ｌ
ｉ−Ｔｉ合金の充放電試験を行った。電解液には、Ｉ
Ｍ ＬｉＣｌ０ａ−プロピレンカーボネイトを用いた
。
Ｌｉを負極に参照極としてＬｉを用いた電池を組み、Ｌ
ｉ−Ｔｉ合金の充放電試験を行った。電解液には、Ｉ
Ｍ ＬｉＣｌ０ａ−プロピレンカーボネイトを用いた
。
測定はまず、０．５ｍ八へｄの定電流でＬｉ−Ｔｉ合金
の一部（０，６Ｃ／ｌｎ）をＬｉ＋イオンとして放電し
、再び０．６ Ｃ／ｃＪの容量で放電するサイクル試験
を繰り返した。１サイクルあたりの平均充放電効率Ｅ
はＬ ｉ −Ｔ ｉ極の電位変化より求め、見掛は上、
１００％の効率を示すサイクル数をｎ回繰り返すと、式
［１１により、Ｅは求められる。
の一部（０，６Ｃ／ｌｎ）をＬｉ＋イオンとして放電し
、再び０．６ Ｃ／ｃＪの容量で放電するサイクル試験
を繰り返した。１サイクルあたりの平均充放電効率Ｅ
はＬ ｉ −Ｔ ｉ極の電位変化より求め、見掛は上、
１００％の効率を示すサイクル数をｎ回繰り返すと、式
［１１により、Ｅは求められる。
式（１）
結果を下記の第１表に八として示す。なお、第１表中、
Ｂは本発明の効果を示すための比較例であり、同様の実
験をＴｉ板の代わりに同じ大きさのＣｕ板を用いて行っ
た結果を示している（ＣｕはＬｉとの合金ができにくい
ことが報告されている（Ｊ、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、
Ｓｏｃ、 １１８巻、 １５４７頁、１９７１年）〕。
Ｂは本発明の効果を示すための比較例であり、同様の実
験をＴｉ板の代わりに同じ大きさのＣｕ板を用いて行っ
た結果を示している（ＣｕはＬｉとの合金ができにくい
ことが報告されている（Ｊ、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、
Ｓｏｃ、 １１８巻、 １５４７頁、１９７１年）〕。
下記の第１表より、Ｌｉ−Ｔｉ合金を用いることにより
、Ｌｉの充放電効率は著しく向上しているのが判る。
、Ｌｉの充放電効率は著しく向上しているのが判る。
実施例２
Ｌｉ合金として、Ｌｉ−Ｚｒを用いた以外は、実施例１
と同様にしてＬｉ−Ｚｒ合金の充放電効率を測定した。
と同様にしてＬｉ−Ｚｒ合金の充放電効率を測定した。
結果を下記の第１表にＣとして示す。Ｃｕ板を用いた場
合（第１表中のＢ）に比較して、Ｌｉ −Ｚｒ合金を使
用することにより、充放電効率が著しく向上することが
わかった。
合（第１表中のＢ）に比較して、Ｌｉ −Ｚｒ合金を使
用することにより、充放電効率が著しく向上することが
わかった。
実施例３
電解液として、１モル／１のＬｉＣｌＯ４をプロピレン
カーボネイトと１．２−ジメトキシエタンの１ ＝１体
積比混合溶媒に熔解させたものをもちいた以外は、実施
例１と同様にして、Ｌ ｉ −Ｔ ｉ合金の充放電効率
を測定した。
カーボネイトと１．２−ジメトキシエタンの１ ＝１体
積比混合溶媒に熔解させたものをもちいた以外は、実施
例１と同様にして、Ｌ ｉ −Ｔ ｉ合金の充放電効率
を測定した。
結果を下記の第１表のＤとして示す。参考として、同条
件下でＣｕ板を用いた場合のものを、Ｅとして示した。
件下でＣｕ板を用いた場合のものを、Ｅとして示した。
この第１表より明らかなように、Ｌｉ−Ｔｉ合金を使用
することにより、著しく充放電効率が上昇することがわ
かった。
することにより、著しく充放電効率が上昇することがわ
かった。
実施例４
Ｌｉ合金として、Ｌｉ−Ｚｒを用いた以外は、実施例３
と同様にしてＬｉ−Ｚｒ合金の充放電効率を測定した。
と同様にしてＬｉ−Ｚｒ合金の充放電効率を測定した。
結果を下記の第１表にＦとして示す。
Ｃｕ板を用いた場合（第１表中のＥ）に比較してＬｉ−
Ｚｒ合金を使用することにより、著しく充放電効率は向
上することがわかった。
Ｚｒ合金を使用することにより、著しく充放電効率は向
上することがわかった。
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、リチ
ウムとＮａ族金属との合金を用いることにより、充放電
特性の優れたリチウム二次電池を実現できるという利点
がある。
ウムとＮａ族金属との合金を用いることにより、充放電
特性の優れたリチウム二次電池を実現できるという利点
がある。
Claims (1)
- IVａ族元素の一種以上とリチウムとの合金を含むことを
特徴とするリチウム電池用負極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156081A JPH0644485B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | リチウム電池用負極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59156081A JPH0644485B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | リチウム電池用負極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132953A true JPS6132953A (ja) | 1986-02-15 |
| JPH0644485B2 JPH0644485B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=15619878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59156081A Expired - Lifetime JPH0644485B2 (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | リチウム電池用負極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644485B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62241261A (ja) * | 1986-04-10 | 1987-10-21 | Hitachi Ltd | ２次電池用ｌ１合金電極およびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5163432A (en) * | 1974-10-07 | 1976-06-01 | Rockwell International Corp | Richiumufukyoku oyobi denkienerugiichikusekisochi |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP59156081A patent/JPH0644485B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5163432A (en) * | 1974-10-07 | 1976-06-01 | Rockwell International Corp | Richiumufukyoku oyobi denkienerugiichikusekisochi |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62241261A (ja) * | 1986-04-10 | 1987-10-21 | Hitachi Ltd | ２次電池用ｌ１合金電極およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0644485B2 (ja) | 1994-06-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |