JPS6155868A - 非水電池 - Google Patents
非水電池Info
- Publication number
- JPS6155868A JPS6155868A JP59178885A JP17888584A JPS6155868A JP S6155868 A JPS6155868 A JP S6155868A JP 59178885 A JP59178885 A JP 59178885A JP 17888584 A JP17888584 A JP 17888584A JP S6155868 A JPS6155868 A JP S6155868A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- battery
- current collector
- oxyhalide
- carbon black
- 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.)
- Granted
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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
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Primary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (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、従来の注液式のオキシハライド電池より高言
岳で、あらゆるコードレス機器用電源として使用可能な
注液式のオキシハライド電池に関するものである。
岳で、あらゆるコードレス機器用電源として使用可能な
注液式のオキシハライド電池に関するものである。
従来の技術
正極活物質にオキシハライドを用いる非水電池では、オ
キシハライドとして塩化チオニル、塩化スルフリル笠を
、負４＠活物質には活性金属であるリチウム等を用いる
電池が開発されている。
キシハライドとして塩化チオニル、塩化スルフリル笠を
、負４＠活物質には活性金属であるリチウム等を用いる
電池が開発されている。
このオキシパライト電池は、電池の溶媒が正極活物質を
兼ねるため、エネルギー密度が大きく、開路電圧は３，
７ｖを示すなど、優れた特性を有するものの、電池長期
貯蔵後の放電では、放電初期に負極上に生成した保護膜
のため、電圧遅延が生ずるという問題がある。この電圧
遅延を解決するため、電池極板群と、電解液等を添加し
たオキシハライド溶液とを分離しておぎ、電池使用時に
電池内へオキシハライド溶液を注入し、電池の活性化を
はかる、いわゆる注液式の電池とする方法が採られてい
る。注液式の電池とすることで貯蔵時の電池の自己放電
等の劣化も抑制され、電池７！ｒ命の極めて長い、優れ
た電池となる。又、電池を注液式とすることで、電池内
に電解液のオキシハライド溶液を持つ電池では、負極の
自己放電を促進して使えなかった塩化アルミニウム等の
ルイス酸が？４解質として使用可能となり、高率放電が
出来るという利点も右ツる（ Ｎ 、 Ｄ ｏｄｄａｐ
ａｎｃｎｉ ｅｔ ａｔ。
兼ねるため、エネルギー密度が大きく、開路電圧は３，
７ｖを示すなど、優れた特性を有するものの、電池長期
貯蔵後の放電では、放電初期に負極上に生成した保護膜
のため、電圧遅延が生ずるという問題がある。この電圧
遅延を解決するため、電池極板群と、電解液等を添加し
たオキシハライド溶液とを分離しておぎ、電池使用時に
電池内へオキシハライド溶液を注入し、電池の活性化を
はかる、いわゆる注液式の電池とする方法が採られてい
る。注液式の電池とすることで貯蔵時の電池の自己放電
等の劣化も抑制され、電池７！ｒ命の極めて長い、優れ
た電池となる。又、電池を注液式とすることで、電池内
に電解液のオキシハライド溶液を持つ電池では、負極の
自己放電を促進して使えなかった塩化アルミニウム等の
ルイス酸が？４解質として使用可能となり、高率放電が
出来るという利点も右ツる（ Ｎ 、 Ｄ ｏｄｄａｐ
ａｎｃｎｉ ｅｔ ａｔ。
ｐｒｏｃ 、３０ｔｈ ＰｏＷｅｒ ３ｏｕｒｃ
ｅｓ ３ｖｍｐｏｓｉｕｍ ７− １０ Ｊｕｎｃ
１’１１８２． ｐ 、 ２０１． Ｐｕｂｌｉｓ
ｈｅｄ ｂｙ ＴＩ）ｅ Ｅ ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ
、 Ｓｏｃ、 Ｉ ｎｃ、 ） 。
ｅｓ ３ｖｍｐｏｓｉｕｍ ７− １０ Ｊｕｎｃ
１’１１８２． ｐ 、 ２０１． Ｐｕｂｌｉｓ
ｈｅｄ ｂｙ ＴＩ）ｅ Ｅ ｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ
、 Ｓｏｃ、 Ｉ ｎｃ、 ） 。
オキシハライド電池では正極活物質が液体であるため、
多孔質の正極集電体中で放電反応を起こさ「る必要があ
る。そのため正極集電体の多孔度。
多孔質の正極集電体中で放電反応を起こさ「る必要があ
る。そのため正極集電体の多孔度。
細孔分布等の物性は、電池特性に大きく影響する（Ｓ、
５ｚｐａｋ ａｔ ａｌ、 Ｊ 、 Ｐｏｗｅｒ
３ｏｕｒｃｅｓ、 １０（１９８３） ３４３）。そ
れにもかかわらず、正極集電体中での放電反応に必要な
大きさの細孔径である有効細孔径に関して論じた文献及
び特許はない。
５ｚｐａｋ ａｔ ａｌ、 Ｊ 、 Ｐｏｗｅｒ
３ｏｕｒｃｅｓ、 １０（１９８３） ３４３）。そ
れにもかかわらず、正極集電体中での放電反応に必要な
大きさの細孔径である有効細孔径に関して論じた文献及
び特許はない。
発明が解決しようどする問題点
以上のように従来明らかにされていなかった正（々集電
体の有効細孔径を解明するとともに、この結果をもとに
従来電池よりも更に高容量の注液式のオキシハライド電
池を得ることを目的とするものである。
体の有効細孔径を解明するとともに、この結果をもとに
従来電池よりも更に高容量の注液式のオキシハライド電
池を得ることを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、注液式オキシハライド電池を高率放放電反応
に有効に関与する細孔表面積が大きなカーボンを正極集
電体に用いることで、従来のアセチレンブラックを正極
集電体に用いた電池より、高容量の注液式のオキシハラ
イド電池を提供するものである。
に有効に関与する細孔表面積が大きなカーボンを正極集
電体に用いることで、従来のアセチレンブラックを正極
集電体に用いた電池より、高容量の注液式のオキシハラ
イド電池を提供するものである。
作用
凝集状態の違う種々の）７−ネスブラツク及び従来の正
極東電体材料であるアセチレンブラックを用いて、種々
の細孔分布を有する正極集電体を作成し、電池試験を行
なった。
極東電体材料であるアセチレンブラックを用いて、種々
の細孔分布を有する正極集電体を作成し、電池試験を行
なった。
オキシハライド電池では、放電時、正極集電体中でオキ
シハライドの還元反応が起き、反応生成物のうち、正極
活物質で、溶媒でもあるオキシハライドに不溶の塩は、
正極集電体内に析出する。
シハライドの還元反応が起き、反応生成物のうち、正極
活物質で、溶媒でもあるオキシハライドに不溶の塩は、
正極集電体内に析出する。
この放電生成物の集電体反応面への析出で放電終了に至
る。
る。
注液式のオキシハライド電池の利点は、池の非水電池で
は不可能なほど高率での放電が可能な点である。
は不可能なほど高率での放電が可能な点である。
同電池を高率で放電すると、放電反応において、反応柾
の拡散が支配的となり、正極集電体の細孔のうち、充分
な径を有する細孔のみが反応に関与する様になると考え
られる。
の拡散が支配的となり、正極集電体の細孔のうち、充分
な径を有する細孔のみが反応に関与する様になると考え
られる。
又、オキシハライド電池では、放電容量は、有効反応表
面積の反応生成物での被覆で決定されるので、放電容量
と有効反応表面積との間には相関がある。そこで、凝集
状態の３２う種々のカーボンを正極東電体材料とするこ
とで、細孔分布の異なる正極集電体を作り、電池試験を
行なって、放電容量と反応表面積のＩ３！１派を調べた
。本発明は正極集電体の有効細孔径の結果から、従来の
アセチレンブラックによる正極集電体より大きな有効反
応表面積をイ′ｉダる正極集電体を用いて電池を作るこ
とで、電池１η性の改善をはかるものである。
面積の反応生成物での被覆で決定されるので、放電容量
と有効反応表面積との間には相関がある。そこで、凝集
状態の３２う種々のカーボンを正極東電体材料とするこ
とで、細孔分布の異なる正極集電体を作り、電池試験を
行なって、放電容量と反応表面積のＩ３！１派を調べた
。本発明は正極集電体の有効細孔径の結果から、従来の
アセチレンブラックによる正極集電体より大きな有効反
応表面積をイ′ｉダる正極集電体を用いて電池を作るこ
とで、電池１η性の改善をはかるものである。
実施例
凝集状態のｙ！％る西独の７フーネスブラツク及び従来
の正極東電体材料であるアセチレンブラックを用いて正
極集電体を作成し、電池試験を行なつ１．：ｕ正極集電
体は、ニッケルエキスバンド集電網にテフロンを１１％
バイングーとして含むカーボンペーストを塗布し、真空
乾燥することにより作成した。負極にはリチウムを用い
、ニッケル集電網にリチウムｌｊ！ｌを圧着して極板と
した。セパレータは厚さ０．１３ｍｍ 、多孔度９２％
のガラス繊維よりなる不織布を使用し、電解質として４
．５Ｍ塩化アルミニウムと０．１１ｖｌＪｕ化リチウム
を塩化チオニルに添加した。
の正極東電体材料であるアセチレンブラックを用いて正
極集電体を作成し、電池試験を行なつ１．：ｕ正極集電
体は、ニッケルエキスバンド集電網にテフロンを１１％
バイングーとして含むカーボンペーストを塗布し、真空
乾燥することにより作成した。負極にはリチウムを用い
、ニッケル集電網にリチウムｌｊ！ｌを圧着して極板と
した。セパレータは厚さ０．１３ｍｍ 、多孔度９２％
のガラス繊維よりなる不織布を使用し、電解質として４
．５Ｍ塩化アルミニウムと０．１１ｖｌＪｕ化リチウム
を塩化チオニルに添加した。
電池構造を第１図に示す。第１図は本発明になる電池の
一実施例を示すものであり、図において（１）は正極集
電体、（２）は正極リード、（３）はセパレータ、（４
）は負極、（５）はテフロンよりなる極板固定冶具であ
る。正極板は１０＋ｎｍｘ２０ｍｎ＋ｘ Ｏ，３ｍｍと
しｆＱ極板も同一・面積とした。放電は、電池へ°電解
質を含む塩化チオニルを注液１！まただちに３０ｍＡ／
＋瀬で端子電圧２．５ｖまで定電流で行なった。なお、
放電容量は、正（蒐集電体により規制される様リチウム
及び塩化チオニルは過剰に使用した。
一実施例を示すものであり、図において（１）は正極集
電体、（２）は正極リード、（３）はセパレータ、（４
）は負極、（５）はテフロンよりなる極板固定冶具であ
る。正極板は１０＋ｎｍｘ２０ｍｎ＋ｘ Ｏ，３ｍｍと
しｆＱ極板も同一・面積とした。放電は、電池へ°電解
質を含む塩化チオニルを注液１！まただちに３０ｍＡ／
＋瀬で端子電圧２．５ｖまで定電流で行なった。なお、
放電容量は、正（蒐集電体により規制される様リチウム
及び塩化チオニルは過剰に使用した。
本実施例で使用したカーボン及び同カーボンによりｆ′
［成したｉ［Ｍ、ｉ集電体の物性を表１に示す。
［成したｉ［Ｍ、ｉ集電体の物性を表１に示す。
表１．カーボン及び正極東電体の物性
種類の欄のアーアセチレンブラック、）７−ファーネス
ブラックを表わす。
ブラックを表わす。
吸油ｍおよびよう素吸着ｍは日本工業規格Ｊ１３ＫＧ２
２１による 吸油量とは、カーボンの凝集の程度を表わり°噴で、一
定はのカーボン中の空隙を満すのに要する油のｍである
。よう素吸首母はカーボンの表面積を示す。
２１による 吸油量とは、カーボンの凝集の程度を表わり°噴で、一
定はのカーボン中の空隙を満すのに要する油のｍである
。よう素吸首母はカーボンの表面積を示す。
４．５Ｍ塩化アルミニウム・ ０．１Ｍ塩化リチウムを
電解質としｌζリチウム／塩化ｆオニル電池の３０ｎｌ
Ａ ／ ｃｕｔでの放電試験の結果を表２に示す。
電解質としｌζリチウム／塩化ｆオニル電池の３０ｎｌ
Ａ ／ ｃｕｔでの放電試験の結果を表２に示す。
表２ 、 Ｌｉ／ Ｓ ０ＣＩ２電ｉｉ！！３０ｍＡ／
ａ＋ｉ放電の結果単位カーボン重量化りの放電容量と
正極集電体用カーボンのよう素吸着圏（比表面積）に相
関はなく、正極集電体内のすべての細孔が放電に関与し
ているわけではないことが分かる。そこで正極１Ｊ、Ｔ
ｉ体の水銀圧入法による細孔体Ｗｉの結果より各細孔の
表面積を求め、有効細孔径より大ぎな径の細孔の積算表
面積が単位カーボン重量当り放電容量と一次の相関を示
す様に有効細孔陛を決定した。
ａ＋ｉ放電の結果単位カーボン重量化りの放電容量と
正極集電体用カーボンのよう素吸着圏（比表面積）に相
関はなく、正極集電体内のすべての細孔が放電に関与し
ているわけではないことが分かる。そこで正極１Ｊ、Ｔ
ｉ体の水銀圧入法による細孔体Ｗｉの結果より各細孔の
表面積を求め、有効細孔径より大ぎな径の細孔の積算表
面積が単位カーボン重量当り放電容量と一次の相関を示
す様に有効細孔陛を決定した。
有効細孔径を０．１μｍとし！ご時のそれぞれの電池の
単位カーボン重は当り放電容量と有効反応表面積の関係
を第２図に示すが、極めて良い相関を示す。
単位カーボン重は当り放電容量と有効反応表面積の関係
を第２図に示すが、極めて良い相関を示す。
以上の結果より、正極集電体の細孔分布を考慮して有効
反応表面積をアセチレンブラックによる集電体の１２．
Ｏｕｔ ／ （Ｊより大ぎくした正極集電体を用い電池
を粗むことで、従来のアセチレンブラックを正極集電体
に用いた電池より、高容量の注液式オキシハライド電池
が製造可能となる。
反応表面積をアセチレンブラックによる集電体の１２．
Ｏｕｔ ／ （Ｊより大ぎくした正極集電体を用い電池
を粗むことで、従来のアセチレンブラックを正極集電体
に用いた電池より、高容量の注液式オキシハライド電池
が製造可能となる。
本実施例ではオキシハライドとして塩化チオニルを用い
たが、塩化スルフリルでも同様の効果が１！Ｉ］持でさ
・る。
たが、塩化スルフリルでも同様の効果が１！Ｉ］持でさ
・る。
発明の効果
高率放電を要求される注液式のオキシハライド電池での
正極集電体の有効細孔径は０．１μｍ以上であることが
分かった。
正極集電体の有効細孔径は０．１μｍ以上であることが
分かった。
本発明はこの結果をふまえ従来のアセチレンブラックを
用いた正極集電体の有効反応表面積：１２、Ｏｎｆ／ｇ
より広い有効反応表面積を有する正極集電体を用いるこ
とで、従来電池より高容量の注液式のオキシハライド電
池を提供するものである。
用いた正極集電体の有効反応表面積：１２、Ｏｎｆ／ｇ
より広い有効反応表面積を有する正極集電体を用いるこ
とで、従来電池より高容量の注液式のオキシハライド電
池を提供するものである。
本発明電池用正極集電体には、アセチレンブラックに代
えて高凝集のファーネスブラックに代表されるカーボン
ブラックが使用可能である。
えて高凝集のファーネスブラックに代表されるカーボン
ブラックが使用可能である。
第１図は本発明になる電池の一実施例を示す断面図、第
２図は従来電池Ａ及び本発明になる電池Ｂ−Ｅの単位カ
ーボン重旦当り放電容量と正極集電体の有効反応表面積
の関係図である。
２図は従来電池Ａ及び本発明になる電池Ｂ−Ｅの単位カ
ーボン重旦当り放電容量と正極集電体の有効反応表面積
の関係図である。
Claims (1)
- １、正極活物質にオキシハライドを、正極集電体にカー
ボンブラックあるいはカーボンブラックと導電体等の複
合体を用い、負極活物質に活性金属を使用する注液式の
非水電池において、前記正極集電体をなすカーボンブラ
ックの０．１μｍ以上の直径を有する孔の積算表面積が
、単位重量当り１２．０ｍ＾２／ｇ以上であることを特
徴とする非水電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178885A JPS6155868A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 非水電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178885A JPS6155868A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 非水電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6155868A true JPS6155868A (ja) | 1986-03-20 |
| JPH0558230B2 JPH0558230B2 (ja) | 1993-08-26 |
Family
ID=16056397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59178885A Granted JPS6155868A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 非水電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6155868A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006511917A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | ファイアフライ エナジー インコーポレイテッド | 複合材料及びバッテリ用集電体 |
-
1984
- 1984-08-27 JP JP59178885A patent/JPS6155868A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006511917A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | ファイアフライ エナジー インコーポレイテッド | 複合材料及びバッテリ用集電体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0558230B2 (ja) | 1993-08-26 |
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