JPS62290075A - 非水溶媒二次電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、非水溶媒二次電池に関し、特に負極の組成及
び負極端子を兼ねる金属容器への負極の取付は構造を改
良した非水溶媒二次電池に係わる。

［従来の技術］ 近年、リチウムを負極活物質として用いる非水溶媒二次
電池は高いエネルギを有するものとして注目されている
。かかる非水溶媒二次電池としては、従来より正極活物
質としてリチウムと層間化合物を形成するＴｉＳ２　、
Ｖ２０Ｓ等の遷移金属カルコゲン化合物を用いたものが
製品化されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述した非水溶媒二次電池では負極にリ
チウム金属を用いているため、放電時にイオンとなって
溶出したリチウムが充電時に金属リチウムとして負極に
電析する際、デンドライトが形成され、その＾活性さに
より非水溶媒電解液の分解を銹発し、充放電サイクルを
低下させる。

また、デンドライトが更に成長し、セパレータを通過し
て正極に達すると、正極、負極を短絡させ、著しい容量
低下を招く問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、充放電特性の優れ、かつ高信頼性の非水溶媒二
次電池を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、リチウムが含浸され、合成樹脂を炭素化した
有機物焼成体からなる負極を、負極端子を兼ねる金属容
器内に導電性を有する固定材層を介して着設したことを
特徴とする非水溶媒二次電池である。

上記有機物焼成体は、例えばエポキシ樹脂、フェノール
樹脂、アクリル樹脂、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリイミ
ド、ポリアミド等の合成樹脂を非酸化性雰囲気下で所定
温度にて炭素化することにより得られるものである。こ
うした有機物焼成体にリチウムを含浸させるには、例え
ば該有機物焼成体をカソード、金属リチウムをアノード
としてそれらを互いに対向してリチウムを含む電解溶液
中に浸漬し、所定の電流密度で電解処理を行なう方法を
採用し得る。この場合、リチウムの有機物焼成体への含
浸性を良好にするため、電流密度を低く設定して電解を
行なうことが望ましい。

上記導電性を有する固定材層としては、例えばステンレ
ス、ニッケル等の金属からなる網、パンチトメタル、エ
キスバンドメタル、フオームメタルを挙げることができ
る。また、同固定材層としては、ポリエチレン、ポリイ
ミド等の合成樹脂からなるバインダにカーボン粉末又は
ニッケル、銀などの金属粉末を分散させた凹凸を有する
薄層等を挙げることができる。

なお、本発明の非水溶媒二次電池は遷移金属カルコゲン
化合物にカーボンブラック、アセチレンブラック等の導
電剤粉末及びポリテトラフルオロエチレン等の結着剤粉
末を混合し、所望の形状に成形して正極合剤とし、この
正極にセパレータを介して前記有機物焼成体からなる負
極を対向配置し、かつ該負極を負極端子を兼ねる金属容
器内に前記導電性を有する固定材層を介して着設し、更
に非水溶媒電解液を収容させることによって構成される
。上記遷移金屑カルコゲン化合物としては、例えばバナ
ジウム酸化物、モリブテン酸化物あるいはバナジウム酸
化物とタングステン酸化物との固溶体等を挙げることが
できる。電解液としては、ＬｉＣｎ０＋、ＬｉＰＦ５、
ＬｉＢＦ＋、ＬｉＣρ、ＬｉＡＳＦｓ等のリチウム塩、
その他一般にｌ−ｉ系電池において使用される既知の電
解質と、プロピレンカーボネーｔ−１１，２−ジメトキ
シエタン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラン、エチレ
ンカーボネート、２−メチルテトラヒドロフラン等の非
プロトン性有機溶媒との混合物が使用される。

［作用］ 本発明によれば、負極をリチウムが含浸され、合成樹脂
を炭素化した有機物焼成体から構成し、かつ該負極を負
極端子を兼ねる金属容器に導電性固定材層を介して着設
一体化することによって、負極系の内部抵抗及び接触抵
抗を減少させて大電流放電を可能とし、同時にリチウム
デンドライトの形成を防止して充放電サイクル寿命の向
上を達成した非水溶媒二次電池を得ることができる。

［発明の実施例］ 以下、本発明をボタン型非水溶媒二次電池に適用した例
について第１図及び第２図を参照して詳細に説明する。

実施例 第１図中の１は、ステンレス製正極容器である。

この容器１内には、ステンレス網よりなる正極集電体２
を介してＶ２Ｏ５＋５モル％ＷＯ３からなる固溶体を主
成分とする正極活物質とアセチレンブラックとポリテト
ロフルオロエチレンとがＩＩ比で７０　：　２５　：　
５の正極合剤３が充填され、着設一体化されている。こ
の正極合剤３上には、多孔質ポリプロピレン製薄膜から
なるセパレータ４が配置されている。前記正極容器１の
開口部には、バッキング５を介してステンレス製負極容
器６が設けられている。そして、この負極容器６内には
第２図に示すように後述する方法により作製されたリチ
ウムを含浸した有機物焼成体からなる負極７がポリエチ
レンに銀粉末を分散させた凹凸を有する固定材１８を介
して肴股一体化されている。

また、前記容器１．６内にはプロピレンカーボネートに
ＬｉＣｎ０＋を１モル／λの濃度で溶解した電解液が収
容されている。

前記負極７は、次のような方法により製造した。

まず、フェノール樹脂をＮ２雰囲気中、１１００℃で数
時間焼成して炭素化し、これを加圧成形して直径９＃、
厚さ０．５ｍの有機物焼成体を作った。つづいて、この
有機物焼成体をカソード、金属リチウムをアノードとし
、これらを互いに対向してプロピレンカーボネートにＬ
ｉＣｎ０＋を１モル／′ρの濃度で溶解した電解溶液に
浸漬した。

つづいて、前記カソード、アノード間に電流密度０．５
ｍＡ／ｃｄの条件で約２４時間通電してリチウムが含浸
された有機物焼成体を作製した。

比較例 負極として、金属リチウムシートを用い、この負極を固
定材層を介さずに直接負極容器に着設した以外、実流例
と同様な構造のボタン型非水溶媒二次電池を組立てた。

しかして、本実施例及び比較例のボタン型非水溶媒二次
電池について１５にΩの定負荷で３Ｖから１．５Ｖまだ
放電を行ない、再び３ｖまで充電する工程を１サイクル
とし、各サイクル毎の容量変化を調べる充放電サイクル
特性評価試験を行なったところ、第３図に示す特性図を
得た。また、本実施例及び比較例の電池について１５に
Ωの定負荷で３Ｖから０．９Ｖまだ放電を行ない、再び
３ｖまで充電する工程を１サイクルとし、各サイクル毎
の容量変化を調べる充放電サイクル特性評価試験を行な
ったところ、第４図に示す特性図を得た。なお、第３図
及び第４図において、横軸はサイクル数を示し、縦軸は
各サイクルにお【プる理論容量に対する放電容量劣化率
（％）を示す。第３図及び第４図中のＡは、本実施例の
電池における特性線を、Ｂは比較例の同特性線を夫々示
す。

これら第３図及び第４図より明らかなように、本発明の
非水溶媒二次電池は従来の同電池（比較例）に比べて放
電容量劣化率を低減でき、重負荷における充放電サイク
ル寿命を著しく向上できることがわかる。

なお、上記実施例ではボタン型構造の二次電池に適用し
た場合について説明したが、これに限定されない。例え
ば円筒形、扁平形、角形等の非水溶媒二次電池にも同様
に適用できる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば充放電サイクル寿命
が長い小型で高エネルギ密度の非水溶媒二次電池を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すボタン型非水溶媒二次
電池の断面図、第２図は第１図のＡ部の拡大断面図、第
３図及び第４図は夫々本実施例及び比較例の非水溶媒二
次電池における充放電サイクル数と放電容量劣化率との
関係を示す特性図である。 １・・・正極容器、３・・・正極合剤、４・・・セパレ
ータ、６・・・負極容器、７・・・負極、８・・・固定
材層。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　図 第　２＠ 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、リチウムが含浸され、合成樹脂を炭素化した有
   機物焼成体からなる負極を、負極端子を兼ねる金属容器
   内に導電性を有する固定材層を介して着設したことを特
   徴とする非水溶媒二次電池。
2. （２）、導電性を有する固定材層が、金属製網、パンチ
   ドメタル、エキスバンドメタル、フォームメタルである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水溶媒
   二次電池。
3. （３）、導電性を有する固定材層が、合成樹脂バインダ
   にカーボン粉末又は金属粉末を分散させた凹凸を有する
   薄層であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の非水溶媒二次電池。