JPS6231950A - リチウム２次電池用電極 - Google Patents
リチウム２次電池用電極Info
- Publication number
- JPS6231950A JPS6231950A JP60169512A JP16951285A JPS6231950A JP S6231950 A JPS6231950 A JP S6231950A JP 60169512 A JP60169512 A JP 60169512A JP 16951285 A JP16951285 A JP 16951285A JP S6231950 A JPS6231950 A JP S6231950A
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- JP
- Japan
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- electrode
- aluminum
- less
- metal
- secondary battery
- 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.)
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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
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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
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- 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〕
本発明はリチウム２次電池用電極、更に詳細には、２次
電池として繰）返し使用した時に本経時劣化の少ないリ
チウム２次電池用電極に関する。
電池として繰）返し使用した時に本経時劣化の少ないリ
チウム２次電池用電極に関する。
電気エネルギー貯蔵素子としての電池に関する研究は古
くから行なわれている。電池の使用目的、特性等に応じ
て数多くの電極活物質、それらの組合せが研究され、実
際に商品として充分な性能を有する電池が開発されてき
ている。これまでに、マンガン電池、アルカリマンガン
電池、酸化銀電池、リチウムフッ化カーボン電池などの
一次電池に加えて、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電
池といつ２次電池が開発され、それぞれの用途に応じた
携帯用の電源として使用されている。
くから行なわれている。電池の使用目的、特性等に応じ
て数多くの電極活物質、それらの組合せが研究され、実
際に商品として充分な性能を有する電池が開発されてき
ている。これまでに、マンガン電池、アルカリマンガン
電池、酸化銀電池、リチウムフッ化カーボン電池などの
一次電池に加えて、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電
池といつ２次電池が開発され、それぞれの用途に応じた
携帯用の電源として使用されている。
現在、電池に関する要求特性が多様化してきており、電
池の研究も細分化される傾向にあるが、多くの労力が、
高い電池特性を持つリチウム電池の２次電池化の研究に
向けられている。しかし、リチウム金属を単独で電極と
して用いた場合には充放電の繰り返しにより、いわゆる
デンドライトが発生し、それが２次電池化の大きな障害
となっている。この点に関しては、既に多くの改良研究
が報告されており、溶媒、電解質、添加剤、電極基盤等
の様々な角度からアゾローチが行なわれている。この中
で、電極基盤に関する研究からは、アル１ニウムを電極
基盤として用いる事が、充放電サイクル効率、寿命の面
に於いて最も好ましいという結論が得られている。
池の研究も細分化される傾向にあるが、多くの労力が、
高い電池特性を持つリチウム電池の２次電池化の研究に
向けられている。しかし、リチウム金属を単独で電極と
して用いた場合には充放電の繰り返しにより、いわゆる
デンドライトが発生し、それが２次電池化の大きな障害
となっている。この点に関しては、既に多くの改良研究
が報告されており、溶媒、電解質、添加剤、電極基盤等
の様々な角度からアゾローチが行なわれている。この中
で、電極基盤に関する研究からは、アル１ニウムを電極
基盤として用いる事が、充放電サイクル効率、寿命の面
に於いて最も好ましいという結論が得られている。
しかしながら、アルミニウムを電極基盤に用い九場合に
も問題がある。すなわち、アルミニウム基盤は、充放電
の繰り返しにより表面に亀裂を生じ、電極の微粉化が起
こり劣化する。そして、斯かる劣化が起こると電極活物
質の脱落が生ずるため、アルミニウムを′ａ億基盤に用
いたリチウム２次電池は１００〜２００１ｇ１程度のサ
イクル寿命しか得られ々い。
も問題がある。すなわち、アルミニウム基盤は、充放電
の繰り返しにより表面に亀裂を生じ、電極の微粉化が起
こり劣化する。そして、斯かる劣化が起こると電極活物
質の脱落が生ずるため、アルミニウムを′ａ億基盤に用
いたリチウム２次電池は１００〜２００１ｇ１程度のサ
イクル寿命しか得られ々い。
上記の問題点を解決するために、本発明者らは、アルミ
ニウム基盤の微粉化防止を目的として鉛量検討を重ねた
結果、アルミニウムと他の特定の金属とからなる′ｗ／
Ｌ極基盤が微粉化を生じにくく耐久性に１誕れたもので
あることを見出し、本発明を完成した。
ニウム基盤の微粉化防止を目的として鉛量検討を重ねた
結果、アルミニウムと他の特定の金属とからなる′ｗ／
Ｌ極基盤が微粉化を生じにくく耐久性に１誕れたもので
あることを見出し、本発明を完成した。
すなわち本発明は、アルミ−ラムと、原子番号５０番以
下でかつモース硬度２．０以下の金属とからなるリチウ
ム２次電池用゛ル極を提供するものである。
下でかつモース硬度２．０以下の金属とからなるリチウ
ム２次電池用゛ル極を提供するものである。
本発明においてアルミニウムと共に使用される金属とし
ては、原子番号５０番以下でかつモース硬度２．０以下
のものであればいずれ−４苧 のものでも良いが、就中特にインジウム、スズが好まし
い。モース硬度が２．０より大きい金属を用いるとアル
ミニウム基盤と同様：電極の微粉化が発生するため好ま
しくない。また、原子番号が５０よりも大きい金属を用
いると、電池Ｏ１＄ｆ：ｉｔあた抄の出力密度が小さく
々るので好ましくない。
ては、原子番号５０番以下でかつモース硬度２．０以下
のものであればいずれ−４苧 のものでも良いが、就中特にインジウム、スズが好まし
い。モース硬度が２．０より大きい金属を用いるとアル
ミニウム基盤と同様：電極の微粉化が発生するため好ま
しくない。また、原子番号が５０よりも大きい金属を用
いると、電池Ｏ１＄ｆ：ｉｔあた抄の出力密度が小さく
々るので好ましくない。
本発明のリチウム２次電池用［極は、アルミニウムと原
子番号５０以下でかつモース硬度２．０以下の金属とか
らなるものであって、例えばこれら２棟の金属の合金及
び原子番号５０ｖｒ以下でかつモース硬度２．０以下の
金属の表面にアルミニウムを槓ｌ−シたものが好適に使
用される。
子番号５０以下でかつモース硬度２．０以下の金属とか
らなるものであって、例えばこれら２棟の金属の合金及
び原子番号５０ｖｒ以下でかつモース硬度２．０以下の
金属の表面にアルミニウムを槓ｌ−シたものが好適に使
用される。
合金は、例えば、溶融状態にある二種の金属を混合する
方法、固体状態の二種の金属をたたき込んで均一に一体
化する方法、アルミニウムの微粉末を溶融状態の金属に
分散させた後固化させる方法、アルミニウムの微粉ヲ展
性のある金桐に練り込む方法、金桐の表面に他の金属を
蒸着によって析出合金化させる方法、二種以上の金属を
同時に蒸着により析出させる方法、溶液中から電気化学
的に析出合金化させる方法等積々の方法で製造すること
ができる。斯くして製造される合金のアルミニウムと原
子番号５０番以下でかつ硬度２．０以下の金桐との組成
比は重量比にして１：９〜９：１、特に１：２〜２：１
となるようにするのが好ましい。
方法、固体状態の二種の金属をたたき込んで均一に一体
化する方法、アルミニウムの微粉末を溶融状態の金属に
分散させた後固化させる方法、アルミニウムの微粉ヲ展
性のある金桐に練り込む方法、金桐の表面に他の金属を
蒸着によって析出合金化させる方法、二種以上の金属を
同時に蒸着により析出させる方法、溶液中から電気化学
的に析出合金化させる方法等積々の方法で製造すること
ができる。斯くして製造される合金のアルミニウムと原
子番号５０番以下でかつ硬度２．０以下の金桐との組成
比は重量比にして１：９〜９：１、特に１：２〜２：１
となるようにするのが好ましい。
また、積層構造のｉ？Ｌ極は、例えばアルミニウム薄膜
の間に原子番号５０番以下でかつ硬度２．０以下の金属
をはさみ平板上でたたき込むなどしてこれらの二種の金
属を張シ合わす方法等により製造される。この場合、表
層にあるアルミニウムの膜厚は１〜１０００Ｐとするの
が好ましい。なお、この場合、電極としてはアルミニウ
ム面のみが使用される。
の間に原子番号５０番以下でかつ硬度２．０以下の金属
をはさみ平板上でたたき込むなどしてこれらの二種の金
属を張シ合わす方法等により製造される。この場合、表
層にあるアルミニウムの膜厚は１〜１０００Ｐとするの
が好ましい。なお、この場合、電極としてはアルミニウ
ム面のみが使用される。
アルミニウム基盤の劣化の原因は明らかではないが１例
えば次のことが考えられる。すなわち、充電時における
アルミニウム基盤へのリチウム金属の浸入が、アルミニ
ウムーリチウム合金のα相におけるリチウムの拡散速度
ｒ律速されるために、アルミニウム基盤の表面に集中す
ること、及びリチウムの出入りによる体積変化が急激で
あシ比較的硬くて機械的強度の弱いアルミニウム金属が
その変化に追従できないために微粉化が生じるものと考
えられる。
えば次のことが考えられる。すなわち、充電時における
アルミニウム基盤へのリチウム金属の浸入が、アルミニ
ウムーリチウム合金のα相におけるリチウムの拡散速度
ｒ律速されるために、アルミニウム基盤の表面に集中す
ること、及びリチウムの出入りによる体積変化が急激で
あシ比較的硬くて機械的強度の弱いアルミニウム金属が
その変化に追従できないために微粉化が生じるものと考
えられる。
従って、この考えを基にするなら、本発明で使用した原
子番号５０番以下でかつモース硬度２．０以下の金属は
、電極中にあって、充電により供給されるリチウム金属
を電極全体で均一に吸蔵できるようにする作用、あるい
はリチウムと合金化したときの体積変化を吸収できるよ
うに電極の柔軟性を増進させる作用、換言すればバイン
ダー的役割を有するものと考えられる。
子番号５０番以下でかつモース硬度２．０以下の金属は
、電極中にあって、充電により供給されるリチウム金属
を電極全体で均一に吸蔵できるようにする作用、あるい
はリチウムと合金化したときの体積変化を吸収できるよ
うに電極の柔軟性を増進させる作用、換言すればバイン
ダー的役割を有するものと考えられる。
次に実施例を挙げて本発明を説明するが、 ８一
本発明はこれら実施例に限定されるものではかい。
実施例
インジウム金属（和光紬薬製、純度９９．９９％）を１
０μの厚さのアルミニウム薄膜（純度９９．９９％）２
枚を用いてはさみ、平板上でたたき込み、厚さ１００μ
のサンドイッチ構造を有する合金を作製した。このもの
を１儂×１備の大きさに切り出し、切り口を工？キシ樹
脂で被覆してインジウムの露出部がなくなるようにする
。このようにして作製した電極を１．０モルの濃度のリ
チウム、ｒｅ−クロレー） （ＬｉＣ１０４）を溶解し
た７”ａビレンカーメネート中で電解（１００μム／
ｃｍ”の電流を用いた）シ、電極表面上にリチウムを析
出させた。その後、逆電流を流して放電させると、クー
ロン効率９０％以上でリチウムの利用がなされた。
０μの厚さのアルミニウム薄膜（純度９９．９９％）２
枚を用いてはさみ、平板上でたたき込み、厚さ１００μ
のサンドイッチ構造を有する合金を作製した。このもの
を１儂×１備の大きさに切り出し、切り口を工？キシ樹
脂で被覆してインジウムの露出部がなくなるようにする
。このようにして作製した電極を１．０モルの濃度のリ
チウム、ｒｅ−クロレー） （ＬｉＣ１０４）を溶解し
た７”ａビレンカーメネート中で電解（１００μム／
ｃｍ”の電流を用いた）シ、電極表面上にリチウムを析
出させた。その後、逆電流を流して放電させると、クー
ロン効率９０％以上でリチウムの利用がなされた。
実施例２
窒素気流下で、アルミニウム（純度９９．９９％）とス
ズ（和光紬薬製９９．９９％）（モル比で１＝１）を溶
融させ均一な合金を作シ、平板上でたたいてＩ Ｃ１！
Ｘ Ｉ ＣＩ！の板状電極を作製した。この電極を用
い実施例１で用いた溶液中でリチウムの析出、溶出を繰
り返し大所、クーロン効率９０％以上でリチウムの利用
がなされた。しかも、１０００回のサイクル試験の後も
なんら電極の劣化は見られなかった。
ズ（和光紬薬製９９．９９％）（モル比で１＝１）を溶
融させ均一な合金を作シ、平板上でたたいてＩ Ｃ１！
Ｘ Ｉ ＣＩ！の板状電極を作製した。この電極を用
い実施例１で用いた溶液中でリチウムの析出、溶出を繰
り返し大所、クーロン効率９０％以上でリチウムの利用
がなされた。しかも、１０００回のサイクル試験の後も
なんら電極の劣化は見られなかった。
本発明のリチウム２次電池用電極は、多数回の充放電サ
イクルを繰り返しても劣化が起こらないので、リチウム
２次電池の実用化を進めることができる。
イクルを繰り返しても劣化が起こらないので、リチウム
２次電池の実用化を進めることができる。
以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、アルミニウムと原子番号５０番以下でかつモース硬
度２．０以下の金属とからなることを特徴とするリチウ
ム２次電池用電極。 ２、アルミニウムと、原子番号５０番以下でかつモース
硬度２．０以下の金属の合金である特許請求の範囲第１
項記載のリチウム２次電池用電極。 ３、原子番号５０番以下でかつモース硬度２．０以下の
金属の表面にアルミニウムを積層したものである特許請
求の範囲第１項記載のリチウム２次電池用電極。 ４、原子番号５０番以下でかつモース硬度２．０以下の
金属がインジウム又はスズである特許請求の範囲第１〜
３項のいずれか１項記載のリチウム２次電池用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60169512A JPS6231950A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | リチウム２次電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60169512A JPS6231950A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | リチウム２次電池用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6231950A true JPS6231950A (ja) | 1987-02-10 |
Family
ID=15887882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60169512A Pending JPS6231950A (ja) | 1985-07-31 | 1985-07-31 | リチウム２次電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6231950A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344079A (en) * | 1990-10-12 | 1994-09-06 | Yoshino Kogyosho Co., Ltd. | Foaming nozzle for sprayer |
-
1985
- 1985-07-31 JP JP60169512A patent/JPS6231950A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5344079A (en) * | 1990-10-12 | 1994-09-06 | Yoshino Kogyosho Co., Ltd. | Foaming nozzle for sprayer |
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