JPS63148541A - 充電可能な電池 - 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、移動用直流電源、バックアップ用電源などに
用いる充電可能な電池に関する。

従来の技術 従来、リチウムを負極の活物質とした高エネルギー密度
の電池、いわゆるリチウム電池としては、正極にフッ化
炭素とカーボンブラックとの混合体、あるいは二酸化マ
ンガンとカーボンブラック及び結着剤との混合体を用い
、負極にリチウム金属。

電解液に過塩素酸リチウムまたはホウ７ツ化リチウムを
溶かしたプロピレンカーボネートやγブチロラクトン、
又はこれらと１，２−ジメトキシエタン（以下ＤＭＥと
呼ぶ）との混合溶液が用いられている。

一方充電可能な直流電源電池としては、活性炭繊維を正
、負極に用い、過塩素酸アンモニウムを溶かしたプロピ
レンカーボネートを電解液として用いた電池、あるいは
二酸化マンガンと銀粉末。

フッ素樹脂の混合物を正極とし、負極にリチウム金属、
電解液に過塩素酸リチウムを溶かしたプロピレンカーボ
ネートとＤＭＥとの混合液を用いたものが発表されてい
る。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、前者は一次電池としてであ
シ、充電は現段階ではできない状態である。

又後者は、充電は可能であるが、電気容量が非常に小さ
なものであったり、電気容量は大きいが、充放電を繰返
すと負極リチウムの崩壊が生じ、いわゆるサイクル特性
が悪いと言う欠点を持っていた。

本発明はこのような問題点を解決するものでリチウム合
金を負極に用いた充電可能な電池に於いて、電気容量が
大きく、充放電サイクル特性を向上させることを目的と
したものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するため、二酸化マンガン
と銀粉末とフッ素樹脂との混合体及び金属集電体からな
る正極と、充放電によりリチウムを吸蔵・放出するリチ
ウム合金からなる負極と、プロピレンカーボネート、γ
−ブチロラクトン。

ＤＭＥからなる単量液または混合液を溶媒とし、これに
過塩素酸リチウムあるいはホウフッ化リチウムの単体も
しくは混合体を溶質として溶かした電解液とを用いるも
のである。

作　　用 正極として二酸化マンガン、銀粉末をフッ素樹脂と混練
してこれを金属集電体上に造膜し、これを圧延、打ち抜
いて使用する。

又正極活物質として、二酸化マンガンを用い、導電剤と
して銀粉末を用いているため、従来の二重層における電
荷チャージを主とした系と異なり、電気容量が、飛躍的
に向上する。

さらに導電剤として、従来のカーボンブラックや黒鉛類
の代シとして銀粉末を用いることにょシ、過充電状態に
おいても、電池内部でのガス発生が抑制され、電池の膨
張や破裂を防止することが出来る。

又負極として、充放電によりリチウムを吸蔵・放出する
リチウム合金を用いることにより、充放電を繰返しても
、負極が崩壊することがなく、安定した充放電特性を有
している。

リチウムを吸蔵する金属としては、ビスマス。

スズ、カドミウム、アンチモン、インジウム、水銀、テ
ルルなどがある。

この中でビスマス、スズなどはリチウムの吸蔵量が大き
いが、リチウムの吸蔵に伴い粉状に破壊され易いという
欠点を持っている。

逆にカドミウムは吸蔵量は小さいが、リチウム吸蔵後の
形状が安定であシ骨材的な役割を果たす。

これらの金属を適当に配合し、合金化することによジリ
チウムを吸蔵し易く、かつ形状をしっかシと安定して保
つことができる。

たとえば、カドミウムを重量比で５０％とし、残りの６
０ｔｌｂにビスマス、スズ、鉛などの単一金属あるいは
複数金属を配合することにより可能となる。

このような合金に、リチウムを電気化学的に、あるいは
溶融法によって吸蔵させ、リチウム合金とすることがで
きる。

国力フッ素樹脂としては、フッ素樹脂微粉末を水に分散
させた水性ディスパージョンを二酸化マンガン、銀粉末
と混練し、その混線過程でフッ素樹脂を繊維化して分散
させることによシ、緻密で均一に混合することができる
。

実施例 以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。

３６０℃で６時間加熱処理した二酸化マンガン７６重量
部に、銀粉末６重量部を加え、予備混合攪拌した後に、
フッ素樹脂の水性ディスパージョン（固形分比約ｅｏ％
　）を固形分で２０重量部を加えて混練し、造膜してチ
タン製集電体上に圧延し、正極体を構成し、これを直径
１４ｍ、厚さ０．６簡に打ち抜いて使用した。この時の
重量は１６６キであった。

このようにして見られたものを正極体とし、次にビスマ
ス、カドミウムがｓｏ　：　ｓｏの組成比（重量比）の
合金を厚さ５０μｍのシート状に圧延し、これを有機電
解液（ＬｉＣ４Ｏ４を１モＶｔ添加したプロピレンカー
ボネートとＤＭＥが１＝１の混合液）中に浸漬し、リチ
ウム極を対極として電解還元し、リチウムを前記合金に
吸蔵させて、リチウム合金とする。

なおリチウムの吸蔵量は合金に対して約１ｏチとした。

これをドライエアー中で乾燥後、線径０　、１　ｔｒｍ
　。

６ｏメツシユのニッケルスクリーンに圧着し、打ち抜い
て負極材料とした。

セパレータにはポリプロピレンの不織布と微孔膜を重ね
合わせて用い、電解液としてプロピレンカーボネートと
ＤＭＥを溶積比１：１で混合し、この混合液にＬ　ｉ　
ＣｌＯ４を１モル／ｌの濃度で添加したものを準備した
。

これらの材料を用い、図に示すようなリチウム電池を作
った。その大きさは直径２０ｍ、厚さ１．６■である。

まず、ポリプロピレンからなる絶縁封口リング１を負極
端子を兼ねたステンレス鋼製封口板２と組み合わせ、そ
の開口部を上側に静置する。

そして、封口板２の中に負極集電体であるニッケルスク
リーン４をスポット溶接する。その後これにリチウム合
金からなる負極を圧着する。

次に皿状セパレータ６を入れて、前述した電解液を注液
する。

その後、正極６をチタン製集電体７上に造膜圧延してこ
れを打ち抜き、チタン集電体７と正極ケース８が向かう
ように載置し、前述の電解液を注液する。

この正極ケース内に前述の組立てた封口板を嵌合しケー
ス開口部を内側にかしめて封口する。

このようにして得られた本発明の電池をＡとし比較例と
して、負極にリチウム単体を使用し、正極その他はすべ
てＡと同じにして電池を構成しＢとした。

これらＡ、　　Ｈの電池を用い、ｏ、ｓｍＡ定電源で１
時間の充放電を行い、６００サイクル、　　１０００サ
イクル、２０００サイクル充電後、ｏ、　１ｍＡで放電
し、端子電圧が２ｖを切るまでの放電時間を比較した。

その結果を下記に示した。

試験個数はいずれも１０個 なお従来の炭素繊維を正・負極材にしたり、正極に活性
炭素、負極にリチウムを用いたタイプの電池は、同条件
で特性を比較すると放電時間で１０時間程度と本発明品
の１０分の１程度であった。

発明の効果 以上の通り本発明における充放電可能な電池は、従来に
くらべ、電気容量が大きく、しかも充放電サイクル特性
に優れている。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例におけるコイン形の充電可能な電池
の断面図である。 １・・・・・・絶縁リング、２・・・・・・封口板、３
・・・・・・負極、４・・・・・・負極集電体、６・・
・・・・セパレータ、６・・・・・・正極、７・・・・
・・正極集電体、８・・・・・・正極ケース、。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｆ−
Ｊｌ！ｌ攻ワνゲ ２−　　封１植 ３・−負腸 ヰー・−・　蓼劉ト ５−ｔノ１’＆　−タ ６−−−ｉ碕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二酸化マンガンと銀粉末及びフッ素樹脂繊維との混合体
   及び金属集電体からなる正極と、充放電によりリチウム
   を吸蔵、放出するリチウム合金負極と、有機電解液とを
   用いたことを特徴とする充電可能な電池。