JPS63148554A - 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フッ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との混合物を正極
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
り、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おいて、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
と銀粉末との混合体を正極活物質とし、充放電によジリ
チウムを吸蔵、放出するリチウム合金を負極とし玉電解
液として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ものを用いるもの
である。

作　　用 正極として二酸化マンガンと銀粉末とを混練し均一に混
合分散させているので、正極体の強度も大きく、これを
ベレット状に成型する。

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、従来の電気二重層における
電荷チャージを主とした系と異なシ、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
の代りとして銀粉末を用いることによシ過充電状態にお
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シ、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。

鉛、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言う
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
形状が安定であり、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りリ
チウムを吸蔵し易く、かつ形状をしっかりと安定して保
つことができる。

蛇とえば、カドミウムを重量比で５０９６とし、残りの
ｅｓｏ％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シ可能となる。

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仁とがで
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。

３５０’Ｃで６時間加熱処理した二酸化マンガンを７６
重量部に銀粉末６重量部を加え、予備混合撹拌した後に
、厚さ０．５ｍｎ＋、直径１４ｆｆｌ１１のベレット状
に成型した。この時のベレット重量は１６０　Ｉｖであ
った。このようにしてえられたベレットを正極とし、次
に、ビスマス、カドミウムがｓｏ：ｓ。

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（ＬｔＣＩ０４１モル／ｌ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１０％とした。

これをドライエアー中で乾燥後、線径０−１　ｆｆ１ｌ
ｌｌ　ｓ６ｏメツシュ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。

セパレーター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ＬｉＣ
ｌＩＯ３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２０１１１１ｎｅ厚さ１．６閣
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にニッケルスクリーン４をスポット溶
接し、その後上記リチウム吸蔵合金を圧着固定する。

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、正極ベレット６を正極ケースアに挿入し、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、Ｂの電池を用い、０．３ｍＡ定電流で１時間
の充放電を行い、６ｏｏサイクル、１ｏ００サイクル、
２０ｏｏサイクル充電後、０．１！ｌｎＡで放電し端子
電圧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。

試験個数は各１０個とした。

尚、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
で電池を作成し、同条件で特性を比較すると放電時間で
１０時間程度となジ約本発明品の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。

従来品にくらべ、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、５・・・・・・セパレータ
、６・・・・・・正極、７・・・・・・正極ケース。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
クー毫！ｆ＆リシブ。 ２−　灯υ棲 ３−Ｊ：陽 ４−＝　　１１ト ５−ｔノ（骨り一タ Ｇ−ｉ袴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二酸化マンガンと銀粉末との混合体からなる正極と、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、有機電解液を用いたことを特徴とする充放電可能な
   電池。