JPS63166148A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
- Publication number
- JPS63166148A JPS63166148A JP61312205A JP31220586A JPS63166148A JP S63166148 A JPS63166148 A JP S63166148A JP 61312205 A JP61312205 A JP 61312205A JP 31220586 A JP31220586 A JP 31220586A JP S63166148 A JPS63166148 A JP S63166148A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- battery
- alloy
- lithium
- charge
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (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
本発明はリチウム二次電池に関するものである。
従来の技術
従来より、リチウム二次電池用の負極は大きく次の２つ
の方法に別けられる。
の方法に別けられる。
（１）リチウム金属単体だけで負（至）材料を形成する
もの。
もの。
（２） リチウムイオンを吸蔵、放出する保持体で負
極材料を形成するもので、主にＣｄ、Ｐｂ、ａｎ。
極材料を形成するもので、主にＣｄ、Ｐｂ、ａｎ。
Ｂｉ、Ｉｎなどを成分とする合金がよく用いられる。
（１）と（２）を単位体積当りの容量密度で比較した場
合、（１）のリチウム単体では２ｏθ２ｍＡｈ／６ｎ、
（２）の保持体を用いる方法では最も吸蔵能力の大きい
も（７） ’ｔ’ １７００ ｍＡ ｈ／ｃｍである。
合、（１）のリチウム単体では２ｏθ２ｍＡｈ／６ｎ、
（２）の保持体を用いる方法では最も吸蔵能力の大きい
も（７） ’ｔ’ １７００ ｍＡ ｈ／ｃｍである。
しかし実際に上記（１） 、 （２）の２種の負極材料
を用いて、電解液として過塩素酸リチウム（Ｌ Ｉ Ｃ
ｆ１Ｏ４）を溶解した炭酸プロピレン（ｐｃ）を用いて
電池を構成した場合、（１）のリチウム金属単体の場合
よりも（２）の合金を負極材料として用いた方が充放電
効率は高く、電池の寿命は長くなる。特に正極の可逆性
の良好な部分を使用するための負極容量規制の電池とし
た場合、リチウム金属単体では放電時に負極にリチウム
が残らず、充電時に負極集電体上にリチウムが析出する
ためさらに充放電効率が低くなる。またリチウム金属を
用いた充放電させる場合には電解液の種類によりデンド
ライトが発生することがあり、一般的に電解液の種類に
依存しない合金を用いる方が電池の寿命は長い。
を用いて、電解液として過塩素酸リチウム（Ｌ Ｉ Ｃ
ｆ１Ｏ４）を溶解した炭酸プロピレン（ｐｃ）を用いて
電池を構成した場合、（１）のリチウム金属単体の場合
よりも（２）の合金を負極材料として用いた方が充放電
効率は高く、電池の寿命は長くなる。特に正極の可逆性
の良好な部分を使用するための負極容量規制の電池とし
た場合、リチウム金属単体では放電時に負極にリチウム
が残らず、充電時に負極集電体上にリチウムが析出する
ためさらに充放電効率が低くなる。またリチウム金属を
用いた充放電させる場合には電解液の種類によりデンド
ライトが発生することがあり、一般的に電解液の種類に
依存しない合金を用いる方が電池の寿命は長い。
次に合金の中ではＬ ｉ −Ａｊ！ 、 Ｌ ｉ −Ｃ
ｄ−Ｉ ｎ−Ｐｂ 。
ｄ−Ｉ ｎ−Ｐｂ 。
Ｌｉ−８ｎ−Ｎｉ系などがあるが負極容量規制の電池の
場合は充放電効率が９８チ以下と小さく、長寿命の二次
電池は期待できない。その合金の種類の中でもＬｉ−Ｃ
ｄ−Ｂ１−Ｐｂ系合金は充放電効率が最も高いが、それ
は合金の組成に依存することがわかった。
場合は充放電効率が９８チ以下と小さく、長寿命の二次
電池は期待できない。その合金の種類の中でもＬｉ−Ｃ
ｄ−Ｂ１−Ｐｂ系合金は充放電効率が最も高いが、それ
は合金の組成に依存することがわかった。
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、充放電効率が負極集電体の
材質や電解液の種類に大きく依存するリチウム金属単体
を負極として用いることはできないし、かつ充放電効率
がリチウム金属単体よりも高いＬｉ−Ａｎ 、Ｌｉ−Ｃ
ｄ−Ｉｎ−Ｐｂ１Ｌｉ−Ｎｉ−ａｎ系でも正極の可逆性
の良好な部分を使用するための負極容量規制の電池では
充放電効率が短いという問題点がある。
材質や電解液の種類に大きく依存するリチウム金属単体
を負極として用いることはできないし、かつ充放電効率
がリチウム金属単体よりも高いＬｉ−Ａｎ 、Ｌｉ−Ｃ
ｄ−Ｉｎ−Ｐｂ１Ｌｉ−Ｎｉ−ａｎ系でも正極の可逆性
の良好な部分を使用するための負極容量規制の電池では
充放電効率が短いという問題点がある。
本発明はこのような問題点を解決するもので、電池のサ
イクル寿命と容量の安定化の向上を目的とするものであ
る。
イクル寿命と容量の安定化の向上を目的とするものであ
る。
問題点を解決するだめの手段
上記の問題点を解決するために、本発明はりチウム二次
電池の負極材料に重量％でＣｄを２５〜４０、Ｂｉを２
ｏ〜２５、残りがＰｂであるＣｄ−Ｂ１−Ｐｂ系合金を
用いるものである。
電池の負極材料に重量％でＣｄを２５〜４０、Ｂｉを２
ｏ〜２５、残りがＰｂであるＣｄ−Ｂ１−Ｐｂ系合金を
用いるものである。
作 用
本発明の範囲内にあるＣｄ−Ｂ１−Ｐｂ系合金は充放電
効率が９９．９％以上と高く、負極容量規制の電池構成
とした時に一定な充放電容量を維持するという作用があ
る。また正極が無機化合物である時、０ボルトまでの過
放電を行うと性能が回復しないが、この負極材料で負極
容量規制の電池は性能が回復することとなる。
効率が９９．９％以上と高く、負極容量規制の電池構成
とした時に一定な充放電容量を維持するという作用があ
る。また正極が無機化合物である時、０ボルトまでの過
放電を行うと性能が回復しないが、この負極材料で負極
容量規制の電池は性能が回復することとなる。
実施例
本発明の実施例を第１〜第３図を用いて説明する。
第１図は本発明の負極合金の充放電効率をみるために用
いた径が２０ｒＨＲ１総高が１．６ｍｍの電池の一部断
面図を示す。１は負極合金、２はステンレス製負極集電
体、３はステンレス製封口板、４はステンレス製ケース
、５はチタン製正極集電体、６は三酸化モリブデンを正
極活物質とした正極合剤、７は微細孔をもつポリプロピ
レン製セパレータ、８はポリプロピレン製含浸材、９は
ポリプロピレン製ガスケットである。
いた径が２０ｒＨＲ１総高が１．６ｍｍの電池の一部断
面図を示す。１は負極合金、２はステンレス製負極集電
体、３はステンレス製封口板、４はステンレス製ケース
、５はチタン製正極集電体、６は三酸化モリブデンを正
極活物質とした正極合剤、７は微細孔をもつポリプロピ
レン製セパレータ、８はポリプロピレン製含浸材、９は
ポリプロピレン製ガスケットである。
正極は組成が重量部でＭｏ５ｓ１００に対し、カーボン
ブラック１６、フッ素樹脂系結着剤１６とし、容量が５
０ ｍＡｈとなるように正極集電体に充填した後、打抜
いたものを用いた。
ブラック１６、フッ素樹脂系結着剤１６とし、容量が５
０ ｍＡｈとなるように正極集電体に充填した後、打抜
いたものを用いた。
電解液は１ ％ル／ １１ （Ｄ Ｌ ｉｃ！！、０４
を溶解Ｌ＊ｐｃを用いた。そして負極は圧延、打抜いた
合金（１５ｍφｘ １００ ｐｍ 、 Ｃｄ −Ｂ １
−Ｐｂ系）にステンレス製ネットを圧着したのち、封口
板にスポットしている。負極活物質のリチウムは３０
ｍＡｈの容量をもつように打抜き、合金にはりつけ、電
池に組込んだ。その後、電池を６０°Ｃの環境温度下で
２４時時間−た。電池の中のリチウムは、この過程を通
った後、負極合金中にすでに吸蔵されていることを確認
した。
を溶解Ｌ＊ｐｃを用いた。そして負極は圧延、打抜いた
合金（１５ｍφｘ １００ ｐｍ 、 Ｃｄ −Ｂ １
−Ｐｂ系）にステンレス製ネットを圧着したのち、封口
板にスポットしている。負極活物質のリチウムは３０
ｍＡｈの容量をもつように打抜き、合金にはりつけ、電
池に組込んだ。その後、電池を６０°Ｃの環境温度下で
２４時時間−た。電池の中のリチウムは、この過程を通
った後、負極合金中にすでに吸蔵されていることを確認
した。
第２図は本発明を第１図に示した電池で実施した際の負
極の充放電効率である。
極の充放電効率である。
この図はＣｄの重量パーセントを３０にし、あとのＢｉ
とｐｂの組成を変化させたものである。
とｐｂの組成を変化させたものである。
第２図より、充放電効率が最大となるのがＢ１で２０〜
２６重量パーセントの時であること濾わかる。Ｂｉが２
０％より小さい時、充放電効率は９９％以下であシ、電
池としてのサイクル寿命は短い。またＢｉが２６重量パ
ーセントを超える時、さらに充放電効率の低下が急激で
あることがわかっ九。これはＢｉの増加にともなう充放
電の際の合金の微粉化が顕著に起るためであることがわ
かった。
２６重量パーセントの時であること濾わかる。Ｂｉが２
０％より小さい時、充放電効率は９９％以下であシ、電
池としてのサイクル寿命は短い。またＢｉが２６重量パ
ーセントを超える時、さらに充放電効率の低下が急激で
あることがわかっ九。これはＢｉの増加にともなう充放
電の際の合金の微粉化が顕著に起るためであることがわ
かった。
さらにＣｄの重量パーセントを０〜６０まで変化させた
時には、０〜２０までは極板の微粉化が激しく充放電効
率が低下すること、また４０〜６゜までは合金負極の飽
和吸蔵量が小さく 、５ｍＡｈ／Ｊ以内の小さい容量密
度の電池しかできないことがわかった。
時には、０〜２０までは極板の微粉化が激しく充放電効
率が低下すること、また４０〜６゜までは合金負極の飽
和吸蔵量が小さく 、５ｍＡｈ／Ｊ以内の小さい容量密
度の電池しかできないことがわかった。
以上でＣｄ−Ｂ１−Ｐｂ系合金が本発明の範囲内で優れ
た充放電効率をもち、リチウム二次電池の負極として最
適であることがわかる。
た充放電効率をもち、リチウム二次電池の負極として最
適であることがわかる。
第３図は本発明を第１図に示した電池で添加するリチウ
ム量を変化させ、実施した際の電池のサイクル特性であ
る。ここでは負極合金の組成はＣ（が３０．Ｂｔが２０
、ｐｂが５Ｃ１）重量パーセントである合金を使用した
。
ム量を変化させ、実施した際の電池のサイクル特性であ
る。ここでは負極合金の組成はＣ（が３０．Ｂｔが２０
、ｐｂが５Ｃ１）重量パーセントである合金を使用した
。
充放電条件は電流１ ｍＡで上限２．７■、下限１、ｏ
Ｖの範囲でサイクルしたものである。ここでは正極の充
放電時に生じる不活性化容量は約１０ｍＡｈ となっ
た。
Ｖの範囲でサイクルしたものである。ここでは正極の充
放電時に生じる不活性化容量は約１０ｍＡｈ となっ
た。
図中（５）はリチウム添加量３０ｍＡｈのもの、（Ｂ）
は２０ ｍＡｈのもの、（ｑは４０ ｍＡｈのものであ
る。
は２０ ｍＡｈのもの、（ｑは４０ ｍＡｈのものであ
る。
この図からもわかるように（５）、ｐについては充放電
の容量密度の差はあるものの充放電効率は９９．９％以
上の高い性能をもち、従ってサイクル寿命も長いものと
なっていることがわかる。しかしながら初期に２０ｍＡ
ｈ／ｃｍ以上の容量密度をもつ（Ｂ）は充放電効率が低
くサイクル寿命が短いものとなっている。
の容量密度の差はあるものの充放電効率は９９．９％以
上の高い性能をもち、従ってサイクル寿命も長いものと
なっていることがわかる。しかしながら初期に２０ｍＡ
ｈ／ｃｍ以上の容量密度をもつ（Ｂ）は充放電効率が低
くサイクル寿命が短いものとなっている。
以上の例からも本発明の範囲内にあるものはリチウム二
次電池の特性として優れた特性をもっていることがわか
る。
次電池の特性として優れた特性をもっていることがわか
る。
発明の効果
ｌ 以上のように本発明によれば、従来のものより
充放電効率は高くし、寿命を長くするという効果がえら
れる。
充放電効率は高くし、寿命を長くするという効果がえら
れる。
従ってビデオのタイマーのメモリーバックアップやテレ
ビのリモコンなど充電する機会の多い機種に適する電池
を提供できるものである。
ビのリモコンなど充電する機会の多い機種に適する電池
を提供できるものである。
第１図は本発明の一実施例における電池の一部断面図、
第２図は同電池の負極合金組成を変化させた時の負極の
充放電効率を示す図、第３図は同電池のサイクル特性を
示す図である。 １・・・・負極合金、２・・・・・・負極集電体、３・
・・・・・封口板、４・・・・ケース、５・・・・・正
極集電体、６・・・・・正極合剤、７・・・・・・セパ
レータ、８・・・・・含浸材、９・・・・・ガスケット
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 サイクル敷
第２図は同電池の負極合金組成を変化させた時の負極の
充放電効率を示す図、第３図は同電池のサイクル特性を
示す図である。 １・・・・負極合金、２・・・・・・負極集電体、３・
・・・・・封口板、４・・・・ケース、５・・・・・正
極集電体、６・・・・・正極合剤、７・・・・・・セパ
レータ、８・・・・・含浸材、９・・・・・ガスケット
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第３図 サイクル敷
Claims (1)
- 負極にＬｉ−Ｃｄ−Ｂｉ−Ｐｂ系合金を用い、容量密度
２０ｍＡｈ／ｃｍ＾３以内の二次電池において、リチウ
ムを除いた時の合金組成が重量％でＣｄが２０〜４０、
Ｂｉが２０〜２５、残りがＰｂであることを特徴とする
リチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312205A JPS63166148A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312205A JPS63166148A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63166148A true JPS63166148A (ja) | 1988-07-09 |
Family
ID=18026469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61312205A Pending JPS63166148A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63166148A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61238015A (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-23 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用表示装置 |
| JPS6264638A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-23 | サン−ゴバン・ヴイトラ−ジユ | フロントガラスを有する乗り物に組み込まれた“ヘッドアップタイプ”の表示装置 |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61312205A patent/JPS63166148A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61238015A (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-23 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用表示装置 |
| JPS6264638A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-23 | サン−ゴバン・ヴイトラ−ジユ | フロントガラスを有する乗り物に組み込まれた“ヘッドアップタイプ”の表示装置 |
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