JPS63166149A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
- Publication number
- JPS63166149A JPS63166149A JP61312208A JP31220886A JPS63166149A JP S63166149 A JPS63166149 A JP S63166149A JP 61312208 A JP61312208 A JP 61312208A JP 31220886 A JP31220886 A JP 31220886A JP S63166149 A JPS63166149 A JP S63166149A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- battery
- lithium
- electrolyte secondary
- 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.)
- Granted
Links
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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (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
本発明は非水電解液二次電池に関わり、特にその負極材
料の改良に関するものである。
料の改良に関するものである。
従来の技術
従来よりこの種の非水電解液二次電池には負極活物質と
して、リチウム、ナトリウム、アルミニウムなどを用い
ることが知られている。またこのような負極活物質にデ
ンドライトが生じないようにするため負極材料にＣｄ
、 ＡＩ 、 Ｂｉ 、 Ｐｂ 、 Ｓｎ 。
して、リチウム、ナトリウム、アルミニウムなどを用い
ることが知られている。またこのような負極活物質にデ
ンドライトが生じないようにするため負極材料にＣｄ
、 ＡＩ 、 Ｂｉ 、 Ｐｂ 、 Ｓｎ 。
Ｉｎなどが成分である可融合金を使うことが知られてい
る。
る。
リチウム、ナトリウム、アルミニウムなどの金属単体で
負極を形成する場合、電解液の種類によリデンドライト
が生じ、サイクル寿命が低下することがある。このデン
ドライトはリチウムが負極の場合、リチウム粒子界面の
活性な点から生じており、デンドライトはまた活性なた
めすぐ電解液と反応し、不活性化してしまう。このため
、単金属を用いる負極はデンドライトの発生と不活性化
による活物質の余分な消費のため、サイクル寿命が短い
。
負極を形成する場合、電解液の種類によリデンドライト
が生じ、サイクル寿命が低下することがある。このデン
ドライトはリチウムが負極の場合、リチウム粒子界面の
活性な点から生じており、デンドライトはまた活性なた
めすぐ電解液と反応し、不活性化してしまう。このため
、単金属を用いる負極はデンドライトの発生と不活性化
による活物質の余分な消費のため、サイクル寿命が短い
。
負極に可融合金などを用いた場合、負極活物質は合金中
に吸蔵されるだめデンドライトは生じない。また電解液
の種類にあまり依存しない特性を示すことがわかってい
る。しかしながら、負極活物質をリチウムとした場合リ
チウム単金属で２０ｅ２ｍＡｈ／ｄの容量密度に対し、
合金の飽和吸蔵量はリチウムも含めてそのＶ３ぐらいに
しかならない。また負極に合金を用いた時、リチウム金
属単体と比べ電位が０．２〜０．８ｖ程度高くなるため
、電池電圧は逆、に低下し、エネルギー密度が小さくな
る。
に吸蔵されるだめデンドライトは生じない。また電解液
の種類にあまり依存しない特性を示すことがわかってい
る。しかしながら、負極活物質をリチウムとした場合リ
チウム単金属で２０ｅ２ｍＡｈ／ｄの容量密度に対し、
合金の飽和吸蔵量はリチウムも含めてそのＶ３ぐらいに
しかならない。また負極に合金を用いた時、リチウム金
属単体と比べ電位が０．２〜０．８ｖ程度高くなるため
、電池電圧は逆、に低下し、エネルギー密度が小さくな
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、すなわち負極にＬｉ 。
Ｎａ 、 ＡＩなどの単体金属を用い充放電させた場合
、デンドライトが電解液の種類に依存し発生し正極と短
絡したり、かつデンドライト表面が非常に活性なため電
解液と反応し、不活性化が急速に進むため電池のサイク
ル寿命が短くなる。
、デンドライトが電解液の種類に依存し発生し正極と短
絡したり、かつデンドライト表面が非常に活性なため電
解液と反応し、不活性化が急速に進むため電池のサイク
ル寿命が短くなる。
また負極に合金を使用し、負極活物質であるＬｉ＋。
Ｎａ” 、 Ａ（１＋などを吸蔵、放出させる場合、電
解液の種類によるサイクル寿命はあまり変化しないが、
合金中に保有できる活物質量は単位体積換算で単金属の
場合よりい倍となる。
解液の種類によるサイクル寿命はあまり変化しないが、
合金中に保有できる活物質量は単位体積換算で単金属の
場合よりい倍となる。
同時に負極活物質を保有した合金は単金属の場合より０
．２〜０．８ｖ程度電位が高く、電池としては電圧がそ
の分低下するため、エネルギー密度が小さくなる。
．２〜０．８ｖ程度電位が高く、電池としては電圧がそ
の分低下するため、エネルギー密度が小さくなる。
以上のような問題点があげられる。
本発明はこのような問題点を解決するもので、電池のサ
イクル寿命と容量を増大することによりエネルギー密度
を向上させることを目的とするものである。
イクル寿命と容量を増大することによりエネルギー密度
を向上させることを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
負極活物質であるアルカリ金属に１重量パーセント以上
の濃度で、Ｐｂ 、 Ｂｉ 、 Ｓｎ 、 Ｉｎ 、
Ａｌｌ 。
の濃度で、Ｐｂ 、 Ｂｉ 、 Ｓｎ 、 Ｉｎ 、
Ａｌｌ 。
Ｓｂ 、 Ｍからなる群より選んだ少くとも１種の金属
を添加したものを負極材料として用いるものである。
を添加したものを負極材料として用いるものである。
作 用
本発明の範囲内にある負極材料を用いた負極はその添加
濃度により負極が活物質単金属の場合と同様な電位と容
量密度を示すため、電池電圧は合金を用いた時よりも高
くかつ容量も大きいためエネルギー密度の高い電池とな
る。
濃度により負極が活物質単金属の場合と同様な電位と容
量密度を示すため、電池電圧は合金を用いた時よりも高
くかつ容量も大きいためエネルギー密度の高い電池とな
る。
また添加物のため活性なポイントが粒子界面に集中せず
、負極表面全体に均一な活性なポイントを生じ、同じ電
流密度では単金属で形成した負極と異なりデンドライト
は発生しない。そのためサイクル寿命の長い電池の作成
が可能となる。
、負極表面全体に均一な活性なポイントを生じ、同じ電
流密度では単金属で形成した負極と異なりデンドライト
は発生しない。そのためサイクル寿命の長い電池の作成
が可能となる。
実施例
本発明は負極活物質としてリチウムを使用し、添加物と
してｈを用いた場合についての実施例を第１〜第３図を
用いて説明する。
してｈを用いた場合についての実施例を第１〜第３図を
用いて説明する。
第１図は本発明を実施するために用いた径が２０ｎ１総
高が１．６Ｈの電池の一部断面図を示す。
高が１．６Ｈの電池の一部断面図を示す。
図中１は本発明の負極であり、ステンレスｉ封口板３の
内面に形成したステンレス製負極集電体２に圧着固定し
ている。４はステンレス製ケース、６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（以下ＰＰと略す
）製セパレータ、８はＰＰ製含浸材、９はＰＰ製ガスケ
フトである。
内面に形成したステンレス製負極集電体２に圧着固定し
ている。４はステンレス製ケース、６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（以下ＰＰと略す
）製セパレータ、８はＰＰ製含浸材、９はＰＰ製ガスケ
フトである。
正極は組成が重量部でＭｏ ０３１００に対し、カーボ
ンブラック１６、フッ素樹脂系結着剤１５とし、容量が
２０ｍＡｈとなるように秤量し、ケース４の内面に形成
した正極集電体６にケース内成型したものを用いた。
ンブラック１６、フッ素樹脂系結着剤１５とし、容量が
２０ｍＡｈとなるように秤量し、ケース４の内面に形成
した正極集電体６にケース内成型したものを用いた。
電解液は１モル／ｌの過塩素酸リチウム（Ｌ ｉ Ｃ（
１０４）を溶解した炭酸プロピレン（Ｐａ）’ｉ用いた
。
１０４）を溶解した炭酸プロピレン（Ｐａ）’ｉ用いた
。
負極は種々の添加物濃度のリチウムを厚さ２００μｍ１
径１５ｆｆφに加工したものを用いた。
径１５ｆｆφに加工したものを用いた。
電池の封口後２４時間経過した電池の電圧はリチウム単
金属を負極として組込んだ電池と変化はなかった。また
添加剤として本発明にあげた金属による差もなかった。
金属を負極として組込んだ電池と変化はなかった。また
添加剤として本発明にあげた金属による差もなかった。
しかし、添加物濃度が本発明の範囲を超えたところでは
電池電圧は低下し、合金を使用したものに近づいていっ
た。
電池電圧は低下し、合金を使用したものに近づいていっ
た。
第２図は本発明の負極を第１図に示した電池で実施した
時のサイクル特性である。充放電々流はともに１艷とし
、充電時のカット電圧を３．ＯＶ１放電時のカット電圧
を１．ｏＶとした。
時のサイクル特性である。充放電々流はともに１艷とし
、充電時のカット電圧を３．ＯＶ１放電時のカット電圧
を１．ｏＶとした。
図中Ａが添加物濃度１重量％、Ｂが０．５重量部、Ｃが
０．１重量部のものであり、Ｄがリチウム単金属使用の
ものである。
０．１重量部のものであり、Ｄがリチウム単金属使用の
ものである。
第２図より電池のサイクル寿命がＤのリチウム単金属使
用のものより長いことがわかる。また添加物の濃度によ
りサイクル寿命が若干具なっているのは添加物濃度によ
る活性はポイントの存在率が異なるためである。
用のものより長いことがわかる。また添加物の濃度によ
りサイクル寿命が若干具なっているのは添加物濃度によ
る活性はポイントの存在率が異なるためである。
第３図は第１図に示した電池の１０サイクル目の充放電
曲線である。充放電条件は上記と同一のものである。
曲線である。充放電条件は上記と同一のものである。
図中Ｅが添加物濃度１重量％のもの、ＦがＬｉ−Ａ／（
組成ＬＬ ： Ｍｌ ５０ ： ５０ ａｔｏｍｉｃ
％ ）合金で同サイズに加工したもの、Ｇがリチウム単
金属のものである。この図より本発明のＥがＧのリチウ
ム単金属使用のものと比較し放電々圧に差がないことが
わかる。またＦの合金を使用したものはＥ、Ｇより電圧
が低く、従ってエネルギー密度の小さなものとなってい
ることがわかる。
組成ＬＬ ： Ｍｌ ５０ ： ５０ ａｔｏｍｉｃ
％ ）合金で同サイズに加工したもの、Ｇがリチウム単
金属のものである。この図より本発明のＥがＧのリチウ
ム単金属使用のものと比較し放電々圧に差がないことが
わかる。またＦの合金を使用したものはＥ、Ｇより電圧
が低く、従ってエネルギー密度の小さなものとなってい
ることがわかる。
発明の効果
以上の説明から明らかのように本発明によれば、従来の
ものと比較し、高エネルギー密度でかつサイクル寿命が
長いという特性を有する工業的価値の高い非水電解液二
次電池を提供できるものである。
ものと比較し、高エネルギー密度でかつサイクル寿命が
長いという特性を有する工業的価値の高い非水電解液二
次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図は同電池のサイクル特性を示す図、第３図は同電
池の充放電曲線を示す図である。 １・・・・・・負極、２・・・・・・負極集電体、３・
・・・・・封口板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名１−
負極合金 ２−負層稟覚依 ３− 封口板 ４−ケース ５−正極集電体 ６− 正層合躬 ７−−ｔ！パレータ 第２図 サイクル数 第３図 充放電容量（ｍＡｈ）
第２図は同電池のサイクル特性を示す図、第３図は同電
池の充放電曲線を示す図である。 １・・・・・・負極、２・・・・・・負極集電体、３・
・・・・・封口板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名１−
負極合金 ２−負層稟覚依 ３− 封口板 ４−ケース ５−正極集電体 ６− 正層合躬 ７−−ｔ！パレータ 第２図 サイクル数 第３図 充放電容量（ｍＡｈ）
Claims (1)
- （１）アルカリ金属イオンを含む非水電解液と、充放電
可能な正極と、アルカリ金属を負極とする電池において
、負極アルカリ金属中に鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）
、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ヒ素（Ａｓ）、
アンチモン（Ｓｂ）、アルミニウム（Ａｌ）からなる群
より選んだ少なくとも１重量パーセント以下混入するこ
とを特徴とする非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312208A JPH07118315B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61312208A JPH07118315B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63166149A true JPS63166149A (ja) | 1988-07-09 |
| JPH07118315B2 JPH07118315B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=18026499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61312208A Expired - Lifetime JPH07118315B2 (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118315B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021140974A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 電池の負極材料とその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126157A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム電池 |
| JPS63126158A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム電池 |
| JPS63126159A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム電池 |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61312208A patent/JPH07118315B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126157A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム電池 |
| JPS63126158A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム電池 |
| JPS63126159A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム電池 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021140974A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 電池の負極材料とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07118315B2 (ja) | 1995-12-18 |
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