JPS63166166A - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

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JPS63166166A
JPS63166166A JP61312207A JP31220786A JPS63166166A JP S63166166 A JPS63166166 A JP S63166166A JP 61312207 A JP61312207 A JP 61312207A JP 31220786 A JP31220786 A JP 31220786A JP S63166166 A JPS63166166 A JP S63166166A
Authority
JP
Japan
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positive electrode
negative electrode
discharge
alloy
capacity
Prior art date
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Pending
Application number
JP61312207A
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English (en)
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Hide Koshina
秀 越名
Nobuo Eda
江田 信夫
Teruyoshi Morita
守田 彰克
Toru Matsui
徹 松井
Yukio Nishikawa
幸雄 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63166166A publication Critical patent/JPS63166166A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • HELECTRICITY
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/40Alloys based on alkali metals
    • YGENERAL 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
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  • 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。

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 従来よりこの種の二次電池用の正極活物質としては、三
酸化モリブデン(M o O3) 、五酸化バナジウム
(P2O6)、二酸化マンガy (MnO2)、二酸化
モリブデン(MoB2)や複合酸化物のP2O6−P2
O3などが挙げられる。
次にリチウム二次電池用の正極活物質として必要な条件
をあげ得るとすれば以下に示す事項があげられる。。
0)水溶液系との特性差をもつために、高電圧であるこ
と (2)可逆性が高く、サイクル寿命が長いこと(3)容
量密度が大であること 以上の事項に各活物質を照合せてみると、M o O3
、M o S 2は電圧が低く、高出力の二次電池の可
能性は低い。P2O6は、可逆性の高い部分の容量密度
が小さい。v20.−P2O3は、容量密度が小さい。
Mn O2は電圧は高いが可逆性に乏しい。このように
上記の正極活物質は、二次電池用としての条件を満足す
ることは難しい。そこで正極活物質の条件3の部分を削
除し、可逆性の高い部分だけを利用する方法が考えられ
る。例えばP2O5では放電々圧が3.6vである部分
だけを利用すると非常に高い可逆性が得られることがわ
かっている。従って結果的に2Jルf7)u、M n 
O2、P2O6、P2O5−P2O3であるが、P2O
6−P2O3は非常に吸湿性が激しく量産には不適と考
えられる。
次に負極であるが、正極を部分的に利用する場合、負極
の容量は正極の部分的な容量と等しくなければならない
。このため、負極にリチウム金属を使用すると放電の際
、全リチウムが費され、充電時に負極集電体上にリチウ
ムを電着する方法をとらなければならない。この場合、
リチウム上に電着する場合と異なり、異種金属上に電着
するため負極の充放電効率は低下する。
負極にリチウム吸蔵合金を用いた場合、例えばLi −
A(l  系合金では、放電時にリチウムが放出するた
め、残ったアルミニウム粒子が偏在し、充電時に元の電
極形状に戻らないといった現象が生じる。
またリチウム金属より充放電効率の高いLi−Cd−P
b系合金を用いた場合、Li−Alと異なりリチウムを
放出しても基板であるCd −Pb  合金は形状変化
が少なく適当であると考えられる。しかし正極に■20
5など放電々位の高い所で使用した場合、放電の末期に
Cd、Pbが溶出してくるという現象が起こる。
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、正極活物質KMoO3゜M
oS2.v2o6.■205− P2O5,M n O
。のどれを選択しても負極にリチウム金属単体を用いた
場合、充電時、異種金属からなる集電体上に電着せざる
を得なくなり、結果充放電効率の低下が生じ、サイクル
寿命は短かくなるという問題点がある。
次にリチウムイオンを吸蔵・放出する合金を負極に用い
た場合、リチウムに対しa、OV以上の高電位域で優れ
た可逆性をもつ正極活物質、すなわちv206などは合
金の成分であるCd、Pbなどが溶出し、正極側と短絡
現象を起すという問題点の他に、L i −Cd−I 
n−Pb合金などはこのような条件での充放電効率が9
7%程度と低く、サイクル寿命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 この問題点を解決するために、本発明は負極にL i 
−Cd−B 1−Pb系合金を用い、正極にT−MnO
2を主成分とする活物質を用いて、正極の充放電可能な
電気容量に対し、負極の充放電可能な電気容量を68〜
80%とするものである。
作  用 本発明の範囲にある電池は、Li −Cd −Bi−P
b系合金を用いるため、リチウムに対し2.Ovまでの
放電が可能で、かつその時の充放電効率が99.7%以
上という優れた特性が引き出せ、かつ正極に利用率が高
いγ−Mn O2を用い、この正極に対する負極の充放
電可能な電気容量を68〜80%とすることでさらに可
逆性の良好なリチウム二次電池が得られることとなる。
実施例 本発明の実施例を第1〜第4図を用いて説明する。
第1図は本発明の充放電特性をみるために用いた径が2
0mm、総高が1.6ffll11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、6
はチタン製正極集電体、6はγ−Mn O2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、19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γ−MnO2100に対し、カー
ボンブラック6、フッ素樹脂系結着剤1oとし、容量が
36〜50mAh となるように秤量し、5の正極集電
体を4のケースにスポットしているものに管内成形した
ものである。
電解液は1モル/eのLiC1o4をPC:DME=1
:1の体積比の混合溶媒に溶解したものを用いた。
負極は圧延、打抜いた合金(16■φ×125μm。
Cd : Bi : Pb = 30 : 20 : 
50重量バーセ7ト)を3の封口板に2の負極集電体を
スポットしであるものに圧着し、表面を粗面化した後、
負極活物質であるリチウムを圧着し、電池に組込んだ。
リチウムの容量は25〜50mAhであり、電池に組込
んだ後、環境温度60℃で24時間置くことにより、リ
チウムは全て負極合金中に吸蔵されることがわかってい
る。
第2図は本発明を第1図に示した′電池で実施した際の
サイクル特性である。この場合は、リチウム添加量を3
5mAhとし、正極容量を36〜6゜mAh 変化させ
るものである。
充放電条件は20’Cで、充電・放電とも1.0mAの
電流を充電時、電池電圧3.ovでカットし、放電時1
.OVでカットするサイクル条件を用いた。
図中Aが正極容量45 mAh、 B 40 mAh、
 C60mAh、D35mAhのものである。この図よ
pAが最もサイクル寿命の長いことがわかる。Dは正極
の実際に充放電する容量が負極から供給される容量より
小さく、正極容量規制の電池となっている。
第3図は本発明を第1図に示した′電池で実施した際の
サイクル特性である。この場合は、正極容量を45mA
h とし、リチウムの添加量を26〜50mAh 変化
させたものである。充放電条件は第2図に示した条件と
同じである。
図中Eがリチウム添加量35 mAh のもの、Fが4
omAh、Gが30 mAh 、 Hが25 mAh 
、  Iが45 mAh 、Tが50 mAh  のも
のである。
この図よりEが最もサイクル寿命の長いことがわかる。
■と■については第2図中のDと同様に正極容量規制の
電池となっていることがわかった。
また1、1については負極の単極試験の結果、負極の充
放電効率が低いことがわかった。そして、G、Hについ
ては放電末期時、正極の電位がリチウムの電位に対し、
2.8vと高く、負極はそのためにリチウムに対し1.
8vとなっており負極中のリチウムがは七んどなくなる
ために極板の微粉化の進行がEより促進されることがわ
かった。
第4図は第2図及び第3図をまとめたものである。正極
及び負極の充放電にともなう不活性化容量はそれぞれ初
期に添加した正極理論容量、負極飽和吸蔵量に対し、2
0%、50%と計算し、充放電可能な容量を算出した。
第4図では本発明の領域イの部分が300サイクル以上
のサイクル寿命をもつ領域である。かつこの領域では、
0ボルトまでの過放電を行った結果、負極の電位がリチ
ウムに対し約2.4vであるが、合金の成分の溶出電位
までにはなっておらず、正極も可逆性が良好な部分で留
っていることがわかった。従って通常の無機化合物を正
極に適用するわぎり実現され得ない0ボルトまでの過放
電が可能となった。
発明の効果 以上のように本発明によれば、従来のものより充放電効
率を高くし、寿命を長くするという効果かえられる。
さらに電池設計上、0ボルトの過放電状態にも耐えうる
という特性を備えているため、ビデオのタイマーのバッ
クアップ用やテレビのリモコンなどの電源として有益な
電池である。
【図面の簡単な説明】
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図は同電池の正極容量を変化させた時のサイクル特
性を示す図、第3図は同電池のリチウム添加量を変化さ
せた時のサイクル特性を示す図、第4図は実正極容量に
対する実負極容量比とサイクル寿命との関係を示す図で
ある。 1・・・・・・負極合金、2・・・・・・負極集電体、
3・・・・・・封口板、4・・・・・・ケース、6・・
・・・・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名サイ
クル寿命(サイクルン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 負極にLi−Cd−Pb−Bi系合金を使用し、正極に
    γ−MnO_2を主成分とする活物質を用いる二次電池
    において、正極の充放電可能な電気容量に対し、負極の
    充放電可能な電気容量が58〜80%であることを特徴
    とするリチウム二次電池。
JP61312207A 1986-12-26 1986-12-26 リチウム二次電池 Pending JPS63166166A (ja)

Priority Applications (1)

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JP61312207A JPS63166166A (ja) 1986-12-26 1986-12-26 リチウム二次電池

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JPS63166166A true JPS63166166A (ja) 1988-07-09

Family

ID=18026490

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JP61312207A Pending JPS63166166A (ja) 1986-12-26 1986-12-26 リチウム二次電池

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6613477B2 (en) * 2000-02-22 2003-09-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Lithium secondary battery
US8776382B2 (en) 2008-10-02 2014-07-15 Ihi Corporation Cutting instrument

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US6613477B2 (en) * 2000-02-22 2003-09-02 Sanyo Electric Co., Ltd. Lithium secondary battery
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