JPS63218161A - 非水電解液電池 - 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、正極活物質として二酸化マンガン。

電解液として非水電解液を用いる二酸化マンガン・リチ
ウム電池の導電材の改良に関するものである。

従来の技術 従来、この種の円筒形リチウム電池は、大きな放電電流
を取り出せる様にシート状の正極と負極をセパレータを
介して渦巻き状に巻いた構成にして正負極板の反応面積
を大きくして匝用している。

反応面積を可能な限り大きくするために薄形極板を用い
、セパレータを介して渦巻き状に構成するが、この場合
、二酸化マンガンの導電材として、その比表面積がａｏ
ｏｙｒｆ／ｇ以上のカーボンブラック単独を焼成二酸化
マンガンに対し５〜１０重量％混合し、結着剤としてポ
リテトラフルオロエチレンを添児して混練した合剤を金
属の多孔体に充填し、圧延してシート状の極板としてい
た。

発明が解決しようとする問題点 比表面積がｓ　ｏ　ｏ　ｙｄ　／　９以上のカーボンブ
ラックを単独で二酸化マンガンの導電材に庚用した場合
は、カーボンブラックの嵩密度（，９／ｃｃ）が小さい
為に二酸化マンガン粉末との均一な混合ができにくい。

史に、シート状の極板にした場合、単位体積当りの充填
容量（ｍｈｈ／ｃＡ　）が小さくなる。

又、逆に比表面積が２０ｍ″／ｇ以下の黒鉛を単独で二
酸化マンガンの導電材に用いた場合は、極□板の単位体
積当りの充填容量（ｍＡｈ／ｃｉ　）は大きくなるが、
二酸化マンガンの粒子間の電子電導ネットワークが不十
分になる為に、放電利用率が低下したり、保存中に電池
の内部抵抗が上昇するなどの問題があった。

本発明は、この様な問題点を解決するもので、二酸化マ
ンガンの導電材に比表面積の大きい人造黒鉛と、小さい
人造黒鉛の２種類を用いることにより正極合剤の単位体
積当りの充填容量を増大す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 この様な問題点を解決する為に本発明は、比表面積が３
００ゴ／ｇと適度に大きい人造黒鉛と、１ｏｉ／ｇと比
較的比表面積が小さい人造黒鉛の２種類を混合して、二
酸化マンガンの導電材に使用したものである。

作用 この構成によって比表面、＠の適度に大きい３００Ｗ／
、！ｉｌの人造黒鉛は、二酸化マンガン粉末の粒子間の
電子電導ネットワークを十分に確保させる。

一方、比表面積の小さい１ｏゴ／ｇの人造黒鉛は、圧延
時に合剤が滑べり効果を発揮して、より充填容量（ｍＡ
ｈ　／　ｃｒＡ　）を増大させる。比表面績の大きい人
造黒鉛と小さい人造黒鉛を混合する事により、電子電導
ネットワークの向上と充填密度の増大の相乗効果を発揮
し、細密充填を可能にするので、極板の単位体積当りの
充填容量（ｍＡｈ　／　ｃａ　）が著しく向上すること
となる。又電池の保存中の内部抵抗の上昇を抑えること
にも有効となる。

実施例 図は本発明の一実施例による円筒形二酸化マンガン・リ
チウム電池の断面を示す。図中１は鉄にニッケルメッキ
した電池容器、２はリチウム負極、３は正極板で、３ｓ
ｏ’ｃ〜４００°Ｃで熱処理した電解ＭｎＯ２粉宋を主
体とし、これに導電材として比表面積が３００ゴ／ｇと
１ｏゴ／ｇの人造黒鉛を混ぜ合わせて１０重量％添加し
、結着剤にポリ四弗化エチレンをｍえて水で混練した合
剤を、圧延ローラーでシート化する。これを図示してな
いが、エキスパンドｍ工したチタンの多孔性集電体に圧
入する。

この様にして作ったシート状の正極板を１１０°Ｃで乾
燥後所定の寸法に切断して、正極側のリード板４を正極
板３にスポット溶接する。この正極リード板４をスポッ
ト溶接した部分に図示してないが絶縁テープを表裏共に
張りつけて補強する。

正極板３の長さ方向の一端を巻き芯にして、微孔性のポ
リプロピレンよりなるセパレータ６を介してリチウム負
極２と対向させ、渦巻き状の極板群を構成する。この極
板群構成後、リチウム負極２のリード板を穴あき底部絶
縁板６を介して、電池容器１の内底部に接する様に挿入
してスポット溶接する。

以上の様にして極板群を電池容器に収納した後、炭酸プ
ロピレン（ｐ、ｃ）と、１．２ジメトキシエタン（ＤＭ
Ｅ）　との混合溶媒に１モル／ｌとなる様にＬｊＣｌ、
Ｏａを溶解した電解液の所定量を注液する。

その後、上部絶縁板７を配置した後、正極リード板４を
封口ガスケット８にカシメられたム４リベット９に溶接
する。１０は正極端子である。

本発明による効果を確認する為に、比表面積の異なる人
造黒鉛又は、カーボンブラックを単独法用もしくは混合
飲用した場合の３種類（Ａ、Ｂ。

Ｃ）の合剤処方について、シート状の極板を作−た。表
−１に合剤処方の詳細例を示す。

表−１ 導電材の添加量は二酸化マンガンに対し各々１０重量％
に固定して極板の単位体積当りの充填容量を調べた結果
本発明による人の合剤処方が最も大きく、ｓ　９０　ｍ
Ａｈ　／ｃｒｄを得た。一方、従来処方の比表面積のＢ
ＯＯｒｐ’ｌ／ｇ以上のカーボンブラック単独を吏用し
たＣ処方では、カーボンブラックの嵩が大きい為に充填
容量は、Ａ処分の８０％相当で最も小さい。又、導電材
の比表面積の３ｏ○ｄ／ｇ単独を飲用したＢ処方では、
導電材の比表面積がＣ処方より小さい為に充填容量はＣ
処方の１．２倍と大きくなる。

一方、表−１に示したＡ、Ｂ、Ｃ処方の極板を１吏用し
て図示した２１５Ａサイズの円筒形二酸化マンガン・リ
チウム電池を試作し電池の特性評価を行なった。１０！
ＩＩＡ定電流で２．ＯＶまでの放電容量（ｍＡｈ）と受
流１ＫＨ２で測定した内部抵抗（Ω）を初度および６０
°Ｃ３ケ月保存について評価した。

その結果を表−２に示す。

表−２ 表−２の結果から明らかな様に、処方人は電池の放電容
量が最も大きく、内部抵抗は処方Ｃと同等であるのに対
し、処方Ｂは内部抵抗が初度から高く、保存後に上昇す
る。

この原因は、黒鉛の比表面積が影響しているものと推察
される。比表面積が３ｏｏｙｙ（／ｇの人造黒鉛のみを
単独で用いた処方ＢはＭｎＯ２ａ子間の電子電導ネット
ワークが不十分になっている事が考えられる。その為に
高温保存中にいくらか極板が１膨潤するので、この影響
が顕著に出たものである。

一方、処方Ｃの場合、初度及び保存後の放電容量が小さ
いのは、表−１で示した通り単位体積当りの充填容量が
小さい事に起因している。しかし内部抵抗は比表面積が
大きいカーボンブランクを庚用しているので、電子電導
ネットワークが十分であるため低く安定している。本発
明の処方人は、比表面積の３００　ｖｆ　／　ｇと１０
扉／ｇの人造黒鉛を混合して庚用しているので、二酸化
マンガン粒子間の電子電導ネットワークが良くなり、内
部抵抗も安定している事がわかる。これは、比表面積の
大きい人造黒鉛粉と小さい人造黒鉛粉本が二酸化マンガ
ン粉末と均一に混合され、よシ密に接触するため、表−
１に示した様に単位体積当りの充填容量（ｍＡｈ　／ｃ
ｒｄ　）も増える。又、本発明の処方Ａは比表面積の大
きい人造黒鉛と小さい人造黒鉛との組合せが電子電導ネ
ットワークを十分確保し、更に圧延してシート状の極板
にした場合人造黒鉛とＭｎＯ２の配列が適切になる為に
膨れを抑制する効果が考えられる。人造黒鉛を飲用する
理由は天然黒鉛に比較して不純物が著しく少なく純度が
高い事にある。

又、以上は円筒形リチウム電池について説明したが、コ
イン形電池についても充填容量（ｍｉｈ／ｃ４）を高め
る効果がある。又、アルカリマンガン電池についても前
述の様な充填容量（ｍＡｈ　１ｃｒｄ　）が高められ、
その実施効果は十分確認されている。

発明の効果 以上の如く本発明によれば、単位体積当りの充填容量（
ｍＡｈ／ｃｒｄ）を著しく向上させ、電池に適用した場
合の高温保存特性に優れた信顆性の高い円筒形リチウム
電池を提供できるという効果がえられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の円筒形二酸化マンガン・リチウム電池の断
面図である。 ３・・・・・・正極板、４・・・・・−正極リード板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　散　男　ほか１名−電
相４に器 −−−Ｌ　ｉ箕づ１反 一正極版 一一−ワードηえ 一重部　・ −カ゛スグント −Ａ、ｌ−ワベット ー王極嫡子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二酸化マンガンを活物質とし導電材として黒鉛を
   含む正極合剤を備え、前記導電材として比表面積が３０
   ０ｍ＾２／ｇと１０ｍ＾２／ｇの２種類の人造黒鉛を用
   いた非水電解液電池。
2. （２）導電材が見掛密度０．１３ｇ／ｃｃと０．１５ｇ
   ／ｃｃの２種類の人造黒鉛からなる特許請求の範囲第１
   項に記載の非水電解液電池。