JPH02148654A - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
- Publication number
- JPH02148654A JPH02148654A JP63302886A JP30288688A JPH02148654A JP H02148654 A JPH02148654 A JP H02148654A JP 63302886 A JP63302886 A JP 63302886A JP 30288688 A JP30288688 A JP 30288688A JP H02148654 A JPH02148654 A JP H02148654A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- battery
- current collector
- porosity
- discharge
- 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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
-
- 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
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Primary 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、リチウム金属などのアルカリ金属を負極活物
質とし、常温で液体であるオキシ−・ロゲン化物などを
正極活物質および電解質の溶媒とし、炭素質多孔体を正
極とする非水電解質電池に関するものである。
質とし、常温で液体であるオキシ−・ロゲン化物などを
正極活物質および電解質の溶媒とし、炭素質多孔体を正
極とする非水電解質電池に関するものである。
従来の技術
リチウムなどのアルカリ金属を負極活物質とし、常温で
液体であるオキシノ〜ロゲン化物、例えば塩化チオニル
塩化スルフリルなどを正極活物質および電解液の溶媒と
する非水電解液電池では、正極にはアセチレンブラック
を主とする炭素質多孔体が用いられている（例えば特公
昭５９−２８９４７号公報、特開昭６１−１９０６７号
公報）。
液体であるオキシノ〜ロゲン化物、例えば塩化チオニル
塩化スルフリルなどを正極活物質および電解液の溶媒と
する非水電解液電池では、正極にはアセチレンブラック
を主とする炭素質多孔体が用いられている（例えば特公
昭５９−２８９４７号公報、特開昭６１−１９０６７号
公報）。
上記の炭素質多孔体はアセチレンブラック、黒鉛などの
炭素材料とポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系
樹脂バインダーから成り、リチウムイオンなどのアルカ
リ金属イオンとオキシ−・ロゲン化物などの液体活物質
との放電反応の場となるものである。従って、電解液で
もある液体活物質の含浸を良くシ、放電反応生成物の蓄
積による放電反応の阻害を防ぐために、微細な空隙を多
数形成したものが良いとされており、空隙率８０％程度
が必要とされている。
炭素材料とポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系
樹脂バインダーから成り、リチウムイオンなどのアルカ
リ金属イオンとオキシ−・ロゲン化物などの液体活物質
との放電反応の場となるものである。従って、電解液で
もある液体活物質の含浸を良くシ、放電反応生成物の蓄
積による放電反応の阻害を防ぐために、微細な空隙を多
数形成したものが良いとされており、空隙率８０％程度
が必要とされている。
一方、空隙率が大きくなると導電材である炭素粒子間或
いは炭素粒子と正極集電体との間の接触が悪くなり、炭
素質正極内での集電が悪くなる。
いは炭素粒子と正極集電体との間の接触が悪くなり、炭
素質正極内での集電が悪くなる。
電極の集電効率を向上させる一般的な方法の一つとして
炭素質導電性被膜を形成することが知られている（例え
ば特開昭５８−４８３６１号公報）。
炭素質導電性被膜を形成することが知られている（例え
ば特開昭５８−４８３６１号公報）。
また炭素質とチタン等の金属粉末との混合物の導電性被
膜を形成することにより、さらに導電性を改良できると
されている（特開昭５６−１６６６４９号公報）。
膜を形成することにより、さらに導電性を改良できると
されている（特開昭５６−１６６６４９号公報）。
発明が解決しようとする課題
上記従来のオキシハロゲン化物などの液体正極活物質を
用いた電池の問題点を、第２図に示す構造のリチウム塩
化チオニル円筒形電池を一例として説明する。
用いた電池の問題点を、第２図に示す構造のリチウム塩
化チオニル円筒形電池を一例として説明する。
第２図において２１は負極端子を兼ねるステンレス鋼製
の電池ケース、２は金属リチウム負極、３はガラス繊維
製筒状セパレータである。４は炭素質多孔体正極であり
、アセチレンブラック、人造黒鉛、ポリテトラフルオロ
エチレンバインターよりなる。６は電池蓋で、その外周
部は前記電池ケース１の開口部と溶接されており、電池
蓋５の中央部にはガラス繊維製６により絶縁された正極
端子７が設けられている。正極端子７はニッケル製の正
極集電棒８と上端部が溶接されている。９は電解液兼正
極活物質であり、塩化チオニルに電解質のリチウムテト
ラクロロアルミネート（ＬｉムＩＣｇ４）を１．５モル
／ｌ溶解させたものである。１ｏはガラス繊維製の上紙
である。
の電池ケース、２は金属リチウム負極、３はガラス繊維
製筒状セパレータである。４は炭素質多孔体正極であり
、アセチレンブラック、人造黒鉛、ポリテトラフルオロ
エチレンバインターよりなる。６は電池蓋で、その外周
部は前記電池ケース１の開口部と溶接されており、電池
蓋５の中央部にはガラス繊維製６により絶縁された正極
端子７が設けられている。正極端子７はニッケル製の正
極集電棒８と上端部が溶接されている。９は電解液兼正
極活物質であり、塩化チオニルに電解質のリチウムテト
ラクロロアルミネート（ＬｉムＩＣｇ４）を１．５モル
／ｌ溶解させたものである。１ｏはガラス繊維製の上紙
である。
炭素質多孔体正極４の空隙率が小さく、炭素粒子の密度
が高い場合には、正極集電棒８と正極４の炭素粒子との
接触が十分良く、内部抵抗の小さい電池が得られるが、
正極活物質兼電解液である塩化チオニルの正極内部への
含浸が不十分であるため、放電反応が負極２近傍の正極
表面に集中する。従って、放電反応生成物である塩化リ
チウム。
が高い場合には、正極集電棒８と正極４の炭素粒子との
接触が十分良く、内部抵抗の小さい電池が得られるが、
正極活物質兼電解液である塩化チオニルの正極内部への
含浸が不十分であるため、放電反応が負極２近傍の正極
表面に集中する。従って、放電反応生成物である塩化リ
チウム。
イオン等の固形物が正極表面に堆積し、正極内部へのリ
チウムイオンの拡散が阻害され、十分な放電容量が得ら
れないという課題を有していた。
チウムイオンの拡散が阻害され、十分な放電容量が得ら
れないという課題を有していた。
また、正極４の空隙率が十分に大きい場合には、正極内
部への塩化チオニル電解液が十分に含浸できるが、正極
内の炭素粒子と正極集電棒８との接触が不十分となるた
め、電池の内部抵抗が増大し。
部への塩化チオニル電解液が十分に含浸できるが、正極
内の炭素粒子と正極集電棒８との接触が不十分となるた
め、電池の内部抵抗が増大し。
かつ不安定となった。従って放電時の電池電圧の低減或
いは電池電圧が不安定で変動するという課題を有してい
た。
いは電池電圧が不安定で変動するという課題を有してい
た。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、放電容量が
大きくかつ安定した放電電圧を得ることができる非水電
解質電池を提供することを目的としている。
大きくかつ安定した放電電圧を得ることができる非水電
解質電池を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
この課題を解決するために本発明の非水電解質電池は、
炭素質多孔体正極の空隙率を８０〜９０％とし、かつ正
極集電体の表面に炭素とニッケル微粉末を導電材とし水
ガラスを結着材とする導電層を形成したことを特徴とす
る。
炭素質多孔体正極の空隙率を８０〜９０％とし、かつ正
極集電体の表面に炭素とニッケル微粉末を導電材とし水
ガラスを結着材とする導電層を形成したことを特徴とす
る。
作用
上記構成によると、炭素質多孔体正極の空隙率が８０〜
９０％と大きくなり、正極内の炭素粒子密度が小さくな
っても正極集電体表面の導電層により良好な電子伝導が
得られる。導電層中のニッケル粉末は導電作用だけでな
く放電反応の触媒的作用と、また水ガラスとともに導電
層の効果的な凹凸を形成している。導電層の結着材とし
ては水ガラスが最も効果的であり、かつ耐化学薬品性も
優れていて望ましいものである。他の樹脂等の結着材で
は１例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂は、オキシハ
ロゲン化物等と反応、溶解してしまうため、実使用上で
効果が得られないか、逆に悪影響が表われる。
９０％と大きくなり、正極内の炭素粒子密度が小さくな
っても正極集電体表面の導電層により良好な電子伝導が
得られる。導電層中のニッケル粉末は導電作用だけでな
く放電反応の触媒的作用と、また水ガラスとともに導電
層の効果的な凹凸を形成している。導電層の結着材とし
ては水ガラスが最も効果的であり、かつ耐化学薬品性も
優れていて望ましいものである。他の樹脂等の結着材で
は１例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂は、オキシハ
ロゲン化物等と反応、溶解してしまうため、実使用上で
効果が得られないか、逆に悪影響が表われる。
また、炭素質多孔体正極の空隙率が８０〜９０％と大き
いために、オキシ−・ロゲン化物等の正極液体活物質兼
電解液の正極内部への含浸が十分に行なわれ、放電反応
が炭素質多孔体表面に局在化することなく、正極内部ま
で均一に進行するため。
いために、オキシ−・ロゲン化物等の正極液体活物質兼
電解液の正極内部への含浸が十分に行なわれ、放電反応
が炭素質多孔体表面に局在化することなく、正極内部ま
で均一に進行するため。
高率放電の場合でも大きな放電容量を得ることができる
。
。
実施例
以下２本発明の一実施例について１図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明に係るリチウム−塩化チオニル円筒形電
池の断面図であり、その基本的構造は従来のものと同様
であるが、正極集電棒８の表面に導電層が形成され、炭
素質多孔体正極４内に圧入されている。
池の断面図であり、その基本的構造は従来のものと同様
であるが、正極集電棒８の表面に導電層が形成され、炭
素質多孔体正極４内に圧入されている。
上記導電層は炭素導電性塗料バニーー・イトＩｖ−９６
（日本黒鉛工業（株）製）１００重量部に対して粒径６
〜１０μのニッケル粉末１０重量部と水６０重を部を加
えて十分に混合攪拌を行なった後、正極集電棒８にディ
ッピングにより塗布し。
（日本黒鉛工業（株）製）１００重量部に対して粒径６
〜１０μのニッケル粉末１０重量部と水６０重を部を加
えて十分に混合攪拌を行なった後、正極集電棒８にディ
ッピングにより塗布し。
１００℃予備乾燥の後３５０℃で３時間乾燥焼結させて
形成したものである。
形成したものである。
また、炭素質多孔体正極４はアセチンングラ１２９０重
景部と人造黒鉛１０重量部との混合物にポリテトラフル
オロエチレンのディスバージョン（固形分６０％）２６
重量部、水２５０重量部訃よびメタノール１６０重量部
を加えて混練したものを、乾燥後粉砕し、直径１０１１
！ｆ、高さ３ｏＨの円柱状に加圧成型したものである。
景部と人造黒鉛１０重量部との混合物にポリテトラフル
オロエチレンのディスバージョン（固形分６０％）２６
重量部、水２５０重量部訃よびメタノール１６０重量部
を加えて混練したものを、乾燥後粉砕し、直径１０１１
！ｆ、高さ３ｏＨの円柱状に加圧成型したものである。
負極２は厚み０．８ｆｌの金属リチウムを幅３７１ｆｆ
、高さ３６１Ｍに切断し電池ケース１内壁に圧着させた
ものである。
、高さ３６１Ｍに切断し電池ケース１内壁に圧着させた
ものである。
第３図は２０℃ ３００Ω連続放電特性を示したもので
、１は本実施例の特性であり、炭素質多孔体正極４の空
隙率は８５％のものである。２は従来例の構造で同様に
空隙率８５％の正極を用いたものである。
、１は本実施例の特性であり、炭素質多孔体正極４の空
隙率は８５％のものである。２は従来例の構造で同様に
空隙率８５％の正極を用いたものである。
２の従来例の電池では、放電初期から電圧が低く、放電
中に異常な電圧降下現象が見られ、特に放電末期でに非
常に不安定となり、実用性に乏しい。一方、４の実施例
の電池では、放電電圧が高くまた安定しており、放電容
量も大きく、正極集電体表面の導電層の効果により正極
側での電子伝導が良好でかつ安定していることが分る。
中に異常な電圧降下現象が見られ、特に放電末期でに非
常に不安定となり、実用性に乏しい。一方、４の実施例
の電池では、放電電圧が高くまた安定しており、放電容
量も大きく、正極集電体表面の導電層の効果により正極
側での電子伝導が良好でかつ安定していることが分る。
本実施例では炭素質多孔体正極の空隙率が８６％の場合
のみ示したが、空隙率が８０％よりも小さいと、液体活
物質兼電解液の塩化チオニル電解液の正極４内への含浸
が不十分であり、放電反応の正極表面への局在化により
本発明の効果は余り見られない。また、空隙率が９０％
より大きい場合には、放電反応の場となる炭素量が少な
いため。
のみ示したが、空隙率が８０％よりも小さいと、液体活
物質兼電解液の塩化チオニル電解液の正極４内への含浸
が不十分であり、放電反応の正極表面への局在化により
本発明の効果は余り見られない。また、空隙率が９０％
より大きい場合には、放電反応の場となる炭素量が少な
いため。
放電電圧、放電容量とも小さくなり、本発明の効果は見
られなかった。
られなかった。
発明の効果
以上のように本発明は、空隙率８０〜９ｏ％の炭素質多
孔体正極と、正極集電体表面に炭素とニッケルと水ガラ
スから成る導電層を形成することによって、放電電圧が
高くかつ安定し、放電容量の大きな電池を提供すること
ができた。
孔体正極と、正極集電体表面に炭素とニッケルと水ガラ
スから成る導電層を形成することによって、放電電圧が
高くかつ安定し、放電容量の大きな電池を提供すること
ができた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る非水電解質電池の一実施例を示す
断面図、第２図は従来の電池の一例を示す断面図、第３
図は本発明の実施例の電池と従来例の電池の３００Ω連
続放電での放電特性図である。 ２・・・・・・負極、３・・・・・・セパレータ、４・
・・・・・炭素質多孔体正極、８・・・・・・正極集電
棒、１１・・・・・・導電層。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第３
図 将砕ｌ今間 （Ｈ） 区 〇− 必 〇−
断面図、第２図は従来の電池の一例を示す断面図、第３
図は本発明の実施例の電池と従来例の電池の３００Ω連
続放電での放電特性図である。 ２・・・・・・負極、３・・・・・・セパレータ、４・
・・・・・炭素質多孔体正極、８・・・・・・正極集電
棒、１１・・・・・・導電層。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第３
図 将砕ｌ今間 （Ｈ） 区 〇− 必 〇−
Claims (1)
- アルカリ金属からなる負極とガラス繊維製セパレータと
活物質兼電解液となる正極液体活物質と炭素質多孔体正
極と正極集電体とを有し、前記炭素質多孔体正極の空隙
率が８０〜９０％であり、かつ前記正極集電体の表面に
炭素とニッケル微粉末と水ガラスを主成分とする導電層
を形成したことを特徴とする非水電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302886A JPH02148654A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302886A JPH02148654A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02148654A true JPH02148654A (ja) | 1990-06-07 |
Family
ID=17914287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63302886A Pending JPH02148654A (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02148654A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5589297A (en) * | 1993-12-29 | 1996-12-31 | Tdk Corporation | Lithium secondary cell |
| JPH11307084A (ja) * | 1998-02-19 | 1999-11-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解質電池 |
| JP2007128904A (ja) * | 1998-02-19 | 2007-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解質電池 |
| US20090296315A1 (en) * | 2006-11-02 | 2009-12-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Electrode film, electrode and method for its production, and electric double layer capacitor |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63302886A patent/JPH02148654A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5589297A (en) * | 1993-12-29 | 1996-12-31 | Tdk Corporation | Lithium secondary cell |
| JPH11307084A (ja) * | 1998-02-19 | 1999-11-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解質電池 |
| JP2007128904A (ja) * | 1998-02-19 | 2007-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機電解質電池 |
| US20090296315A1 (en) * | 2006-11-02 | 2009-12-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Electrode film, electrode and method for its production, and electric double layer capacitor |
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