JPH02215045A - リチウム合金板の製造法 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は例えば非水電解液二次電池の負極として用いら
れるリチウム合金板の製造法に関するものである。

口、従来の技術 非水電解液二次電池の負極としては、リチウム板が一般
的に知られているが、リチウム単独の場合には充電の際
に、リチウムが負極表面に樹枝状に成長し正極と接して
内部短絡を引起したり、又モッシー状に析出してリチウ
ムの脱落が生じ充放電サイクル特性に問題があった。

そこで特開昭５２−５４２３号公報或いは特開昭５９−
１６３７５６号公報に開示されているように、負極とし
てリチウム合金を用いることが提案されている。

ところで、リチウム合金の作成法としては、大別して冶
金学的製造法と電気化学的製造法とがあるが、容易に合
金化が可能な点及び非水電解液二次電池の特性が優れる
点で電気化学的製造法の方が有利である。

非水電解液二次電池の負極としてのリチウム合金を電気
化学的に製造する方法として、特開昭５９−２０８７４
８号公報には電池内にリチウム板と、リチウムと合金化
される金属板とを配置し、電池内型気化学的に製造する
方法が開示されてい八 る。

この方法においては、リチウム板と金属板間に充分な圧
力がかかっていない状態で合金化されるため、生成せる
リチウム合金板はソリが大きく電池特性に悪影響を及ぼ
し、又電池内で作成すると電池内の電解液が反応するた
め電池のサイクル寿命を短かくするという欠点がある。

ハ０発明が解決しようとする課題 本発明は非水電解液二次電池の負極として好適するリチ
ウム合金板を大量に、且つ容易に製造しうる方法を提案
するものである。

二０課題を解決するための手段 本発明は、リチウム板と、リチウムと合金化される金属
板とを積重し、 前記リチウム板と金属板間に電解液を存在させた状態で
積重体を積重方向に加圧することを特徴とするリチウム
合金板の製造法にある。

又、本発明は、リチウム板と、リチウムと合金化される
金属板とを保液材を介して積重し、前記保液材に電解液
を含浸させた状態で積重体を積重方向に加圧すると共に
、前記リチウム板と金属板とを電気接続することを特徴
とするリチウム合金板の製造法にある。

ホ０作用 本発明法によれば、リチウム板と、リチウムと合金化す
る金属板とを電解液を介して積重し、この積重体を積重
方向に加圧するという極めて簡単な構成であるため、所
望に応じて残膜にも積重できるのでリチウム合金板を大
量に、且容易に製造することができると共に、リチウム
板と金属板とを加圧状態で合金化するためリチウム板と
金属板との距離が一定となり、均一で互変形、即ちソリ
のない合金板が得られる。

又、電解液についていえば、合金化時の溶媒としてはリ
チウム合金の合金化電圧で安定な１．３−ジオキソラン
等の環状エーテルが好ましく、一方電池反応における充
放電時の溶媒としては酸化に対して安定なプロピレンカ
ーボネートとジメトキシエタンとの混合溶媒が好ましい
ものであり、本発明法においては電池外でリチウム合金
を作成するため、合金化時と電池反応時とで適切な電解
液の選択が可能となる利点もある。

尚、合金化させるに際し、より均質な合金を得るために
は、リチウム板と金属板との間に電解液°を含浸せる保
液材を介在させた状態で、積重方向に加圧すると共にリ
チウム板と金属板とを電気接続するようにすれば良い、
この方法によると、合金化反応が徐々に進行するのでよ
り均一な合金が得られる。

へ、　実施例 実施例１ 第１図は本発明法の第１の実施例を示し、アルミニウム
板（１）、ポリプロピレン或いはポリエチレン等の絶縁
性部材よりなる保液材（２）、リチウム板（３）並びに
座金（４）を、金属製のガイド板（５）に設けた孔部（
６）に順次積重配置し、このガイド板（５）の上下にス
テンレス板（７）（７’）を位置させたものを組とし、
この組を数段から数十段積重ね、ガイド板（５）及びス
テンレス板（７）（７）に設けたボルト貫通孔（８）に
ボルト（９）を通して固定し、このボルト（９）でガイ
ド板（５）とステンレス板（７）（７）とを電気接続す
ると共に、積重体（１０）を積重方向に２ｋｇ　／ａｍ
　”　〜２）／／ａｍ　”の圧で加圧状態とする。

ついで、この積重体（１０）を、過塩素酸リチウムを１
゜３−ジオキソランに１モル／ｌ溶解した電解液（１１
）を収納せる電解液Ｉｌ！（１２）中に浸漬してリチウ
ム−アルミニウム合金板を得る。

この実施例においては、予じめボタン型電池の負極板の
寸法に見合うようにリチウム板及びアルミニウム板を打
抜いて用いているので、得られた合金板を直ちに負極板
として利用できる。

尚、座金（４）は特に必要なものではな（、ガイド板（
５）の孔部（６）内に配置されるリチウム板（３）、保
液材（２）及びアルミニウム板（１）の積重体の高さ寸
法を是正するためのものである。

又、す＋ラム板（３）とアルミニウム板（１）とを電気
接続するために、ガイド板（５）とステンレス板（７）
とをボルト（９）で電気接続しているが、ポルト（９）
に限定されず他の手段でもって電気接続することもでき
る。

実施例２ 第２図は本発明法の第２の実施例を示し、リチウム板（
３）と、保液材（２）と、アルミニウム板（１）と積重
し、これらの上下にステンレス板（７）（７）を配置し
たものを組とし、この組を数段から数十段積重ね、リチ
ウム板（３）、保液材（２）、アルミニウム板（１）及
びステンレス板（７）（７’）に設けたボルト貫通孔（
８）にボルト（９）を通して固定する。その後は実施例
１と同様の方法でリチウム−アルミニウム合金板を得る
。

この実施例においては、得られた合金板を所定寸法に打
抜いて電池用の負極板として利用される。

実施例３ 第３図は本発明法の第３の実施例を示し、帯状のアルミ
ニウム板（１）、帯状の保液材（２）、帯状のリチウム
板（３）及びリチウム板（３）の集電体を兼ねると共に
アルミニウム板（１）の保液材（２）と面しない側の合
金化を防ぐ保護材としてのステンレス板（１３）とをス
テンレス製の巻芯（１４）に巻付けて積重体を形成し、
その後は実施例１′と同様に電解液槽（１２）に浸漬し
てリチウム−アルミニウム合金板を得る。

第４図は本発明法により得たリチウム−アルミニウム合
金板を負極として用いたボタン型非水電解液二次電池の
半断面図を示し、（１５）は二酸化マンガンを活物質と
する正極であって、正極缶（１６）の内底面に固着せる
正極集電体（１７）に圧接されている。

（１８）は本発明法により得たリチウム−アルミニウム
合金板を所定寸法に打抜いた負極であって、負極缶（１
９）の内底面に固着せる負極集電体（２０）に圧着され
ている。

（２１）はポリプロピレン多孔膜よりなるセパレータで
あって、プロピレンカーボネートと１．２−ジメトキシ
エタンとの混合溶媒に過塩素酸リチウムを１モル／ｌ　
溶解した電解液が含浸されている。

（２２）は絶縁バッキング、電池寸法は直径２４．９ｍ
ｍ、高さ３．０Ｍである。

実施例１〜３により得たリチウム−アルミニウム合金板
を夫々負極に用いた電池を電池（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ
）とする。

又、比較のために電池内でリチウム−アルミニウム合金
負極を作成した電池を電池（Ｄ）とする。

第５図はこれら電池のサイクル特性比較図を示し、充放
電条件は充電電流５ｍＡ、放電電流５＋ｎＡで夫々６時
間行なった。第５図から本発明法により得たリチウム−
アルミニウム合金を負極に用いた電池（Ａ）（Ｂ）（Ｃ
）は、比較電池（Ｄ）に比してサイクル特性が向上して
いるのがわかる。

本発明は上記実施例に限定されるものではない。

リチウムと合金化する金属としてはアルミニウム以外に
、鉛、スズ、カドミウム、ビスマス、ケイ素、インジウ
ム、亜鉛、マグネシウムなどの金属、或いはこれらの金
属にマンガン、クロム、鉄、タングステン、モリブデン
、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、チタン、バナジ
ウムなどを１種以上添加した金属であっても良い。

又、合金化時の溶媒としては１．３−ジオキソラン以外
に、４−メチル−１，３−ジオキソラン、２−メチル−
１，３−ジオキソラン、２．４−ジメチル−１，３−ジ
オキソラン、　テトラヒドロフラン、２−メチル−テト
ラヒドロフラン、３−メチル−テトラヒドロフラン等の
環状エーテルが好ましい。これは環状エーテルが耐還元
性に優れるため、リチウム合金上に被膜が生成するのを
抑制する効果があることに起因する。

更に、又、実施例１及び２では電気接続手段としてボル
トを用いる場合を示したが、この手段以外に例えばリチ
ウム板と、リチウムと合金化する金属板との間に保液材
としてステンレス等の金属繊維集合体を用いることがで
き、この方法によれば電気接続と共に均質な合金化反応
を促進させる効果を合せ持ち極めて有益である。

尚、実施例ではリチウム板と金属板との間に保液材を介
在させる例を示したが、保液材は必ずしも必要ではない
。

ト１発明の効果 上述した如く、本発明法によれば、特に非水電解液二次
電池の負極として好適するリチウム合金板を大量に、且
容易に製造することができるものであり、その工業的価
値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法の第１．の実施例における合金製造法
を示す図、第２図は本発明法の第２の実施例における合
金製造法を示す図、第３図は本発明法の第３の実施例に
おける合金製造法を示す図、第４図は本発明法により得
た合金を負極に用いた非水電解液二次電池の半断面図、
第５図は電池のサイクル特性比較図を夫々示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リチウム板と、リチウムと合金化される金属板と
   を積重し、 前記リチウム板と金属板間に電解液を存在させた状態で
   積重体を積重方向に加圧することを特徴とするリチウム
   合金板の製造法。
2. （２）リチウム板と、リチウムと合金化される金属板と
   を保液材を介して積重し、 前記セ保液材に電解液を含浸させた状態で積重体を積重
   方向に加圧すると共に、前記リチウム板と金属板とを電
   気接続することを特徴とするリチウム合金板の製造法。