JPH0251221B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電気化学電池、より詳しくは酸化可能
な活性金属のアノードと、ハロゲン間化合物
（interhalogens）を含む可溶性減極剤とを有する
新規で改良された電気化学電池に関するものであ
る。 高エネルギー密度を有する電気化学電池の発展
において、最近アノード（anode）ないし負極と
してリチウムのような高い反応性を有する金属が
用いられるようになつた。この種の電池のための
電解質（electrolyte）の開発には少なくとも三つ
の方法がある。 その一つは高温無機溶融塩電解質を使用する方
法である。しかし、この方法に必要な高温操作に
は加熱装置と絶縁が必要であり、このために重
量、複雑さ、費用を考慮しなければならない。さ
らに使用される物質、例えば溶融リチウムの特性
のために電池は比較的短い動作寿命しか持ち得な
い。 他の方法は、有機溶剤を基礎とした電解質、す
なわち、有機溶剤中の無機塩からなる電解質を使
用する方法である。この方法によつて作られた電
池は室温で動作できる利点があるが、上記第１の
方法によつて作られた電池ほど高い出力密度
（power density）をもつことができない。 第３の方法は、高い信頼性を有するハロゲン化
リチウムイオン化合物（lithium halide ionic
componud）のような固体電解質を用いる方法で
ある。しかし、これよりも高い電流性能
（current capability）を有する電池が要求され
る場合がある。 従つて、本発明の主な目的は、比較的高い電流
性能と比較的高いエネルギー密度を有する新規で
改良された電気化学電池を提供することである。 本発明の他の目的は、信頼性の高い上記のよう
な電池を提供することである。 本発明の他の目的は、比較的高い開路電圧
（open circuit voltage）と電流容量（current
capacity）を有する上記のような電池を提供する
ことである。 本発明のさらに他の目的は、酸化可能な活性ア
ノード物質と非水溶媒（non−aqueous solvent）
を含む電解質とを有する上記のような電池を提供
することである。 本発明の高エネルギー密度電池は非水溶媒に溶
解され可溶性減極剤（depolarizer）として作用
するハロゲン間化合物を含み、ハロゲン間化合物
は電池内で補溶媒ないしコソルベント
（cosolvent）としても作用する。 この電気化学電池は電極電位配列
（electromotive series）中で水素よりも上位の
金属からなるアノードと、電子電導性物質
（electronically conductive material）のカソー
ド（cathode）と、これらアノードおよびカソー
ドに作用接触されたイオン電導性電解質溶液
（ionic conductive electrolytic solution）とか
ら構成される。 電解質溶液はハロゲン間化合物からなる第１の
構成成分を一種の非水溶媒または多種の非水溶媒
の混合物からなる第２の構成成分中に溶解させた
ものである。 アノードは電気化学的に酸化されて金属イオン
を生成することができる金属、例えばアルカリ金
属、アルカリ土類金属からなる。カソードは炭素
のような電子電導性物質からなる。 非水溶媒としてはアノードとカソードを構成す
る物質に対して実質上不活性な有機溶媒、または
電池内で溶媒としておよび減極剤として作用する
無機溶媒を用いることができる。 金属塩を電解液中に溶解させてそのイオン電導
を高めることができる。 以下、本発明をさらに詳細に説明する。 本発明の電気化学電池は電極電位配列
（electromotive series）ないし電気化学列
（electrochemical series）において水素よりも上
にありかつ電気化学的に酸化され電池内で金属イ
オンを生成し、放電時に電池に接続された外部電
気回路に電子の流れを発生させるような金属で作
られたアノードを有する。好ましい金属はアルカ
リ金属、アルカリ土類金属で、例えばリチウム、
ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム、並びにアルカリ金属およびアルカリ土
類金属を含む合金および金属間化合物、例えばLi
−Al合金および金属間化合物、Li−Ｂ合金およ
び金属間化合物、Li−Si−Ｂ合金および金属間化
合物などがある。リチウムのように電池内でアノ
ード金属として作用できる他の金属も使用でき
る。 典型的なアノードの形状はアノード金属の薄い
シートないし箔である。延長タブないしリード線
を有する集電部材がアードのシートないし箔に付
着される。 本発明の電池は、さらにもう一方の電極として
作用する電子電導性物質で作られたカソードを有
する。カソードにおける電気−化学反応は、アノ
ードからカソードへ移動するイオンを原子または
分子に変換するものである。 カソードの材料は電子電導性であることに加え
て電気的活性（electroactive）を有してもよい。
典型的なカソード物質としては黒鉛および金網に
固着された黒鉛または炭素がある。電子電導性で
あり、かつ電気的活性を有する典型的なカソード
物質としては二硫化チタンと二酸化鉛がある。 カソードの典型的な形態は金網の集電部材に圧
着、塗布または他の方法で付着された炭素の薄い
層である。 本発明の電池は、さらに、アノードとカソード
に対して作用関係に置かれた非水イオン電導性電
解質溶液（non−aqueous ionic conductive
electrolytic solution）からなる。この電解質溶
液は電池の電気化学反応過程においてアノードと
カソード間のイオンの移動の媒体として作用す
る。 本発明によれば、この電解質溶液は非水溶媒に
溶解されたハロゲン間化合物からなり、このハロ
ゲン間化合物は高エネルギー密度の電池において
可溶な減極剤として作用する。ハロゲン間化合物
はまた電気化学電池内でコソルベントとしても作
用する。 ハロゲン間化合物としてはClF、ClF₃、ICl、
ICl₃、IBr、IF₃、IF₅、BrCl、BrF、BrF₃または
BrF₅がある。非水溶媒としてはアノードおよび
カソードの物質に対して不活性な有機溶媒、例え
ば、テトラヒドロフラン（tetrahydrofuran）、炭
酸プロピレン（propylene carbonate）、アセト
ニトリル（acetonitrile）、ジメチルスルホキシド
（dimethyl sulfoxide）、ジメチルホルムアミド
（dimethylformamide）、ジメチルアセトアミド
（dimethylacetamide）等の一つを使用できる。 非水溶媒としては、また溶媒および減極剤の両
方として作用する無機溶媒、例えば塩化チオニル
（thionyl chloride）、塩化スルフリル（sulfuryl
chloride）、オキシ塩化セレン（selenium
oxychloride）、塩化クロミル（chromyl
chloride）、塩化ホスホリル（phosphoryl
chloride）、塩化チオホスホリス（phosphorous
sulfur trichloride）等の一種または二種以上の
混合物を使用してもよい。 非水電解質溶液のイオン電導性はこの非水ハロ
ゲン溶媒中に金属塩を溶解させることによつて高
めることができる。このような金属塩としては、
LiCl、LiBrのようなハロゲン化リチウム、およ
びLiAlCl₄、Li₂Al₂Cl₆O、LiClO₄、LiAsF₆、
LiSbF₆、LiSbCl₆、Li₂TiCl₆、Li₂SeCl₆、
Li₂B₁₀Cl₁₀、Li₂B₁₂Cl₁₂等のようなLiMX_o型のリ
チウム塩がある。 ハロゲン間化合物、非水溶媒並びにイオン性塩
（使用された場合）の溶液は、電池の減極剤およ
び電解質として作用する。 電池の機械的構造ないし形態上から必要なとき
は、分離部材ないしセパレータをアノードとカソ
ード集電部材の間の物理的分離のために用いるこ
とができる。このセパレータは電気絶縁性物質で
アノードとカソード集電部材の間における電池の
内部短絡を阻止する。 セパレータの材質もアノードとカソード集電部
材の材質に対して化学的に反応せず、かつ電解質
溶液に対して化学的に反応せずしかもこれに溶解
しないことが必要である。さらに、セパレータの
材質は、電池の電気化学反応の進行中に電解質溶
液を流通させるのに十分な多孔性を有していなけ
ればならない。これらの要件を満たすセパレータ
の物質としては不織ガラス、テフロン
（Teflon）、ガラスフアイバー、セラミツク、お
よびザイテツクス（Zitex）、セルガード
（Celgard）、デキシグラス（Dexiglas）と呼ばれ
ている市販の材料などがある。 セパレータの典型的形状はシートであり、電池
のアノードとカソードの間にこれら両者間の物理
的接触を阻止するように配置される。この物理的
接触は、これら三者の組合せ体を巻回または他の
方法でシリンダ状に形成した状態においても、阻
止される。 本発明の電池は次のように動作する。イオン電
導性電解質溶液が電池のアノードおよびカソード
に対して作用関係に置かれると、アノードおよび
カソードに作用接続された端子間に電位差が発生
する。 アノードにおける電気化学反応は電池の放電中
に金属イオンを生成する酸化を含む。カソードに
おける電気化学反応はアノードからカソードへ移
動するイオンを原子または分子に変換することを
含む。また、電解質溶液のハロゲン間化合物は非
水溶媒と反応して電池に高い開路電圧を与える化
合物ないし錯体（complex）を生成するものと考
えられる。 次に具体的な例によつて説明する。 例 リチウムのアノードと、炭素のカソードと、オ
キシ塩化セレンに溶解された臭化リチウムからな
る電解質とで試験電池（test cell）を作成した。
アノードは幅約1.4cm、長さ約6.6cm、厚さ約0.056
cmのリチウム箔を用い、このリチウム箔に細長い
リード線ないしタブを有するニツケルの集電部材
を圧接固着させた。 カソードは、幅約1.5cm、長さ約7.0cm、重さ約
173mgの炭素の薄層を用意し、この炭素の薄層を
細長いタブないしリード線を有するステンレスス
チールの薄く延ばしたスクリーン上に圧着して形
成した。 既述のセルガード材料のシートからなるセパレ
ータを用意し、これをアノードとカソードの層の
間に配備し、このアノード・セパレータ・カソー
ド集合体をシリンダ状に巻いて、これを外径が約
1.3cmのガラス容器内に配置し、アノードおよび
カソード集電部材のリード線をガラス容器の開口
から導出した。 臭化リチウムをオキシ塩化セレンに溶解させて
総容積2.0mlの0.1M溶液の減極剤−電解質溶液を
調製した。この溶液を上記ガラス容器に注入し、
この容器の開口をテフロンで裏張りした栓で密封
し、間隔をおいて配置したアノードとカソードの
リード線に外部から電気的な接続を可能にした。
この試験電池は開路電圧が約3.55ボルトであり、
3.3kΩの一定した負荷を接続して室温で放電させ
たときの初期負荷電圧は約3.45ボルトであつた。
48時間の放電後の負荷電圧は約3.4ボルトであつ
た。この電池は3.0ボルトの遮断ないしカツトオ
フ（cutoff）電圧まで約73ミリアンペア時の総放
電容量を有した。 例 リチウムのアノードと、炭素のカソードと、非
水溶媒中に溶解させたハロゲンからなるイオン電
導性電解質溶液とで実験用電池（laboratory
cell）を作製した。すなわち、Li／LiBr、
SeOCl₂−Br₂／Ｃ電池を作製した。 アノードは幅約1.4cm、長さ約6.6cm、厚さ約
0.056cmのリチウム箔とし、このリチウム箔に細
長いリード線ないしタブを有するニツケルの集電
部材を圧接固着させた。 カソードは幅約1.5cm、長さ約7.0cm、重さ約
170mg〜約190mgの炭素の薄層を用意し、この炭素
の薄層を細長いリード線ないしタブを有するステ
ンレススチールの薄く延ばしたスクリーン上に圧
着して形成した。 前述のセルガード材料のシートからなるセパレ
ータを用意し、これをアノードとカソードの間に
配備し、アノード・セパレータ・カソード集合体
を巻いて、外径約1.0cm、高さ約2.0cmのシリンダ
状体を形成した。 このシリンダ状体をガラスびんまたは他の適当
な大きさの容器内に配置し、アノードおよびカソ
ード集電部材のリード線を容器の開口から導出さ
せた。 減極剤−電解質溶液として、オキシ塩化セレン
および臭素の体積比１：１の溶液に溶解させた臭
化リチウムの0.1M溶液2.0mlを調製した。 この溶液を上記容器に注入ないし他の適当な方
法で導入し、間隔をおいて配置したアノードとカ
ソードのリード線に外部から電気的な接続が可能
なように、テフロンで裏張りした栓または他の適
当な閉封部材で容器の口を密封した。 この電池は開路電圧が約3.8ボルトであり、室
温で3.3kΩの定負荷を接続して放電させたときの
初期負荷電圧が約3.7ボルトであつた。50時間の
放電後の負荷電圧は約3.6ボルトであつた。この
電池は約94ミリアンペア時の総放電容量を有し、
カツトオフ電圧は3.0ボルトであつた。 表は例の試験電池と例の実験用電池から
得られた放電試験データを示す。 両電池とも、各電池の両端子間に接続した負荷
抵抗器による3.3kΩの定負荷の下で室温において
放電させた結果である。

【表】 第１図は表のデータのグラフで、負荷電圧を
時間の関数として示し、曲線１０，１２はそれぞ
れ例との電池の放電データをプロツトして得
たものである。 例の電池の放電電圧が動作寿命の全体にわた
つて例の電池の放電電圧よりも高いことが認め
られる。 例 リチウムのアノードと、炭素のカソードと、塩
化チオニルに溶解された四塩化アルミニウムリチ
ウム（lithium aluminum tetrachloride）からな
る電解質とで試験電池を作つた。 アノードは幅約1.5cm、長さ約7.0cm、厚さ約
0.056cmのリチウム箔とし、このリチウム箔に細
長いリード線ないしタブを有するニツケルの集電
部材を圧接固定した。カソードは、約５重量％の
テフロン材料のバインダーを含む約0.25ｇの炭素
を用意し、この炭素を細長いリード線ないしタブ
を有する幅約1.5cm、長さ約7.0cmのニツケル素子
に塗布して作成した。 不織ガラス物質のシートからなるセパレータを
用意し、これをアノードとカソードの層の間に配
置し、このアノード・セパレータ・カソードの集
合体をシリンダ状に巻き、これを外径1.3cmのガ
ラス容器に挿入し、アノードのリード線とカソー
ド集電部材のリード線をガラス容器の口から導出
するようにした。 塩化チオニルに四塩化アルミニウムリチウムを
溶解し2.0mlの1.0M溶液を調製して、減極剤−電
解質溶液とした。この溶液を上記ガラス容器に注
入し、間隔をおいたアノードとカソードのリード
線に外部から電気的な接続が可能なように、テフ
ロンで裏張りした栓によつてガラス容器の開口を
密封した。 この電池は3.60ボルトの開路電圧を有し、
182Ωの定負荷の下に室温で放電させた。平均電
流流出率（current drain rate）は約20ミリアン
ペアであつた。放電時電池は約3.4ボルトの初期
負荷電圧を示し、32時間の放電後の負荷電圧は約
3.3ボルトであつた。電池は約650ミリアンペア時
の総放電容量を有し、カツトオフ電圧は3.0ボル
トであつた。 例 リチウムのアノードと、炭素のカソードと、非
水溶媒に溶解させたハロゲンからなるイオン電導
性電解質溶液とで実験用電池を作成した。すなわ
ち、Li／LiAlCl₄、SOCl₂−Br₂／Ｃ電池を作成し
た。 リチウムのアノード、炭素のカソードおよびア
ノード／セパレータ／カソード集合体を例にお
けると同じ方法で作成した。減極剤−電解質溶液
としては塩化チオニル1.8mlと臭素0.2mlの溶液に
おける四塩化アルミニウムリチウムの1.0M溶液
2.0mlを調製し、この溶液をガラス容器に注入し、
例におけると同じ方法で密封した。 この電池は3.80±0.05ボルトの開路電圧を有
し、室温（25±３℃）において182Ωの定負荷の
下に約20ミリアンペアの平均電流流出率で放電さ
せた。 放電中、電池は約3.8ボルトの初期負荷電圧を
示し、32時間の放電後の負荷電圧は約3.3ボルト
であつた。電池は約700ミリアンペア時の総放電
容量を有し、カツトオフ電圧は3.0ボルトであつ
た。 表は例による試験電池と例の実験電池か
ら得られた放電試験データを示すものである。両
電池とも両端子間に負荷抵抗器を接続して182Ω
の定負荷の下で室温において放電させた。

【表】 第２図は表のデータのグラフで、負荷電圧を
時間の関数として示し、曲線１４，１６はそれぞ
れ例と例の電池の放電データをプロツトして
得たものである。例の電池の放電電圧が動作寿
命の全期間にわたつて例の電池の放電電圧より
も高いことが認められる。 例 リチウムのアノードと、炭素のカソードと、非
水溶媒中に溶解させたハロゲンからなるイオン電
導性電解質溶液とで実験電池を製作した。すなわ
ち、Li／LiAlCl₄、SOCl₂−Cl₂／Ｃ電池を作つ
た。 リチウムのアノードと炭素のカソードを例に
おけると同じ方法で作つた。ただし、カソードは
炭素を約180mg〜約200mgとした。セパレータはテ
フロン材料または前述のデキシグラスとして市販
の不織ガラス材料で作つた。 アノード・セパレータ・カソード集合体をシリ
ンダ状に巻き、これを例におけると同じ方法で
ガラス容器中に挿入した。減極剤−電解質溶液と
しては、室温において塩素で飽和させた塩化チオ
ニル中の四塩化アルミニウムリチウムの1.0M溶
液の総量2.0mlを用い、この溶液を上記ガラス容
器中に注入し、この容器を例におけると同じよ
うにして密封した。 この電池の開路電圧は約4.0ボルトで、電池の
両端子間に接続した負荷抵抗器による182Ωの定
負荷の下で室温で放電させた。例の電池による
放電試験データを表に示す。 表 例の電池の放電データ 放電時間 測定負荷電圧 （時） （ボルト） 1.0 3.82 3.0 3.77 4.0 3.25 17.0 3.07 19.0 2.67 第３図は時間の関数としての負荷電圧のグラフ
であり、曲線１８は表の放電データを示す。 例 リチウムのアノードと、炭素のカソードと、非
水溶媒中に溶解させたハロゲンからなるイオン電
導性電解液とでプロトタイプ電子（prototype
cell）を作製した。すなわち、Li／LiAlCl₄、
SOCl₂−Br₂／Ｃ電池をほぼ“AA”サイズ仕様に
従つて作つた。 電池の寸法は外径1.35cm、長さ4.70cmとし、ケ
ーシングは304ステンレススチールで作り、ケー
シングにレーザ溶接したガラス−金属シールを用
いて電池を密封（ハーメチツク）シールした。 アノードは幅約4.0cm、長さ約5.6cm、重さ約
739mgのリチウムシートを用い、このリチウム箔
にニツケルの集電部材を圧接固定した。カソード
は幅約4.0cm、長さ約6.0cm、重さ約791mgの炭素
シートを用い、これをステンレススチールの薄い
スクリーンに圧着した。あるいはカソードはニツ
ケルのスクリーン上に炭素を設けたものでもよ
い。 不織ガラス材料のシートで作つたセパレータを
用意し、アノードとカソードの層の間に配備し、
このアノード・セパレータ・カソード集合体を上
述の各例におけると同じ方法でシリンダ状に巻
き、これを“AA”サイズの電池ケーシング内に
収納した。 塩化チオニルと臭素の溶液中に四塩化アルミニ
ウムリチウムを入れて1.0M溶液を調製して減極
剤−電解質溶液とした。臭素の体積は10％で、溶
液の総量は約４c.c.とした。 この溶液を上記ケーシングに注入または他の適
当な方法で充填した。この電池をガラス−金属シ
ールを電池のケースに溶接することによつて密封
（ハーメチツク）シールした。 シールに先立つて、適当な方法でケーシング内
で電池のケースと絶縁端子から電極または集電部
材への電気的接続を行なつた。 この電池は開路電圧が約3.8ボルトで、室温に
おいて68.1オームの定負荷の下に平均流出電流約
50ｍＡで放電させたとき、初期負荷電圧は約3.7
ボルトであつた。35時間の放電後の負荷電圧は約
3.3ボルトであつた。この電池は約1.85アンペア
時の総放電容量を有し、カツトオフ電圧は3.0ボ
ルトであつた。 例 リチウムのアノードと、炭素のカソードと、塩
化チオニルに溶解させた四塩化アルミニウムリチ
ウムからなる電解質とで試験電池を作製した。 アノード、カソードおよびセパレータは例の
ものと同じとした。ただし、アノードは幅約4.0
cm、長さ約6.0cm、重さ約728mgとし、カソードは
幅約4.0cm、長さ約6.0cm、重さ約817mgとした。 アノード・セパレータ・カソード集合体を巻い
て、例におけると同じようにして“AA”サイ
ズのケーシングに挿入した。 減極剤−電解質溶液は、塩化チオニルに四塩化
アルミニウムリチウムを溶解させて得た約４c.c.の
1.0M溶液を用いた。この溶液をケーシングに注
入し、このケーシングを例におけると同じ方法
で密封した。 この試験電池は開路電圧が約3.6ボルトで、
75Ωの定負荷の下に約45ミリアンペアの平均流出
電流で室温において放電させると、約3.4ボルト
の初期負荷電圧を示した。 35時間の放電後の負荷電圧は約3.2ボルトであ
つた。この電池は約1.69アンペア時の総放電容量
を有し、カツトオフ電圧は約3.0ボルトであつた。 表は例のプロトタイプ電池と例の試験電
池から得られた放電試験データを示す。

【表】 第４図は表のデータのグラフで、負荷電圧を
時間の関数として示す。曲線２０，２２はそれぞ
れ例と例の電池の放電データをプロツトして
得たものである。例のプロトタイプ電池の放電
電圧は動作寿命の殆んど全期間にわたつて例の
試験電池の放電電圧よりも高いことが認められ
る。 第５図〜第８図は例のLi／Br₂＋SOCl₂
“AA”プロトタイプ電池に対する付加的試験を
示す。第５図は室温（25±３℃）におけるLi／
Br₂＋SOCl₂“AA”プロトタイプ電池の放電特性
を示す。曲線２４，２６，２８，３０はそれぞれ
332Ω、182Ω、75Ωおよび33Ωの定電荷の下での
放電データをプロツトして得たものである。 既述のすべての例におけるように、上記それぞ
れの負荷は電池の両端子の間に上記それぞれの抵
抗値を有する負荷抵抗器を接続して得たものであ
る。 予期されたように、電池の実現可能な容量は放
電率の関数であることが判明した。182Ωの負荷
の下で20ミリアンペア以下の平均率では2.1アン
ペア時以上の容量が得られ、カツトオフ電圧は
2.0ボルトであつた。しかし、より高い電流流出
率ではより小さい容量、すなわち、75Ωの負荷の
下では1.6アンペア時、そして33Ωの負荷の下で
は約1.3アンペア時しか実現しえないことが判明
した。 平均負荷電圧と実現された容量によれば、プロ
トタイプ“AA”Li／Br₂＋SOCl₂電池は10〜100
ｍＡの放電率において0.7〜1.1wh／cm³の実効体積
エネルギー密度（volumetric energy density）
を有する。 より低い放電率においては、第６図に示すよう
に、エネルギー密度はもつと高い。すなわち、第
６図は10〜20ｍＡの放電率の下で２ボルトのカツ
トオフ電圧まで放電させたLi／Br₂＋SOCl₂
“AA”プロトタイプ電池の付加低率放電容量を
示す。 第６図において、曲線３２は182Ωの負荷の下
でカツトオフ電圧2.0ボルトまでの容量2.1アンペ
ア時の電池の放電データを示す。曲線３４は
332Ωの負荷の下でカツトオフ電圧2.0ボルトまで
の容量2.1アンペア時の電池の放電データを示す。 カツトオフ後、両電池を140kΩの負荷の下で放
電させた。第６図に示すように、182Ωまたは
332Ωの負荷の下で2.0ボルトのカツトオフ電圧ま
で放電させた電池は、140kΩの負荷の下で3.4ボ
ルトの電池電圧を呈し続けた。 第７図、第８図はそれぞれ同じ例のプロトタイ
プ電池を高温と低温で放電させたデータを示す。
すなわち、第７図は60±３℃におけるLi／Br₂＋
SOCl₂“AA”プロトタイプ電池の放電特性を示
す。曲線３６，３８，４０，４２，４４はそれぞ
れ705Ω、341Ω、182Ω、75Ω、50Ωの負荷抵抗の
下での放電データをプロツトして得たものであ
る。60℃において実現された容量は同じ負荷の下
での室温における容量よりもいくぶん低い。 第８図は−40±３℃におけるLi／Br₂＋SOCl₂
“AA”プロトタイプ電池の放電特性を示す。す
なわち、曲線４８，５０，５２，５４，５６はそ
れぞれ681Ω、332Ω、182Ω、75Ω、33Ωの負荷抵
抗での放電データをプロツトして得たものであ
る。電圧と実現された容量の両者とも−40℃では
相当低いことが判明した。 さらに−40℃で放電試験の開始時に、特に高電
流では電圧遅れ（voltage delay）が明瞭に認め
られた。それにもかかわらず、−40℃において約
10ｍＡで0.6Wh／cm³の実効体積エネルギー密度が
実現された。 例 例に述べたタイプのLi／LiAlCl₄、SOCl₂−
Cl₂電池を例に示す“AA”サイズの仕様にほ
ぼ合わせて作成した。このプロトタイプ電池は開
路電圧が約3.9ボルトで、電池は20Ωの負荷の下
で2.0ボルトのカツトオフ電圧まで室温で放電さ
せたとき、約2.0アンペア時の総放電容量を実現
した。 例 Li／LiAlCl₄、SOCl₂−BrCl電池を例に述べ
た“AA”サイズの仕様にほぼ従つて作成した。
このプロトタイプ電池は約3.9ボルトの開路電圧
を有し、電池は182Ωの負荷の下で室温で2.0ボル
トのカツトオフ電圧まで放電させたとき、約
2.1Ahの総放電容量を実現した。 第９図において、曲線５８は182Ωの負荷での
電池の放電特性を示し、放電容量に対して電池電
圧をプロツトして得たものである。本発明によれ
ば、非水電解液がオキシハライドのごとき非水溶
媒とこれに溶解されたハロゲン間化合物とからな
るものであり、これにより従来のこの種の電池に
比べて高い開路電圧と大きい容量とを得ることが
できる。 さらに、本発明によれば従来の塩化チオニル電
池の安全性の問題を解消することができる。一般
にリチウム／塩化チオニル電池では電池反応によ
り元素硫黄が生成される（4Li＋2SOCl₂→4LiCl
＋Ｓ＋SO₂）が、この硫黄とリチウムは溶融状態
で激しく反応するので、安全性に問題があるが、
本発明の電池においては、BrClのごときハロゲ
ン間化合物の存在によりハロゲン化硫黄を生成し
て上記硫黄を除去し、これによつて上述の安全性
の問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は例および例の電池の放電特性を示
すグラフ、第２図は例および例の電池の放電
特性を示すグラフ、第３図は例の電池の放電特
性を示すグラフ、第４図は例および例の電池
の放電特性を示すグラフ、第５図は例の電池の
異なる負荷抵抗に対する室温放電特性を示すグラ
フ、第６図は例の電池の異なる負荷抵抗に対す
る低率放電特性を示すグラフ、第７図は例の電
池の異なる負荷抵抗に対する高温放電特性を示す
グラフ、第８図は例の電池の異なる負荷抵抗に
対する低温放電特性を示すグラフ、第９図は本発
明による電池の放電特性を示すグラフである。 １０……例の電池の放電データ、１２……例
の電池の放電データ、１４……例の電池の放
電データ、１６……例の電池の放電データ、１
８……例の電池の放電データ、２０……例の
電池の放電データ、２２……例の電池の放電デ
ータ、２４，２６，２８，３０……例の電池の
異なる負荷に対する放電データ、３２，３４……
例の電池の異なる負荷に対する低率放電デー
タ、３６，３８，４０，４２，４４……例の電
池の異なる負荷に対する高温放電データ、４８，
５０，５４，５６……例の電池の異なる負荷に
対する低温放電データ、５８……本発明の電池の
放電データ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこ
   れらの合金からなるグループより選ばれた金属か
   らなるアノードと、電子電導性物質からなるカソ
   ードと、前記アノードおよびカソードに直接接触
   して作用関係におかれたイオン電導性電解質溶液
   とからなり、前記電解質溶液がハロゲン間化合物
   からなる第１の成分と、この第１の成分が溶解さ
   れた非水溶媒からなる第２の成分と、前記溶液の
   イオン電導性を高めるために溶解された金属塩と
   からなり、前記第１の成分と前記第２の成分とが
   反応することにより電池作用に関与するとともに
   可溶性減極剤およびコソルベントとしても作用す
   ることを特徴とする電池。 ２ 前記アノードがリチウムからなり、前記電解
   質溶液が塩化チオニルに溶解された塩化臭素から
   なる特許請求の範囲第１項に記載の電池。