JPH03152874A - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、アルミニウム合金を負極に用いた非水電解′
ａｔ池に関する。

（ロ）従来の技術 アルミニウムからなる負極を用いた非水電解液電池は、
高エネルギー密度、低自己放電率及び低コストであると
いう利点を有すると考えられる。

そして、これは、アルミニウムの体積当りの理論エネル
ギー密度が８０４１．　Ａｈ／ｊであり、リチウムの４
倍に相当する。また、単位エネルギー当りのコストが０
．６７円／Ａｈであり、リチウムの１７８に相当するこ
とに基づく。

しかし、アルミニウムの表面には不働態皮膜が存在する
ためアルミニウムの電極電位が、標準電位より約１■貴
となり、正極活物質としてのＭｎ０１、■、０１、Ｃｒ
　Ｏｘ等と組み合わせて電池を作製した場合、作動電圧
が約１．３〜′程度となる。

その結果、既存のアルカリ乾電池、銀電池に比べて、作
動電圧が低くなってしまうという問題かある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであって、ア
ルミニウムを負極活物質として用いた非水電解液電池の
作動電圧を向上させて、放電特性に優れた電池を提供し
ようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の非水電解液電池は、アルミニウムより標準電極
電位が卑である添加金属とアルミニウムとよりなるアル
ミニウム合金特に前記添加金属とアルミニウムの固（容
体よりなるアルミニウム合金からなる負極と、正極と、
溶媒及びアルミニウム塩からなる非水電解液とから構成
されことを特徴とするものである。

そして、このアルミニウムより標準電極電位が卑である
前記添加金属としては、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ
、Ｋ、Ｎｄ、Ｒｂ、Ｓｒからなる群より選択された少な
くとも１種を用いることができる。

また、前記アルミニウム塩としては、ＡｌＣｌ３、Ａ　
ｌ　（ＣＪ！　０４）ｓ、ＬｉＡｌＣゑ、からなる群よ
り選択された少なくとも１種を使用するのが好ましい。

（ホ）作　用 非水電解液電池の負極としてアルミニウムより標準電極
電位が卑である添加金属とアルミニウムとよりなるアル
ミニウム合金、特にＯ１ｊ記添加金属とアルミニウムの
固溶体よりなるアルミニウム合金を用いた場合、前記添
加金属と前記アルミニウムとの混成電位を生じ、負極の
電極電位が卑となるので、電池の起電力が増大し、作動
電圧の向上を図ることができる。

そして、アルミニウムより標準電極電位が卑である前記
添加金属としては、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ
、Ｎｄ、Ｒｂ、Ｓｒ等を用いるのが放電特性上好ましい
。

また、前記アルミニウム塩としては、ＡｌＣｌ１１１．
Ａｔ’（ＣＦＯ，）、、Ｌ　ｉ　、Ａ　Ｎ　（：　ｌ　
、等を使用するのが望ましい。

（へ）実施例 以下Ｋ、本発明の実施例と比較例との対比に言及し詳述
する。

◎実験ｌ （実施例１） 電解二酸化マンガン９０重量％Ｋ、導電材としての黒鉛
５重量％、結着剤としてのフッ素樹脂粉末を５電歇％加
えて混１した後、この混合物を加圧成型して、径１５．
０ｍｍ、厚みｌ、５ｍｍの成型体を得た。この成型体を
２５０〜３５０℃の温度で熱処理して正極とする。

一方、負極は、厚みが約０．２ＭのＡ　ｌ　−Ｃａ合金
板を９　＋　２　、０　ｍｍに打ち抜いたものである。

このアルミニウム合金は、Ｃａ（アルミニウムより標準
電極電位が卑である添加金属）を１重量％含んでいる。

非水電解液は、アセトニトリルにアルミニウム塩として
の塩化アルミニウム［ＡＪＩＣＪ！、］を１モｈ／ｌ溶
解させたものを用い、又セパレータはポリプロピレン不
織布を用いて、直径２ｏ、ｏＭ、厚み２．５１ｎｍの電
池を作製し、本発明電池Ａとした。

（実施例２） 前記実施例１において用いた塩化アルミニウムに代えて
、過塩素酸アルミニウム［Ａｊ！（ｃ４１！０１ＪＩ］
を用いた以外は同様にして、本発明電池Ｂを作製した。

（実施例３） 前記実施例１において用いた塩化アルミニウムに代えて
、塩化アルミニウムリチウム（ＬｉＡＪＩＣ！、）を用
いた以外は同様にして、本発明電池Ｃを作製した。

（比　較　例） 前記実施例１において用いた負極としてのアルミニウム
合金に代えて、アルミニウム金属を用いた以外は同様に
して、比較電池りを作製した。

これらの電池Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを用い、電池の放電特性を
比較した。この時の条件は、温度２５℃において負荷ｌ
Ｏｋ！Ｉで、各電池を放電するというものである。

この結果を、第１図に示す。これより、本発明電池Ａ、
Ｂ、Ｃ１は、比較電池りに比して、放電作動電圧が高く
、放電容量が大きいことが理解される。

◎実験２ 前記実験１では、溶質であるアルミニウム塩を変化させ
て電池を構成したが、ここでは負極のアルミニウム合金
に使用せる金属を種々変えて電池を作製し、その特性を
比較した。

第１表Ｋ、この結果を示す。第１表では、電池の放電時
の作動電圧が示しである。

尚、アルミニウム合金中のアルミニウムより標準電極電
位が卑である添加金属の量は、１重量％に固定しである
。

以下余白 第　　１　　表 第１表より、本発明電池は、比較電池に比して、作動電
圧が高いものであり、優れた放電特性を有するものであ
ることがわかる。

ここでは、アルミニウム合金中のアルミニウムより卑な
標準電極電位を有する添加金属の添加量を１重量０石と
しているが、その添加量は、アルミニウムと固溶体化し
、アルミニウム合金を形成する範囲内であ１１ば良い。

尚、固溶体を形成しない即ち合金化していない添加金属
が存在すると、電池の作動電圧が２段となり、平坦性の
悪い放電特性となるので好ましいとは言えない。

◎実験３ １１１１記実験２では、負極のアルミニウム合金［１月
こ含まれる添加金属の種類を変化させて電池を構成した
が、ここではその添加量を種々変えて電池を作製し、そ
の放電特性を比較した。このときの各電池の作製条件は
、前記実施例１と同様とした。

また、この時の放電条件は、２５℃の温度で負荷１０に
Ωにて各電池を放電するというものである。

この結果を、第２図乃至第５図に示す。第２図は添加金
属としてＢａを用いた場合、第３図は添加金属としてＣ
ａを用いた場合、第１図は添加金属としてＬ　ｉを用い
た場合、第５図は添加金属としてＭ　ｇを用いた場合を
、それぞれ示す。

この結果より、Ｂａの添加量は１５重量％以下（第２図
参照ｊ、Ｃａの添加量は１．５重量０６以下（第３図参
照ｊ、Ｌｉの添加針は４０重量％以下（第１図参照」、
１１ｇの添加量は１５．０重量％以下（第５図参照ノと
することにより、作動電圧が２段になることが抑制さノ
し、作動電圧が高い状態に維持さノすることか理解でき
る。尚、ここで作動電圧とは、放電曲線が略平坦なとこ
ろの電１玉を表している。但し、前記添加範囲を越える
と添加金属とアルミニウムが固溶体とならない部分も生
じ、電池の作動電圧が２段となってしまうので好ましい
とは言えない。

本発明において固溶体とは、異なる物質即ち添加金属と
アルミニウムとが互いに均一に溶けあった固相を意味し
、負極のアルミニウム合金が固溶体を形成することによ
り、この種電源において混成電位が得られ、作動電圧が
一段となって高い状態に維持されるものである。

（ト）発明の効果 本発明の如く、負極としてアルミニウムより標１１１；
電極電位が卑である添加金属とアルミニウムより 】　０ フなるアルミニウム合金、特に前記添加金属とアルミニ
ウムの固溶体よりなるアルミニウム合金を用いた非水電
解液電池は、放電作動電圧が高く、優れた放電特性を有
するものであり、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は電池の放電特性図、第２図乃至第５図は添加金
属量と電池の作動電圧を示す図であり、第２図は添加金
属としてＢａを用いた場合、第３図は添加金属としてＣ
ａを用いた場合、第４図はＬｉを用いた場合、第５図は
Ｍｇを用いた場合をそれぞれ示す。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・本発明電池、 Ｄ・・・比較電池。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アルミニウムより標準電極電位が卑である添加金属
   とアルミニウムとよりなるアルミニウム合金からなる負
   極と、正極と、溶媒及びアルミニウム塩よりなる非水電
   解液とから構成されることを特徴とする非水電解液電池
   。 ２　前記アルミニウム合金が、前記添加金属とアルミニ
   ウムの固溶体よりなることを特徴とする請求項１記載の
   非水電解液電池。 ３　アルミニウムより標準電極電位が卑である前記添加
   金属は、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｎｄ、Ｒ
   ｂ、Ｓｒからなる群より選択された少なくとも１種であ
   ることを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。 ４　前記アルミニウム塩がＡｌＣｌ＿３、Ａｌ（ＣｌＯ
   ＿４）＿３、ＬｉＡｌＣｌ＿４からなる群より選択され
   た少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載
   の非水電解液電池。