JPH0318308B2 - - Google Patents
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- JPH0318308B2 JPH0318308B2 JP58004537A JP453783A JPH0318308B2 JP H0318308 B2 JPH0318308 B2 JP H0318308B2 JP 58004537 A JP58004537 A JP 58004537A JP 453783 A JP453783 A JP 453783A JP H0318308 B2 JPH0318308 B2 JP H0318308B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- porous carbon
- battery
- carbon body
- pores
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-
- 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
-
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は非水溶媒電池に関し、特に正極材料を
改良した非水溶媒電池に係る。
改良した非水溶媒電池に係る。
負極活物質としてリチウム、ナトリウムを用い
た非水溶媒電池はエネルギー密度が大きく、貯蔵
特性に優れ、しかも作動温度範囲が広いという特
長をもち、電卓、時計、メモリのバツクアツプ電
源として多用されている。かかる電池は負極、電
解液、正極から構成されており、一般に負極とし
てリチウムやナトリウムなどのアルカリ金属を電
解液としてプロピレンカーボネート、ｒ−ブチロ
ラクトン、ジメトキシエタンなどの非水溶媒中に
過塩素酸リチウム、ホウフツ化リチウムなどの電
解質を溶解してなる溶液を、正極として二酸化マ
ンガン、フツ化黒鉛等を、夫々用いている。
た非水溶媒電池はエネルギー密度が大きく、貯蔵
特性に優れ、しかも作動温度範囲が広いという特
長をもち、電卓、時計、メモリのバツクアツプ電
源として多用されている。かかる電池は負極、電
解液、正極から構成されており、一般に負極とし
てリチウムやナトリウムなどのアルカリ金属を電
解液としてプロピレンカーボネート、ｒ−ブチロ
ラクトン、ジメトキシエタンなどの非水溶媒中に
過塩素酸リチウム、ホウフツ化リチウムなどの電
解質を溶解してなる溶液を、正極として二酸化マ
ンガン、フツ化黒鉛等を、夫々用いている。
上述した電池の中でも負極にリチウムを用い、
塩化チオニル（SOCl2）を主正極活物質とした、
いわゆるリチウム塩化チオニル系電池は、特にエ
ネルギー密度が大きいため注目されている。こう
した電池は多孔質炭素体及び金属集電体からなる
正極を有し、一般に塩化リチウム（LiCl）及び塩
化アルミニウム（AlCl3）を溶解した塩化チオニ
ル（SOCl2）を電解液として用いている。したが
つて、SOCl2は正極活物質と電解液との双方を兼
用している。
塩化チオニル（SOCl2）を主正極活物質とした、
いわゆるリチウム塩化チオニル系電池は、特にエ
ネルギー密度が大きいため注目されている。こう
した電池は多孔質炭素体及び金属集電体からなる
正極を有し、一般に塩化リチウム（LiCl）及び塩
化アルミニウム（AlCl3）を溶解した塩化チオニ
ル（SOCl2）を電解液として用いている。したが
つて、SOCl2は正極活物質と電解液との双方を兼
用している。
ところで、SOCl2を正極活物質とする電池にお
いて、負極反応は負極金属が金属イオンとして電
解液中に溶解する反応であり、一方正極反応はそ
の正極の一構成材である多孔質炭素体上で起こ
り、反応主成物が該多孔質炭素体表面に主成する
反応である。しかしながら、アセチレンブラツク
をポリテトラフルオロエチレン等のポリマー結着
材と共に混合し、所定形状に成形した後、乾燥し
て得た多孔質炭素体からなる正極を有する従来の
電池では、前記反応主成物が該多孔質炭素体上に
作られると、電極反応が著しく阻害され、放電容
量が低下する。しかも、前記電池では、大電流放
電では、低電流放電に比べて放電効率が著しく低
下するという欠点があつた。
いて、負極反応は負極金属が金属イオンとして電
解液中に溶解する反応であり、一方正極反応はそ
の正極の一構成材である多孔質炭素体上で起こ
り、反応主成物が該多孔質炭素体表面に主成する
反応である。しかしながら、アセチレンブラツク
をポリテトラフルオロエチレン等のポリマー結着
材と共に混合し、所定形状に成形した後、乾燥し
て得た多孔質炭素体からなる正極を有する従来の
電池では、前記反応主成物が該多孔質炭素体上に
作られると、電極反応が著しく阻害され、放電容
量が低下する。しかも、前記電池では、大電流放
電では、低電流放電に比べて放電効率が著しく低
下するという欠点があつた。
本発明は放電容量及び大電流放電時での放電効
率の優れた非水溶媒電池を提供しようとするもの
である。
率の優れた非水溶媒電池を提供しようとするもの
である。
本発明者は正極の多孔質炭素体表面での反応主
成物による電極反応の阻害化が該多孔質炭素体の
気孔率や気孔径に顕著に影響されることに着目
し、気孔率、気孔径を特性化すると共に、特定化
した径の占有割合を規定した多孔質炭素体からな
る正極を用いることによつて、放電容量及び大電
流放電時での放電効率の優れた非水溶媒電池を見
い出したものである。
成物による電極反応の阻害化が該多孔質炭素体の
気孔率や気孔径に顕著に影響されることに着目
し、気孔率、気孔径を特性化すると共に、特定化
した径の占有割合を規定した多孔質炭素体からな
る正極を用いることによつて、放電容量及び大電
流放電時での放電効率の優れた非水溶媒電池を見
い出したものである。
すなわち、本発明は缶体内面に設けられたアル
カリ金属からなる筒状の負極と、この負極内側の
缶体内にセパレータを介して配設され、多孔質炭
素体及び金属集電体からなる正極と、前記缶体内
に収容された塩化チオニルを主成分とし、正極活
物質を兼ねる電解液とを具備した非水溶媒電池に
おいて、前記正極の多孔質炭素体として気孔率が
70〜80％で、0.1〜2μｍの細孔が全気孔の30％以
上占める構造のものを用いたことを特徴とするも
のである。
カリ金属からなる筒状の負極と、この負極内側の
缶体内にセパレータを介して配設され、多孔質炭
素体及び金属集電体からなる正極と、前記缶体内
に収容された塩化チオニルを主成分とし、正極活
物質を兼ねる電解液とを具備した非水溶媒電池に
おいて、前記正極の多孔質炭素体として気孔率が
70〜80％で、0.1〜2μｍの細孔が全気孔の30％以
上占める構造のものを用いたことを特徴とするも
のである。
上記多孔質炭素体の気孔率を限定した理由はそ
の気孔率を70％未満にすると、反応効率の低下を
招き、かといつて80％を越えると、多孔質炭素体
の強度低下等を招くからである。また、この多孔
質炭素体中の気孔の30％以上の気孔の径を限定し
た理由はその気孔径を0.1μｍ未満にすると、正極
活物質である塩化チオニルの反応生成物により気
孔が塞がれて電池の機能低下を招き、かといつて
2μｍを越えると、多孔質炭素体の反応面積が低
下し、ひいては反応効率の低下を招くからであ
る。更に、0.1〜2μｍの気孔の全気孔中の占有割
合を限定した理由は、その占有割合を30％未満に
すると反応効率の増大化を十分達成できなくなる
からである。
の気孔率を70％未満にすると、反応効率の低下を
招き、かといつて80％を越えると、多孔質炭素体
の強度低下等を招くからである。また、この多孔
質炭素体中の気孔の30％以上の気孔の径を限定し
た理由はその気孔径を0.1μｍ未満にすると、正極
活物質である塩化チオニルの反応生成物により気
孔が塞がれて電池の機能低下を招き、かといつて
2μｍを越えると、多孔質炭素体の反応面積が低
下し、ひいては反応効率の低下を招くからであ
る。更に、0.1〜2μｍの気孔の全気孔中の占有割
合を限定した理由は、その占有割合を30％未満に
すると反応効率の増大化を十分達成できなくなる
からである。
上記正極は例えば以下に示す方法により製造さ
れる。カーボンブラツク等の炭素材にポリテトラ
フルオロエチレン等のポリマー結着剤を混合し、
エチルアルコール等の溶剤を添加して充分に撹
拌、混練した後、この混練物を金網、パンチメタ
ル、エキスパンドメタル等の金属集電体に圧着
し、乾燥することにより正極を造る。
れる。カーボンブラツク等の炭素材にポリテトラ
フルオロエチレン等のポリマー結着剤を混合し、
エチルアルコール等の溶剤を添加して充分に撹
拌、混練した後、この混練物を金網、パンチメタ
ル、エキスパンドメタル等の金属集電体に圧着
し、乾燥することにより正極を造る。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
第１図はリチウム塩化チオニル電池の断面図で
あり、図中の１は負極端子を兼ねる上面が開口さ
れた例えばステンレス製の缶体である。この缶体
１の内面には金属リチウムからなる筒状の負極２
が圧着されている。この負極２の内側の缶体１内
には正極３が該負極２の内面に配置されたガラス
繊維の不織布からなるセパレータ４を介して設け
られている。なお、正極３と缶体１底面との間に
は絶縁紙５が介装されている。前記正極３は気孔
率70〜80％、0.1〜2μｍの気孔が全気孔中の30％
以上を占める筒状の多孔質炭素体６と、この多孔
質炭素体６の中空部内面に配設された筒状の金属
集電体７とから構成されている。
あり、図中の１は負極端子を兼ねる上面が開口さ
れた例えばステンレス製の缶体である。この缶体
１の内面には金属リチウムからなる筒状の負極２
が圧着されている。この負極２の内側の缶体１内
には正極３が該負極２の内面に配置されたガラス
繊維の不織布からなるセパレータ４を介して設け
られている。なお、正極３と缶体１底面との間に
は絶縁紙５が介装されている。前記正極３は気孔
率70〜80％、0.1〜2μｍの気孔が全気孔中の30％
以上を占める筒状の多孔質炭素体６と、この多孔
質炭素体６の中空部内面に配設された筒状の金属
集電体７とから構成されている。
また、前記正極３上方の缶体１内には前記セパ
レータ４に支持された絶縁紙８が配設されてい
る。前記缶体１の上面開口部にはメタルトツプ９
がレーザ溶接等により封着されている。このメタ
ルトツプ９の中心には穴１０が開孔されている。
前記缶体１内にはLiAlCl4を溶解した塩化チオニ
ル（SOCl2）溶液からなる電解液が前記穴１０を
通して注入、収容されている。また、前記メタル
トツプ９の穴１０には正極端子１１がメタル−ガ
ラスシール材１２により電気的に絶縁され、固定
されている。この正極端子１１はその下端に取付
けたリード線１３を介して前記正極３の金属集電
体７に接続されている。
レータ４に支持された絶縁紙８が配設されてい
る。前記缶体１の上面開口部にはメタルトツプ９
がレーザ溶接等により封着されている。このメタ
ルトツプ９の中心には穴１０が開孔されている。
前記缶体１内にはLiAlCl4を溶解した塩化チオニ
ル（SOCl2）溶液からなる電解液が前記穴１０を
通して注入、収容されている。また、前記メタル
トツプ９の穴１０には正極端子１１がメタル−ガ
ラスシール材１２により電気的に絶縁され、固定
されている。この正極端子１１はその下端に取付
けたリード線１３を介して前記正極３の金属集電
体７に接続されている。
しかして、本発明によれば正極３の多孔質炭素
体６は気孔率が70〜80％、0.1〜2μｍの気孔が全
気孔中の30％以上占める構造になつているため、
正極活物質の多孔質炭素体６への供給を容易にす
ると共に反応表面積の増大化が図られ、その結
果、高率放電特性に優れ、放電容量の大きいリチ
ウム塩化チオニル電池を得ることができる。
体６は気孔率が70〜80％、0.1〜2μｍの気孔が全
気孔中の30％以上占める構造になつているため、
正極活物質の多孔質炭素体６への供給を容易にす
ると共に反応表面積の増大化が図られ、その結
果、高率放電特性に優れ、放電容量の大きいリチ
ウム塩化チオニル電池を得ることができる。
次に、本発明の具体的な実施例を説明する。
実施例 １
平均粒径40ｍμｍ、DBP吸油量200cm3／100ｇ
のストラクチヤーの高度に発達したカーボンブラ
ツクにポリテトラフルオロエチレンを10wt％の
割合で混合した後、エタノールを添加して十分に
混練した。この混練物をステンレス製網体からな
る金属集電体７と共に該集電体７が内周面に配置
されるように成形して円筒状物を作り、つづいて
150℃の真空下で乾燥して同金属集電体７の外周
に圧着された円筒状の多孔質炭素体６を形成する
ことにより正極３を作製した。この正極３の多孔
質炭素体６は気孔率が80％で、水銀圧入法により
細孔分布を調べたところ、0.1〜2μｍの気孔が全
体の37％を占めていた。次いで、この正極３の内
周面に負極２が圧着された缶体１内にセパレータ
４を介して収納し、絶縁紙８の配置、メタルトツ
プ９の封着、更に缶体１内にメタルトツプ９の穴
１０を通してLiAlCl4を溶解した1.8mol濃度の塩
化チオニル（SOCl2）溶液からなる電解液を収容
した後、予め金属集電体７とリードを介して接続
した正極端子１１をメタルトツプ９の穴１０にシ
ール材１２を介して固定し、第１図図示のAAサ
イズのリチウム塩化チオニル電池を組立てた。
のストラクチヤーの高度に発達したカーボンブラ
ツクにポリテトラフルオロエチレンを10wt％の
割合で混合した後、エタノールを添加して十分に
混練した。この混練物をステンレス製網体からな
る金属集電体７と共に該集電体７が内周面に配置
されるように成形して円筒状物を作り、つづいて
150℃の真空下で乾燥して同金属集電体７の外周
に圧着された円筒状の多孔質炭素体６を形成する
ことにより正極３を作製した。この正極３の多孔
質炭素体６は気孔率が80％で、水銀圧入法により
細孔分布を調べたところ、0.1〜2μｍの気孔が全
体の37％を占めていた。次いで、この正極３の内
周面に負極２が圧着された缶体１内にセパレータ
４を介して収納し、絶縁紙８の配置、メタルトツ
プ９の封着、更に缶体１内にメタルトツプ９の穴
１０を通してLiAlCl4を溶解した1.8mol濃度の塩
化チオニル（SOCl2）溶液からなる電解液を収容
した後、予め金属集電体７とリードを介して接続
した正極端子１１をメタルトツプ９の穴１０にシ
ール材１２を介して固定し、第１図図示のAAサ
イズのリチウム塩化チオニル電池を組立てた。
比較例 １
平均粒径30ｍμｍ、DBP吸油量185cm3／100ｇ
のストラクチヤーのやや発達したカーボンブラツ
クを用いて実施例１と同様な方法で正極を作製し
た。なお、この正極の多孔質炭素体は気孔率が82
％で、0.1〜2μｍの気孔の全気孔中の占有割合が
34％のものであつた。次いで、この正極を用いて
実施例１と同様な順序で第１図図示のリチウム塩
化チオニル電池を組立てた。
のストラクチヤーのやや発達したカーボンブラツ
クを用いて実施例１と同様な方法で正極を作製し
た。なお、この正極の多孔質炭素体は気孔率が82
％で、0.1〜2μｍの気孔の全気孔中の占有割合が
34％のものであつた。次いで、この正極を用いて
実施例１と同様な順序で第１図図示のリチウム塩
化チオニル電池を組立てた。
比較例 ２
平均粒径30ｍμｍ、DBP吸油量100cm3／100ｇ
のストラツクチヤーのあまり発達していないカー
ボンブラツクを用いて実施例１と同様に正極を作
製し、更にこの正極を用いて第１図図示と同構造
のリチウム塩化チオニル電池を組立てた。なお、
前記正極の多孔質炭素体は、気孔率が84％で、
0.1〜2μｍの気孔の全気孔中の占有割合が24％の
ものであつた。
のストラツクチヤーのあまり発達していないカー
ボンブラツクを用いて実施例１と同様に正極を作
製し、更にこの正極を用いて第１図図示と同構造
のリチウム塩化チオニル電池を組立てた。なお、
前記正極の多孔質炭素体は、気孔率が84％で、
0.1〜2μｍの気孔の全気孔中の占有割合が24％の
ものであつた。
しかして、上記実施例１の電池及び比較例１、
２の電池について放電電流に対する放電容量の関
係を調べたところ、第２図に示す特性図を得た。
なお、第２図中のＡは本実施例１の電池における
放電電流対放電容量の特性曲線、Ｂは比較例１の
電池の同特性曲線、Ｃは比較例２の電池の同特性
曲線、である。この第２図から明らかな如く、本
発明の電池（図中のＡ）は従来の電池（図中の
Ｃ）に比べて小電流放電ではその放電容量はほぼ
等しいが、大電流放電では放電容量が極めて大き
いことがわかる。また、本発明の電池は比較例１
の電池（図中のＢ）に比べても大電流放電での放
電容量が大きいことがわかる。
２の電池について放電電流に対する放電容量の関
係を調べたところ、第２図に示す特性図を得た。
なお、第２図中のＡは本実施例１の電池における
放電電流対放電容量の特性曲線、Ｂは比較例１の
電池の同特性曲線、Ｃは比較例２の電池の同特性
曲線、である。この第２図から明らかな如く、本
発明の電池（図中のＡ）は従来の電池（図中の
Ｃ）に比べて小電流放電ではその放電容量はほぼ
等しいが、大電流放電では放電容量が極めて大き
いことがわかる。また、本発明の電池は比較例１
の電池（図中のＢ）に比べても大電流放電での放
電容量が大きいことがわかる。
なお、上記実施例では正極として円筒状のもの
を用いたが、これに限定されない。例えばカーボ
ンブラツクとポリマー結着材との混練物を金属集
電体に圧着して帯状物とし、これを巻回して乾燥
した渦巻状の正極を用いてもよい。
を用いたが、これに限定されない。例えばカーボ
ンブラツクとポリマー結着材との混練物を金属集
電体に圧着して帯状物とし、これを巻回して乾燥
した渦巻状の正極を用いてもよい。
以上詳述した如く、本発明によれば放電容量の
大巾に向上し、かつ放電効率の優れた非水溶媒電
池を提供できるものである。
大巾に向上し、かつ放電効率の優れた非水溶媒電
池を提供できるものである。
第１図は本発明の一実施例を示すリチウム塩化
チオニル電池の断面図、第２図は本発明の電池及
び従来の電池における放電電流と放電容量との関
係を示す特性図である。 １……缶体、２……負極、３……正極、４……
セパレータ、６……多孔質炭素体、７……金属集
電体、９……メタルトツプ、１１……正極端子。
チオニル電池の断面図、第２図は本発明の電池及
び従来の電池における放電電流と放電容量との関
係を示す特性図である。 １……缶体、２……負極、３……正極、４……
セパレータ、６……多孔質炭素体、７……金属集
電体、９……メタルトツプ、１１……正極端子。
Claims (1)
- １ 缶体内面に設けられたアルカリ金属からなる
筒状の負極と、この負極内側の缶体内にセパレー
タを介して配設され、多孔質炭素体及び金属集電
体からなる正極と、前記缶体内に収容された塩化
チオニルを主成分とし、正極活物質を兼ねた電解
液とを具備した非水溶媒電池において、前記正極
の多孔質炭素体として気孔率70〜80％で、0.1〜
2μｍの細孔が全気孔の30％以上占める構造のも
のを用いたことを特徴とする非水溶媒電池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004537A JPS59128772A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 非水溶媒電池 |
| EP19840100066 EP0118657B1 (en) | 1983-01-14 | 1984-01-04 | Non-aqueous electrochemical cell |
| DE8484100066T DE3485349D1 (de) | 1983-01-14 | 1984-01-04 | Nichtwaessrige elektrochemische zelle. |
| CA000445273A CA1222542A (en) | 1983-01-14 | 1984-01-13 | Non-aqueous electrochemical cell |
| US07/129,902 US4767683A (en) | 1983-01-14 | 1987-12-07 | Non-aqueous electrochemical cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58004537A JPS59128772A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 非水溶媒電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59128772A JPS59128772A (ja) | 1984-07-24 |
| JPH0318308B2 true JPH0318308B2 (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=11586788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58004537A Granted JPS59128772A (ja) | 1983-01-14 | 1983-01-14 | 非水溶媒電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59128772A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH077669B2 (ja) * | 1984-07-06 | 1995-01-30 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解質電池の製造方法 |
| US4790969A (en) * | 1987-07-16 | 1988-12-13 | Eveready Battery Company | Dry molded cathode collector for liquid cathode systems |
| FR2872347B1 (fr) * | 2004-06-25 | 2006-09-29 | Accumulateurs Fixes | Generateur electrochimique a cathode en aerogel de carbone |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH625914A5 (ja) * | 1978-01-31 | 1981-10-15 | Accumulateurs Fixes |
-
1983
- 1983-01-14 JP JP58004537A patent/JPS59128772A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59128772A (ja) | 1984-07-24 |
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