JPH04121962A

JPH04121962A - 電池部材

Info

Publication number: JPH04121962A
Application number: JP2238973A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakajo; 中條　聡; Koushin Yokoyama; 横山　幸申; Akira Yoshino; 彰吉野
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1992-04-22
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JP2951706B2

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】［産業上の利用分野］本発明は非水電池の正極部材に関するものである。

さらに詳しくは、本発明は非水電池に用いる正極部材に
関するものであり、特定の組成を有するステンレス鋼、
即ち、クロム、モリブデン、ニッケル、鉄を主成分とす
る合金が優れた耐電圧性を有することを見出だし、とく
に一般式Ａ　ｘ　Ｍ　ｙ　ＮｚＯ，、（Ａはアルカリ金
属の少な（とも１種を表し、Ｍは遷移金属の少なくとも
１種を表し、ＮはＡＩ、　ＩｎＸＳｎの群から選ばれた
少なくとも１種を表し、ｘ、ｙ、ｚは各々０，０５≦Ｘ
≦１．１０．０．８５≦ｙ≦１．００．０≦Ｚ≦０．１
０の数である）を正極活物質とする起電力の高い非水電
池の正極部材に用いた場合優れた電池特性が得られるこ
とを見出だした。

［従来の技術］近年、ポータプル機器の電源として軽量で高エネルギー
密度の非水電池が注目されている。従来、これらの電池
は電池電圧が高いため、正極の集電体やリードを介して
電気的に接続している電池の封口板、電池ケースなどの
梅成材料の選択が重要な課題になっている。従来、これ
らの非水電池には耐食性に優れたステンレス鋼が用いら
れている。

例えば特開平１−３１９２６２号においてクロム含有量
が１６重量％以上でかつモリブデン含有量が０．５重量
％以上のステンレス鋼を用いるもの、あるいはクロム含
有量が１６重量％以上でかつニッケル含有量が５重量％
未満のステンレス鋼を用いるもの、又特開平２−１２６
５５４号においてクロム２４〜４０重量％、モリブデン
０．　５〜３重１％及び残部が鉄からなるフェライト系
ステンレス鋼を用いるものなどがある。しかし、ＡｘＭ
ｙＮｚＯ２（Ａはアルカリ金属の少なくとも１種を表し
、Ｍは遷移金属の少なくとも１種を表し、ＮはＡ１、Ｉ
ｎ、　Ｓｎの群から選ばれた少なくとも１種を表し、ｘ
、　　ｙ。

Ｚは各々０．０５≦Ｘ≦１．１０．０．８５≦ｙ≦１．
００．０≦２≦０，１０の数である）を正極活物質とす
る電池においては電池電圧が４Ｖ以上と非常に高いため
、従来の金属製部材では耐食性が十分でなく、このため
これら金属製部材が次第に電解液中に溶解してイオンと
なって負極表面に析出し、内部抵抗の増加を招いて放電
容ｌを低下させる。また、負極側の金属製部材上にこれ
らイオンが析出した場合、析出金属が絶縁層を介して電
池正極部材と接触し、内部短絡を招いて電池電圧が低下
する。さらに、これら金属製部材の溶解が著しい場合、
電池ケースに穴を生じ、液漏れを起こす。

本発明はこのような問題を解決するもので、４■以上の
電池電圧を有する非水系電池において高い耐食性を有す
る電池正極部材を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］これらの課題を解決するために、本発明は電池電圧が４
■以上の非水電池に用いる電池部材であって、該電池正
極部材としてクロム２３〜３０重量％、モリブデン０．
５〜４．５重量％、ニッケル１．５〜３．５重量％、残
部の主成分が鉄からなるステンレス鋼を用いることを特
徴とする電池正極部材電池正極部材を提供せんとするも
のである。

本発明に用いる正極活物質はＡｘＭｙＮｚＯ２（人はア
ルカリ金属の少なくとも１種を表し、Ｍは遷移金属の少
なくとも１種を表し、ＮはＡＩ、Ｉｎ。

Ｓｎの群から選ばれた少なくとも１種を表し、Ｘ。

ｙ、ｚは各々０．０５≦Ｘ≦１．１０．０．８５≦ｙ≦
１．００゜０≦２≦０．１０の数である）で表され、具
体例としてはＬｉＣｏ０．、、ＬｉＮｉ０．、ＬｉＭｎ
０．。

ＬｉＮ１ｕｘ＋Ｃｏ、０２　、　　Ｌ　ｌ　１．ａ＋Ｃ
Ｏｏ、ｑ）４Ｓｎ　１１　、　＋ｌ　：ｊ　０２などで
ある。

かかる一連の正極活物質は例えば特開昭５５−１３６１
３１号、特開昭６２−９０８６３号、特開昭６３−２９
９０５６等で開示されているものであり、４Ｖ以上の高
い電圧を有し、極めて高いエネルギー密度を有する新し
い正極活物質として有望視されている。ががる高い起電
力を有する電池系において正極部材の選択は極めて重要
である。

クロムは含有量が多いほど耐食性に優れた酸化被膜を形
成する。４Ｖ以上の電池電圧を有する非水系電池におい
て十分な耐食性を有するためには、クロムの含有量は２
３３重丸以上必要であり、好ましくは２５重量％以上で
あり、特に好ましくは２８ｉｌｆ量％以上である。しか
しながらクロムの含有量が３００重丸を越えると安定な
耐食相を得ることができなくなり急激に耐食性が悪化す
る。モリブデンは０．　５ｆｆｉｆｆｉ％以上、好まし
くは３．５重量％以上添加すると酸化被膜をより安定に
する効果がある。しかしモリブデンの含有量が４．５重
量％を越えると安定な耐食相を得ることできなくなる。

つぎにニッケルであるが従来非水電池の正極部材に用い
るステンレス鋼に耐食性を与えるためにはニッケルの含
有量をできるかぎり少なくすることが必要であると考え
られていた。しかし我々は鋭意検討した結果、非水電解
液中においてはむしろニッケルを１．５〜３．５重量％
、好ましくは２．０〜２．５重量％添加することにより
ニッケルを添加しないときよりも安定な酸化被膜が得ら
れることを見出だした。またニッケルを添加することに
より加工も容易になるという利点がある。このことから
４Ｖ以上の電池電圧を有する非水系電池においては、ク
ロム２３〜３０ｍｆｆ１％、モリブデン０．５〜４．５
重量％、ニッケル１゜５〜３．５重量％、残部が鉄から
なるステンレス鋼を用いることで高い耐食性を有する電
池正極部材を提供することができるようになった。

本発明で用いられる負極活物質は特に限定されるもので
はないが、リチウム等の軽金属又はその合金、ポリアセ
チレン等の導電性高分子、Ｌｉ８Ｗ○１等の層間化合物
、炭素質材料等があげられる。特に炭素質材料はサイク
ル性などに優れ好ましい負極活物質としてあげられる。

電解液としてはプロヒレンカーボネイト、エチレンカー
ボネイト、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、
１．２−ジメトキシエタンなどから選ばれる１稀又は２
種以上の非水有機溶媒に過塩素酸リチウム、四フッ化硼
酸リチウム、六フッ化砒酸リチウム、六フッ化燐酸リチ
ウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、塩化リ
チウム等の電解質を０．５〜２．０モル／リットル溶解
させたものなどであり、好ましくはプロヒレンカーボネ
イト、エチレンカーボネイト、γ−ブチロラクトンから
選ばれる１種又は２種以上の非水有機溶媒に四フッ化硼
酸リチウム、六フッ化砒酸リチウム、六フッ化燐酸リチ
ウム等の電解質を０．５〜２．０モル／リットル溶解さ
せたものなどである。

［実施例］実施例１電池正極部材にクロムを２９重量％、モリブデンを４重
量％、ニッケルを２重量％含み残部が鉄からなるステン
レス鋼（ＵＮＳ　ｎｕｍｂｅｒ　５４４８００　）を用
いてコイン型電池を組み立てた。正極は、活物質として
ＬｉＣｏ０．を１００重量部、これに導電助剤としてグ
ラファイトとアセチレンブラックカーボンを各５重量部
、結着剤としてポリテトラフルオロエチレンを２重量部
混合してペレット状に成形した。負極は活物質としてカ
ーボンを１００重量部、これに結着剤として弗素ゴムを
５重世部混合して成形した。電解液はγ−ブチロラクト
ンに１．０モル／リットルのＬｉＢＦ４の濃度で溶解し
た溶液を用い、セパレーターにはポリプロピレンの不織
布を用いた。この電池を充電終始電圧４．２Ｖ、放電終
始電圧２．７Ｖで５００ｆ−ｉ’タル繰り返した後、電
池を開封し、電池正極部材の腐食状態を顕微鏡で観察し
た。その結果、腐食は観察されなかった。

実施例２電池正極部材にクロムを２６重量％、モリブデンを３重
量％、ニッケルを２重量％含み残部が鉄からなるステン
レス鋼（ＵＮＳ　ｎｕｍｂｅｒ　５４４６６０　）を用
いる以外は実施例１と同様にして電池を組み立て、充放
電を５００サイクル繰り返した後、電池を開封し、電池
正極部材の腐食状態を顕微鏡で観察した。その結果、腐
食は観察されなかった。

比較例１電池正極部材にクロムを２５重量％含み残部が鉄からな
るステンレス鋼（ＳＵＨ４４６）を用いる以外は実施例
と同様にして電池を組み立て、充放電を５００サイクル
繰り返した後、電池を開封し、電池正極部材の腐食状態
を顕微鏡で観察した。

その結果、金属部材表面に多くの孔食が観察された。ま
た負極側の金属部材表面には析出物が観察された。

比較例２電池正極部材にクロムを２９重量％、モリブデンを４重
量％含み残部が鉄からなるステンレス鋼（ＵＮＳ　ｎｕ
ｍｂｅｒ　５４４７００　）を用いる以外は実施例と同
様にして電池を組み立て、充放電を５００サイクル繰り
返した後、電池を開封し、電池正極部材の腐食状態を顕
微鏡で観察した。その結果、金属部材表面に多くの孔食
が観察された。また負極側の金属部材表面には析出物が
観察された。

比較例３電池正極部材にクロムを１８重量％、モリブデンを２重
量％、ニッケルを１電型％含み残部が鉄からなるステン
レス鋼（ＳＵＳ４４４）を用いる以外は実施例１と同様
にして電池を組み立て、充放電を５００サイクル繰り返
した後、電池を開封し、電池正極部材の腐食状態を顕微
鏡で観察した。

［発明の効果］以上詳述した如く、特定の成分組成のステンレス鋼を電
池正極部材に用いることにより優れた特性を有する非水
電池を提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

　電池電圧が４Ｖ以上の非水電池に用いる電池部材であ
って、該電池正極部材としてクロム２３〜３０重量％、
モリブデン０．５〜４．５重量％、ニッケル１．５〜３
．５重量％、残部の主成分が鉄からなるステンレス鋼を
用いることを特徴とする電池正極部材。