JPH04206263A - 非水電解質二次電池 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、非水電解質二次電池の負極の電極劣化の改善
に関する。

（発明の概要） 本発明は、非水電解質二次電池において負極を結晶粒径
が５０μｍ以下であるアルミニウム合金とリチウム金属
を合金化して構成することにより、充放電に伴う負極の
劣化を抑制し、充放電サイクル特性の優れた非水電解質
二次電池を供給することを目的としている。

（従来の技術） リチウム金属を負極活物質とする二次電池は高電圧、高
エネルギー密度であるため非水溶液を電解液として実用
に供されているが、サイクル特性向上のためにリチウム
をアルミニウムと合金化させて使用している。

（発明が解決しようとする課ａ＞ リチウム−アルミニウム合金を負極に用いたとしても、
充放電に伴い負極に亀裂が発生しやがて崩壊に至ること
もあり、特に電流密度の大きいときにこの現象は著しい
という問題があった。

（１１題を解決するための手段） 本発明では上記問題点を解決するために、負極を結晶粒
径が５０μｍ以下であるアルミニウム合金とリチウム金
属を合金化して構成する。

（作用） 結晶粒径を微細化することにより粒界がストレスを緩和
し、結晶粒同志の結合を強化し、リチウムの拡散を促進
することによりアルミニウム合金の亀裂の発生、成長が
抑制される。

（実施例） 以下本発明の実施例について述べる。

第１図は本発明の一実施例による偏平形非水電解賞二次
電池の断面図を示し、負極１はＳＵＳ製の負極缶２の内
側底面に溶接したＳＵＳ金網からなる負極集電体３に固
着されている。ＳＯ３金網からなる正極４も同様にＳＵ
Ｓ製の正極缶５の内側底面に固着した正極集電体６に圧
接されている。

ポリプロピレンを主体とするセパレータフには非水電解
液が含浸されている。ポリプロピレンを主体とする絶縁
パツキン８により封止がなされており、電池寸法は高さ
３．Ｑｍｍ、直径２４．０ｍｍである。

正極としてはＭｎＯ，、Ｖ！　Ｏ５、Ｖ６０＋ｘ、Ｍｏ
Ｏ２、Ｃｒ　２０８などの酸化物やＴ　ｉ　Ｓ　！、Ｍ
　ｏ　Ｓ　ｚなどの遷移金属ジカルコゲナイト、ＮｂＳ
ｅ３、Ｍｏ３３などの遷移金属トリカルコゲナイド、更
にＮ１ＰＳ３、Ｆｅ０Ｃ１などの化合物、炭素およびポ
リピロール、ポリパラフェニレン、ポリアニリン等の導
電性高分子があり、非水電解液は、溶媒としてプロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネート、Ｔ−ブチロラ
クトン、ジメチルスルフォキンド、スルフオラン、１，
３−ジオキソラン、４−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
、１．２−ジメトキシエタンなどを単独または混合した
もの、溶質としてはＬｉＡＳＦ＆、Ｌｉｃ］ｏｎ　、Ｌ
ｉＢＦ４、ＬｉＰＦ＊　、ＬｉＣＦ、Ｓ○＊　、Ｌｉ５
ＣＮ、ＬｉＡ］Ｃ１，などを０゜５から３モル／１程度
添加し、その他に２−メチルフラン、チオフェン、ピロ
ール、ヘキサメチルフォスフォリツクトリアミド、クラ
ウンエーテル２　類などを微量添加して用いてもよい。

本実施例では以下電解液として、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネートおよび２−メチルテトラヒド
ロフランを体積で１：　１：２の割合で混合したものに
ＬｉＰＦ６を１モル／ｌ添加したものを用い、正極とし
てＭｎＯ，とアセチレンブラックとフッ素樹脂を重量で
８５：１０：５の割合で混合し加圧成形したものを使用
した。負極は上記電解液中で厚さ０．５ｍｍのアルミニ
ウム合金基体をリチウム金属を対極として電気化学的に
合金化したリチウム−アルミニウム合金である。リチウ
ムとアルミニウムは原子比でおよそ４０　：　６０であ
る１本実施例ではリチウムとアルミニウムは原子比でお
よそ４ｏｒｓｏであが、もちろんこれに限定されない。

結晶粒径を微細化する方法としては融体からの急冷凝固
による方法、粉末冶金法、加工と熱処理の組合せによる
方法、微量元素の添加による方法などがあるが、微量元
素の添加による方法、特にＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒを添加する
のが良好である。

融体からの急冷凝固による方法は形状や寸法に制約があ
り、加工と熱処理の組合せによる方法は工程が複雑であ
り、粉末冶金法は強度が劣るという欠点がある。

Ｍｎ５Ｃｒ、Ｚｒを０．０１から３．０重量％程度添加
する方法は適切な熱処理と加工の組合せで優れた微細結
晶粒アルミニウム合金が得られる。

Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒは同しような効果を示すので以下Ｚｒ
を添加した例を述べる。

なお、電極のように薄く加工した場合、アルミニウム合
金は一方向に延びた組織となりやすい。

そのような場合延びた方向に垂直な方向の幅、短軸粒径
を使用する。

表 上記表は本実施例各試料のと充放電のサイクル特性曲線
の関係を示すもので、第２図は充放電のサイクル特性図
である。

充放電条件はｔ流２．５ｍＡで充放電時間おのおの６時
間で、放電時に電池電圧２．０■に達した時点を寿命と
した。

結晶粒径にサイクル特性が依存していることがわかり結
晶粒径が５０μｍ以上のものを含むようになると、急激
にサイクル特性が低下する。

本実施例では偏平形二次電池をのべたが、本発明アルミ
ニウム合金は柔軟性があるので、電極をスパイラルに巻
回する円筒形などの二次電池にも利用できる。この場合
、リチウム金属とアルミニウム合金をあらかじめ所定の
形状にした後、電池に組み込み電気化学的に合金化する
などの手段を構ずればよい。

本発明は固体電解質にももちろん適用できる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば非水電解質二次電池に
おいて負極を結晶粒径が５０ＩＪｍ以下であるアルミニ
ウム合金とリチウム金属を合金化して構成することによ
り、充放電に伴う負極の劣化を抑制し、充放電サイクル
特性の優れた非水電解質二次電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による偏平形非水電解賞二次
電池の断面図であり、第２図は充放電のサイクル特性図
である。 １−ｍ−負極 ２−一一負極缶 ３−ｍ−負極集電体 ４−ｍ−正極 ５−ｍ−正極缶 ６−ｍ−正極集電体 ７−ｍ−セパレータ ８−一一絶縁バソキン １１〜１５−一一サイクル特性曲線 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　結晶粒径、あるいは伸長組織では短軸粒径が５０μｍ
   以下であるアルミニウム合金とリチウム金属を合金化し
   て構成されている負極をもつことを特徴とする非水溶電
   解質二次電池。