JPH0430149B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0430149B2 JPH0430149B2 JP58222878A JP22287883A JPH0430149B2 JP H0430149 B2 JPH0430149 B2 JP H0430149B2 JP 58222878 A JP58222878 A JP 58222878A JP 22287883 A JP22287883 A JP 22287883A JP H0430149 B2 JPH0430149 B2 JP H0430149B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid electrolyte
- lithium
- iodide
- battery
- conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
(イ) 産業上の利用分野
本発明はリチウムを負極活物質として用いる固
体電解質電池に係り、特に固体電解質に関するも
のである。 (ロ) 従来技術 この種電池は固体状の電解質を用いるため漏液
の心配がなく自己放電も小さいという利点を有す
るが、固体電解質の導電率は液状電解質に比して
数段低く効率放電特性に問題があつた。 現在、一般に用いられている固体電解質として
は例えば特公昭57−32986号公報で開示されてい
るように、ヨウ化リチウム（LiI）やヨウ化リチ
ウム−アルミナ（LiI−Al2O3）があるが、ヨウ
化リチウムの室温での導電率は10-7Ｓ／cm程度、
又ヨウ化リチウム−アルミナの室温での導電率は
ヨウ化リチウムに比して高いものの10-5Ｓ／cm程
度である。更に上記の固体電解質においてはヨウ
化リチウムが安定な状態ではないため容易に分解
してヨウ素が遊離し、その結果として固体電解質
の導電率の低下や電池缶材料の腐蝕を来たし電池
性能の劣化を招く。特にこの現象は高温下におい
て著しい。 (ハ) 発明の目的 本発明は上記従来電池における問題点に鑑み、
高温下においても高い導電率を有する固体電解質
を用いることによつてこの種電池の電池性能を向
上させることを目的とする。 (ニ) 発明の構成 本発明は上記目的を達成すべくなされたものに
してその要旨とするところは、正極と、リチウム
負極と、リチウムイオン導電性固体電解質とを備
えるものであつて、前記固体電解質が酸化リチウ
ム（Li2Ｏ）、五酸化リン（P2O5）及びヨウ化リ
チウム（LiI）を主体とするガラス状固体電解質
であることを特徴とする固体電解質電池にある。 本発明によるガラス状固体電解質は従来のヨウ
化リチウム−アルミナ固体電解質に比して高い導
電率を有し、且ヨウ化リチウムが酸化リチウム及
び五酸化リンと共にガラス状化合物を形成してい
るため安定化しており、高温下においてもヨウ素
の遊離が抑制されるので電池性能の向上が計れ
る。 尚、上記ガラス状固体電解質に一種又は二種以
上の金属ヨウ化物を添加すれば更に性能が向上す
る。 (ホ) 実施例 以下本発明電池の実施例につき詳述する。 固体電解質構成材としての酸化リチウム（Li2
Ｏ）、五酸化リン（P2O5）、ヨウ化リチウム
（LiI）及び追加の構成材としてのヨウ化カルシウ
ム（CaI2）、ヨウ化マグネシウム（MgI2）、ヨウ
化ストロンチウム（SrI2）、ヨウ化バリウム
（BaI2）、ヨウ化アルミニウム（AlI3）、ヨウ化イ
ンジウム（InI3）、ヨウ化セリウム（CeI3）を400
メツシユパスするまで粉砕したのち、所定のモル
比率で組合せた各種の混合物を石英アンプルに真
空封入し、ついで1000℃に加熱したのち急冷して
ガラス状固体電解質材を得る。 このようにして得たガラス状固体電解質材を粉
砕し400メツシユパスさせたのち、プレス成型し
直径約10mm、厚み約２mmのペレツトとし、この
ペレツトを一対のリチウム電極間に圧着して
1KHzの交流ブリツジで抵抗を測定して導電率を
算出した。その結果を次表に示す。
体電解質電池に係り、特に固体電解質に関するも
のである。 (ロ) 従来技術 この種電池は固体状の電解質を用いるため漏液
の心配がなく自己放電も小さいという利点を有す
るが、固体電解質の導電率は液状電解質に比して
数段低く効率放電特性に問題があつた。 現在、一般に用いられている固体電解質として
は例えば特公昭57−32986号公報で開示されてい
るように、ヨウ化リチウム（LiI）やヨウ化リチ
ウム−アルミナ（LiI−Al2O3）があるが、ヨウ
化リチウムの室温での導電率は10-7Ｓ／cm程度、
又ヨウ化リチウム−アルミナの室温での導電率は
ヨウ化リチウムに比して高いものの10-5Ｓ／cm程
度である。更に上記の固体電解質においてはヨウ
化リチウムが安定な状態ではないため容易に分解
してヨウ素が遊離し、その結果として固体電解質
の導電率の低下や電池缶材料の腐蝕を来たし電池
性能の劣化を招く。特にこの現象は高温下におい
て著しい。 (ハ) 発明の目的 本発明は上記従来電池における問題点に鑑み、
高温下においても高い導電率を有する固体電解質
を用いることによつてこの種電池の電池性能を向
上させることを目的とする。 (ニ) 発明の構成 本発明は上記目的を達成すべくなされたものに
してその要旨とするところは、正極と、リチウム
負極と、リチウムイオン導電性固体電解質とを備
えるものであつて、前記固体電解質が酸化リチウ
ム（Li2Ｏ）、五酸化リン（P2O5）及びヨウ化リ
チウム（LiI）を主体とするガラス状固体電解質
であることを特徴とする固体電解質電池にある。 本発明によるガラス状固体電解質は従来のヨウ
化リチウム−アルミナ固体電解質に比して高い導
電率を有し、且ヨウ化リチウムが酸化リチウム及
び五酸化リンと共にガラス状化合物を形成してい
るため安定化しており、高温下においてもヨウ素
の遊離が抑制されるので電池性能の向上が計れ
る。 尚、上記ガラス状固体電解質に一種又は二種以
上の金属ヨウ化物を添加すれば更に性能が向上す
る。 (ホ) 実施例 以下本発明電池の実施例につき詳述する。 固体電解質構成材としての酸化リチウム（Li2
Ｏ）、五酸化リン（P2O5）、ヨウ化リチウム
（LiI）及び追加の構成材としてのヨウ化カルシウ
ム（CaI2）、ヨウ化マグネシウム（MgI2）、ヨウ
化ストロンチウム（SrI2）、ヨウ化バリウム
（BaI2）、ヨウ化アルミニウム（AlI3）、ヨウ化イ
ンジウム（InI3）、ヨウ化セリウム（CeI3）を400
メツシユパスするまで粉砕したのち、所定のモル
比率で組合せた各種の混合物を石英アンプルに真
空封入し、ついで1000℃に加熱したのち急冷して
ガラス状固体電解質材を得る。 このようにして得たガラス状固体電解質材を粉
砕し400メツシユパスさせたのち、プレス成型し
直径約10mm、厚み約２mmのペレツトとし、この
ペレツトを一対のリチウム電極間に圧着して
1KHzの交流ブリツジで抵抗を測定して導電率を
算出した。その結果を次表に示す。
【表】
上表より明らかなようにLi2Ｏ、P2O5及びLiIを
主体とするガラス状固体電解質は10-5Ｓ／cm以上
の良好な導電率を示し、更に金属ヨウ化物の添加
により導電率が向上することが伺える。 ついで、これらの固体電解質の高温保存特性を
調べるために試料番号１（Li2Ｏ−P2O5−LiI）及
び試料番号３（Li2Ｏ−P2O5−LiI−CaI2）の固体
電解質の粉末をアルゴン雰囲気でガラス容器に密
封して80℃に保存し、定期的に取出し、導電率を
20℃で測定した。又比較のためにヨウ化リチウム
−アルミナ（モル比60：40）を500℃で熱処理し
た従来の固体電解質についても同じ条件で測定し
た。 第１図はその結果を示し、第１図より試料番号
１及び試料番号３の固体電解質ｂ及びａは従来の
固体電解質ｃに比して良好な高温保存特性を示す
ことがわかる。 次に上記固体電解質ａ，ｂ及びｃを用いて電池
Ａ，Ｂ及びＣを作成した。各電池はヨウ化鉛
（PbI2）、硫化鉛（PbS）及び鉛（Pb）粉末を
１：１：２のモル比で混合したものを正極合剤と
し、この正極合剤400mg及び固体電解質材100mgを
10.0mmに一体成型し、この成型体に10.0mmの
リチウム板を圧着して作成した。 第２図はこれら電池の60℃、150KΩ定負荷に
おける放電特性を示し、第２図より本発明電池
Ａ，Ｂは比較電池Ｃに比して良好な放電特性を示
すことがわかる。 この理由としては本発明電池に用いた固体電解
質においてはヨウ化リチウムのガラス化により導
電率が向上し且安定化されたためであると考えら
れる。一般に、ガラス状態においてはイオンが結
晶構造の束縛を受けず、またイオンの移動すべき
空隙が多数存在するためイオン導電性の上昇が期
待できる。ヨウ化リチウムは単独ではガラス化し
にくい物質であるが、ガラスの網目構造を形成し
うる五酸化リン及び網目修飾物質である酸化リチ
ウムとともに熱処理することによりガラス化する
ものと考えられ、さらには少量の金属ヨウ化物の
添加によりリチウムイオンの可動性が増加したた
めと考えられる。 (ハ) 発明の効果 上述した如く、酸化リチウム、五酸化リン及び
ヨウ化リチウムを主体とするガラス状固体電解質
は高い導電率を有し且高温保存特性に優れるもの
であり、依つてこのガラス状固体電解質を用いる
ことにより固体電解質電池の電池性能を向上する
ことができるものであり、その工業的価値は極め
て大である。
主体とするガラス状固体電解質は10-5Ｓ／cm以上
の良好な導電率を示し、更に金属ヨウ化物の添加
により導電率が向上することが伺える。 ついで、これらの固体電解質の高温保存特性を
調べるために試料番号１（Li2Ｏ−P2O5−LiI）及
び試料番号３（Li2Ｏ−P2O5−LiI−CaI2）の固体
電解質の粉末をアルゴン雰囲気でガラス容器に密
封して80℃に保存し、定期的に取出し、導電率を
20℃で測定した。又比較のためにヨウ化リチウム
−アルミナ（モル比60：40）を500℃で熱処理し
た従来の固体電解質についても同じ条件で測定し
た。 第１図はその結果を示し、第１図より試料番号
１及び試料番号３の固体電解質ｂ及びａは従来の
固体電解質ｃに比して良好な高温保存特性を示す
ことがわかる。 次に上記固体電解質ａ，ｂ及びｃを用いて電池
Ａ，Ｂ及びＣを作成した。各電池はヨウ化鉛
（PbI2）、硫化鉛（PbS）及び鉛（Pb）粉末を
１：１：２のモル比で混合したものを正極合剤と
し、この正極合剤400mg及び固体電解質材100mgを
10.0mmに一体成型し、この成型体に10.0mmの
リチウム板を圧着して作成した。 第２図はこれら電池の60℃、150KΩ定負荷に
おける放電特性を示し、第２図より本発明電池
Ａ，Ｂは比較電池Ｃに比して良好な放電特性を示
すことがわかる。 この理由としては本発明電池に用いた固体電解
質においてはヨウ化リチウムのガラス化により導
電率が向上し且安定化されたためであると考えら
れる。一般に、ガラス状態においてはイオンが結
晶構造の束縛を受けず、またイオンの移動すべき
空隙が多数存在するためイオン導電性の上昇が期
待できる。ヨウ化リチウムは単独ではガラス化し
にくい物質であるが、ガラスの網目構造を形成し
うる五酸化リン及び網目修飾物質である酸化リチ
ウムとともに熱処理することによりガラス化する
ものと考えられ、さらには少量の金属ヨウ化物の
添加によりリチウムイオンの可動性が増加したた
めと考えられる。 (ハ) 発明の効果 上述した如く、酸化リチウム、五酸化リン及び
ヨウ化リチウムを主体とするガラス状固体電解質
は高い導電率を有し且高温保存特性に優れるもの
であり、依つてこのガラス状固体電解質を用いる
ことにより固体電解質電池の電池性能を向上する
ことができるものであり、その工業的価値は極め
て大である。
第１図は本発明電池における固体電解質ａ，ｂ
と従来電池における固体電解質ｃの高温下におけ
る導電率と保存時間との関係を示す図、第２図は
本発明電池Ａ，Ｂと従来電池Ｃとの放電特性比較
図を夫々示す。
と従来電池における固体電解質ｃの高温下におけ
る導電率と保存時間との関係を示す図、第２図は
本発明電池Ａ，Ｂと従来電池Ｃとの放電特性比較
図を夫々示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 正極と、リチウム負極と、リチウムイオン導
電性固体電解質とを備えるものであつて、前記固
体電解質が酸化リチウム（Li2Ｏ）、五酸化リン
（P2O5）及びヨウ化リチウム（LiI）を主体とす
るガラス状固体電解質であることを特徴とする固
体電解質電池。 ２ 前記ガラス状固体電解質に一種又は二種以上
の金属ヨウ化物が添加されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の固体電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222878A JPS60115169A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | 固体電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222878A JPS60115169A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | 固体電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60115169A JPS60115169A (ja) | 1985-06-21 |
| JPH0430149B2 true JPH0430149B2 (ja) | 1992-05-20 |
Family
ID=16789298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58222878A Granted JPS60115169A (ja) | 1983-11-25 | 1983-11-25 | 固体電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60115169A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2011132627A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2013-07-18 | 株式会社村田製作所 | 全固体二次電池およびその製造方法 |
| US20240162430A1 (en) * | 2021-03-08 | 2024-05-16 | University Public Corporation Osaka | Ion conductor and utilization thereof |
-
1983
- 1983-11-25 JP JP58222878A patent/JPS60115169A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60115169A (ja) | 1985-06-21 |
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