JPH0458150B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0458150B2 JPH0458150B2 JP59043581A JP4358184A JPH0458150B2 JP H0458150 B2 JPH0458150 B2 JP H0458150B2 JP 59043581 A JP59043581 A JP 59043581A JP 4358184 A JP4358184 A JP 4358184A JP H0458150 B2 JPH0458150 B2 JP H0458150B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- solid electrolyte
- battery
- negative electrode
- thin layer
- 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 - Lifetime
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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)
- Primary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明はリチウムを負極活性物質とする固体電
解質電池の製造方法に関するものである。
解質電池の製造方法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、且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
て数段低く高率放電特性に問題があつた。
の心配がなく、且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
て数段低く高率放電特性に問題があつた。
現在、一般的に用いられている固体電解質とし
ては例えば特公昭56−9785号公報に開示されてい
るようにヨウ化リチウム−アルミナ系がある。こ
の系の固体電解質は室温で導電率が10-5S／cmと
比較的高い値を有するもののヨウ化リチウムは完
全に安定ではないため分解してヨウ素を遊離し、
導電率の低下や電池缶材料の腐蝕を招くという不
都合がある。この現象は特に高温での保存、放電
において著しい。
ては例えば特公昭56−9785号公報に開示されてい
るようにヨウ化リチウム−アルミナ系がある。こ
の系の固体電解質は室温で導電率が10-5S／cmと
比較的高い値を有するもののヨウ化リチウムは完
全に安定ではないため分解してヨウ素を遊離し、
導電率の低下や電池缶材料の腐蝕を招くという不
都合がある。この現象は特に高温での保存、放電
において著しい。
一方、特開昭55−104078号公報に開示されてい
る窒化リチウムは室温での導電率が10-3S／cmと
高く最近特に注目されている。ところで特開昭55
−104078号公報による固体電解質としての窒化リ
チウムを作成する際して負極リチウムの表面に窒
素ガスを反応させて窒化リチウム層を形成する方
法が開示されている。
る窒化リチウムは室温での導電率が10-3S／cmと
高く最近特に注目されている。ところで特開昭55
−104078号公報による固体電解質としての窒化リ
チウムを作成する際して負極リチウムの表面に窒
素ガスを反応させて窒化リチウム層を形成する方
法が開示されている。
しかしながら、本発明者等の実験による上記作
成法では問題があることがわかつた。
成法では問題があることがわかつた。
即ち、第２図に示す如く負極リチウム１′を真
空下で加熱して表面をミラー状にしたのち窒素ガ
スと反応させるのであるが、真空中に存在する不
純物によつて不純物被膜（例えば酸化物被膜）
３′が表面に形成されている。そのため窒素ガス
（N2）を接触させた場合、被膜３′が存在してい
る部分では窒化リチウムが生成されず活性な部分
のみ局部的に窒化リチウム４′が生成し厚み（垂
直）方向に進行する。それ故、この状態で正極と
組合わせると不純物被膜３′が容易に破壊して正
負極が短絡し電池形態をなさなかつた。つまり負
極リチウムの一部表面のみに窒化リチウム層を形
成することは負極リチウムの表面に不純物被膜が
存在する場合には不可能と云える。
空下で加熱して表面をミラー状にしたのち窒素ガ
スと反応させるのであるが、真空中に存在する不
純物によつて不純物被膜（例えば酸化物被膜）
３′が表面に形成されている。そのため窒素ガス
（N2）を接触させた場合、被膜３′が存在してい
る部分では窒化リチウムが生成されず活性な部分
のみ局部的に窒化リチウム４′が生成し厚み（垂
直）方向に進行する。それ故、この状態で正極と
組合わせると不純物被膜３′が容易に破壊して正
負極が短絡し電池形態をなさなかつた。つまり負
極リチウムの一部表面のみに窒化リチウム層を形
成することは負極リチウムの表面に不純物被膜が
存在する場合には不可能と云える。
又、窒化リチウム固体電解質を作成する方法と
して窒化リチウムの粉末を加圧成型するという方
法があるが、この場合には成型時にひび割れを生
じるため薄層の固体電解質を作成するのは困難で
ある。
して窒化リチウムの粉末を加圧成型するという方
法があるが、この場合には成型時にひび割れを生
じるため薄層の固体電解質を作成するのは困難で
ある。
(ハ) 発明の目的
本発明の目的とするところは、上記従来電池の
問題点を解消することにあり、薄層で且均一な窒
化リチウム固体電解質を作成すると共に固体電解
質と負極リチウムとの接触抵抗を減じて、高率放
電可能な薄型の固体電解質電池の製造方法を提供
するものである。
問題点を解消することにあり、薄層で且均一な窒
化リチウム固体電解質を作成すると共に固体電解
質と負極リチウムとの接触抵抗を減じて、高率放
電可能な薄型の固体電解質電池の製造方法を提供
するものである。
(ニ) 発明の構成
本発明の固体電解質電池の製造方法は、負極リ
チウムの一側面に、薄層リチウムを圧着する第１
工程と、前記薄層リチウムに窒素ガスを反応させ
て、窒化リチウム層を形成する第２工程と、前記
窒化リチウム層に、正極を圧着する第３工程とを
有することを特徴とするものである。
チウムの一側面に、薄層リチウムを圧着する第１
工程と、前記薄層リチウムに窒素ガスを反応させ
て、窒化リチウム層を形成する第２工程と、前記
窒化リチウム層に、正極を圧着する第３工程とを
有することを特徴とするものである。
(ホ) 実施例
以下本発明の実施例について詳述する。
負極はリチウムを1.0mmの厚みに圧延した圧延
板を10.0mmφに打抜いたものを使用した。
板を10.0mmφに打抜いたものを使用した。
固体電解質の作成に際しては、第１図に示す如
く前記負極リチウム１の一側面に、0.1mm厚みの
薄層リチウム２を圧着し、ついで負極リチウム１
の他側面をマスキングした状態で密閉容器（図示
せず）に入れ、この密閉容器内に窒素ガス（N2）
を導入し、室温から150℃の間で薄層リチウム２
と窒素ガスN2とを接触させて窒化リチウム４を
形成する。尚３は薄層リチウム２の表面に存在す
る不純物の被膜である。
く前記負極リチウム１の一側面に、0.1mm厚みの
薄層リチウム２を圧着し、ついで負極リチウム１
の他側面をマスキングした状態で密閉容器（図示
せず）に入れ、この密閉容器内に窒素ガス（N2）
を導入し、室温から150℃の間で薄層リチウム２
と窒素ガスN2とを接触させて窒化リチウム４を
形成する。尚３は薄層リチウム２の表面に存在す
る不純物の被膜である。
この場合、窒化リチウムは第２図の場合と同様
に薄層リチウム２の表面の活性部分のみに局部的
に生成し厚み（垂直）方向に進行するが、その進
行は薄層リチウム２と負極リチウム１とがそれぞ
れ個別のものを圧着したものであるため両者の接
合部までで、それ以後は薄層リチウム２の水平方
向に主に進行して薄層リチウム２がほぼ均一に窒
化リチウム４に変化すると共に一部は更に垂直方
向に進行して負極リチウム１の表面にも若干窒化
リチウム４が生成して負極リチウムと窒化リチウ
ム固体電解質との接触抵抗が減じられる。
に薄層リチウム２の表面の活性部分のみに局部的
に生成し厚み（垂直）方向に進行するが、その進
行は薄層リチウム２と負極リチウム１とがそれぞ
れ個別のものを圧着したものであるため両者の接
合部までで、それ以後は薄層リチウム２の水平方
向に主に進行して薄層リチウム２がほぼ均一に窒
化リチウム４に変化すると共に一部は更に垂直方
向に進行して負極リチウム１の表面にも若干窒化
リチウム４が生成して負極リチウムと窒化リチウ
ム固体電解質との接触抵抗が減じられる。
正極合剤としてはヨウ化鉛粉末に20重量％の鉛
粉末を添加混合したものを用いた。
粉末を添加混合したものを用いた。
電池の組立に際しては、前記正極合剤300mgを
10.0mmφに加圧成型した正極を前記窒化リチウム
層に圧着して本発明電池Ａとする。
10.0mmφに加圧成型した正極を前記窒化リチウム
層に圧着して本発明電池Ａとする。
尚、比較のために窒化リチウム層粉末を３ト
ン／cm2で加圧し、厚み0.3mm、径10.0mmφに成型
したるものを固体電解質とし、この固体電解質を
正負極間に圧着して比較電池Ｂを作成した。
ン／cm2で加圧し、厚み0.3mm、径10.0mmφに成型
したるものを固体電解質とし、この固体電解質を
正負極間に圧着して比較電池Ｂを作成した。
第３図及び第４図はこれら電池の特性比較図を
示し、第１図は電流一電圧特性、第２図は60℃、
270KΩ負荷における放電特性である。
示し、第１図は電流一電圧特性、第２図は60℃、
270KΩ負荷における放電特性である。
(ヘ) 発明の効果
第３図及び第４図より明白なるように本発明電
池Ａは比較電池Ｂに比して優れた特性を示してい
る。
池Ａは比較電池Ｂに比して優れた特性を示してい
る。
この理由を考察するに、比較電池における固体
電解質は窒化リチウム粉末を出発物質とし、これ
を加圧成型したものであるため薄層化が困難であ
り、電気抵抗の大なる固体電解質しか得られない
と共に固体電解質と負極リチウムとの界面におけ
る接触抵抗も大なるものである。
電解質は窒化リチウム粉末を出発物質とし、これ
を加圧成型したものであるため薄層化が困難であ
り、電気抵抗の大なる固体電解質しか得られない
と共に固体電解質と負極リチウムとの界面におけ
る接触抵抗も大なるものである。
これに対して本発明電池では負極リチウムとは
区別して薄層リチウムを準備し、これらを予じめ
圧着したのち、薄層リチウムに窒素ガスを反応さ
せて窒化リチウム層を形成するものであり、薄層
リチウム自体は特開昭55−104078号公報に開示さ
れている場合と同様に表面の活性部分のみ局部的
に窒化リチウムが生成し厚み（垂直）方向に進行
するが、この進行が負極リチウムと薄層リチウム
の接合部に達するとそれ以後は薄層リチウムの水
平方向に主に進行することになり、薄層で且均一
な窒化リチウム固体電解質を得ることができると
共に負極リチウムの表面にも若干窒化リチウムが
生成して負極リチウムと窒化リチウム層固体電解
質との接触抵抗が減じられることによつて電池特
性が向上すると考えられる。
区別して薄層リチウムを準備し、これらを予じめ
圧着したのち、薄層リチウムに窒素ガスを反応さ
せて窒化リチウム層を形成するものであり、薄層
リチウム自体は特開昭55−104078号公報に開示さ
れている場合と同様に表面の活性部分のみ局部的
に窒化リチウムが生成し厚み（垂直）方向に進行
するが、この進行が負極リチウムと薄層リチウム
の接合部に達するとそれ以後は薄層リチウムの水
平方向に主に進行することになり、薄層で且均一
な窒化リチウム固体電解質を得ることができると
共に負極リチウムの表面にも若干窒化リチウムが
生成して負極リチウムと窒化リチウム層固体電解
質との接触抵抗が減じられることによつて電池特
性が向上すると考えられる。
依つて本発明によれば、高率放電可能な薄型の
固体電解質電池を得ることができその工業的価値
は極めて大である。
固体電解質電池を得ることができその工業的価値
は極めて大である。
第１図は本発明電池における窒化リチウム固体
電解質の作成経過を模式的に示す図、第２図は従
来電池における窒化リチウム固体電解質の作成経
過を模式的に示す図、第３図及び第４図は本発明
電池と比較電池との特性比較図を示し、第３図は
電流−電圧特性、第４図は放電特性である。 １……負極リチウム、２……薄層リチウム、３
……不純物被膜、４……窒化リチウム層、Ａ……
本発明電池、Ｂ……比較電池。
電解質の作成経過を模式的に示す図、第２図は従
来電池における窒化リチウム固体電解質の作成経
過を模式的に示す図、第３図及び第４図は本発明
電池と比較電池との特性比較図を示し、第３図は
電流−電圧特性、第４図は放電特性である。 １……負極リチウム、２……薄層リチウム、３
……不純物被膜、４……窒化リチウム層、Ａ……
本発明電池、Ｂ……比較電池。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 負極リチウムの一側面に、薄層リチウムを圧
着する第１工程と、 前記薄層リチウムに窒素ガスを反応させて、窒
化リチウム層を形成する第２工程と、 前記窒化リチウム層に、正極を圧着する第３工
程とを有する固体電解質電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043581A JPS60189169A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 固体電解質電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59043581A JPS60189169A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 固体電解質電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60189169A JPS60189169A (ja) | 1985-09-26 |
| JPH0458150B2 true JPH0458150B2 (ja) | 1992-09-16 |
Family
ID=12667729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59043581A Granted JPS60189169A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-06 | 固体電解質電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60189169A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61263060A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜固体電解質電池 |
| DE102013017594A1 (de) * | 2013-09-27 | 2015-04-02 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Herstellungsverfahren für elektrochemische Zellen einer Festkörperbatterie |
| JP6254412B2 (ja) * | 2013-10-07 | 2017-12-27 | 古河機械金属株式会社 | 窒化リチウムの製造方法 |
| US11367889B2 (en) * | 2017-08-03 | 2022-06-21 | Palo Alto Research Center Incorporated | Electrochemical stack with solid electrolyte and method for making same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58198865A (ja) * | 1982-05-17 | 1983-11-18 | Toshiba Corp | 窒化リチウム固体電解質電池の製造方法 |
-
1984
- 1984-03-06 JP JP59043581A patent/JPS60189169A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60189169A (ja) | 1985-09-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |