JPH05326022A - 有機電解液二次電池 - Google Patents
有機電解液二次電池Info
- Publication number
- JPH05326022A JPH05326022A JP4133831A JP13383192A JPH05326022A JP H05326022 A JPH05326022 A JP H05326022A JP 4133831 A JP4133831 A JP 4133831A JP 13383192 A JP13383192 A JP 13383192A JP H05326022 A JPH05326022 A JP H05326022A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrolytic solution
- active material
- electrode active
- holds
- battery
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電池内部の電気抵抗を低減しつつ短絡の発生を
防止し、電池の安全性および寿命性に優れ、大容量化、
高密度化が可能な有機電解液二次電池を提供することを
目的とする。 【構成】電解液を保持し、かつ該電解液に充放電態が不
溶または難溶である負極活物質を担持する導電性多孔質
体と、厚さ０．５mm以下の隔膜と、電解液を保持し、か
つ正極活物質を保持または担持する導電性多孔質体とを
順に配置したことを特徴とする。
防止し、電池の安全性および寿命性に優れ、大容量化、
高密度化が可能な有機電解液二次電池を提供することを
目的とする。 【構成】電解液を保持し、かつ該電解液に充放電態が不
溶または難溶である負極活物質を担持する導電性多孔質
体と、厚さ０．５mm以下の隔膜と、電解液を保持し、か
つ正極活物質を保持または担持する導電性多孔質体とを
順に配置したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は有機電解液二次電池に関
し、さらに詳しくは電池の安全性および寿命性に優れ、
大容量化、高密度化が可能な有機電解液二次電池に関す
る。
し、さらに詳しくは電池の安全性および寿命性に優れ、
大容量化、高密度化が可能な有機電解液二次電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池などの従来の有機電解
液二次電池では、主としてリチウム塩などの活物質を支
持電解質とした電解液を用いて導電性の維持を図ってい
る。従って電解液中には活物質の溶解度を低下させるよ
うな他の共存物質は用いられていないのが一般的であ
り、例えば、特公平３−５３７４８号公報では、過塩素
酸リチウムを溶解したプロピレンカーボネートや（ｎ−
Ｃ4 Ｈ9 ）4 ＮＣｌＯ4 を支持電解質として溶解するテ
トラヒドロフラン溶液など電解液として、を用いてい
る。また特公平３−２００２１号公報では、ＬｉＣｌＯ
4 を支持電解質兼電池活物質とするチオフェンを電解液
として用いている。
液二次電池では、主としてリチウム塩などの活物質を支
持電解質とした電解液を用いて導電性の維持を図ってい
る。従って電解液中には活物質の溶解度を低下させるよ
うな他の共存物質は用いられていないのが一般的であ
り、例えば、特公平３−５３７４８号公報では、過塩素
酸リチウムを溶解したプロピレンカーボネートや（ｎ−
Ｃ4 Ｈ9 ）4 ＮＣｌＯ4 を支持電解質として溶解するテ
トラヒドロフラン溶液など電解液として、を用いてい
る。また特公平３−２００２１号公報では、ＬｉＣｌＯ
4 を支持電解質兼電池活物質とするチオフェンを電解液
として用いている。
【０００３】このような支持電解質と電池活物質（また
はドーパント）が共通する電解液を使用する電池は、系
が単純で共存塩がない分だけ溶解度が向上し、電極反応
性が向上するとともに、導電性も維持できるという利点
を有する。しかし、特にリチウム二次電池等において
は、電解液からの金属イオンの電析が隔膜へと成長して
と正極、負極の短絡を起こしやすくなるという欠点があ
る。リチウム二次電池は、大きな理論エネルギー密度を
有し、実用化、大型化に向けて盛んに開発が進められて
いるが、この点の改善が不充分であった。リチウム二次
電池等の短絡事故は火災または爆発に直結し、きわめて
危険である。
はドーパント）が共通する電解液を使用する電池は、系
が単純で共存塩がない分だけ溶解度が向上し、電極反応
性が向上するとともに、導電性も維持できるという利点
を有する。しかし、特にリチウム二次電池等において
は、電解液からの金属イオンの電析が隔膜へと成長して
と正極、負極の短絡を起こしやすくなるという欠点があ
る。リチウム二次電池は、大きな理論エネルギー密度を
有し、実用化、大型化に向けて盛んに開発が進められて
いるが、この点の改善が不充分であった。リチウム二次
電池等の短絡事故は火災または爆発に直結し、きわめて
危険である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解決し、電池内部の電気抵抗を低減
しつつ短絡の発生を防止し、電池の安全性および寿命性
に優れ、大容量化、高密度化が可能な有機電解液二次電
池を提供することを目的とする。
従来技術の問題点を解決し、電池内部の電気抵抗を低減
しつつ短絡の発生を防止し、電池の安全性および寿命性
に優れ、大容量化、高密度化が可能な有機電解液二次電
池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池は、電
解液を保持し、かつ該電解液に充放電態が不溶または難
溶である負極活物質を担持する導電性多孔質体と、厚さ
０．５mm以下の隔膜と、電解液を保持し、かつ正極活物
質を保持または担持する導電性多孔質体とを順に配置し
たことを特徴とする。
解液を保持し、かつ該電解液に充放電態が不溶または難
溶である負極活物質を担持する導電性多孔質体と、厚さ
０．５mm以下の隔膜と、電解液を保持し、かつ正極活物
質を保持または担持する導電性多孔質体とを順に配置し
たことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明においては、負極活物質は電解液に不溶
または難溶であり、導電性多孔質体に担持させて用いら
れる。従って、負極活物質が電解液から電析してデント
ライト（ひげ状結晶）を生成することはなく、短絡の発
生を防止することができるとともに、隔膜の厚さを薄く
して電池内部の電気抵抗を低減して電池の高出入力が可
能となる。一方、充放電のメカニズムには活物質の溶出
または析出を伴うと考えられ、本発明のように負極活物
質が電解液にほとんど溶解しない系での電極反応は、非
常に低下する。しかし、本発明においては、電極反応の
低下を電極である導電性多孔質体の比表面積を大きくす
ることにより補うことができ、従来のみかけの電流密度
での充放電が可能である。
または難溶であり、導電性多孔質体に担持させて用いら
れる。従って、負極活物質が電解液から電析してデント
ライト（ひげ状結晶）を生成することはなく、短絡の発
生を防止することができるとともに、隔膜の厚さを薄く
して電池内部の電気抵抗を低減して電池の高出入力が可
能となる。一方、充放電のメカニズムには活物質の溶出
または析出を伴うと考えられ、本発明のように負極活物
質が電解液にほとんど溶解しない系での電極反応は、非
常に低下する。しかし、本発明においては、電極反応の
低下を電極である導電性多孔質体の比表面積を大きくす
ることにより補うことができ、従来のみかけの電流密度
での充放電が可能である。
【０００７】本発明に用いられる導電性多孔質体として
は、炭素フェルト、金属フェルト、ポーラスカーボン、
多孔質金属、金属メッシュ、炭素布、炭素不織布等が挙
げられる。本発明においては、電解液に不溶または難溶
な負極活物質を用いることによる電極反応性の低下を電
極反応表面積で補うため、および電解液を電極部分に十
分量保持させるため、導電性多孔質体の比表面積をでき
るだけ大きくするのが好ましく、例えば、みかけの表面
積（平面としてみた場合の面積）に対する実質的な表面
積を１００倍以上とするのが好ましい。
は、炭素フェルト、金属フェルト、ポーラスカーボン、
多孔質金属、金属メッシュ、炭素布、炭素不織布等が挙
げられる。本発明においては、電解液に不溶または難溶
な負極活物質を用いることによる電極反応性の低下を電
極反応表面積で補うため、および電解液を電極部分に十
分量保持させるため、導電性多孔質体の比表面積をでき
るだけ大きくするのが好ましく、例えば、みかけの表面
積（平面としてみた場合の面積）に対する実質的な表面
積を１００倍以上とするのが好ましい。
【０００８】本発明に用いられる負極活物質としては、
その充放電態が電解液に不溶または難溶である、公知の
アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム
塩、亜鉛化合物など、例えば、ＬｉＦ、ＬｉＣｌＯ4 、
ＭｇＣｌＯ4 、ＡｌＩ3 などが挙げられる。該負極活物
質は、上記導電性多孔質体に担持させて用いられ、活物
質の担持は公知の方法で行うことができる。その担持量
は所要充放電容量と電池の内部抵抗等によって適宜決め
られる。本発明に用いられる正極活物質には特に制限は
なく、電解液に不溶でも溶解するものでもよい。該正極
活物質が電解液に溶解する場合には該物質は電解液とと
もに導電性多孔質体に保持され、該正極活物質が電解液
に不溶である場合には上記と同様に導電性多孔質体に担
持させて用いられる。
その充放電態が電解液に不溶または難溶である、公知の
アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルミニウム
塩、亜鉛化合物など、例えば、ＬｉＦ、ＬｉＣｌＯ4 、
ＭｇＣｌＯ4 、ＡｌＩ3 などが挙げられる。該負極活物
質は、上記導電性多孔質体に担持させて用いられ、活物
質の担持は公知の方法で行うことができる。その担持量
は所要充放電容量と電池の内部抵抗等によって適宜決め
られる。本発明に用いられる正極活物質には特に制限は
なく、電解液に不溶でも溶解するものでもよい。該正極
活物質が電解液に溶解する場合には該物質は電解液とと
もに導電性多孔質体に保持され、該正極活物質が電解液
に不溶である場合には上記と同様に導電性多孔質体に担
持させて用いられる。
【０００９】本発明に用いられる電解液としては、少な
くとも負極活物質を溶解しないかまたは溶解しにくい有
機溶媒と支持電解質の組合わせからなる溶液、例えば、
塩化メチレンと４級アンモニウム塩、アセトニトリルと
（Ｅｔ)4−ＮＢＦ4 、ジメチルホルムアミドと（ｎＢ
ｕ)4ＮＣｌＯ4 等の通常の組合わせからなる溶液が挙げ
られる。Ｍｇ電池またはＡｌ電池の場合にはＬｉＣｌＯ
4 を支持電解質として用いることもできる。該電解液は
正極および負極活物質層（電極部分）の空隙部に直接保
持される。本発明における負極活物質塩の電解液への溶
解性は１０-3Ｍ以下が好ましく、より好ましくは１０-5
Ｍ以下である。本発明に用いられる隔膜には特に限定は
なく、公知のガラスマット、フィルター、多孔質膜、イ
オン交換膜等が用いられる。該隔膜の厚さは、内部電気
抵抗を低減して充放電効率を向上させる点から、０．５
mm以下、好ましくは０．３mm以下とされる。
くとも負極活物質を溶解しないかまたは溶解しにくい有
機溶媒と支持電解質の組合わせからなる溶液、例えば、
塩化メチレンと４級アンモニウム塩、アセトニトリルと
（Ｅｔ)4−ＮＢＦ4 、ジメチルホルムアミドと（ｎＢ
ｕ)4ＮＣｌＯ4 等の通常の組合わせからなる溶液が挙げ
られる。Ｍｇ電池またはＡｌ電池の場合にはＬｉＣｌＯ
4 を支持電解質として用いることもできる。該電解液は
正極および負極活物質層（電極部分）の空隙部に直接保
持される。本発明における負極活物質塩の電解液への溶
解性は１０-3Ｍ以下が好ましく、より好ましくは１０-5
Ｍ以下である。本発明に用いられる隔膜には特に限定は
なく、公知のガラスマット、フィルター、多孔質膜、イ
オン交換膜等が用いられる。該隔膜の厚さは、内部電気
抵抗を低減して充放電効率を向上させる点から、０．５
mm以下、好ましくは０．３mm以下とされる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらの例に限定されるものでは
ない。 実施例１〜４、比較例１〜３ ＬｉＣｌＯ4 を担持し、電解液を保持したカーボンフェ
ルト（負極）／電解液を保持したガラスマット（隔膜）
／電解二酸化マンガンを担持し、電解液を保持したカー
ボンフェルト（正極）なる構成で、表１に示した厚さの
ガラスマットおよび電解液（支持電解質として過塩素酸
テトラブチルアンモニウムを使用）を用いて電池を作製
し、充放電試験を行い、その結果を表１に示した。実施
例１〜４では良好な充放電電圧効率が得られたが、ガラ
スマットの厚さが０．５mmを超える電池では充放電効率
が低下し、また負極活物質を溶解する電解液を使用した
電池では短絡が生じた。
明するが、本発明は、これらの例に限定されるものでは
ない。 実施例１〜４、比較例１〜３ ＬｉＣｌＯ4 を担持し、電解液を保持したカーボンフェ
ルト（負極）／電解液を保持したガラスマット（隔膜）
／電解二酸化マンガンを担持し、電解液を保持したカー
ボンフェルト（正極）なる構成で、表１に示した厚さの
ガラスマットおよび電解液（支持電解質として過塩素酸
テトラブチルアンモニウムを使用）を用いて電池を作製
し、充放電試験を行い、その結果を表１に示した。実施
例１〜４では良好な充放電電圧効率が得られたが、ガラ
スマットの厚さが０．５mmを超える電池では充放電効率
が低下し、また負極活物質を溶解する電解液を使用した
電池では短絡が生じた。
【００１１】
【表１】
【００１２】実施例５ 実施例１において、負極活物質としてＭｇ（Ｃｌ
Ｏ4)2 、電解液としてＬｉＣｌＯ4 含有テトラヒドロフ
ラン、隔膜として０．３mm厚さの微多孔膜、正極活物質
としてオキシ硫酸バナジルを使用した以外は実施例１と
同様にして電池を作製し、充放電試験を行ったが、８７
％の充放電電圧効率が得られた。 実施例６ 実施例５において、負極活物質をＺｎ（ＣｌＯ4)2 に変
えた以外は実施例５と同様にして電池を作製し、充放電
試験を行ったが、８３％の充放電電圧効率が得られた。
Ｏ4)2 、電解液としてＬｉＣｌＯ4 含有テトラヒドロフ
ラン、隔膜として０．３mm厚さの微多孔膜、正極活物質
としてオキシ硫酸バナジルを使用した以外は実施例１と
同様にして電池を作製し、充放電試験を行ったが、８７
％の充放電電圧効率が得られた。 実施例６ 実施例５において、負極活物質をＺｎ（ＣｌＯ4)2 に変
えた以外は実施例５と同様にして電池を作製し、充放電
試験を行ったが、８３％の充放電電圧効率が得られた。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、不溶または難溶性の負
極活物質を比表面積の大きな導電性多孔質体に担持して
いるため、負極活物質が電析して内部短絡を生じること
がなく、隔膜の厚さを薄くして内部電気抵抗を低減し、
電池の高エネルギー密度化を図ることができる。また比
表面積の大きい導電性多孔質体電極に電解液を保持し、
負極活物質を担持させているため、みかけの電池反応を
充分な速さで進行させることができる。さらに安価な有
機溶媒が使用でき、コスト低減が図れる。従って、本発
明の有機電解液二次電池は充放電性能、充放電サイクル
寿命性、安全性および経済性に優れるとともに、電池の
大型化が可能である。
極活物質を比表面積の大きな導電性多孔質体に担持して
いるため、負極活物質が電析して内部短絡を生じること
がなく、隔膜の厚さを薄くして内部電気抵抗を低減し、
電池の高エネルギー密度化を図ることができる。また比
表面積の大きい導電性多孔質体電極に電解液を保持し、
負極活物質を担持させているため、みかけの電池反応を
充分な速さで進行させることができる。さらに安価な有
機溶媒が使用でき、コスト低減が図れる。従って、本発
明の有機電解液二次電池は充放電性能、充放電サイクル
寿命性、安全性および経済性に優れるとともに、電池の
大型化が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根岸 明 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 金子 浩子 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 浜本 修 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造船 株式会社千葉事業所内 (72)発明者 渡辺 敬一 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造船 株式会社千葉事業所内
Claims (1)
- 【請求項１】 電解液を保持し、かつ該電解液に充放電
態が不溶または難溶である負極活物質を担持する導電性
多孔質体と、厚さ０．５mm以下の隔膜と、電解液を保持
し、かつ正極活物質を保持または担持する導電性多孔質
体とを順に配置したことを特徴とする有機電解液二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4133831A JPH05326022A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 有機電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4133831A JPH05326022A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 有機電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05326022A true JPH05326022A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=15114065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4133831A Pending JPH05326022A (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 有機電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05326022A (ja) |
-
1992
- 1992-05-26 JP JP4133831A patent/JPH05326022A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1066763A (en) | Metal-halogen electrochemical cell | |
| RU2170476C1 (ru) | Аккумулятор на основе железа | |
| CN111525145B (zh) | 电解液、电池及电池组 | |
| CN105209666B (zh) | 用于具有电沉积燃料的电化学电池的协同性添加剂 | |
| US4869977A (en) | Electrolyte additive for lithium-sulfur dioxide electrochemical cell | |
| EP0762527A1 (en) | Rechargeable lithium battery having a specific electrolyte | |
| JPH05101846A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| JPH0357580B2 (ja) | ||
| US4491625A (en) | Zinc-bromine batteries with improved electrolyte | |
| CN113471550A (zh) | 一种双活性离子增强可充放电混合锌离子电池储能器件 | |
| CN115207494A (zh) | 一种锌离子电池电解液及其应用 | |
| EP0443235A2 (en) | Getter electrode electrochemical cell containing | |
| US4068046A (en) | Metal halogen electrochemical cell | |
| EP0411614B1 (en) | Method of operating a zinc bromide battery | |
| CA1081771A (en) | Rechargeable aqueous metal-halogen cell | |
| PL105549B1 (pl) | Ogniwo galwaniczne z elektroda ujemna z silnie elektrododatniego metalu z bezwodnym elektrolitem | |
| CN111261946A (zh) | 一种铝离子电池电解质溶液与电池 | |
| JPH05326022A (ja) | 有機電解液二次電池 | |
| US3753779A (en) | Method of making zinc electrodes | |
| JP3223035B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| JP2945944B2 (ja) | リチウム二次電池用非水電解液 | |
| McLarnon et al. | IT'll· Lawrence Berkeley Laboratory | |
| Kim et al. | Industrial Developments of Zn–Air Batteries | |
| GB1598834A (en) | Metal halogen battery | |
| JPS622469A (ja) | 高分子２次電池 |