JPH0558229B2 - - Google Patents
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- JPH0558229B2 JPH0558229B2 JP59178884A JP17888484A JPH0558229B2 JP H0558229 B2 JPH0558229 B2 JP H0558229B2 JP 59178884 A JP59178884 A JP 59178884A JP 17888484 A JP17888484 A JP 17888484A JP H0558229 B2 JPH0558229 B2 JP H0558229B2
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- JP
- Japan
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- positive electrode
- current collector
- battery
- electrode current
- oxyhalide
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- 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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- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/663—Selection of materials containing carbon or carbonaceous materials as conductive part, e.g. graphite, carbon fibres
-
- 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
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、従来の注液式のオキシハライド電池
より高容量で、あらゆるコードレス機器用電源と
して使用可能な注液式のオキシハライド電池に関
するものである。 従来の技術 正極活物質にオキシハライドを用いる非水電池
では、オキシハライドとして塩化チオニル、塩化
スルフリル等を、負極活物質に活性金属であるリ
チウム等を用いる電池が開発されるいる。 このオキシハライド電池は、電池の溶媒が正極
活物質を兼ねるため、エネルギー密度が大きく、
開路電圧は、3.7Vを示すなど、優れた特性を有
するものの、電池長期貯蔵後の放電では、放電初
期に負極上に生成した保護膜のため、電圧遅延が
生ずるという問題がある。この電圧遅延を解決す
るため、電池極板群と、電解液等を添加したオキ
シハライド溶液とを分離しておき、電池使用時に
電池内へオキシハライド溶液を注入し、電池の活
性化をはかる、いわゆる注液式の電池とする方法
が採られている。注液式の電池とすることで貯蔵
時の電池の自己放電等の劣化も抑制され、電池寿
命の極めて長い、優れた電池となる。又、電池を
注液式とすることで、電池内に電解液のオキシハ
ライド溶液を持つ電池では、負極の自己放電を促
進して使えなかつた塩化ガリウムや塩化アルミニ
ウムといつたルイス酸が電解質として使用可能と
なり、高率放電が出来るという利点も有する
（N.Doddapaneni et al，Proc.30th Power
Sources Symposium7−10June 1982、p.201，
Published by The Electrochem.Soc.Inc.）。 オキシハライド電池では正極活物質が液体であ
るため、多孔質の正極集電体中で放電反応を起こ
させる必要がある。そのため正極集電体の多孔
度、細孔分布等の物性は、電池特性に大きく影響
する（S.Szpak et al，J.Power Sources，10
（1983）343）。それにもかかわらず、正極集電体
中での放電反応に必要な大きさの細孔径である有
効細孔径に関して論じた文献及び特許はない。 発明が解決しようとする問題点 以上のように従来明らかにされていなかつた正
極集電体の有効細孔径を解明するとともに、この
結果をもとに従来電池よりも更に高容量の注液式
のオキシハライド電池を得ることを目的とするも
のである。 問題点を解決するための手段 本発明は、塩化ガリウム電解質を用いる注液式
オキシハライド電池を高率放電した時の正極集電
体の有効細孔径を明らかにし、放電反応に有効に
関与する細孔表面積が大きなカーボンを正極集電
体に用いることで、従来のアセチレンブラツクを
正極集電体に用いた電池より、高容量の注液式の
オキシハライド電池を提供するものである。 作 用 凝集状態の違うフアーネスブラツク及び従来の
正極集電体材料であるアセチレンブラツクを用い
て、種々の細孔分布を有する正極集電体を作成
し、電池試験を行なつた。 オキシハライド電池では、放電時、正極集電体
中でオキシハライドの還元反応が起き、反応生成
物のうち、正極活物質で、溶媒でもあるオキシハ
ライドに不溶の塩は、正極集電体内に析出する。
この放電生成物の集電体反応面への析出で放電終
了に至る。 注液式のオキシハライド電池の利点は、他の非
水電池では不可能なほど高率での放電が可能な点
である。 同電池を高率で放電すると、放電反応におい
て、反応種の拡散が支配的となり、正極集電体の
細孔のうち、充分な径を有する細孔のみが反応に
関与する様になると考えられる。 又、オキシハライド電池では、放電容量は、有
効反応表面積の反応生成物での被覆で決定される
ので、放電容量と有効反応表面積との間には相関
がある。そこで、凝集状態の違う種々のカーボン
を正極集電体材料とすることで、細孔分布の異な
る正極集電体を作り、電池試験を行なつて、放電
容量と反応表面積の関係を調べた。本発明は正極
集電体の有効細孔径の結果から、従来のアセチレ
ンブラツクによる正極集電体より大きな有効反応
表面積を有する正極集電体を用いて電池を作るこ
とで、電池特性の改善をはかるものである。 実施例 凝集状態の異なる四種のフアーネスブラツク及
び従来の正極集電体材料であるアセチレンブラツ
クを用いて正極集電体は、ニツケルエキスパンド
集電網にテフロンを11％バインダーとして含むカ
ーボンペーストを塗布し、真空乾燥することによ
り作成した。負極にはリチウムを用い、ニツケル
集電網にリチウム薄膜を圧着して極板とした。セ
パレータは厚さ0.13mm、多孔度92％のガラス繊維
よりなる不織布を使用し、電解質として塩化ガリ
ウムを2M塩化チオニル添加した。 電池構造を第１図に示す。第１図は本発明にな
る電池の一実施例を示すものであり、図において
１は正極集電体、２は正極リード、３はセパレー
タ、４は負極、５はテフロンよりなる極板固定治
具である。正極板は10mm×20mm×0.3mmとし負極
板も同一面積とした。放電は、電池へ電解質を含
む塩化チオニル注液後ただちに85ｍＡ／cm2で端子
電圧2.5Vまで定電流で行なつた。なお、放電容
量は、正極集電体により規制される様リチウム及
び塩化チオニルは過剰に使用した。 本実施例で使用したカーボン及び同カーボンに
より作成した正極集電体の物性を表１に示す。
より高容量で、あらゆるコードレス機器用電源と
して使用可能な注液式のオキシハライド電池に関
するものである。 従来の技術 正極活物質にオキシハライドを用いる非水電池
では、オキシハライドとして塩化チオニル、塩化
スルフリル等を、負極活物質に活性金属であるリ
チウム等を用いる電池が開発されるいる。 このオキシハライド電池は、電池の溶媒が正極
活物質を兼ねるため、エネルギー密度が大きく、
開路電圧は、3.7Vを示すなど、優れた特性を有
するものの、電池長期貯蔵後の放電では、放電初
期に負極上に生成した保護膜のため、電圧遅延が
生ずるという問題がある。この電圧遅延を解決す
るため、電池極板群と、電解液等を添加したオキ
シハライド溶液とを分離しておき、電池使用時に
電池内へオキシハライド溶液を注入し、電池の活
性化をはかる、いわゆる注液式の電池とする方法
が採られている。注液式の電池とすることで貯蔵
時の電池の自己放電等の劣化も抑制され、電池寿
命の極めて長い、優れた電池となる。又、電池を
注液式とすることで、電池内に電解液のオキシハ
ライド溶液を持つ電池では、負極の自己放電を促
進して使えなかつた塩化ガリウムや塩化アルミニ
ウムといつたルイス酸が電解質として使用可能と
なり、高率放電が出来るという利点も有する
（N.Doddapaneni et al，Proc.30th Power
Sources Symposium7−10June 1982、p.201，
Published by The Electrochem.Soc.Inc.）。 オキシハライド電池では正極活物質が液体であ
るため、多孔質の正極集電体中で放電反応を起こ
させる必要がある。そのため正極集電体の多孔
度、細孔分布等の物性は、電池特性に大きく影響
する（S.Szpak et al，J.Power Sources，10
（1983）343）。それにもかかわらず、正極集電体
中での放電反応に必要な大きさの細孔径である有
効細孔径に関して論じた文献及び特許はない。 発明が解決しようとする問題点 以上のように従来明らかにされていなかつた正
極集電体の有効細孔径を解明するとともに、この
結果をもとに従来電池よりも更に高容量の注液式
のオキシハライド電池を得ることを目的とするも
のである。 問題点を解決するための手段 本発明は、塩化ガリウム電解質を用いる注液式
オキシハライド電池を高率放電した時の正極集電
体の有効細孔径を明らかにし、放電反応に有効に
関与する細孔表面積が大きなカーボンを正極集電
体に用いることで、従来のアセチレンブラツクを
正極集電体に用いた電池より、高容量の注液式の
オキシハライド電池を提供するものである。 作 用 凝集状態の違うフアーネスブラツク及び従来の
正極集電体材料であるアセチレンブラツクを用い
て、種々の細孔分布を有する正極集電体を作成
し、電池試験を行なつた。 オキシハライド電池では、放電時、正極集電体
中でオキシハライドの還元反応が起き、反応生成
物のうち、正極活物質で、溶媒でもあるオキシハ
ライドに不溶の塩は、正極集電体内に析出する。
この放電生成物の集電体反応面への析出で放電終
了に至る。 注液式のオキシハライド電池の利点は、他の非
水電池では不可能なほど高率での放電が可能な点
である。 同電池を高率で放電すると、放電反応におい
て、反応種の拡散が支配的となり、正極集電体の
細孔のうち、充分な径を有する細孔のみが反応に
関与する様になると考えられる。 又、オキシハライド電池では、放電容量は、有
効反応表面積の反応生成物での被覆で決定される
ので、放電容量と有効反応表面積との間には相関
がある。そこで、凝集状態の違う種々のカーボン
を正極集電体材料とすることで、細孔分布の異な
る正極集電体を作り、電池試験を行なつて、放電
容量と反応表面積の関係を調べた。本発明は正極
集電体の有効細孔径の結果から、従来のアセチレ
ンブラツクによる正極集電体より大きな有効反応
表面積を有する正極集電体を用いて電池を作るこ
とで、電池特性の改善をはかるものである。 実施例 凝集状態の異なる四種のフアーネスブラツク及
び従来の正極集電体材料であるアセチレンブラツ
クを用いて正極集電体は、ニツケルエキスパンド
集電網にテフロンを11％バインダーとして含むカ
ーボンペーストを塗布し、真空乾燥することによ
り作成した。負極にはリチウムを用い、ニツケル
集電網にリチウム薄膜を圧着して極板とした。セ
パレータは厚さ0.13mm、多孔度92％のガラス繊維
よりなる不織布を使用し、電解質として塩化ガリ
ウムを2M塩化チオニル添加した。 電池構造を第１図に示す。第１図は本発明にな
る電池の一実施例を示すものであり、図において
１は正極集電体、２は正極リード、３はセパレー
タ、４は負極、５はテフロンよりなる極板固定治
具である。正極板は10mm×20mm×0.3mmとし負極
板も同一面積とした。放電は、電池へ電解質を含
む塩化チオニル注液後ただちに85ｍＡ／cm2で端子
電圧2.5Vまで定電流で行なつた。なお、放電容
量は、正極集電体により規制される様リチウム及
び塩化チオニルは過剰に使用した。 本実施例で使用したカーボン及び同カーボンに
より作成した正極集電体の物性を表１に示す。
【表】
種類の欄のア＝アセチレンブラツク、フア＝フ
アーネスブラツクを表わす。 吸油量およびよう素吸着量は日本工業規格
JISK6221による 吸油量とは、カーボンの凝集の程度を表わす値
で、一定量のカーボン中の空隙を満すのに要する
油の量である。よう素吸着量はカーボンの表面積
を示す。 2M塩化ガリウムを電解質としたリチウム／塩
化チオニル電池の85ｍＡ／cm2での放電試験の結果
を表２に示す。
アーネスブラツクを表わす。 吸油量およびよう素吸着量は日本工業規格
JISK6221による 吸油量とは、カーボンの凝集の程度を表わす値
で、一定量のカーボン中の空隙を満すのに要する
油の量である。よう素吸着量はカーボンの表面積
を示す。 2M塩化ガリウムを電解質としたリチウム／塩
化チオニル電池の85ｍＡ／cm2での放電試験の結果
を表２に示す。
【表】
単位カーボン重量当りの放電容量と正極集電体
用カーボンのよう素吸着量（比表面積）に相関は
なく、正極集電体内のすべての細孔が放電に関与
しているわけではないことが分かる。そこで正極
集電体の水銀圧入法による細孔体積の結果より各
細孔の表面積を求め、有効細孔径より大きな径の
細孔の積算表面積が単位カーボン重量当りの放電
容量と一次の相関を示す様に有効細孔径を決定し
た。有効細孔径を40ｍμとした時のそれぞれの電
池の単位カーボン重量当り放電容量と有効反応表
面積の関係を第２図に示すが、極めて良い相関を
示す。 以上の結果より、正極集電体の細孔分布を考慮
して有効反応表面積をアセチレンブラツクによる
集電体の50m2／ｇより大きくした正極集電体を用
い電池を組むことで、従来のアセチレンブラツク
を正極集電体に用いた電池より、高容量の塩化ガ
リウム電解質を用いた注液式オキシハライド電池
が製造可能となる。 本実施例ではオキシハライドとして塩化チオニ
ルを用いたが、塩化スルフリルでも同様の効果が
期待できる。 発明の効果 高率放電を要求される塩化ガリウム電解質を用
いる注液式のオキシハライド電池での正極集電体
の有効細孔径は40ｍμ以上であることが分かつ
た。 本発明はこの結果をふまえ従来のアセチレンブ
ラツクを用いた正極集電体の有効反応表面積：50
m2／ｇより広い有効反応表面積を有する正極集電
体を用いることで、従来電池より高容量の注液式
の塩化ガリウム電解質を用いるオキシハライド電
池を提供するものである。本発明電池用正極集電
体には、アセチレンブラツクに代えて高凝集のフ
アーネスブラツクに代表されるカーボンブラツク
が使用可能である。
用カーボンのよう素吸着量（比表面積）に相関は
なく、正極集電体内のすべての細孔が放電に関与
しているわけではないことが分かる。そこで正極
集電体の水銀圧入法による細孔体積の結果より各
細孔の表面積を求め、有効細孔径より大きな径の
細孔の積算表面積が単位カーボン重量当りの放電
容量と一次の相関を示す様に有効細孔径を決定し
た。有効細孔径を40ｍμとした時のそれぞれの電
池の単位カーボン重量当り放電容量と有効反応表
面積の関係を第２図に示すが、極めて良い相関を
示す。 以上の結果より、正極集電体の細孔分布を考慮
して有効反応表面積をアセチレンブラツクによる
集電体の50m2／ｇより大きくした正極集電体を用
い電池を組むことで、従来のアセチレンブラツク
を正極集電体に用いた電池より、高容量の塩化ガ
リウム電解質を用いた注液式オキシハライド電池
が製造可能となる。 本実施例ではオキシハライドとして塩化チオニ
ルを用いたが、塩化スルフリルでも同様の効果が
期待できる。 発明の効果 高率放電を要求される塩化ガリウム電解質を用
いる注液式のオキシハライド電池での正極集電体
の有効細孔径は40ｍμ以上であることが分かつ
た。 本発明はこの結果をふまえ従来のアセチレンブ
ラツクを用いた正極集電体の有効反応表面積：50
m2／ｇより広い有効反応表面積を有する正極集電
体を用いることで、従来電池より高容量の注液式
の塩化ガリウム電解質を用いるオキシハライド電
池を提供するものである。本発明電池用正極集電
体には、アセチレンブラツクに代えて高凝集のフ
アーネスブラツクに代表されるカーボンブラツク
が使用可能である。
第１図は本発明になる電池の一実施例を示す断
面図、第２図は従来電池Ａ及び本発明になる電池
Ｂ〜Ｅの単位カーボン重量当り放電容量と正極集
電体の有効反応表面積の関係図である。 １……正極集電体、２……正極リード、３……
セパレータ、４……負極、５……極板固定治具。
面図、第２図は従来電池Ａ及び本発明になる電池
Ｂ〜Ｅの単位カーボン重量当り放電容量と正極集
電体の有効反応表面積の関係図である。 １……正極集電体、２……正極リード、３……
セパレータ、４……負極、５……極板固定治具。
Claims (1)
- １ 正極活物質にオキシハライドを、正極集電体
にカーボンブラツクあるいはカーボンブラツクと
導電体等の複合体を用い、負極活物質に活性金属
を使用し、電解質として前記オキシハライド中に
塩化ガリウムを、あるいは塩化ガリウムとアルカ
リ金属あるいはアルカリ土類金属の塩を添加して
用いる注液式の非水電池において、前記正極集電
体をなすカーボンブラツクの40ｍμ以上の直径を
有する孔の積算表面積が、単位重量当り50m2／ｇ
をこえることを特徴とする非水電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178884A JPS6155867A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 非水電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59178884A JPS6155867A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 非水電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6155867A JPS6155867A (ja) | 1986-03-20 |
| JPH0558229B2 true JPH0558229B2 (ja) | 1993-08-26 |
Family
ID=16056380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59178884A Granted JPS6155867A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 非水電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6155867A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103160896A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-06-19 | 溧阳市新力机械铸造有限公司 | 一种印刷电路板用黑孔化溶液的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2567413A (en) * | 2017-08-15 | 2019-04-17 | Hs Products Ltd | Pocketed spring unit and method and apparatus for forming the same |
-
1984
- 1984-08-27 JP JP59178884A patent/JPS6155867A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103160896A (zh) * | 2013-03-01 | 2013-06-19 | 溧阳市新力机械铸造有限公司 | 一种印刷电路板用黑孔化溶液的制备方法 |
| CN103160896B (zh) * | 2013-03-01 | 2015-06-10 | 溧阳市新力机械铸造有限公司 | 一种印刷电路板用黑孔化溶液的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6155867A (ja) | 1986-03-20 |
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