JPH06267542A - 非水電解液電池 - Google Patents

非水電解液電池

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JPH06267542A
JPH06267542A JP5079165A JP7916593A JPH06267542A JP H06267542 A JPH06267542 A JP H06267542A JP 5079165 A JP5079165 A JP 5079165A JP 7916593 A JP7916593 A JP 7916593A JP H06267542 A JPH06267542 A JP H06267542A
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JP
Japan
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positive electrode
battery
active material
aluminum
aqueous electrolyte
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JP5079165A
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English (en)
Inventor
Boku Ou
璞 王
Shiro Kato
史朗 加藤
Shuichi Ido
秀一 井土
Hiroyoshi Yoshihisa
洋悦 吉久
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Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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    • 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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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非水電解液を用いた一次及び二次電池におい
て、高温で長期間使用しても充電放電特性、サイクル特
性の劣化を防止するものである。即ち、正極活物質に接
触している正極集電体が長期、高温又は高電圧或いは充
電末電位を印加されても正極構成部材が電解液に溶出せ
ず、内部インピ−ダンスの増加を起こさず、さらに充電
放電サイクル数の増加及び自己放電の防止を計ることを
目的とする。 【構成】 アルカリ金属を主体とした合金、アルカリ軽
金属又は炭素質材料を活物質とする負極と非水電解液と
正極とを備え、正極活物質と直接或いは間接的に接する
正極構成部材として純度99.80%以上のアルミニウ
ムを用いたことを特徴とする非水電解液電池とすること
により上記目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム等のアルカリ
軽金属あるいはこれらを主体とする合金など軽金属、炭
素質材料を負極活物質とし、正極活物質として上限電圧
3V(Li+/Li対比)以上の充電放電可能な酸化
物、硫化物などを用いた非水電解液電池の特性の改良に
関するものである。詳しくは、正極集電体の材質を改良
することによって、非水電解液電池の貯蔵性能、サイク
ル性能を向上させるものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の電池において酸化物正極
とリチウム又はリチウム合金負極とからなるものが一般
的に知られている。これらの電池に正極活物質と直接又
は間接的に接触する正極構成材料はステンレス鋼や9
9.30〜99.70%のアルミニウムである。この場
合に高温で長期間保存すると正極構成部材の溶解現象が
認められた。例えば、正極活物質に接続されているステ
ンレス鋼(SUS304)などの場合、正極に高い電位
が印加されるため、それらの正極集電体の構成物Niと
Crなどが電解液中に溶解し、電池の内部抵抗が増加す
るため、電池性能を低下させる。二次電池については、
さらに充電時において正極構成部材が溶解して、電解液
に拡散し、最終的には負極の表面に析出して不動態膜を
形成するため負極の充電効率が悪くなり、電池のサイク
ル特性を悪くした。
【0003】従来このようなステンレス鋼の腐食性を改
善するためにAl、Mo、Ti、Nb、Cr等を添加す
るとともにNiの含有量を減少させることも提案されて
いるが本質的な改善には至っていない。従ってアルミニ
ウムを正極構成部材に用いることが、公開特許公報S5
9−106556に示されているが、アルミニウムの純
度が低いため、本質的な改善には至っていない。近年に
おいては非水電解液一次電池及び二次電池の研究開発が
活発化しており、溶解しにくく電解液に対して耐食性に
優れた正極構成部材が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところは
非水電解液を用いた一次及び二次電池において、高温で
長期間使用しても充電放電特性、サイクル特性の劣化を
防止するものである。即ち、正極活物質に接触している
正極集電体が長期、高温又は高電圧或いは充電末電位を
印加されても正極構成部材が電解液に溶出せず、内部イ
ンピ−ダンスの増加を起こさず、さらに充電放電サイク
ル数の増加及び自己放電の防止を計るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するもので、アルカリ金属を主体とした合金、アルカリ
軽金属又は炭素質材料を活物質とする負極と非水電解液
と正極とを備え正極活物質と直接或いは間接的に接する
正極構成部材として純度99.80%以上のアルミニウ
ムを用いたこと、望ましくは純度99.95%以上のア
ルミニウムを用いたことなどを特徴とし、これにより上
述の問題点を解決するものである。
【0006】
【作用】本発明によればアルミニウムが純度99.80
%以上であれば電池の内部抵抗が100サイクルの充電
放電試験においても25Ω以下となる上、孔食がほとん
ど無くなる。さらに99.95%以上であれば皆無とな
る。一方99.80%以下であれば孔食が多くなり、集
電体に孔が開き、電池の気密性が低下し特性が劣化す
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】正極活物質としては、以
下の電池電極材料が挙げられる。即ち、CuO 、Cu2O、Ag
2O、CuS 、CuSO4 、などのI族金属化合物、TiS2、Si
O2、SnO などのIV族金属化合物、V2O5、V6O12 、V
OX 、Nb2O5 、Bi2O3 、Sb2O3などのV族金属化合物、Cr
O3、Cr2O3 、MoS2、WO3 、SeO2などのVI族金属化合
物、MnO2、Mn2O3 などのVII族金属化合物、Fe2O3 、
FeO 、Fe3O4 、Ni2O3 、NiO 、CoO3、CoO などのVII
I族金属化合物、または一般式Lix MYY 、Lix MYY X
2( M、N はI〜VIII族の金属、Xは酸素、硫黄な
どのカルコゲン化合物を示す。) などで表される。例え
ばリチウム−コバルト系複合酸化物あるいはリチウム−
マンガン系複合酸化物、ポリピロ−ル、ポリアニリン、
ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材
料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素
質材料などであるが、これらに限定されるものではな
い。
【0008】さらに負極に使用する負極活物質として
は、以下の電池電極材料が挙げられる。すなわち、カ−
ボンなどの炭素質材料、リチウム金属、リチウム−アル
ミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−ア
ルミニウム−錫、リチウム−−ガリウム、及びウッド合
金などのリチウム合金などであるが、これらに限定され
るものではない。これらの負極活物質は単独あるいは2
種以上の併用が可能である。
【0009】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の詳細について実施例をもっ
て説明するが、これらに限定されるものではない。下記
の手順に従いシ−ト状電池を作製した。V2O5とアセチレ
ンブラックを混合したもの100重量部をポリエチレン
グリコ−ルアクリレ−ト5重量部に六フッ化ヒ酸リチウ
ム1 重量部、アゾビスイソブチロニトリル0.03重量
部、プロピレンカ−ボネ−トとエチレンカ−ボネ−トを
3:2に混合したもの10重量部をシクロヘキサンノン
120重量部混合させたものを純度99.80%のアル
ミニウムからなる正極集電体の表面に導電性カ−ボン被
膜を形成した集電体の上にキャストした。その後、乾燥
不活性ガス雰囲気中、100℃で1時間放置することに
より硬化させた。高純度アルミニウム集電体上に形成し
た被膜の厚さは、約100μmであった。次に電池の負
極活物質としてリチウム−アルミニウム合金を用い、S
US304に圧着したものを負極とした。さらに図1に
示すように該負極の上に固体電解質膜を配置し、さらに
前記正極と組み合わせシ−ト状電池を作製した。
【0010】(実施例2)実施例1と同様にして電池を
作製した。この時の集電体は純度99.90%のアルミ
ニウムを用いた。
【0011】(実施例3A)実施例1と同様にして電池
を作製した。この時の集電体は純度99.95%のアル
ミニウムを用いた。
【0012】(実施例3B)実施例1と同様にして電池
を作製した。この時の集電体は純度99.99%のアル
ミニウムを用いた。
【0013】(比較例1)正極集電体として純度99.
30%のアルミニウムを用いた。
【0014】(比較例2)正極集電体として純度99.
70%のアルミニウムを用いた。
【0015】(比較例3)正極集電体としてSUS30
4を用いた。
【0016】上記各電池について25℃で20μA/cm
2 定電流の充放電サイクル試験を実施した。この時の充
電終止電圧は3.5V、放電終止電圧は2.0Vとし
た。図3の充放電サイクル試験結果から、本発明のイオ
ン伝導性高分子化合物を用いたシ−ト状電池は、各比較
例のシ−ト状電池に比べ電池容量の減衰が少ない。また
表1には各実施例と各比較例によるシ−ト状電池の内部
抵抗の変化を示している。シ−ト状電池を作製した直後
の電池内部抵抗の値は実施例と比較例の間に大きな差は
ない。しかしながら60℃で1ケ月保存した後では比較
例では極端に大きくなった。図2には充放電した場合と
保存した場合の電池の内部抵抗とアルミニウム純度との
関係を示す。高純度のアルミニウム程内部抵抗が小さく
なることが分かる。
【0017】
【0018】次に他の実施例を示す。 (実施例4)複合体正極物の作製は正極活物質LiCoO2と
導電剤のカ−ボンブラック、フッ素系樹脂の結着剤から
なる正極で、本発明に係わる純度99.80%アルミニ
ウムの集電体5に保持されている。また金属リチウム負
極5は負極集電体6に圧着されている。セパレ−タ−4
はポリプロピレンの微孔膜からなる。該セパレ−タ−4
には電解液としてのエチレンカ−ボネ−トとジエチルカ
−ボネ−トの混合溶媒にLiPF6 を溶解したものを含浸し
ている。
【0019】(実施例5)実施例4と同様なシ−ト状電
池を作製した。正極集電体としては純度99.90%ア
ルミニウムを用いた。
【0020】(実施例6A)実施例4と同様なシ−ト状
電池を作製した。正極集電体としては純度99.95%
アルミニウムを用いた。
【0021】(実施例6B)実施例4と同様なシ−ト状
電池を作製した。正極集電体としては純度99.99%
アルミニウムを用いた。
【0022】(比較例4)実施例4と同様なシ−ト状電
池を作製した。正極集電体としては純度99.30%ア
ルミニウムを用いた。
【0023】(比較例4)実施例4と同様なシ−ト状電
池を作製した。正極集電体としては純度99.70%ア
ルミニウムを用いた。
【0024】(比較例4)実施例4と同様なシ−ト状電
池を作製した。正極集電体としてはSUS304を用い
た。
【0025】前記効果と同様に表2に示すように60℃
で1ケ月保存した後では比較例では内部抵抗は極端に大
きくなった。
【0026】
【0027】また図4に示すように本発明シ−ト状電池
ではサイクル試験後の電池容量の大きな変化はない。さ
らに初期電池容量と自己放電率との比較を表3に示す。
この時の試験は充電時においては定電流定電圧で行い、
定電流の場合の電流密度は1mA/cm2 ,充電終止電
圧は4.2Vで、定電圧の場合は4.2Vで5時間行っ
た。また放電においては定電流で電流密度は1mA/c
m2 ,放電終止電圧は2.7Vで行った。
【0028】
【0029】
【発明の効果】本発明は次に記載する効果を奏する。 (1)集電体の電解液中への溶出がなくなった。 (2)集電体の溶出による負極側への析出による電池性
能の低下がなくなった。 (3)電池内部抵抗の変化が少なくなった。 (4)電池のサイクル特性が向上した。 (5)集電体の孔食がなくなった。 なお本発明においては実施例に示すものに限定されるも
のではない。集電体金属としてのアルミニウムの純度以
外についての細部、例えば他の電池材料の形状、対極の
集電体の材質・形状など特に限定するものではなく、用
途に応じて種種変更されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】シ−ト状電池の断面図である。
【図2】充放電100サイクル後の場合と60℃、2ケ
月後の場合の内部抵抗とアルミニウム純度の特性関係を
示す。
【図3】本発明のシ−ト状電池と比較例によるシ−ト状
電池の充放電サイクルによる電池容量変化を示す。
【図4】本発明のシ−ト状電池と比較例によるシ−ト状
電池の充放電サイクルによる電池容量変化を示す。
【符号の説明】
1 正極集電体 2 アンダ−コ−ト 3 正極活物質 4 セパレ−タ−(又は高分子固体電解質) 5 負極活物質 6 負極集電体 7 封口材 a 実施例1、実施例4 b 実施例2、実施例5 c 実施例3A、実施例6A c’ 実施例3B、実施例6B d 比較例1、比較例4 e 比較例2、比較例5 f 比較例3、比較例6
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉久 洋悦 大阪府高槻市城西町6番6号 株式会社ユ アサコーポレーション内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ金属を主体とした合金、アルカ
    リ軽金属又は炭素質材料を活物質とする負極と非水電解
    液と正極とを備え、正極活物質と直接或いは間接的に接
    する正極構成部材として純度99.80%以上のアルミ
    ニウムを用いたことを特徴とする非水電解液電池。
  2. 【請求項2】 アルカリ金属を主体とした合金、アルカ
    リ軽金属又は炭素質材料を活物質とする負極と非水電解
    液と正極とを備え、正極活物質と直接或いは間接的に接
    する正極構成部材として純度99.95%以上のアルミ
    ニウムを用いたことを特徴とする非水電解液電池。
JP5079165A 1993-03-12 1993-03-12 非水電解液電池 Pending JPH06267542A (ja)

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