JPH0722019B2 - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
- Publication number
- JPH0722019B2 JPH0722019B2 JP61106275A JP10627586A JPH0722019B2 JP H0722019 B2 JPH0722019 B2 JP H0722019B2 JP 61106275 A JP61106275 A JP 61106275A JP 10627586 A JP10627586 A JP 10627586A JP H0722019 B2 JPH0722019 B2 JP H0722019B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- organic electrolyte
- positive electrode
- antimony trisulfide
- lithium
- 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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、負極にリチウムを、電解液に有機電解液を用
いる有機電解質電池（いわゆるリチウム電池）に関する
ものであり、特に正極に鉄の硫化物を使用した有機電解
質電池の改良に関するものである。
いる有機電解質電池（いわゆるリチウム電池）に関する
ものであり、特に正極に鉄の硫化物を使用した有機電解
質電池の改良に関するものである。
本発明は、有機電解質電池の正極材として鉄の硫化物と
三硫化アンチモンとの混合物を用いることにより、 放電に伴う電池のふくれを抑制しようとするものであ
る。
三硫化アンチモンとの混合物を用いることにより、 放電に伴う電池のふくれを抑制しようとするものであ
る。
金属リチウムを負極として用い、鉄の硫化物を正極活物
質として用いた有機電解質電池は、二硫化マンガンやフ
ッ化炭素を正極活物質として用いた有機電解質電池に比
較し、単位体積当たりの電気容量が大きく、また放電電
圧が約1.5Vと酸化銀電池やアルカリマンガン電池等と互
換性がある等、優れた特徴を有している。そこで、これ
らの電池は、電卓，時計，補聴器，メモリーバックアッ
プ等、各種民生用電子機器の電源として使用されてい
る。
質として用いた有機電解質電池は、二硫化マンガンやフ
ッ化炭素を正極活物質として用いた有機電解質電池に比
較し、単位体積当たりの電気容量が大きく、また放電電
圧が約1.5Vと酸化銀電池やアルカリマンガン電池等と互
換性がある等、優れた特徴を有している。そこで、これ
らの電池は、電卓，時計，補聴器，メモリーバックアッ
プ等、各種民生用電子機器の電源として使用されてい
る。
ところで、多くの電子機器は、その装置全体の寸法形状
をできるだけコンパクトにするため、電池の寸法や電池
収納ケースを可能な限り小さく薄く設計するのが通常で
ある。この場合、これら電子機器において電池が膨張し
たときに、電子機器に損傷を与えたり、接触不良を招い
たりすることがある。そのため、これらの電子機器に使
用される電池は、放電や保存に伴う電池膨張の少ないこ
とが望ましい。
をできるだけコンパクトにするため、電池の寸法や電池
収納ケースを可能な限り小さく薄く設計するのが通常で
ある。この場合、これら電子機器において電池が膨張し
たときに、電子機器に損傷を与えたり、接触不良を招い
たりすることがある。そのため、これらの電子機器に使
用される電池は、放電や保存に伴う電池膨張の少ないこ
とが望ましい。
しかしながら、鉄の硫化物を単独で正極活物質として用
いた有機電解質電池においては、放電に伴う正極膨張が
負極リチウムの体積減少より大きいため、電池全体の膨
張を引き起こし、電池のふくれとなって現れる。この電
池の膨張を小さくする１つの方法として、正極の膨張分
を収容できる空隙を電池内に設けておくことが考えられ
るが、これは電池容量を減少させるものであり、あまり
好ましい方法とは言えない。
いた有機電解質電池においては、放電に伴う正極膨張が
負極リチウムの体積減少より大きいため、電池全体の膨
張を引き起こし、電池のふくれとなって現れる。この電
池の膨張を小さくする１つの方法として、正極の膨張分
を収容できる空隙を電池内に設けておくことが考えられ
るが、これは電池容量を減少させるものであり、あまり
好ましい方法とは言えない。
このように、鉄の硫化物を単独で正極活物質として用い
た有機電解質電池においては、電池のふくれが大きな問
題となっている。
た有機電解質電池においては、電池のふくれが大きな問
題となっている。
そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案された
ものであって、電池のふくれが少なく、また電池容量の
点でも良好な有機電解質電池を提供することを目的とす
る。
ものであって、電池のふくれが少なく、また電池容量の
点でも良好な有機電解質電池を提供することを目的とす
る。
本発明者等は、電池ふくれの少ない有機電解質電池を開
発せんものと長期に亘り鋭意研究の結果、三硫化アンチ
モンの正極への添加が有効であることを見出し本発明を
完成するに至ったものであって、リチウムを主体とする
負極と、鉄の硫化物と三硫化アンチモンとの混合物を主
体とする正極と、有機電解質とからなる有機電解質電池
であって、三硫化アンチモンの混合量が、混合物全重量
に対して20重量％以上であることを特徴とするものであ
る。
発せんものと長期に亘り鋭意研究の結果、三硫化アンチ
モンの正極への添加が有効であることを見出し本発明を
完成するに至ったものであって、リチウムを主体とする
負極と、鉄の硫化物と三硫化アンチモンとの混合物を主
体とする正極と、有機電解質とからなる有機電解質電池
であって、三硫化アンチモンの混合量が、混合物全重量
に対して20重量％以上であることを特徴とするものであ
る。
正極として使用される鉄の硫化物としては、二硫化鉄の
他、硫化鉄，硫化第二鉄等も使用可能である。これら鉄
の硫化物への三硫化アンチモンの添加量としては、たと
え僅かな量であっても電池のふくれを抑制する効果は得
られるが、例えば二硫化鉄を用いた場合に正極活物質中
20重量％以上とすれば、電池のふくれを許容量以下に抑
えることが可能となる。また、三硫化アンチモンの添加
量が多ければ多いほど電池ふくれ抑制の効果は大きい
が、三硫化アンチモンの量が多くなり過ぎると電池の容
量が減少してしまうので、これらの混合量は使用条件等
に応じて適宜設定することが好ましい。
他、硫化鉄，硫化第二鉄等も使用可能である。これら鉄
の硫化物への三硫化アンチモンの添加量としては、たと
え僅かな量であっても電池のふくれを抑制する効果は得
られるが、例えば二硫化鉄を用いた場合に正極活物質中
20重量％以上とすれば、電池のふくれを許容量以下に抑
えることが可能となる。また、三硫化アンチモンの添加
量が多ければ多いほど電池ふくれ抑制の効果は大きい
が、三硫化アンチモンの量が多くなり過ぎると電池の容
量が減少してしまうので、これらの混合量は使用条件等
に応じて適宜設定することが好ましい。
一方負極活物質としては、リチウムの他、LiとAl,Pb,S
n,Bi,Cd等のうち一種以上との合金等が使用可能であ
る。
n,Bi,Cd等のうち一種以上との合金等が使用可能であ
る。
また、電解液には、リチウム塩を電解質とし、これを有
機溶剤に溶解した非水系の有機電解質が使用される。
機溶剤に溶解した非水系の有機電解質が使用される。
ここで、有機溶剤としては、エステル類，エーテル類,3
置換−２−オキサゾリジノン類及びこれらの二種以上の
混合溶剤が挙げられる。
置換−２−オキサゾリジノン類及びこれらの二種以上の
混合溶剤が挙げられる。
エステル類としては、アルキレンカーボネート（エチレ
ンカーボネート，プロピレンカーボネート，γ−ブチロ
ラクトン等）等が挙げられる。
ンカーボネート，プロピレンカーボネート，γ−ブチロ
ラクトン等）等が挙げられる。
エーテル類としては、環状エーテル，例えば５員環を有
するエーテル〔テトラヒドロフラン；置換（アルキル，
アルコキシ）テトラヒドロフラン例えば２−メチルテト
ラヒドロフラン,2,5-ジメチルテトラヒドロフラン,2−
エチルテトラヒドロフラン,2,2′−ジメチルテトラヒド
ロフラン,2−メトキシテトラヒドロフラン,2,5-ジメト
キシテトラヒドロフラン等；ジオキソラン等〕,6員環を
有するエーテル〔1,4-ジオキサン，ピラン，ジヒドロピ
ラン，テトラヒドロピラン〕，ジメトキシエタン等が挙
げられる。
するエーテル〔テトラヒドロフラン；置換（アルキル，
アルコキシ）テトラヒドロフラン例えば２−メチルテト
ラヒドロフラン,2,5-ジメチルテトラヒドロフラン,2−
エチルテトラヒドロフラン,2,2′−ジメチルテトラヒド
ロフラン,2−メトキシテトラヒドロフラン,2,5-ジメト
キシテトラヒドロフラン等；ジオキソラン等〕,6員環を
有するエーテル〔1,4-ジオキサン，ピラン，ジヒドロピ
ラン，テトラヒドロピラン〕，ジメトキシエタン等が挙
げられる。
３置換−２−オキサゾリジノン類としては、３−アルキ
ル−２−オキサゾリジノン（３−メチル−２−オキサゾ
リジノン,3−エチル−２−オキサゾリジノン，等）,3−
シクロアルキル−２−オキサゾリジノン（３−シクロヘ
キシル−２−オキサゾリジノン等）,3−アラルキル−２
−オキサゾリジノン（３−ベンジル−２−オキサゾリジ
ノン等）,3−アリール−２−オキサゾリジノン（３−フ
ェニル−２−オキサゾリジノン等）が挙げられる。
ル−２−オキサゾリジノン（３−メチル−２−オキサゾ
リジノン,3−エチル−２−オキサゾリジノン，等）,3−
シクロアルキル−２−オキサゾリジノン（３−シクロヘ
キシル−２−オキサゾリジノン等）,3−アラルキル−２
−オキサゾリジノン（３−ベンジル−２−オキサゾリジ
ノン等）,3−アリール−２−オキサゾリジノン（３−フ
ェニル−２−オキサゾリジノン等）が挙げられる。
なかでも、プロピレンカーボネートや５員環を有するエ
ーテル（特にテトラヒドロフラン,2−メチルテトラヒド
ロフラン,2−エチルテトラヒドロフラン,2,5-ジメチル
テトラヒドロフラン,2−メトキシテトラヒドロフラ
ン）,3−メチル−２−オキサゾリジノンが好ましい。
ーテル（特にテトラヒドロフラン,2−メチルテトラヒド
ロフラン,2−エチルテトラヒドロフラン,2,5-ジメチル
テトラヒドロフラン,2−メトキシテトラヒドロフラ
ン）,3−メチル−２−オキサゾリジノンが好ましい。
電解質としては、過塩素酸リチウム，ホウフッ化リチウ
ム，リンフッ化リチウム，塩化アルミン酸リチウム，ハ
ロゲン化リチウム，トリフルオロメタンスルホン酸リチ
ウム等が使用可能であり、過塩素酸リチウム，ホウフッ
化リチウム等が好ましい。
ム，リンフッ化リチウム，塩化アルミン酸リチウム，ハ
ロゲン化リチウム，トリフルオロメタンスルホン酸リチ
ウム等が使用可能であり、過塩素酸リチウム，ホウフッ
化リチウム等が好ましい。
有機電解質電池の正極材である鉄の硫化物に三硫化アン
チモンを20％重量％以上混合することにより、放電に伴
う電池のふくれが著しく抑制される。さらに、三硫化ア
ンチモンの混合量を調整することにより、放電容量の減
少も抑制される。
チモンを20％重量％以上混合することにより、放電に伴
う電池のふくれが著しく抑制される。さらに、三硫化ア
ンチモンの混合量を調整することにより、放電容量の減
少も抑制される。
以下、本発明の具体的な実施例について説明するが、本
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。
発明がこれら実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。
正極活物質として二硫化鉄と三硫化アンチモンを、導電
剤としてグラファイトを、結合剤としてポリテトラフル
オロエチレンを用い、次表に示す組成で混合し、正極合
剤とした。これらの陽極合剤を、直径4mm,厚さ0.85mm,
重量33mgに加圧成形し、正極ペレット（試料１〜試料
７）を作製した。
剤としてグラファイトを、結合剤としてポリテトラフル
オロエチレンを用い、次表に示す組成で混合し、正極合
剤とした。これらの陽極合剤を、直径4mm,厚さ0.85mm,
重量33mgに加圧成形し、正極ペレット（試料１〜試料
７）を作製した。
次に、第１図に示すように、アノードカップ（１）に直
径4mm,厚さ0.85mmの金属リチウム箔（２）を負極材とし
て圧着し、さらにその上に電解液を含有するセパレータ
（３）を置き、プラスチックのガスケット（４）をはめ
込んだ後、用意した陽極ペレット（５）をセパレータ
（３）の上に置きカソード罐（６）を被せ、その端をカ
シメてシールをして有機電解質電池を組み立てた。
径4mm,厚さ0.85mmの金属リチウム箔（２）を負極材とし
て圧着し、さらにその上に電解液を含有するセパレータ
（３）を置き、プラスチックのガスケット（４）をはめ
込んだ後、用意した陽極ペレット（５）をセパレータ
（３）の上に置きカソード罐（６）を被せ、その端をカ
シメてシールをして有機電解質電池を組み立てた。
作製した電池の直径は6.8mm,総高は2.1mmであった。な
お、アノードカップ（１）及びカソード罐（６）には、
ニッケルメッキを施したステンレス鋼を用い、電解液と
してはプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタ
ンとを体積比1:1の割合で混合した溶媒に過塩素酸リチ
ウムを１モル/l溶解させた非水電解液を用いた。
お、アノードカップ（１）及びカソード罐（６）には、
ニッケルメッキを施したステンレス鋼を用い、電解液と
してはプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタ
ンとを体積比1:1の割合で混合した溶媒に過塩素酸リチ
ウムを１モル/l溶解させた非水電解液を用いた。
これらの電池を15kΩの負荷抵抗で1.2Vになるまで放電
させた時の電池の高さ方向のふくれ量及び放電容量を測
定した。結果を第２図及び第３図に示す。なお、これら
第２図及び第３図において、横軸には正極活物質である
二硫化鉄と三硫化アンチモンとの活物質総重量に対する
三硫化アンチモンの重量混合比をとり、縦軸には電池の
ふくれ量（第２図）あるいは放電容量（第３図）がプロ
ットしてある。したがって、試料１を正極ペレットとし
た電池は三硫化アンチモンの重量混合比が０重量％であ
る場合に相当し、試料２を正極ペレットとした電池は三
硫化アンチモンの重量混合比が20重量％である場合に相
当する。以下同様で、試料７を正極ペレットとした電池
は三硫化アンチモンの重量混合比が100重量％である場
合に相当する。
させた時の電池の高さ方向のふくれ量及び放電容量を測
定した。結果を第２図及び第３図に示す。なお、これら
第２図及び第３図において、横軸には正極活物質である
二硫化鉄と三硫化アンチモンとの活物質総重量に対する
三硫化アンチモンの重量混合比をとり、縦軸には電池の
ふくれ量（第２図）あるいは放電容量（第３図）がプロ
ットしてある。したがって、試料１を正極ペレットとし
た電池は三硫化アンチモンの重量混合比が０重量％であ
る場合に相当し、試料２を正極ペレットとした電池は三
硫化アンチモンの重量混合比が20重量％である場合に相
当する。以下同様で、試料７を正極ペレットとした電池
は三硫化アンチモンの重量混合比が100重量％である場
合に相当する。
第２図に示す結果から明らかなように、二硫化鉄に三硫
化アンチモンを混合することにより放電に伴う電池のふ
くれが著しく抑制される。また、第３図示す結果から明
らかなように、三硫化アンチモンの混合量を適当量に調
整することにより、放電容量の減少も抑制される。例え
ば、三硫化アンチモンの混合比を20重量％とすれば、電
池のふくれ量は半分以下に減り、電池容量はほとんど変
わらない。
化アンチモンを混合することにより放電に伴う電池のふ
くれが著しく抑制される。また、第３図示す結果から明
らかなように、三硫化アンチモンの混合量を適当量に調
整することにより、放電容量の減少も抑制される。例え
ば、三硫化アンチモンの混合比を20重量％とすれば、電
池のふくれ量は半分以下に減り、電池容量はほとんど変
わらない。
以上の説明からも明らかなように、本発明においては有
機電解質電池の正極活物質に鉄の硫化物を用いるととも
に三硫化アンチモンを20重量％以上混合しているので、
放電に伴って発生する電池のふくれが大幅に抑制する。
また、三硫化アンチモンの混合量を適宜設定することに
より、電池容量の減少も最小限に抑えられる。
機電解質電池の正極活物質に鉄の硫化物を用いるととも
に三硫化アンチモンを20重量％以上混合しているので、
放電に伴って発生する電池のふくれが大幅に抑制する。
また、三硫化アンチモンの混合量を適宜設定することに
より、電池容量の減少も最小限に抑えられる。
したがって、電子機器に損傷を与えたり接触不良を招い
たりする虞れもなく、また電池寿命の長い、実用性に富
んだ有機電解質電池の提供が可能となる。
たりする虞れもなく、また電池寿命の長い、実用性に富
んだ有機電解質電池の提供が可能となる。
第１図は有機電解質電池の構造の一例を示す拡大断面図
である。 第２図は三硫化アンチモンの混合比と放電に伴う電池の
ふくれ量の関係を示す特性図であり、第３図は三硫化ア
ンチモンの混合比と放電容量の関係を示す特性図であ
る。 ２……金属リチウム箔（陰極） ３……セパレータ ５……陽極ペレット
である。 第２図は三硫化アンチモンの混合比と放電に伴う電池の
ふくれ量の関係を示す特性図であり、第３図は三硫化ア
ンチモンの混合比と放電容量の関係を示す特性図であ
る。 ２……金属リチウム箔（陰極） ３……セパレータ ５……陽極ペレット
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムを主体とする負極と、 鉄の硫化物と三硫化アンチモンとの混合物を主体とする
正極と、 有機電解質とからなる有機電解質電池であって、 三硫化アンチモンの混合量が、混合物全重量に対して20
重量％以上であることを特徴とする有機電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61106275A JPH0722019B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 有機電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61106275A JPH0722019B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 有機電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62264554A JPS62264554A (ja) | 1987-11-17 |
| JPH0722019B2 true JPH0722019B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=14429526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61106275A Expired - Lifetime JPH0722019B2 (ja) | 1986-05-09 | 1986-05-09 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722019B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60160566A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池 |
-
1986
- 1986-05-09 JP JP61106275A patent/JPH0722019B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62264554A (ja) | 1987-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |