JPH0729596A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH0729596A JPH0729596A JP5196812A JP19681293A JPH0729596A JP H0729596 A JPH0729596 A JP H0729596A JP 5196812 A JP5196812 A JP 5196812A JP 19681293 A JP19681293 A JP 19681293A JP H0729596 A JPH0729596 A JP H0729596A
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- JP
- Japan
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- lithium
- negative electrode
- metal
- discharging
- charging
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- 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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充放電時に負極から剥離し充放電に使用され
ないリチウムの生成を防止し、充放電寿命の向上および
充放電を繰り返すことによって生じる安全性低下の防止
したリチウム二次電池を提供することを目的としてい
る。 【構成】 リチウムを活物質とする負極２と、リチウム
イオンを挿入および脱離可能な正極６および非水溶媒に
イオン解離性のリチウム塩を溶解した電解液３を有する
リチウム二次電池において、当該負極２が導電性金属網
を埋め込んだリチウム金属であることを特徴とするもの
である。 【効果】 負極に導電性エキスパンドメタルあるいはラ
ス箔などの金網を埋め込んだリチウム金属を用いること
により、負極の劣化の生じない、すなわち充放電効率の
高いリチウム電池を実現できる。
ないリチウムの生成を防止し、充放電寿命の向上および
充放電を繰り返すことによって生じる安全性低下の防止
したリチウム二次電池を提供することを目的としてい
る。 【構成】 リチウムを活物質とする負極２と、リチウム
イオンを挿入および脱離可能な正極６および非水溶媒に
イオン解離性のリチウム塩を溶解した電解液３を有する
リチウム二次電池において、当該負極２が導電性金属網
を埋め込んだリチウム金属であることを特徴とするもの
である。 【効果】 負極に導電性エキスパンドメタルあるいはラ
ス箔などの金網を埋め込んだリチウム金属を用いること
により、負極の劣化の生じない、すなわち充放電効率の
高いリチウム電池を実現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池、
さらに詳細にはリチウムを負極活物質とし、リチウムイ
オンを挿入、脱離可能な正極とし、非水電解液を用いる
リチウム二次電池の負極に関するものである。
さらに詳細にはリチウムを負極活物質とし、リチウムイ
オンを挿入、脱離可能な正極とし、非水電解液を用いる
リチウム二次電池の負極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の小型軽量化、携帯化が進み、
その電源として高エネルギー密度電池の開発が要求され
ている。このような要求に答える電池として、負極にリ
チウムを活物質とした充放電可能な高性能二次電池の開
発が期待されている。リチウムを活物質とした負極とし
ては、例えば、リチウム金属、リチウム金属合金、ある
いは、リチウムイオンを挿入、放出可能な化学物質（例
えば、種々の炭素材料、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ3等）を用いる
ことが試みられているが、原理的に最も高エネルギー密
度を可能にする負極は、リチウム金属を負極に用いた電
池である。
その電源として高エネルギー密度電池の開発が要求され
ている。このような要求に答える電池として、負極にリ
チウムを活物質とした充放電可能な高性能二次電池の開
発が期待されている。リチウムを活物質とした負極とし
ては、例えば、リチウム金属、リチウム金属合金、ある
いは、リチウムイオンを挿入、放出可能な化学物質（例
えば、種々の炭素材料、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ3等）を用いる
ことが試みられているが、原理的に最も高エネルギー密
度を可能にする負極は、リチウム金属を負極に用いた電
池である。
【０００３】本明細書においては、負極にリチウム金属
を用い、リチウムイオンを挿入および脱離可能な正極お
よび非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解した電
解液を有し、充放電可能な電池をリチウム二次電池と称
する。
を用い、リチウムイオンを挿入および脱離可能な正極お
よび非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解した電
解液を有し、充放電可能な電池をリチウム二次電池と称
する。
【０００４】
【発明が解決する問題点】リチウム二次電池は、基本的
に市販されている各種の二次電池、例えば、ニッケルカ
ドミウム電池、鉛蓄電池などに比べて高性能であるが、
充放電回数が増えると放電特性の劣化、安全性の劣化な
どが確認されている。リチウム二次電池では充放電を繰
り返すと、負極から剥離し充放電に使用されないリチウ
ムが負極上に堆積することが原因と考えられている。こ
の剥離は、特に急速充電を行なった場合に顕著になる。
に市販されている各種の二次電池、例えば、ニッケルカ
ドミウム電池、鉛蓄電池などに比べて高性能であるが、
充放電回数が増えると放電特性の劣化、安全性の劣化な
どが確認されている。リチウム二次電池では充放電を繰
り返すと、負極から剥離し充放電に使用されないリチウ
ムが負極上に堆積することが原因と考えられている。こ
の剥離は、特に急速充電を行なった場合に顕著になる。
【０００５】この負極の劣化を防ぐための対策として、
特開昭５９−１３２５６７号公報、特開昭６１−２４５
４７５号公報、特開昭６２−１４０３５５８号公報など
に記載されているように、リチウム金属を合金化した
り、導電性高分子を複合化したりする試みがなされてい
るが、まだ不十分である。しかも、リチウムアルミニウ
ム合金の場合、充放電を繰り返すことで合金の膨張収縮
により電極が破壊されるという問題があり、さらに充放
電時にはリチウムの合金中での拡散速度が遅いため電池
の取得電流は低いという問題があった。また導電性高分
子の複合化の場合は、負極の体積効率が劣化するなどの
問題点があった。
特開昭５９−１３２５６７号公報、特開昭６１−２４５
４７５号公報、特開昭６２−１４０３５５８号公報など
に記載されているように、リチウム金属を合金化した
り、導電性高分子を複合化したりする試みがなされてい
るが、まだ不十分である。しかも、リチウムアルミニウ
ム合金の場合、充放電を繰り返すことで合金の膨張収縮
により電極が破壊されるという問題があり、さらに充放
電時にはリチウムの合金中での拡散速度が遅いため電池
の取得電流は低いという問題があった。また導電性高分
子の複合化の場合は、負極の体積効率が劣化するなどの
問題点があった。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、このような現状に鑑みなされ
たものであり、その目的は、充放電時に負極から剥離し
充放電に使用されないリチウムの生成を防止し、充放電
寿命の向上および充放電を繰り返すことによって生じる
安全性低下の防止を目的としている。
たものであり、その目的は、充放電時に負極から剥離し
充放電に使用されないリチウムの生成を防止し、充放電
寿命の向上および充放電を繰り返すことによって生じる
安全性低下の防止を目的としている。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】上述の問題点を解決す
るため、本発明によるリチウム二次電池は、リチウムを
活物質とする負極と、リチウムイオンを挿入および脱離
可能な正極および非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩
を溶解した電解液を有するリチウム二次電池において、
当該負極が導電性金属網を埋め込んだリチウム金属であ
ることを特徴とするものである。
るため、本発明によるリチウム二次電池は、リチウムを
活物質とする負極と、リチウムイオンを挿入および脱離
可能な正極および非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩
を溶解した電解液を有するリチウム二次電池において、
当該負極が導電性金属網を埋め込んだリチウム金属であ
ることを特徴とするものである。
【０００８】すなわち負極活物質にリチウムを用いるリ
チウム二次電池において、当該負極が導電性金属エキス
パンドメタルやラス箔などの金網を埋め込んだリチウム
金属であることを特徴とする。
チウム二次電池において、当該負極が導電性金属エキス
パンドメタルやラス箔などの金網を埋め込んだリチウム
金属であることを特徴とする。
【０００９】本発明をさらに詳しく説明する。
【００１０】本発明によるリチウム二次電池は、負極に
導電性金属エキスパンドメタルやラス箔などの金網を埋
め込むことを特徴とし、この網目構造を採用することに
より、充放電寿命が長く、安全なリチウム二次電池を実
現できる。すなわち、負極から剥離し充放電に使用され
ないリチウムが形成した場合でも、導電性金属金網、あ
るいは埋め込んだ導電性金属繊維と接触することで、再
びリチウムを充放電に使用できるようになる。この結果
リチウム二次電池の寿命の向上が実現できる。
導電性金属エキスパンドメタルやラス箔などの金網を埋
め込むことを特徴とし、この網目構造を採用することに
より、充放電寿命が長く、安全なリチウム二次電池を実
現できる。すなわち、負極から剥離し充放電に使用され
ないリチウムが形成した場合でも、導電性金属金網、あ
るいは埋め込んだ導電性金属繊維と接触することで、再
びリチウムを充放電に使用できるようになる。この結果
リチウム二次電池の寿命の向上が実現できる。
【００１１】導電性を有する導電性金属エキスパンドメ
タルやラス箔などの金網としては、ニッケル、マンガ
ン、チタン、銅、アルミニウム、金、亜鉛、白金、ス
ズ、銀、ビスマス、カドミウム、テルル、ステンレス鋼
が使用できる。好ましくは、リチウム金属との合金反応
を起こしにくい、たとえば、ニッケル、銅などが好適で
ある。本発明に用いられる、当該導電性金属網の空孔率
は３０％〜６０％が好適であり、金網を構成する一本の
導電性金属の巾である刻み巾Ｗは０．０３〜０．５ｍｍ
であることが好ましい。金網の空孔率が３０％以下の場
合、放電時に網目内部のリチウム金属の析出を妨げる可
能性があり、過電圧が高くなる恐れがある。一方、空孔
率が６０％以上の場合、メッシュを構成する導電性金属
が剥離したリチウムを電気的に接触させる頻度が小さ
く、本発明の効果を期待できない。
タルやラス箔などの金網としては、ニッケル、マンガ
ン、チタン、銅、アルミニウム、金、亜鉛、白金、ス
ズ、銀、ビスマス、カドミウム、テルル、ステンレス鋼
が使用できる。好ましくは、リチウム金属との合金反応
を起こしにくい、たとえば、ニッケル、銅などが好適で
ある。本発明に用いられる、当該導電性金属網の空孔率
は３０％〜６０％が好適であり、金網を構成する一本の
導電性金属の巾である刻み巾Ｗは０．０３〜０．５ｍｍ
であることが好ましい。金網の空孔率が３０％以下の場
合、放電時に網目内部のリチウム金属の析出を妨げる可
能性があり、過電圧が高くなる恐れがある。一方、空孔
率が６０％以上の場合、メッシュを構成する導電性金属
が剥離したリチウムを電気的に接触させる頻度が小さ
く、本発明の効果を期待できない。
【００１２】また、刻み巾Ｗが０．０３ｍｍ以下の場
合、剥離したリチウムを電気的に接触させる接触面積が
小さくなり本発明の効果を期待できない。該負極は、上
記導電性金属網をリチウム金属で挟みロールあるいはプ
レス機などにて圧延を１０回以上繰り返す、あるいは溶
融したリチウム金属中に上記金属網を添加後、押し出し
成型することで薄膜化することが好ましい。
合、剥離したリチウムを電気的に接触させる接触面積が
小さくなり本発明の効果を期待できない。該負極は、上
記導電性金属網をリチウム金属で挟みロールあるいはプ
レス機などにて圧延を１０回以上繰り返す、あるいは溶
融したリチウム金属中に上記金属網を添加後、押し出し
成型することで薄膜化することが好ましい。
【００１３】本発明のリチウム二次電池の正極として
は、例えば、ＬｉxＣｏＯ2（０≦ｘ≦１）、ＬｉxＮｉ
Ｏ2（０≦ｘ≦１）、ＬｉxＭｎ2Ｏ4（０≦ｘ≦１）、結
晶あるいは非結晶のＶ2Ｏ5、ＬｉxＶ3Ｏ8（０＜ｘ≦
１）、ＴｉＳ2、ＮｂＳｅ3等を用いることができる。ま
た、電解液に用いるリチウム塩としては、例えば、Ｌｉ
ＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、
ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、Ｌｉ
ＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｌＣｌ4等を用いることが
できる。
は、例えば、ＬｉxＣｏＯ2（０≦ｘ≦１）、ＬｉxＮｉ
Ｏ2（０≦ｘ≦１）、ＬｉxＭｎ2Ｏ4（０≦ｘ≦１）、結
晶あるいは非結晶のＶ2Ｏ5、ＬｉxＶ3Ｏ8（０＜ｘ≦
１）、ＴｉＳ2、ＮｂＳｅ3等を用いることができる。ま
た、電解液に用いるリチウム塩としては、例えば、Ｌｉ
ＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、
ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、Ｌｉ
ＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｌＣｌ4等を用いることが
できる。
【００１４】電解液に用いる非水溶媒としては、プロピ
レンカーボネート、エチレンカーボネート、Г−ブチル
ラクトン等の環状エステル、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート等の非環状エステル、テトラヒドロ
フラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオ
キソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン等の環状
エーテル、ジアルコキシエタン、グライム類等の非環状
エーテル、スルホラン等の硫黄化合物等を単独もしくは
２種類以上混合して用いることができる。
レンカーボネート、エチレンカーボネート、Г−ブチル
ラクトン等の環状エステル、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート等の非環状エステル、テトラヒドロ
フラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオ
キソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン等の環状
エーテル、ジアルコキシエタン、グライム類等の非環状
エーテル、スルホラン等の硫黄化合物等を単独もしくは
２種類以上混合して用いることができる。
【００１５】
【比較例１】コイン電池の構造を図１に示す。図中、１
は負極ケース、２は負極、３は電解液、４はセパレー
タ、５は正極ケース、６は正極、７はガスケットであ
る。
は負極ケース、２は負極、３は電解液、４はセパレー
タ、５は正極ケース、６は正極、７はガスケットであ
る。
【００１６】負極として、厚さ１５０μｍのリチウム金
属薄膜、電解液として１モル／ｌのＬｉＡｓＦ6をエチ
レンカーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶媒
（体積混合比、１：１）に溶解したものを用いて、コイ
ン電池（直径２３ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を作製した。この
電池を、０．４ｍＡ（０．１７６ｍＡ／ｃｍ2）の放電
電流で１８時間放電し、０．８ｍＡ（０．３５２ｍＡ／
ｃｍ2）で９時間放電する操作を１サイクルとして、充
放電のサイクルを１０回繰り返したのちに、６ｍＡ
（２．６５ｍＡ／ｃｍ2）にて−２．０Ｖまで放電し
た。その際の充放電効率を表２に示す。
属薄膜、電解液として１モル／ｌのＬｉＡｓＦ6をエチ
レンカーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶媒
（体積混合比、１：１）に溶解したものを用いて、コイ
ン電池（直径２３ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を作製した。この
電池を、０．４ｍＡ（０．１７６ｍＡ／ｃｍ2）の放電
電流で１８時間放電し、０．８ｍＡ（０．３５２ｍＡ／
ｃｍ2）で９時間放電する操作を１サイクルとして、充
放電のサイクルを１０回繰り返したのちに、６ｍＡ
（２．６５ｍＡ／ｃｍ2）にて−２．０Ｖまで放電し
た。その際の充放電効率を表２に示す。
【００１７】
【実施例１】負極として、リチウム金属中に表１、図２
に示した銅製の金属網（Ｎｏ．１）を埋め込んだ厚さ１
５０μｍの箔を用いた以外は、比較例１と同様に、図１
に構造を示す示す電池作製し、同じ方法で充放電効率を
求めた。その際の充放電効率を表２に示す。比較例１に
比べ、実施例１は、飛躍的に充放電効率が向上している
ことが明らかである。
に示した銅製の金属網（Ｎｏ．１）を埋め込んだ厚さ１
５０μｍの箔を用いた以外は、比較例１と同様に、図１
に構造を示す示す電池作製し、同じ方法で充放電効率を
求めた。その際の充放電効率を表２に示す。比較例１に
比べ、実施例１は、飛躍的に充放電効率が向上している
ことが明らかである。
【００１８】なお、表１および図２中、ＬＷは網目の長
手方向長さ、ＳＷは網目の短手方向長さ、Ｔは厚板の厚
みを示し、Ｗは前述のような刻み巾である。
手方向長さ、ＳＷは網目の短手方向長さ、Ｔは厚板の厚
みを示し、Ｗは前述のような刻み巾である。
【００１９】
【実施例２】負極として、リチウム金属中に表１、図２
に示した銅製の金属網（Ｎｏ．２）を埋め込んだ厚さ１
５０μｍの薄膜箔を用いた以外は、実施例１と同様に、
図１に示すコイン電池作製し、同じ方法で充放電効率を
求めた。その際の充放電効率を表２に示す。比較例１に
比べ、実施例２は、飛躍的に充放電効率が向上している
ことが明らかである。
に示した銅製の金属網（Ｎｏ．２）を埋め込んだ厚さ１
５０μｍの薄膜箔を用いた以外は、実施例１と同様に、
図１に示すコイン電池作製し、同じ方法で充放電効率を
求めた。その際の充放電効率を表２に示す。比較例１に
比べ、実施例２は、飛躍的に充放電効率が向上している
ことが明らかである。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、負極に導電性エキスパンドメタルあるいはラ
ス箔などの金網を埋め込んだリチウム金属を用いること
により、負極の劣化の生じない、すなわち充放電効率の
高いリチウム電池を実現できる。
によれば、負極に導電性エキスパンドメタルあるいはラ
ス箔などの金網を埋め込んだリチウム金属を用いること
により、負極の劣化の生じない、すなわち充放電効率の
高いリチウム電池を実現できる。
【図１】コイン電池の構造を示した図。
【図２】銅金属網の構造を示したものである。
１ 負極ケース ２ 負極 ３ 電解液 ４ セパレータ ５ 電池ケース ６ 正極 ７ ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山木 準一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】リチウムを活物質とする負極と、リチウム
イオンを挿入および脱離可能な正極および非水溶媒にイ
オン解離性のリチウム塩を溶解した電解液を有するリチ
ウム二次電池において、当該負極が導電性金属網を埋め
込んだリチウム金属であることを特徴とするリチウム二
次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196812A JPH0729596A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5196812A JPH0729596A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729596A true JPH0729596A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=16364071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5196812A Pending JPH0729596A (ja) | 1993-07-14 | 1993-07-14 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729596A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950211B2 (en) | 2001-07-05 | 2005-09-27 | Corel Corporation | Fine moire correction in images |
| JP2016527680A (ja) * | 2013-09-11 | 2016-09-08 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム電極及びそれを含むリチウム二次電池 |
| EP3276709A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-01-31 | LG Chem, Ltd. | Negative electrode comprising mesh-type current collector, lithium secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP5196812A patent/JPH0729596A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6950211B2 (en) | 2001-07-05 | 2005-09-27 | Corel Corporation | Fine moire correction in images |
| JP2016527680A (ja) * | 2013-09-11 | 2016-09-08 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム電極及びそれを含むリチウム二次電池 |
| US9673443B2 (en) | 2013-09-11 | 2017-06-06 | Lg Chem, Ltd. | Lithium electrode and lithium secondary battery comprising the same |
| JP2018026365A (ja) * | 2013-09-11 | 2018-02-15 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム電極及びそれを含むリチウム二次電池 |
| EP2942827B1 (en) * | 2013-09-11 | 2020-05-13 | LG Chem, Ltd. | Lithium electrode and lithium secondary battery comprising same |
| EP3276709A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-01-31 | LG Chem, Ltd. | Negative electrode comprising mesh-type current collector, lithium secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof |
| JP2018018821A (ja) * | 2016-07-25 | 2018-02-01 | エルジー・ケム・リミテッド | メッシュ形態の集電体を含む負極、これを含むリチウム二次電池及びこの製造方法 |
| CN107658472A (zh) * | 2016-07-25 | 2018-02-02 | 株式会社Lg 化学 | 包含网眼型集电器的负极、包含其的锂二次电池和其制造方法 |
| US10686193B2 (en) | 2016-07-25 | 2020-06-16 | Lg Chem, Ltd. | Negative electrode comprising mesh-type current collector, lithium secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof |
| CN107658472B (zh) * | 2016-07-25 | 2020-12-15 | 株式会社Lg 化学 | 包含网眼型集电器的负极、包含其的锂二次电池和其制造方法 |
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