JPH0850901A - 電 池 - Google Patents

電 池

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JPH0850901A
JPH0850901A JP5058017A JP5801793A JPH0850901A JP H0850901 A JPH0850901 A JP H0850901A JP 5058017 A JP5058017 A JP 5058017A JP 5801793 A JP5801793 A JP 5801793A JP H0850901 A JPH0850901 A JP H0850901A
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JP
Japan
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battery
positive electrode
cfx
battery according
eos
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JP5058017A
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English (en)
Inventor
J Weiss Douglas
ジェイ.ワイス ダグラス
W Kretzmeyer John
ダブリュ.クレッツメイヤー ジョン
Ann M Crespi
エム.クレスピ アン
G Howard William
ジー.ハワード ウイリアム
Paul M Skarstad
エム.スカースタッド ポール
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Medtronic Inc
Original Assignee
Medtronic Inc
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電寿命(EOS)近傍における電圧持続時
間を伸ばすことができる放電寿命インディケータ付き電
気化学的電池とする 【構成】 リチウムのような活性金属負極、有機溶媒電
解液及びマンガン二酸化物及び/又はモノフッ化炭素か
らなる正極を採用した電池である。第2の正極物質βA
gxV2O5、δAgxV2Os、Ag2V4O11、
BiF3、TiS2をある比率で選択された一次正極物
質(MnO2及び/又はCFX)に添加し、本来の一次
正極物質MnO2、CFXだけのものより低い電圧の減
少傾向を実現し、EOS近傍における電圧持続時間、即
ちEOS近傍における電圧持続時間容量を伸ばす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウムのような活性
の金属負極、有機溶媒電解液及びマンガン二酸化物及び
/又はモノフッ化炭素からなる正極を採用して高率放電
に用いられる非水性電解液を用いた電池に関し、正極が
放電寿命(EOS)インディケータとして、バナジウム
酸化物(V6O13+y)、銀のバナジウム酸塩βAg
xV2O5、δAgxV2O5、Ag2V4O11、ビ
スマスフッ化物(BiF3)、チタン硫化物(TiS
2)からなるグループから選択された物質を所定量含む
ものに関する。
【0002】
【従来の技術】一般的Li/MnO2またはLi/CF
Xタイプの電池(電気化学的電池、セル、バッテリー)
は公知であり、米国特許第4,327,166号や同第
4,259,415号に開示されている。この種の電池
は、リチウム、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マ
グネシウム、アルミニウムまたはこれらの合金(以下活
性金属という)の負極を用いている。またこのような電
池は、二酸化マンガン(MnO2)、モノフッ化炭素
(CFX)またはこれらの混合物の正極を用いている。
さらにこのような電池は、有機溶媒に溶解させた電離溶
質の電解液を用いている。例えばある電池は、1モルの
LiClO4、50/50(容積%)プロピレン炭酸塩
/ジグリムまたはグリムを電解液として用い、多くとも
約50ppmの水分を有する(ある状況においては多く
とも100ppmでも許容範囲内かもしれない)。
【0003】これらLi/MnO2またはLi/CFX
タイプの電池は医療装置によく用いられ、軽い放電での
使用においては十分なものであり、徐々に減少する電圧
曲線を示す。ところで最新の世代の医療の装置は、例え
ば高率放電条件などの厳しい電力条件を有する。高率放
電条件で利用されるとき緩やかな放電傾向は失われ、電
池の耐用期間は、放電寿命(以下単にEOSという。)
において鋭い電圧降下をもって急激に終わる。これでは
医療装置用の電池の性能としては不十分であり、電池消
耗かEOSの開始を伝えるための手段、即ち残存電池耐
用期間のモニタリングが必要となる。
【0004】このため一般に電池消耗を知らせる異なる
電位の合成電極を用いることが、バッテリー技術では知
られている。例えば合成正極に関して、Doty氏とF
ester氏に対する米国特許第3,757,793
号、Hayes氏とSkarstad氏に対する米国特
許第4,619,874号、そして、Tamura氏等
に対する米国特許第4,259,415号がある。その
ような正極は、『合成正極』と称され、電池からの減少
した電圧信号の形での電池エネルギー消耗の始まりを示
す機能を備える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の電
池のこのような放電寿命インディケータ機能は、上述の
ような電圧特性が高率放電条件などの厳しい電力条件に
はあまり適当なものではなく、この点での改良が望まれ
ていた。
【0006】本発明上記従来の問題点に鑑み、公知かつ
上述した種類の電池に関して、EOS近傍における電圧
持続時間を伸ばすことができる放電寿命インディケータ
付き電気化学的電池を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電池は上記
目的を達成するために、(a)活性金属負極、(b)液
状有機溶剤電解液、及び(c)V6O13+y、βAg
xV2O5、δAgxV2O5、Ag2V4O11、B
iF3、TiS2からなるグループから選択された第1
物質を包む合成正極からなる構成としたものである。
【0008】本発明に係る電池は上記活性金属負極がリ
チウムである構成とすることができる。
【0009】本発明に係る電池は正極混合物が、CFx
とV6Ol3+yからなる構成とすることができる。
【0010】本発明に係る電池は導電性増強剤及び正極
混合物の中のバインダーをさらに含む構成とすることが
できる。
【0011】本発明に係る電池は上記導電性増強剤が導
電性炭素である構成とすることができる。
【0012】本発明に係る電池は正極混合物の第2の成
分に対する第1の成分の化学容量比が約2:1である構
成とすることができる。
【0013】本発明に係る電池は正極混合物の第2の成
分に対する第1の成分の化学容量比が約4:1である構
成とすることができる。
【0014】また本発明に係る電池は上記目的を達成す
るために、(a)リチウム金属負極、(b)ガンマ−ブ
チロラクトンとLiBF4を含む液状有機溶媒電解液、
そして(c)V6O13+yを含む正極物質からなる構
成としたものである。
【0015】さらに本発明に係る電池は上記目的を達成
するために、(a)活性金属負極、(b)液状有機溶剤
電解液、及び(c)CFxとV6O13+yを含む正極
物質からなる構成としたものである。
【0016】本発明に係る電池は負極がリチウムである
構成とすることができる。
【0017】本発明に係る電池はCFxとV6O13+
yの化学容量比が約2:1である構成とすることができ
る。
【0018】即ち本発明は、公知かつ上述した種類の電
池に関して、第2の正極物質βAgxV2O5、δAg
xV2Os、Ag2V4O11、BiF3、TiS2を
ある比率で選択された一次正極物質(MnO2及び/又
はCFX)に添加し、EOS近傍における電圧持続時
間、即ちEOS近傍における電圧持続時間容量を伸ば
す。これらの添加は、本来の一次正極物質MnO2、C
FXだけのものより低い電圧の減少傾向を実現する。添
加物のいずれも、所望の結合特性を可能とするために、
即ち特定の電圧間隔範囲内で放電可能容量部分を与える
ためには、一次正極物質とどのような混合比率で混ぜて
もよい。
【0019】本発明の1つの好ましい形態における電池
は、リチウム負極、MnO2正極及び少量の化合物(活
性成分としてのAg2V4O11、δAgxV2O5、
βAgxV2O5またはV6O13+y、炭素か黒鉛か
らなる導電成分、そしてPTFEのような粘結剤成分)
からなる。後の2つの成分は、バッテリーの性能を増す
ために使用される。炭素または黒鉛は正極の導電性及び
放電率を増加させる。粘結剤は、正極を保持する。本電
池は、LiClO4中にlMの50/50ジグリム/プ
ロピレン炭酸塩を有する電解液またはリチウムイオン搬
送能力がある他の有機電解液ような電解液を内包する。
【0020】本電池は、好ましくは電極に埋め込む適当
な集電体、例えば不織ポリプロピレンかポリエチレンの
層を形成した微孔性ポリエチレンかポリプロピレンから
なる適当なセパレーター、そして好ましくは溶接によっ
て密閉シールされた好ましくはステンレス鋼からなる金
属製の適当なケースから構成される。電池のシール部分
には公知の耐食ガラスの貫通接続体が電気的接触のため
に用いられる。
【0021】本発明の別の好ましい形態は、モノフッ化
炭素(CFX)正極が添加物対CFX比が化学容量比率
で2:1の上述した正極添加物のいずれかと共に使用さ
れることを除いて上述したものと類似する。例えば化学
量比率などの添加物対CFXの他の比率としては、例え
ば3:1,4:1,1:1がよい。
【0022】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
【0023】本実施例の電池は、リチウム負極、1モル
のLiClO4、50/50(容積%)プロピレン炭酸
塩/ジグリムまたはグリムからなる電解液、15ないし
44ppmの水分を含有する以下のAないしEような合
成正極を有する。 A.V6O13+y+MnO2 B.V6O13+y+CFx C.Ag2V4O11+CFx D.Ag2V4O11+MnO2 E.BiF3+CFx 上記A−E全ての正極が、5重量%のPTFE、3重量
%カーボンブラック及び3重量%黒鉛を含んでおり、図
1ないし5にこれらのパルス化放電曲線を示す。
【0024】一次正極材料だけの比較放電曲線を、図6
と7で示す。ガンマ−ブチロラクトン中にlモルのLi
BF4を入れた電解液を用いて類似した電池を造って試
験したところでは、類似した結果が得られた。
【0025】好ましい合成正極組成物は以下の化学量比
を有する。 2:1 CFx:V2O5 2:1 CFx:V6O13+y 4:1 CFx:V2O5 4:1 CFx:V6O13+y (上記比は成分によって規定される相対的化学量容量の
観点から表現されている。)
【0026】CFxに関する背景的情報は、『フッ化黒
鉛とフッ化炭素化合物』と題してT.Nakajima
氏とN.Watanabe氏によりCRCPress紙
(1991年)に記載されている。
【0027】本発明の追加的特徴は、第2の正極物質と
してのV6Ol3+yは、電解液がlモル濃度のLiB
F4を含むガンマ−ブチロラクトンである場合に、上述
した他の実施例と比較してシールされたLi/CFx電
池において腐食を抑制することである。これは発明の特
別の好ましい実施例を示す。
【0028】発明の他の特別の好ましい実施例では、C
FxとV6Ol3+yの結合による正極物質を用いる
が、この例は図2及び図7、図8と比較することにより
はっきりと示されるように、CFxかV6Ol3+yだ
けのものより高いパルス電圧を生じさせることを可能と
する。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、公知かつ上述した種類
の電池に関して、第2の正極物質βAgxV2O5、δ
AgxV2O5、Ag2V4O11、BiF3、TiS
2をある比率で選択された一次正極物質(MnO2及び
/又はCFX)に添加すると、EOS近傍における電圧
持続時間、即ちEOS近傍における電圧持続時間容量を
伸ばす。これらの添加は、本来の一次正極物質MnO
2、CFXだけのものより低い電圧の減少傾向を実現す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電池のEOS特性を示している第
1のグラフである。
【図2】本発明に係る電池のEOS特性を示している第
2のグラフである。
【図3】本発明に係る電池のEOS特性を示している第
3のグラフである。
【図4】本発明に係る電池のEOS特性を示している第
4のグラフである。
【図5】本発明に係る電池のEOS特性を示している第
5のグラフである。
【図6】一次正極材料だけの放電曲線を比較のために示
すグラフである。
【図7】一次正極材料だけの放電曲線を比較のために示
す他のグラフである。
【図8】一次正極材料だけの放電曲線を比較のために示
すさらに他のグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ダブリュ.クレッツメイヤー アメリカ合衆国 ミネソタ州 55423 リ ッチフィールド、オリバー アベニュー サウス 7604 (72)発明者 アン エム.クレスピ アメリカ合衆国 ミネソタ州 55417 ミ ネアポリス、トゥエルブス アベニュー サウス 7604 (72)発明者 ウイリアム ジー.ハワード アメリカ合衆国 ミネソタ州 55113 ロ ーズ ビル、ノース フィスク ストリー ト 2550 (72)発明者 ポール エム.スカースタッド アメリカ合衆国 ミネソタ州 55447 プ リモス、ガーランドレーン 2415

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の要件からなる電池。 (a)活性金属負極、(b)液状有機溶剤電解液、及び
    (c)V6O13+y、βAgxV2O5、δAgxV
    2O5、Ag2V4O11、BiF3、TiS2からな
    るグループから選択された第1物質を包む合成正極。
  2. 【請求項2】 上記活性金属負極がリチウムである請求
    項1の電池。
  3. 【請求項3】 正極混合物が、CFxとV6Ol3+y
    からなる請求項1または2の電池。
  4. 【請求項4】 導電性増強剤及び正極混合物の中のバイ
    ンダーをさらに含む請求項1ないし3のいずれかの電
    池。
  5. 【請求項5】 上記導電性増強剤は、導電性炭素である
    請求項4の電池。
  6. 【請求項6】 正極混合物の第2の成分に対する第1の
    成分の化学容量比が約2:1である請求項1ないし5の
    いずれかの電池。
  7. 【請求項7】 正極混合物の第2の成分に対する第1の
    成分の化学容量比が約4:1である請求項1ないし6の
    いずれかの電池。
  8. 【請求項8】 以下の要件からなる電池。 (a)リチウム金属負極、(b)ガンマ−ブチロラクト
    ンとLiBF4を含む液状有機溶媒電解液、そして
    (c)V6O13+yを含む正極物質。
  9. 【請求項9】 以下の要件からなる電池。 (a)活性金属負極、(b)液状有機溶剤電解液、及び
    (c)CFxとV6O13+yを含む正極物質。
  10. 【請求項10】 負極がリチウムである請求項9の電
    池。
  11. 【請求項11】 CFxとV6O13+yの化学容量比
    が約2:1である請求項9または10の電池。
JP5058017A 1993-02-24 1993-02-24 電 池 Pending JPH0850901A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100360427C (zh) * 2005-07-18 2008-01-09 南京大学 Ag2V4O11纳米带及其制法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100360427C (zh) * 2005-07-18 2008-01-09 南京大学 Ag2V4O11纳米带及其制法

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