JPH09120824A - 無機非水溶媒電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無機非水溶媒電池ではアルカリ金属からなる負
極作用物質の表面上に電解液との反応による被膜が形成
されて放電開始時の電圧低下を起こすので、これを改善
する。 【解決手段】無機非水溶媒電池の多孔質炭素正極体内に
エチレングリコール、プロピレングコール、グリセリン
から選ばれる少なくとも１種の化合物を０．１〜３．０
重量％の範囲で添加することによって、無機非水溶媒電
池の放電初期時の電圧降下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ金属を負極
作用物質とした無機非水溶媒電池に関し、さらに詳しく
は、放電初期時の電圧降下を防止した上記無機非水溶媒
電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】無機非水溶媒電池は負極作用物質として
リチウムなどのアルカリ金属を用い、正極作用物質とし
て常温で液体の塩化チオニル、塩化スルフリルなどのオ
キシハロゲン化物を用いたもので、エネルギー密度が大
きく、貯蔵特性に優れ、作動温度範囲が広いという特徴
をもち、産業用機器のメモリアップ等の電源として広く
利用されている。

【０００３】かかる電池は、負極作用物質と正極作用物
質とが直接接触するが、負極作用物質（例えばリチウ
ム）の表面上に反応生成物である塩化リチウムの被膜が
形成されるので、この生成した塩化リチウム被膜が負極
作用物質と液体正極作用物質兼電解液との直接接触を防
止する機能を有し、貯蔵時においては電池の自己放電を
少なくしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような負
極表面上の被膜は、電池放電時に抵抗成分となり、放電
開始時に電圧低下の原因となる。このような電圧降下現
象は、数１０マイクロアンペア程度の負荷では大きな電
圧降下とはならず問題とならないが、数ミリアンペア以
上の負荷をとろうとすると電圧降下が顕著に現れ、機器
の暴走等を招く恐れがある。本発明は上記問題に対して
なされたもので、大電流放電初期においても電圧降下の
少ない無機非水溶媒電池を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ア
ルカリ金属からなる負極と、多孔質炭素正極体と、液体
正極作用物質兼電解液とを有する無機非水溶媒電池にお
いて、多孔質炭素正極体内にエチレングリコール、プロ
ピレングコール、グリセリンから選ばれる少なくとも１
種の化合物を０．１％〜３．０％の範囲で添加すること
によって、無機非水溶媒電池の放電初期時の電圧降下を
防止し、初期放電特性を向上させたものである。

【０００６】上記負極の作用物質であるアルカリ金属と
してはリチウムが代表的であり、液体正極作用物質兼電
解液としては塩化チオニル、塩化スルフリルなどのオキ
シハロゲン化物が用いられる。

【０００７】本発明において、電圧降下が減少したの
は、負極アルカリ金属（以下リチウムとして説明する）
表面の塩化リチウム被膜の抵抗が小さくなったからであ
り、その理由としては、エチレングリコール、プロピレ
ングコール、グリセリン等が、正極作用物質兼電解液の
塩化チオニル等と反応して電解液中に二酸化硫黄（ＳＯ
₂ ）を生成し、この二酸化硫黄によりリチウム表面の塩
化リチウム被膜の形態が変化するためと考えられる。塩
化リチウム被膜の抵抗が小さくなる理由は明らかではな
いが、塩化リチウム被膜の皮膜形態が変化しており、放
電による被膜破壊が容易になったと考えられる。

【０００８】多孔質炭素正極体内に添加されるエチレン
グリコール、プロピレングコール、グリセリンの量は多
孔質炭素重量の０．１％〜３．０％の範囲とすることが
望ましいが、これは０．１％未満にすると電圧降下防止
の効果が充分期待できず、３．０％を越えると正極作用
物質の性能劣化を生ずるからである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。 （実施例１）図１は本発明の無機非水溶媒電池の断面図
である。この電池は、負極作用物質としてリチウム、正
極作用物質として塩化チオニルを用いたＡＡサイズの塩
化チオニル・リチウム電池である。図中の１は負極端子
を兼ねたステンレス製の缶体で、缶体１の内周面に金属
リチウムからなる筒状の負極２が圧着されている。

【００１０】３は多孔質炭素正極体で、アセチレンブラ
ック４５％、ファーネスブラック４５％、ポリテトラフ
ルオロエチレン１０％を水とエタノールの混合液と共に
混練し、円筒状に成形したニッケルのエキスパンドメタ
ル７（集電体）の周囲に直径１０ｍｍ、高さ３５ｍｍに
成形し、１５０℃で８時間真空乾燥し、これにエチレン
グリコール０．１重量％を添加したものである。

【００１１】４、５および６はガラス繊維不織布のセパ
レータで、負極と正極体を隔離している。缶体１の上面
開口部には電池蓋８がレーザー溶接されている。この電
池蓋８の中心にはパイプ状の正極端子１０がガラスシー
ル９により電気的に絶縁されている。この正極端子１０
の下端は正極体３の集電体７とリード箔１１を介して電
気的に接続されている。

【００１２】前記缶体１内には、パイプ状の正極端子１
０から注入された電解液１２が収容されている。この電
解液は塩化チオニルに電解質として塩化アルミニウムと
塩化リチウムとをそれぞれ１．２Ｍｏｌ／ｌづつ溶解し
たものである。パイプ状の正極端子１０には封口体１３
が挿入され、レーザー溶接されている。

【００１３】（実施例２）多孔質炭素正極体３にエチレ
ングリコール０．１重量％を添加する代わりにエチレン
グリコール３．０重量％を添加したこと以外は実施例１
と同様にして電池を作成した。

【００１４】（実施例３）多孔質炭素正極体３にエチレ
ングリコール０．１重量％を添加する代わりにプロピレ
ングリコール０．１重量％を添加したこと以外は実施例
１と同様にして電池を作成した。

【００１５】（実施例４）多孔質炭素正極体３にエチレ
ングリコール０．１重量％を添加する代わりにグリセリ
ン０．１重量％を添加したこと以外は実施例１と同様に
して電池を作成した。

【００１６】（比較例１）多孔質炭素正極体３を実施例
１の１５０℃で８時間真空乾燥した段階で止め、その後
なにも添加しなかった。

【００１７】（比較例２）多孔質炭素正極体３にエチレ
ングリコール０．１重量％を添加する代わりにエチレン
グリコール５．０重量％を添加したこと以外は実施例１
と同様にして電池を作成した。

【００１８】以上の実施例１〜４および比較例１〜２の
電池をそれぞれ２０℃に１か月間貯蔵した後、３０Ωの
定抵抗放電を行い、６０秒間の最低電圧を測定した。こ
の結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】この表から明らかなように、比較例１は大
きな電圧低下がみられたが、実施例１〜４と比較例２は
電圧低下が少ないことが分かった。

【００２１】次に、実施例１〜４および比較例１〜２の
電池をそれぞれ２０℃に１か月間貯蔵した後、２０℃に
おいて１ｋΩの定抵抗放電を行い、電圧が２．５Ｖにな
るまでの持続時間を測定した。結果を表２に示す。

【００２２】

【表２】

【００２３】表２から明らかなように、実施例１〜４の
電池は良好な放電特性を示しているが、エチレングリコ
ールを多量に添加した比較例２は放電時間が短くなって
おり、エチレングリコールの多量添加が放電特性を悪化
させたことが分かる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電初期における電圧降下が減少し、かつ放電特性が良
好な無機非水溶媒電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の無機非水溶媒電池の断面図。

【符号の説明】

１…負極端子を兼ねた缶体、２…負極、３…多孔質炭素
正極体、４，５，６…セパレータ、７…正極体の集電
体、８…蓋、９…ガラスシール、１０…正極端子、１１
…リード箔、１２…電解液、１３…封口体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ金属からなる負極と、多孔質炭
   素正極体と、液体正極作用物質兼電解液とを有する無機
   非水溶媒電池において、多孔質炭素正極体内にエチレン
   グリコール、プロピレングコールおよびグリセリンから
   なる群から選ばれる少なくとも１種の化合物を０．１〜
   ３．０重量％の範囲で添加することを特徴とする無機非
   水溶媒電池。
2. 【請求項２】 アルカリ金属がリチウムであり、液体正
   極作用物質兼電解液が塩化チオニルである請求項１記載
   の無機非水溶媒電池。