JPH10284038A - 非水溶媒電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】非水溶媒電池の放電開始時の電圧降下を抑さ
え、さらに電池製造時の隔離紙の落下等による不良品発
生を防ぐ。 【解決手段】リチウムからなる負極２と、塩化チオニル
からなる液体正極作用物質兼電解液１４と、多孔質炭素
正極体３とを有し、正極体と負極がガラス繊維からなる
隔離紙４，５，８で隔離されている非水溶媒電池におい
て、隔離紙の結着剤としてエポキシ樹脂を用いたことに
より、隔離紙の機械的強度を大として、電池製造中の不
良数を減少させる。またエポキシ樹脂は電解液に対する
溶解性が低いので負極表面の不純物被膜形成が少なく、
放電開始時の電圧降下を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム金属を負
極作用物質とし、液体正極作用物質兼電解液を備えた無
機非水溶媒電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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、正極作用物質に常温で液体である塩化
チオニル，塩化スルフリルなどのオキシハロゲン化物を
用いた無機非水溶媒電池は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バックアップ等の電源として広く使
用されている。かかる電池は負極作用物質と正極作用物
質が直接接触するが、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皮膜が形成さ
れる。この生成した塩化リチウム皮膜は負極作用物質と
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。

【０００３】しかし、缶内には多孔質炭素からなる正極
体が収納されており、これを負極と隔離しなければなら
ないため、隔離紙を配している。通常隔離紙は無機材料
であるガラス繊維の不織布を用いているが、機械的強度
が得られないため、結着剤として一般的にアクリル系樹
脂を用いている。

【０００４】これらの樹脂は機械的強度はあるものの、
電解液に溶解して負極作用物質の表面に不純物の皮膜を
形成する。このような負極表面上の皮膜は、電池放電時
に抵抗成分となり、放電開始時に電圧降下の原因とな
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はな
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おそれがあ
る。

【０００５】このような問題を改善するために、隔離紙
の結着剤として例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン
（特開昭５９−１８０９６５号公報）、アルキル−２−
シアノアクリレートポリマー（特開昭５９−１８０９６
５号公報）、ポリエチルアクリレートと有機シラン（特
開平２−１７０３４６号公報）、ポリエチレンテレフタ
レート（特開平４−２６９４５９号公報）などが提案さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の結着剤は電圧降下を軽減させることを主目的に選定さ
れているため、隔離紙の機械的強度が十分でなく、製造
工程中においてガラス繊維が抜け落ちるなどの不具合が
あった。

【０００７】本発明は上記状況に対処してなされたもの
で、無機非水溶媒電池において、隔離紙の結着剤を改良
することによって、隔離紙の機械的強度が充分得られし
かも大電流放電初期においても電圧降下が少なくなるよ
うにすることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、リチウムから
なる負極と、塩化チオニルからなる液体正極作用物質兼
電解液と、多孔質炭素正極体とを有し、正極体と負極が
ガラス繊維からなる隔離紙で隔離されている非水溶媒電
池において、前記隔離紙の結着剤としてエポキシ樹脂を
用いたことを特徴とする。

【０００９】本発明において隔離紙の結着剤として用い
るエポキシ樹脂は、電解液に対する溶解度が低いので、
負極作用物質の表面に生成する不純物皮膜が少なく、し
たがって、電池放電時の抵抗成分が少ないため、放電開
始時の電圧降下を抑えることができる。また、エポキシ
樹脂を結着剤として用いることによって隔離紙の機械的
強度が大きくなる。

【００１０】本発明で用いられるエポキシ樹脂は、一般
的に分子量の小さい方が耐熱性，耐薬品性がよいので好
ましいが、平均分子量６００程度のものでも使用可能で
ある。例えばビスフェノールＡ型樹脂、ビスフェノール
Ｆ型樹脂、ビスフェノールＡＤ型樹脂等が用いられる。

【００１１】

【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ＡＡサイズの塩化チオニル・リチウ
ム電池の断面図である。図中の１は負極端子を兼ねるス
テンレス製の缶体である。この缶体１の内周面には金属
リチウムからなる筒状の負極２が圧着されている。３は
多孔質炭素正極体で、アセチレンブラック４５重量％、
ファーネスブラック４５重量％及びポリテトラフルオロ
エチレン１０重量％を混練したもので、円筒状に成形し
たニッケルのエキスパンドメタルからなる集電体７の周
囲にこれを直径１０ｍｍ，高さ３５ｍｍに成形し、１５
０℃で８時間真空乾燥したものである。

【００１２】４，５，８はガラス繊維不織布による隔離
紙であり、結着剤としてエポキシ樹脂を用いている。こ
のエポキシ樹脂はビスフェノールＡ型樹脂で平均分子量
３５０のものをアミン系の硬化剤を用いて硬化させたも
のである。このエポキシ樹脂をガラス繊維に１０ｗｔ％
添加して秤量５０ｇ／ｍ² のガラス繊維不織布を作成し
た。この隔離紙によって負極と正極体を隔離している。

【００１３】缶体１の上面開口部には電池蓋９がレーザ
ー溶接されている。この電池蓋９の中心にはパイプ状の
正極端子１１がガラスシール１０により電気的に絶縁さ
れている。この正極端子１１の下端は、前記正極体３の
集電体７とリード箔１３を介して電気的に接続されてい
る。

【００１４】前記缶体１内にはパイプ状の正極端子１１
から注入された電解液１４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１１には封口体１５が挿
入され、レーザー溶接されている。

【００１５】（比較例１）４，５，８のガラス繊維不織
布による隔離紙の結着剤として、アクリル樹脂を使用し
たこと以外、実施例１と同一の電池を作製した。

【００１６】（比較例２）４，５，８のガラス繊維不織
布による隔離紙で結着剤として、ポリエチレンテレフタ
レートを使用したこと以外、実施例１と同一の電池を作
製した。

【００１７】以上の実施例１および比較例１の構成の電
池をそれぞれ２０℃に１カ月間貯蔵した後、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及び図２に示す。表１及び図２に示されるよ
うに、比較例１は大きな電圧低下が見られ、実施例１は
電圧低下が少ないことがわかった。

【００１８】

【表１】

【００１９】また、実施例１及び比較例１の構成の電池
をそれぞれ６０℃に２０日間貯蔵した後、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２及び図３に示す。表２及び図３に示されるよう
に、２０℃に１カ月間貯蔵したものと同様に比較例１は
大きな電圧低下がみられ、実施例１は電圧低下が少ない
ことがわかった。

【００２０】

【表２】

【００２１】次に、実施例１及び比較例２の電池をそれ
ぞれ１００個作成したときの工程不良数を表３に示す。
これより、比較例２の電池は工程不良が多く発生してい
ることがわかる。これは隔離紙を電池缶内に挿入すると
きガラス繊維が抜け落ち、そのため缶体１の上面開口部
に電池蓋９をレーザー溶接するときに溶接不良を起こす
ことが原因である。

【００２２】

【表３】

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、無機非水溶媒電池
において、ガラス繊維不織布による隔離紙の結着剤とし
てエポキシ樹脂を用いたことにより、隔離紙の機械的強
度が得られ、かつ電圧降下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である無機非水溶媒電池の断面
図。

【図２】本発明の実施例及び比較例の初期電圧特性（２
０℃−１カ月貯蔵品）を示すグラフ。

【図３】本発明の実施例及び比較例の初期電圧特性（６
０℃−２０日貯蔵品）を示すグラフ。

【符号の説明】

１…缶体、２…負極、３…多孔質炭素正極体、４，５，
８…ガラス繊維不織布隔離紙、７…正極集電体、９…電
池蓋、１０…ガラスシール、１１…正極端子、１３…ニ
ッケルリード箔、１４…電解液、１５…封口体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リチウムからなる負極と、塩化チオニル
   からなる液体正極作用物質兼電解液と、多孔質炭素正極
   体とを有し、正極体と負極がガラス繊維からなる隔離紙
   で隔離されている非水溶媒電池において、前記隔離紙の
   結着剤としてエポキシ樹脂を用いたことを特徴とする無
   機非水溶媒電池。