JPS58137967A - リチウム固体電池 - Google Patents
リチウム固体電池Info
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- JPS58137967A JPS58137967A JP57018922A JP1892282A JPS58137967A JP S58137967 A JPS58137967 A JP S58137967A JP 57018922 A JP57018922 A JP 57018922A JP 1892282 A JP1892282 A JP 1892282A JP S58137967 A JPS58137967 A JP S58137967A
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- positive electrode
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- 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
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/582—Halogenides
-
- 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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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、開路電圧が高く、かつ、放電特性を長期に亘
り維持するリチウム固体電池に関し、更に詳しくは、そ
の正極活物質の改良に関する。
り維持するリチウム固体電池に関し、更に詳しくは、そ
の正極活物質の改良に関する。
近年、半導体素子とそれを用いる応用回路の進歩は著し
く、全ゆる電子機器分子fにおいてはその小型化、高集
積化、高機能化が進んでいる。その進歩に伴い、用いる
電源に関しても、小蓋、薄層。
く、全ゆる電子機器分子fにおいてはその小型化、高集
積化、高機能化が進んでいる。その進歩に伴い、用いる
電源に関しても、小蓋、薄層。
軽量;高エネルギー密度、電RFi微少でも長寿命で液
漏れがない、保存性が良好などの特質を備え友^信頼性
の電池への畳望が高まっている。
漏れがない、保存性が良好などの特質を備え友^信頼性
の電池への畳望が高まっている。
仁のため、イオン導電率が大きいリチウムイオン導電性
の固体電解質を固体の正極活物質及びリチウム固体電池
は、その液漏れの虞れが全くなく。
の固体電解質を固体の正極活物質及びリチウム固体電池
は、その液漏れの虞れが全くなく。
かつ開路電圧も高いので%に注目を集め、その開発、実
用化の研究が進められている。
用化の研究が進められている。
このようなリチウム固体電池のうち、正極活物質として
目つ化銀(PbIs)−wA体電電解質して窒化リチウ
ム(Lls N )%負極活物質として金属リチウA(
Ll)を用い友もの、又は正極活物質としてPbI、
と硫化鉛CPb8)0混合物、固体電解質として■り
化リチウム(Ll)又はLIIO吉水結晶(LII−1
&0.LII−2H,O,Lil−3H,O) 1tc
a−yh建す若しくは無水ケイl!(810りを混合し
九混合物、負極活物質として金属リチウムを用−九もの
などが既に知られている。
目つ化銀(PbIs)−wA体電電解質して窒化リチウ
ム(Lls N )%負極活物質として金属リチウA(
Ll)を用い友もの、又は正極活物質としてPbI、
と硫化鉛CPb8)0混合物、固体電解質として■り
化リチウム(Ll)又はLIIO吉水結晶(LII−1
&0.LII−2H,O,Lil−3H,O) 1tc
a−yh建す若しくは無水ケイl!(810りを混合し
九混合物、負極活物質として金属リチウムを用−九もの
などが既に知られている。
このような電池においては、全体としてLi+1Pi)
I諺→LII+−1Pisの反応が進行しているものと
推定され、その開路電圧(0,C,V)紘t”王ばIJ
VであってZ、OV以下である。
I諺→LII+−1Pisの反応が進行しているものと
推定され、その開路電圧(0,C,V)紘t”王ばIJ
VであってZ、OV以下である。
し九がって、上記し丸ようなリチウム固体電池にあって
鉱、作動電圧が2vて微少な電流を長時間に亘9必要と
する例えばCMO8回路メモリーのバックアップ又はサ
ポート電源としては、その開路電圧が低すぎて使用する
ことができない。
鉱、作動電圧が2vて微少な電流を長時間に亘9必要と
する例えばCMO8回路メモリーのバックアップ又はサ
ポート電源としては、その開路電圧が低すぎて使用する
ことができない。
一方、上記し九電池反応において、生成し良り目は若干
のリチウムイオン導電性を有する。したがって、負極活
物質(Ll)から固体電解質を介して正極活物質へ供給
されるリチウムイオン(Ll”)が途絶することなく、
全体の電池反応紘進行することになる。
のリチウムイオン導電性を有する。したがって、負極活
物質(Ll)から固体電解質を介して正極活物質へ供給
されるリチウムイオン(Ll”)が途絶することなく、
全体の電池反応紘進行することになる。
しかしながら、この場合、正極活物質(例えばPb1.
)は、その電子伝導性が必ずしも良好ではないので、放
電時、内部抵抗の増大などに基づ〈放電特性の低下(と
)わけ、時間経過に伴う起電力降下−短寿命化)t−も
たらすという不都合があった。
)は、その電子伝導性が必ずしも良好ではないので、放
電時、内部抵抗の増大などに基づ〈放電特性の低下(と
)わけ、時間経過に伴う起電力降下−短寿命化)t−も
たらすという不都合があった。
このような問題を解決するために、一般flcd、正極
活物質の層に鉛(pb)*銅(Cu)、黒鉛Oような電
子伝導性の粉末を所定量拠金し5層全体の電子伝導性を
向上せしめることが行なわれている。
活物質の層に鉛(pb)*銅(Cu)、黒鉛Oような電
子伝導性の粉末を所定量拠金し5層全体の電子伝導性を
向上せしめることが行なわれている。
しかしながら、上記したような導電材は通常Li+導電
性には乏しい。その九め、正極活物質への添加は、全体
としてL1+の正極活物質内での拡散に悪影響を及はし
、結果としては、電池反応の円滑な進行が阻害されるこ
ととなる。それは、電池に封入されている正極活物質が
その全量を有効に消費し自る#KLi+を受容する機能
を停止するという事態を招く。すなわち、正極活物質の
消費率が低下する。逆にいえば、封入されている正極活
物質のうち、電池反応に与らない未反応な正極活物質が
徒らに多く残存することになる。
性には乏しい。その九め、正極活物質への添加は、全体
としてL1+の正極活物質内での拡散に悪影響を及はし
、結果としては、電池反応の円滑な進行が阻害されるこ
ととなる。それは、電池に封入されている正極活物質が
その全量を有効に消費し自る#KLi+を受容する機能
を停止するという事態を招く。すなわち、正極活物質の
消費率が低下する。逆にいえば、封入されている正極活
物質のうち、電池反応に与らない未反応な正極活物質が
徒らに多く残存することになる。
更に、これら導電材の添加は、正極活物質の層の重量又
は容積、したがって電池全体の重量又社容積を増大せし
めるので、電池のエネルギー密度又は出力密度の低下を
招く丸め好ましくない。
は容積、したがって電池全体の重量又社容積を増大せし
めるので、電池のエネルギー密度又は出力密度の低下を
招く丸め好ましくない。
本発明は、−路電圧が慨ね2.0v以上と高く。
かつ、正極活物質の有効消費率も高く、シ九がって長期
に亘p放電特性を維持するリチウム固体電池の提供を目
的とする。
に亘p放電特性を維持するリチウム固体電池の提供を目
的とする。
本発明のリチウム固体電池は、正極活愉質、リチウム導
電性の固体電解質、リチウムイオン源の負極活物質をこ
の順序で積層して成るリチウム固体11ItaK′J?
いて、正極活物質が田り化ビスマス(Bill) *
”つ化アンチモy(8bIs)の少くと4いずれか一方
で構成されていることを特徴とするものである。
電性の固体電解質、リチウムイオン源の負極活物質をこ
の順序で積層して成るリチウム固体11ItaK′J?
いて、正極活物質が田り化ビスマス(Bill) *
”つ化アンチモy(8bIs)の少くと4いずれか一方
で構成されていることを特徴とするものである。
本発明のリチウム固体電池において、その正極活物質は
BiI、 、 Bbl、のいずれか又は両者を主成分と
して構成されている。Bil、 、 SbI、を正極活
物質として用−九固体電池は知られているが(特開昭5
1−4539号1%開昭51−4540号参照)、リチ
ウム固体電池で固体電解質としてLl、Nと組み合せて
用い圧倒は未だ知られていない。
BiI、 、 Bbl、のいずれか又は両者を主成分と
して構成されている。Bil、 、 SbI、を正極活
物質として用−九固体電池は知られているが(特開昭5
1−4539号1%開昭51−4540号参照)、リチ
ウム固体電池で固体電解質としてLl、Nと組み合せて
用い圧倒は未だ知られていない。
本発明にかかる正極活物質として用いるBIl、。
5bIa、と9わけB1l5は大別して3つの態様をと
9得る。
9得る。
鴎lの11A橡は、BI、、8b1.をそのま首単独又
は混合して用いることである。この場合1通常の方法で
つくられ友市販のBIl、又は5bxaで鉱本発のBI
l、 、 5bI−をホクケイ酸ガラス、石英ガラスな
どから成る容器内に封入して10−1〜10−”Tor
r壕で減圧した状態で、全体を約100℃/hrの昇温
速度で約100〜300℃Kまで加熱し、該温度で5時
間以上保持した後乾燥することが必要である。
は混合して用いることである。この場合1通常の方法で
つくられ友市販のBIl、又は5bxaで鉱本発のBI
l、 、 5bI−をホクケイ酸ガラス、石英ガラスな
どから成る容器内に封入して10−1〜10−”Tor
r壕で減圧した状態で、全体を約100℃/hrの昇温
速度で約100〜300℃Kまで加熱し、該温度で5時
間以上保持した後乾燥することが必要である。
第2の態様は=BIIsに適用し得ることであるが。
XS回折法によって3.0〜3.2の位置Kd値(格子
面間隔)のピークを示す結晶構造のBiIaを用iるこ
とである。このd値のピークは本発−jlF&が見出し
た新規なピークであって、′パウダー・ディ7ラクシヨ
ン・7アイル(A8TMカード);粉末回折研究合同委
員会発行 (Powd@r dlffractlomf
ile 、P4b11sk@d by Joln
t Comm1ttt@ on Powd−sr
diffraation 5tudies ) Kよ
るBiIaC1d値のピーク、 B1.Iで構成される
化合物のd値のピーク、又は、 Bi、IO単体結晶の
d値のピークとして記載されているものではない。
面間隔)のピークを示す結晶構造のBiIaを用iるこ
とである。このd値のピークは本発−jlF&が見出し
た新規なピークであって、′パウダー・ディ7ラクシヨ
ン・7アイル(A8TMカード);粉末回折研究合同委
員会発行 (Powd@r dlffractlomf
ile 、P4b11sk@d by Joln
t Comm1ttt@ on Powd−sr
diffraation 5tudies ) Kよ
るBiIaC1d値のピーク、 B1.Iで構成される
化合物のd値のピーク、又は、 Bi、IO単体結晶の
d値のピークとして記載されているものではない。
このような新規の結晶構造のBI、は、市販のBil、
を石英ガラスのような容器内に封入しl×101〜
10−”Torr K tで減圧し先後、全体を約10
0℃/hrの昇温速度で約400〜600℃にまで加熱
し、骸温度で約8時間保持してから約150℃/hrの
冷却速度で徐冷することによって得ることができる。こ
のとき、加熱処理温度は600℃以下であシ、融点(4
39℃)よシやや嵩めのii&であることが好ましい。
を石英ガラスのような容器内に封入しl×101〜
10−”Torr K tで減圧し先後、全体を約10
0℃/hrの昇温速度で約400〜600℃にまで加熱
し、骸温度で約8時間保持してから約150℃/hrの
冷却速度で徐冷することによって得ることができる。こ
のとき、加熱処理温度は600℃以下であシ、融点(4
39℃)よシやや嵩めのii&であることが好ましい。
なお、上記し九本発明にかかるBIIs の製造方法は
1例であって、要は、3.0〜3.20位置Kd値のピ
ークを示す結晶構造のBIl、を調縛し得れば、いかな
る方法であって4よいことは−うまでもない。
1例であって、要は、3.0〜3.20位置Kd値のピ
ークを示す結晶構造のBIl、を調縛し得れば、いかな
る方法であって4よいことは−うまでもない。
第3の態様は、 BIII 、 81)Isのいずれか
又は両者の結晶相中に、鉛(pb)、すず(am)、ゲ
ルマニウム(G・)、ケイ素(St)、テルル(T・)
、セレン(S・)、イオウ(S)、ジル−ニウム(Zr
)。
又は両者の結晶相中に、鉛(pb)、すず(am)、ゲ
ルマニウム(G・)、ケイ素(St)、テルル(T・)
、セレン(S・)、イオウ(S)、ジル−ニウム(Zr
)。
チタン(Ti)の群から選ばれる少くとも1種の元素を
固溶せしめたものである。
固溶せしめたものである。
ここで* BIII * 8bI@の結晶相中に固溶せ
しめるPb、 St 、 G@ 、 Sl 、 TI
、 Sl 、 8 + Zr 、 TIなどはBIII
、 8blat)電子伝導性を高める(電気抵抗を低
下せしめる)機能を有するものである。しかも。
しめるPb、 St 、 G@ 、 Sl 、 TI
、 Sl 、 8 + Zr 、 TIなどはBIII
、 8blat)電子伝導性を高める(電気抵抗を低
下せしめる)機能を有するものである。しかも。
この場合、従来のようKBill 、 SbImなる正
極活物質に導電材を粉末として混合するのではない丸め
、B i Is * Bb IsなどへのL1+の供給
が妨害されることはない、したがって Ll+導電性は
維持された状態で、電子伝導性の向上した正極活物質と
な〕得る。
極活物質に導電材を粉末として混合するのではない丸め
、B i Is * Bb IsなどへのL1+の供給
が妨害されることはない、したがって Ll+導電性は
維持された状態で、電子伝導性の向上した正極活物質と
な〕得る。
BI Is = 8bIa K Lfl!せしめる上記
し九各元素O量(固溶度)は、BIIs * 8bIi
に対しI PP”以上のノ原子11度、i そOll[
l界以下である。固溶度がI PP鳳未満になると、全
体の電子伝導性が不充分てあって好tL<ない。
し九各元素O量(固溶度)は、BIIs * 8bIi
に対しI PP”以上のノ原子11度、i そOll[
l界以下である。固溶度がI PP鳳未満になると、全
体の電子伝導性が不充分てあって好tL<ない。
このような正極活物質は5例えば次のようにして調11
される。すなわち、まず、所定純度0BIIs。
される。すなわち、まず、所定純度0BIIs。
8bIs ()I末と上記し九各元素の粉末を所定量秤
取して予め混合し、得られた混合粉末をB目鼻。
取して予め混合し、得られた混合粉末をB目鼻。
8bI畠の融点(BII、IE)場合:4.19℃、
8bIiの場合:167℃)以上の温度に加熱して上記
元素をB11a 、 8bLの結晶(格子)中に拡散せ
しめる。
8bIiの場合:167℃)以上の温度に加熱して上記
元素をB11a 、 8bLの結晶(格子)中に拡散せ
しめる。
これらの反応は、B目、 、 8b1.4D昇華を防ぐ
丸め、密閉容器中で行なうことが好まし−。
丸め、密閉容器中で行なうことが好まし−。
このとき、固溶せしめる元素は、それぞれ単体の11で
用いてもよiが、Pb e Bm g G@ t Ii
i @ Zr sTlについてFi■り化物、TI、8
・、SについてはB1又はsbとの化合物の形であって
龜よい。
用いてもよiが、Pb e Bm g G@ t Ii
i @ Zr sTlについてFi■り化物、TI、8
・、SについてはB1又はsbとの化合物の形であって
龜よい。
なお、BIIa = 8bIaへ上記元素を固溶させる
方法としては、前記の溶融法線反応を短時間で行なうこ
とができるので便利な方法であるが、必ずしもB1l5
、5bIsを溶融させなくても、前記の混合粉末を融
点以下の温度で長時間加熱し、上記元素tBil、 、
8b11の固体内に拡散させる方法を適用することも
できる・ 仁のようにして調製され九Bi1. 、8m)1.は、
*際の使用に尚っては、更に乾燥し圧子活性ガス雰囲気
中で粉砕し、所定粒vkO粉末とする。
方法としては、前記の溶融法線反応を短時間で行なうこ
とができるので便利な方法であるが、必ずしもB1l5
、5bIsを溶融させなくても、前記の混合粉末を融
点以下の温度で長時間加熱し、上記元素tBil、 、
8b11の固体内に拡散させる方法を適用することも
できる・ 仁のようにして調製され九Bi1. 、8m)1.は、
*際の使用に尚っては、更に乾燥し圧子活性ガス雰囲気
中で粉砕し、所定粒vkO粉末とする。
ま九1本発#4KかかるBIIm t 8bIaは、更
にその電子伝導性を高めるために、pb 、 c賜、
gi 、 8b。
にその電子伝導性を高めるために、pb 、 c賜、
gi 、 8b。
黒鉛01一種又社8種以上O導電材の粉末を添加して成
る混合粉末として用いることが好ましい。これら導電材
の効果は、用いる正極活物質の容量に対しl容tXから
あられれるが、50容量Xを超えると正極活物質の層の
中における正極活物質の比率が相対的に減少するので、
Ll+の拡散が不充分となって全体としての正極活物
質の機能低下が顕著となる。
る混合粉末として用いることが好ましい。これら導電材
の効果は、用いる正極活物質の容量に対しl容tXから
あられれるが、50容量Xを超えると正極活物質の層の
中における正極活物質の比率が相対的に減少するので、
Ll+の拡散が不充分となって全体としての正極活物
質の機能低下が顕著となる。
次に、本発W!AKかかる固体電解質としては、Li+
導電性の固体電解質であれば何であってもよいが。
導電性の固体電解質であれば何であってもよいが。
例えば、窒化リチウム;ヨウ化リチウム、ヨウ化リチウ
ム−水塩、ヨウ化リチウム化合物若しく抹ヨウ化リチウ
ム三水塩;これらlつ化リチウム化合物の2穐以上の混
合物;又はこれらヨウ化リチウム化合物単独若しくはそ
れら混合物にα−アル建す、無水ケイ酸の群から選ばれ
る少くとも1種の化合物を混合して成る混合物をあげる
ことができる。これらの固体電解質のうち、Ll+導電
性が大きいこと(I X l O−”−10−”σ’−
@II−’ )、 取扱い易いことなどの理由で窒化リ
チウムが好んで適用される。
ム−水塩、ヨウ化リチウム化合物若しく抹ヨウ化リチウ
ム三水塩;これらlつ化リチウム化合物の2穐以上の混
合物;又はこれらヨウ化リチウム化合物単独若しくはそ
れら混合物にα−アル建す、無水ケイ酸の群から選ばれ
る少くとも1種の化合物を混合して成る混合物をあげる
ことができる。これらの固体電解質のうち、Ll+導電
性が大きいこと(I X l O−”−10−”σ’−
@II−’ )、 取扱い易いことなどの理由で窒化リ
チウムが好んで適用される。
これらB11m 、 8bImの粉末、それに添加され
る導電材O粉末、固体電解質の粉末は、いずれもその粒
径を1000μm以下、好ましくは2尋0μm以下に調
整して用iられる。これらの粒径が1000μmを超え
ると、電池作製時において各扮末間の接触に均質性金欠
く仁と、得られ九各層の内部に空孔増加現象が生ずるこ
と、更には電池全体の厚みを無用に厚くすることなどの
好ましくない事態を招く。
る導電材O粉末、固体電解質の粉末は、いずれもその粒
径を1000μm以下、好ましくは2尋0μm以下に調
整して用iられる。これらの粒径が1000μmを超え
ると、電池作製時において各扮末間の接触に均質性金欠
く仁と、得られ九各層の内部に空孔増加現象が生ずるこ
と、更には電池全体の厚みを無用に厚くすることなどの
好ましくない事態を招く。
本発明のリチウム固体電池の負極活物質はLl+を供給
し得るものであれば何であってもよいが、通常は、金属
リチウムの薄板、又は粉末が好んで用iられる。
し得るものであれば何であってもよいが、通常は、金属
リチウムの薄板、又は粉末が好んで用iられる。
最後に、本発明のリチウム固体電池は、所足のプレス装
置を用−1まず電極集電体(例えば鋼箔)の上に、正極
活物質の粉末、固体電解質の粉末。
置を用−1まず電極集電体(例えば鋼箔)の上に、正極
活物質の粉末、固体電解質の粉末。
負極活物質をこの順序で所定量積層し、再び電極集電体
を載置した後に%全体を加圧成形して製造することがで
きる・ 〔発明の効果〕 本発明のリチウム固体電池は、■その開路電圧が2.0
V以上と高い、■正極活物質が有効に消費される、■
したがって、電池の放電特性が長期に亘夛維持される、
などの効果を奏し5例えば0MO81ffi路メモリー
のバックアップ又紘サポート電源などに用いて有効であ
る。
を載置した後に%全体を加圧成形して製造することがで
きる・ 〔発明の効果〕 本発明のリチウム固体電池は、■その開路電圧が2.0
V以上と高い、■正極活物質が有効に消費される、■
したがって、電池の放電特性が長期に亘夛維持される、
などの効果を奏し5例えば0MO81ffi路メモリー
のバックアップ又紘サポート電源などに用いて有効であ
る。
〔発明の実施例〕
実施例1〜60
市販のBiIaおよび8bIsを、それぞれ石英ガラス
製の管の中にいれ、管内を10−1Torr K減圧し
良後、全体を90CK加熱して5時間保持し友。
製の管の中にいれ、管内を10−1Torr K減圧し
良後、全体を90CK加熱して5時間保持し友。
得られ九インゴットをアルゴンドライボックス中で乳鉢
を用−て粒11200a+sa以下の粉末に粉砕しえ、
得られえ粉末1−、粒径201gm以下OPk+、Cu
。
を用−て粒11200a+sa以下の粉末に粉砕しえ、
得られえ粉末1−、粒径201gm以下OPk+、Cu
。
B1 、8b 、黒鉛の各粉末と、表に示した容量比で
混合して正極活物質とした。
混合して正極活物質とした。
これら正極活物質を用いて(リチウム固体電池を以下の
ような方法で作製し丸。
ような方法で作製し丸。
アルゴンドライボックスの中で、内径12mの金部シリ
ンダーKまず電極集電体として直径12■、厚み0.8
■の銅箔を挿入し、この上K O,30tの各正極活物
質の粉末を一様にならしてのせフッ素樹脂棒で軽く押圧
し友。ついで、その上に、予め窒素ガス雰囲気中で35
0℃、2時間に亘p乾燥し九粒径250s11以下の窒
化リチウムの粉末0.04 Fを一様にならしてのせ再
びフッ素樹脂棒で軽く押圧しえ。その後、ここに、直径
11.8箇厚み0.5■の金属リチウム箔(負極活物質
)および前記と同一仕様の銅箔を順次載置し、全体を3
ton、/−の圧力で加圧成形した。
ンダーKまず電極集電体として直径12■、厚み0.8
■の銅箔を挿入し、この上K O,30tの各正極活物
質の粉末を一様にならしてのせフッ素樹脂棒で軽く押圧
し友。ついで、その上に、予め窒素ガス雰囲気中で35
0℃、2時間に亘p乾燥し九粒径250s11以下の窒
化リチウムの粉末0.04 Fを一様にならしてのせ再
びフッ素樹脂棒で軽く押圧しえ。その後、ここに、直径
11.8箇厚み0.5■の金属リチウム箔(負極活物質
)および前記と同一仕様の銅箔を順次載置し、全体を3
ton、/−の圧力で加圧成形した。
得られ九成形体電池を金型から取り出し、両面の銅箔に
リード線を付設した後、全体をパラフィンで被包して特
性測定用の電池とした。
リード線を付設した後、全体をパラフィンで被包して特
性測定用の電池とした。
比較の丸め、正極活物質として粒#に200μ鳳以下の
Pb11O粉末と粒径20Gμm以下のpbの粉末とを
重量比で2:1(容量比4:1)に混合して成る混合粉
末を用い九ことを除いて絋、上記した方法と同様にして
比較電池2−を作製した。
Pb11O粉末と粒径20Gμm以下のpbの粉末とを
重量比で2:1(容量比4:1)に混合して成る混合粉
末を用い九ことを除いて絋、上記した方法と同様にして
比較電池2−を作製した。
以上1作製した電池の全てKつき、その開路電圧と内部
抵抗を測定した。その結果を一括して表なお、開路電圧
社、電池温度を20〜25℃に保持し、入力インピーダ
ンス100MΩのデジタルボルトメーターを用い、i九
内部抵抗紘、電池の端子にムC: I KHmを印加(
通電面積:1.1ai)l、て常法によルそれぞれ測定
した。
抵抗を測定した。その結果を一括して表なお、開路電圧
社、電池温度を20〜25℃に保持し、入力インピーダ
ンス100MΩのデジタルボルトメーターを用い、i九
内部抵抗紘、電池の端子にムC: I KHmを印加(
通電面積:1.1ai)l、て常法によルそれぞれ測定
した。
実施例61〜65
1)正極活物質の調製
純[9G、99XのBil、O粉末をそれ、ぞれ10t
。
。
^!1111iL石英管中に入れてI X 10−’
Torr K排気して封止した後、全体を100℃/h
rの昇温速度で、400℃、450=IC,500℃、
550 ′c、600℃の各温tまで加熱し、それぞ
れの温度で約8時間保持してから5時間で室温まで冷却
した。得られた各インゴットを乾燥雰囲気中で粉砕し、
100メツシユ簡通通の粉末としえ。これらの粉末に、
純度99.999 N 、 100メツシユ簡通過のP
bの粉末を20容量X添加して充分混合し、5種類の混
合粉末を1111mシ友。
Torr K排気して封止した後、全体を100℃/h
rの昇温速度で、400℃、450=IC,500℃、
550 ′c、600℃の各温tまで加熱し、それぞ
れの温度で約8時間保持してから5時間で室温まで冷却
した。得られた各インゴットを乾燥雰囲気中で粉砕し、
100メツシユ簡通通の粉末としえ。これらの粉末に、
純度99.999 N 、 100メツシユ簡通過のP
bの粉末を20容量X添加して充分混合し、5種類の混
合粉末を1111mシ友。
比較の之めに、加熱処理をしないBiI、の粉末とpb
o粉末20容量Xとの混合粉末をIIIIした。
o粉末20容量Xとの混合粉末をIIIIした。
なお、450℃で加熱処理し九本発明KかかるB目、、
および加熱処理を施さないBil、O両者について、常
用のCuKα線によるX*回折法によって回折パターン
食測定した。前者の回折パターンを第1図に、後者の回
折パターンを第2図に示しえ0図で○印を付して示し友
ように、加熱処理を施さないBiIa紘2#が3f近辺
(d値で3近辺)には何んらのピークも観察されないが
、加熱処理を施し九本発明KかかるBiI、のパターン
においては、2#3f近辺(d値3.0〜3.2)の位
置に明瞭なピークの存在することが判明した。
および加熱処理を施さないBil、O両者について、常
用のCuKα線によるX*回折法によって回折パターン
食測定した。前者の回折パターンを第1図に、後者の回
折パターンを第2図に示しえ0図で○印を付して示し友
ように、加熱処理を施さないBiIa紘2#が3f近辺
(d値で3近辺)には何んらのピークも観察されないが
、加熱処理を施し九本発明KかかるBiI、のパターン
においては、2#3f近辺(d値3.0〜3.2)の位
置に明瞭なピークの存在することが判明した。
2)リチウム固体電池の作製
上記のようにして調製した6種類の混合粉末を正極活物
質として用い九ことを除いては、実施例1〜60の場合
と同様の方法で特性測定用電池6個を作製しえ。
質として用い九ことを除いては、実施例1〜60の場合
と同様の方法で特性測定用電池6個を作製しえ。
3)放電特性の測定
以上6個の電池につき、電池温度20〜25℃において
、入力インピーダンス100MΩのデジタルボルトメー
ターで開路電圧を測定したところ、いずれも2.1〜2
.2vの値を示した。
、入力インピーダンス100MΩのデジタルボルトメー
ターで開路電圧を測定したところ、いずれも2.1〜2
.2vの値を示した。
つぎに、各電池に定電流電源を直列に接続して20μム
/aiD強制放電を行ない、内部インピーダンスZOO
MΩの電圧針を並列に接続して、電池起電力の経時変化
を調べえ、その結果を第3図に示し友。なお、第3図の
各曲線において、カッコの中のi!&:表示線、Bi1
.の加熱処理温度を示すものである。一 実施例66 LiIを真空中150℃で10時間乾燥し先後、これを
粉砕し100メツシユ(タイラー篩)通過の粉末とし、
更にこの粉末を15.0℃で10時間乾燥した。得られ
九粉末に、10Gメツシエ(タイラー篩)通過Oα−ア
アルタ粉末を40モル%混合してリチウム固体電解質の
粉末としえ。
/aiD強制放電を行ない、内部インピーダンスZOO
MΩの電圧針を並列に接続して、電池起電力の経時変化
を調べえ、その結果を第3図に示し友。なお、第3図の
各曲線において、カッコの中のi!&:表示線、Bi1
.の加熱処理温度を示すものである。一 実施例66 LiIを真空中150℃で10時間乾燥し先後、これを
粉砕し100メツシユ(タイラー篩)通過の粉末とし、
更にこの粉末を15.0℃で10時間乾燥した。得られ
九粉末に、10Gメツシエ(タイラー篩)通過Oα−ア
アルタ粉末を40モル%混合してリチウム固体電解質の
粉末としえ。
次に、正極活物質として、実施例61〜65における4
50℃加熱処理のBiIjとpbとの混合粉木會用い、
実施例61〜6sと同様の方法で特性測定用電池を作製
し丸。
50℃加熱処理のBiIjとpbとの混合粉木會用い、
実施例61〜6sと同様の方法で特性測定用電池を作製
し丸。
この電池の開路電圧線2.2vであっ九。また、電池に
IMΩの負荷を接続して3oo時間に亘〕放電特性を測
定し九ところ、実施例61〜6sで示し九比較電池よシ
も起電力の経時変化(降下)は小さいことが確認され良
。
IMΩの負荷を接続して3oo時間に亘〕放電特性を測
定し九ところ、実施例61〜6sで示し九比較電池よシ
も起電力の経時変化(降下)は小さいことが確認され良
。
実施例67〜76
純度99.99%のB1l6−5bIaの各粉末に、骸
Bi1. 、8b1.O粉末に対し純度99.9X(D
PbI。
Bi1. 、8b1.O粉末に対し純度99.9X(D
PbI。
粉末をそれすれ0.1重量*(101000pP添加混
合し、これらをそれぞれ別個に高純度石英管中にいれて
真空排気して封止した後、全体を450℃に加熱して8
時間保持し丸、冷却後、インゴットを粉砕して粉末とし
た。得られ*、BIIs 、 8bIsの各粉末をそれ
ぞれ固溶度1000 ppMrの試料とし、これをそれ
ぞれ試料67、試料72と命名し友。
合し、これらをそれぞれ別個に高純度石英管中にいれて
真空排気して封止した後、全体を450℃に加熱して8
時間保持し丸、冷却後、インゴットを粉砕して粉末とし
た。得られ*、BIIs 、 8bIsの各粉末をそれ
ぞれ固溶度1000 ppMrの試料とし、これをそれ
ぞれ試料67、試料72と命名し友。
ついて上記試料67.72に純度99.99%のBil
、 、 BbIaO粉末をそれぞれ所定量加えて混合し
、腋混合粉末を上記と同一条件で加熱処理して。
、 、 BbIaO粉末をそれぞれ所定量加えて混合し
、腋混合粉末を上記と同一条件で加熱処理して。
pb固溶度が100 ppH,10ppm%1 ppm
の固溶体粉末を調製し丸うえ、これらKは純度99.9
99xopbs末を各20容量X混合して、試料68゜
7 B (Pblil溶度100 ppm )、試料6
9.74(pb固濤度l’ I’P” ) 、試料70
.75(Pb固溶度1 ppm ) 0正極活物質をI
ll製し友。
の固溶体粉末を調製し丸うえ、これらKは純度99.9
99xopbs末を各20容量X混合して、試料68゜
7 B (Pblil溶度100 ppm )、試料6
9.74(pb固濤度l’ I’P” ) 、試料70
.75(Pb固溶度1 ppm ) 0正極活物質をI
ll製し友。
また、pbm溶度1000 Pil鳳の同溶体の粉末の
試料67、試料72に純度99.999XOPb粉末を
それぞれlO容量X混合して成る混合粉末を試料71゜
76として調製した。
試料67、試料72に純度99.999XOPb粉末を
それぞれlO容量X混合して成る混合粉末を試料71゜
76として調製した。
更に比較例として純度99.99%のBIIa 、 B
bI&の各粉末に純度9 L999%pb粉末をそれぞ
れ20容Il1%混合して成る混合粉末を1liI製し
て試料200゜201とし友、これらに用いえ粉末社、
いずれも10Gメツシユ(タイツ−篩)を通過する粒径
であった。
bI&の各粉末に純度9 L999%pb粉末をそれぞ
れ20容Il1%混合して成る混合粉末を1liI製し
て試料200゜201とし友、これらに用いえ粉末社、
いずれも10Gメツシユ(タイツ−篩)を通過する粒径
であった。
以上の粉末を正極活物質として用い九ことを除いては、
実施例1〜65の場合と同様な方法で特性測定用電池1
2個を作製し、試料67〜76を用い友電池を実施例電
池67〜76、試料200゜201を用いた電池を比較
電池200,201とし友。
実施例1〜65の場合と同様な方法で特性測定用電池1
2個を作製し、試料67〜76を用い友電池を実施例電
池67〜76、試料200゜201を用いた電池を比較
電池200,201とし友。
これら12個の電池は、いずれもその開路電圧が2.1
〜2.2vの値を示した。つぎに、各電池KIMΩの負
荷を接続して放電特性を測定しえ、その結果を、実施例
電池67〜71及び比較電池20G(いずれも正極活物
質はB1l1)につiて拡嬉4図に、実施例電池72〜
76及び比較電池201(いずれも正極活物質は5bI
a)Kついては第5図に示した。
〜2.2vの値を示した。つぎに、各電池KIMΩの負
荷を接続して放電特性を測定しえ、その結果を、実施例
電池67〜71及び比較電池20G(いずれも正極活物
質はB1l1)につiて拡嬉4図に、実施例電池72〜
76及び比較電池201(いずれも正極活物質は5bI
a)Kついては第5図に示した。
実施例77〜98
実施例67〜76と同様の方法で= BIIa、5bI
aの粉末に所定量の13n11.G@11,8111.
Zr1.、TiI。
aの粉末に所定量の13n11.G@11,8111.
Zr1.、TiI。
1BI11−818・、Biass廖BbT@、8b8
・、 s b、 s、011種の粉末を加えてそれぞれ
の固溶体をII製し良。
・、 s b、 s、011種の粉末を加えてそれぞれ
の固溶体をII製し良。
このと* h Bm * G@ p Si @ Zr
@ TLKついては、 Bl又はsb置換量にして90
0 pp)l、 TI、8@、8についてはl置換量に
して同じ(900ppmとなるようにそれぞれを配合し
丸。
@ TLKついては、 Bl又はsb置換量にして90
0 pp)l、 TI、8@、8についてはl置換量に
して同じ(900ppmとなるようにそれぞれを配合し
丸。
これらの固溶体の粉末に、実施例67〜76で示しえ試
料67〜71 (Bil、)又は試料72〜7@(8b
Ia)及び試料zoo、goiの調製法と同様にしてP
be末を20審量嗟添加し先混合粉末として正極活物質
を調製し、リチウム固体電池22個を作製しえ。
料67〜71 (Bil、)又は試料72〜7@(8b
Ia)及び試料zoo、goiの調製法と同様にしてP
be末を20審量嗟添加し先混合粉末として正極活物質
を調製し、リチウム固体電池22個を作製しえ。
これらの電池につき、放電特性(500時間)を測定し
たところ、実施例67〜76で示し九と同様に、試料2
00.j!01を用いえ電池に比べいずれもその起電力
降下が小さかった。
たところ、実施例67〜76で示し九と同様に、試料2
00.j!01を用いえ電池に比べいずれもその起電力
降下が小さかった。
夷り例99〜10G
LiIを真空中150℃で10時間乾燥した後。
これを粉砕して10Gメツシユ(タイツ−篩)通過の粉
末とし、更に仁の粉末を真空中150℃で10時間乾燥
し良、得られた粉末に100メツシユ(タイラー篩)通
過のα−アル建す粉末を40モル%混合し、リチウム同
体電解質の粉末とした。
末とし、更に仁の粉末を真空中150℃で10時間乾燥
し良、得られた粉末に100メツシユ(タイラー篩)通
過のα−アル建す粉末を40モル%混合し、リチウム同
体電解質の粉末とした。
次に正極活物質として、実施例67〜76における試料
71.76を用いてリチウム固体電池を作製した。
71.76を用いてリチウム固体電池を作製した。
これら2個の電池の開路電圧は2.2vであった。
また、IMΩの負荷を接続して300時間に亘〕放電特
性を測定したところ、いずれも、実施例67〜76て示
し友比較電池20G、!01よりも起電力の経時変化(
降下)は小さいことが確認された。
性を測定したところ、いずれも、実施例67〜76て示
し友比較電池20G、!01よりも起電力の経時変化(
降下)は小さいことが確認された。
実施例101〜106
実施例67〜76における試料s7,72tそれぞれ正
極活物質とする電池2個(実施例101゜1G4)、実
施例77〜98におけるG・及びS・をそれぞれ固溶し
pb粉末を20容量%混合して成る混合粉末をそれぞれ
正極活物質とする電池4個(実施例102 (G・)、
105(S・);103(G・)、106(S・))、
実施例67〜76で示し九試料200,201をそれぞ
れ正極活物質とする電池2個(比較電池200,201
)、計8個の電池につき、それぞれを定電流電源と直列
に接続して20 JIA/−の強制放電を行ない、かつ
、電池には内部インピーダンス15MΩの電圧計を並列
に接続して、各電池の起電力を測定し、各正極活物質の
消費率を調べた。
極活物質とする電池2個(実施例101゜1G4)、実
施例77〜98におけるG・及びS・をそれぞれ固溶し
pb粉末を20容量%混合して成る混合粉末をそれぞれ
正極活物質とする電池4個(実施例102 (G・)、
105(S・);103(G・)、106(S・))、
実施例67〜76で示し九試料200,201をそれぞ
れ正極活物質とする電池2個(比較電池200,201
)、計8個の電池につき、それぞれを定電流電源と直列
に接続して20 JIA/−の強制放電を行ない、かつ
、電池には内部インピーダンス15MΩの電圧計を並列
に接続して、各電池の起電力を測定し、各正極活物質の
消費率を調べた。
その結果を、実施例電池101,102,103及び比
較電池200(いずれも正極活物質はBiI、)につい
て抹第6図に、実施例電池104,105゜106及び
比較電池201(いずれも正極活物質は8b1.)につ
めては第7図に示した。
較電池200(いずれも正極活物質はBiI、)につい
て抹第6図に、実施例電池104,105゜106及び
比較電池201(いずれも正極活物質は8b1.)につ
めては第7図に示した。
なお1図では、BII易+3Li→3LII+、Bi又
は5bIs+3Ll→3LiI+Sbの電池反応が10
0N進行し九場合を消費率100%としである。
は5bIs+3Ll→3LiI+Sbの電池反応が10
0N進行し九場合を消費率100%としである。
第1図は本発明にかかるBIl、(450℃処理)OX
線回折パターン、第2図は従来0BiIlのXll11
回折パターンである。第3図は、実施例61〜65で示
した各電池の起電力の経時変化を示す図、第4図、第5
図は、実施例67〜76で示し丸缶電池の放電特性を示
す図である。第6図、第7図は。 実施例101〜106で示した各電池の正極活物質の消
費率を表わす図である。 −(八) 4凄1γ □(八) q々] □(△> q−e升
線回折パターン、第2図は従来0BiIlのXll11
回折パターンである。第3図は、実施例61〜65で示
した各電池の起電力の経時変化を示す図、第4図、第5
図は、実施例67〜76で示し丸缶電池の放電特性を示
す図である。第6図、第7図は。 実施例101〜106で示した各電池の正極活物質の消
費率を表わす図である。 −(八) 4凄1γ □(八) q々] □(△> q−e升
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、正極活物質、リチウムイオン導電性の固体電解質、
リチウムイオン源の負極活物質をこの順序で積層して成
るリチウム固体電池において、正極活物質が目り化ビス
マス、Mつ化アンチモンの少なくともいずれか一方で構
成されていることを特徴とするリチウム固体電池。 2、該正極活物質は、X1ll#A折法によるd値が3
.0〜3.2の位置にピークを有する結晶構造のヨウ化
ビス1ス−から成る特許請求の範囲第1項記載のリチウ
ム固体電池。 3、該正極活物質が、ヨウ化ビスマス、Wつ化アンチモ
ンの群から選ばれる少くともいずれか一方の化合物の結
晶相中に1鉛、すず、ゲルマニウム、ケイ素、テルル、
セレン、イオウ、ジルコニウム、チタンの群から選ばれ
る少くとも1種の元素を固溶せしめて成る特許請求の範
囲第1項又は第2項記載のリチウム固体電池。 4、#元素の賦化合物への1ilflI度がI PP1
1以上の原子amである特許請求の範囲第3項記載のり
一チ9ム固体電池。 !L #正極活物質には、更に、鉛、銅、ビス1ス、ア
ンチモン、黒鉛の評から選はれる少くとも1種の導電材
が、骸正極活物質の容量に対し、1〜50容量%添加さ
れている特許請求の範囲第1〜第4項のいずれかに記載
のリチウム固体電池・ 6、腋固体電解質が、窒化リチウム;ヨウ化リチウム、
Wつ化リチウム−水塩、Nつ化リチウム三水塩基しく拡
曹つ化リチウム三水塩基これら旨つ化リチウム化合物の
2種以上の墨合物暴又は、これらlつ化リチウム化合物
単独着しく紘それら混合物にα−アルミナ、無水ケイ@
O評から選ばれる少くとも1種の化合物を更に混合して
成る混合物である特許請求の範囲第1項記載のリチウム
固体電池。 7 該正極活物質、該固体電解質、該導電材のりずれも
が、平均粒径1ooo趨以下の粉末である特許請求の範
囲第1〜第6項のいずれかに記載のリチウム固体電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018922A JPS58137967A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | リチウム固体電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57018922A JPS58137967A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | リチウム固体電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58137967A true JPS58137967A (ja) | 1983-08-16 |
Family
ID=11985105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57018922A Pending JPS58137967A (ja) | 1982-02-10 | 1982-02-10 | リチウム固体電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58137967A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6012459A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-22 | Isamu Miura | 高積み紙揃え装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56103872A (en) * | 1980-01-22 | 1981-08-19 | Citizen Watch Co Ltd | Solid-electrolyte battery |
-
1982
- 1982-02-10 JP JP57018922A patent/JPS58137967A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56103872A (en) * | 1980-01-22 | 1981-08-19 | Citizen Watch Co Ltd | Solid-electrolyte battery |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6012459A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-22 | Isamu Miura | 高積み紙揃え装置 |
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