JPS59186268A - 安全な非水性化学電池 - Google Patents

安全な非水性化学電池

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JPS59186268A
JPS59186268A JP59063101A JP6310184A JPS59186268A JP S59186268 A JPS59186268 A JP S59186268A JP 59063101 A JP59063101 A JP 59063101A JP 6310184 A JP6310184 A JP 6310184A JP S59186268 A JPS59186268 A JP S59186268A
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JP
Japan
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electrolyte
battery
battery according
sulfur dioxide
aqueous
Prior art date
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Pending
Application number
JP59063101A
Other languages
English (en)
Inventor
ウイリアム・リ−・ボ−デン
ロバ−ト・ウイリアム・ホルムズ
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Duracell Inc USA
Original Assignee
Duracell International Inc
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Primary Cells (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非水性電解液、殊にＬ１／Ｓ０２電池中で使用
される非水性電解液に関する。
Ｌｉ／ＳＯ□電池のような非水性化学電池は、非常に高
いエネルギー密度を有し、そして非常に高電流量で放電
しうるものである。しかし、このような非常な利点故に
、かかる電池は一般消費者用途において短絡および電池
反転のような互譲用条件に付されたときにある種の危険
を与えろことがある。このような危険な状態を軽減する
ために、殊に前述のＬｉ／ＳＯ２系のような加圧された
状態の電池系に関しての危険な状態を軽減するために、
安全排気手段が使用されてきている。そのような排気手
段は、乱誤用条件下で蓄積される電池内部圧力を、電池
容器の激しい破裂が起こる前に解放することによって機
能する。そのような措置手段はある程度の安全性を与え
るけれども、それらの使用自体によって別の問題（すな
わち排気作用によってＳＯ２のような有害な刺激物が放
出されること）を力える。
本発明カー目的は乱誤用条件下でさえも排気を必要とす
る状態を軽減あるいは実質的に取り除く電解液、殊にＳ
Ｏ２含有電池について使用するためのそのような電解液
を提供することである、本発明のこの目的、その他の目
的、特徴およＶ利点は以下の説明からさらに明かとなろ
う。
概して本発明は、Ｌｉｃｋ−グロピレンカーボネ−）（
ＰＣ）電解液を含む耐乱用性の非水性化学電池、殊に８
０２含有非水性電池に関する、市販のＬｉ／ＳＯ２電池
においては、電解液は、５Ｏ２（これは電解質の補助溶
剤として、またカソード減極剤として作用）と、電解質
塩としてのＬｉＢｒを溶解したアクリロニトリル（ＡＮ
）溶剤と、からなるのが普通である。このような電池は
、それらを互譲用、殊に短絡すると、その内部に熱蓄積
ならびに含まれるＳＯ２の過度の加圧を生じさせるので
、普通は圧力解放のための排気手段が設けられている。
そのような熱蓄積は電池の高電流能から起因するもので
あり、ｒＤＪサイズ電池においては短絡のときには８０
アンペアにも達する電流スパイクが生じ、それにより電
池壁温度が９０℃近くになることがある。
普通のＬｉ／ＳＯ２電池において生じつる別の危険な状
態は、電池反転であり、この場合には可成り苛酷な条件
の下でデンドライト状に電着された１ノチウムがアセト
ニトリル補助溶剤と望ましくない反応を行う傾向がある
、 Ｌ　ｌ／Ｓ　Ｏ２電池において本発明ノＬｉＣ１−ＰＣ
電解液を用いると、長時間の互譲用短絡の下でさえも、
そのような電池の排気必要条件を取り除くことにより前
述の危険状態を驚く程軽減する。さらには本発明ノＬｊ
ｃ、ｇ−ＰＣ電解液は、Ｌｉ／ＳＯ２ノための補助溶剤
としてのアセトニトリルを不要または実質的に不要とす
ることができるので互譲用電池反転の下でのアセトニト
リルの望マしくない反応が減少または皆無になる。
本発明のＬｉｃｌ３−　ＰＣ電解液はＬｉ／ＳＯ２電池
において、通常のＬｉＢｒ−ＡＮ　電解液の代りに、は
ぼそれと同じ量で使用される。典型的なＬｉ／ＳＯ２電
池においては、電解液は約７０係のＳ０２．２４条のＡ
Ｎおよび６％のＬ　ｉ　Ｂ　ｒ　（０，９Ｍ　）からな
る。
そのＪ：つな電池は短絡されると９０秒以内の圧力解放
排気をなす。本発明の電解液を含む電池中のＳＯ２の量
は、全電解液の約６０〜８０重量％であるが、好ましく
はＳ０２の量は６０〜７０重量係である。本発明のＬｉ
ＣＡ電解質塩の濃度は０１〜２０Ｍ、好ましくは０５〜
１．０Ｍであり、電解液の残部は実質的にＰＣ（プロピ
レンカーボネート）からなる、少量の溶剤（ＰＣの重量
の約１０係までの溶剤）、例えばＡＮ（アクリロニトリ
ル）をＰＣに添加して、電池の安全性に有害な効果を与
えることなく、伝導度を改善することができる。
本発明のＬｉｃｌ−ＰＣ電解液は、驚くべきことに、短
絡電流スパイク値を約１８アンペアにマチ、そして継続
さｆする短絡電流値をわずがな約２アンペアにまで、そ
して電池壁温度をわずか約６５°Ｃまで低減させ、しか
るに約０．６アンペアまでの通常消費者電流用途におけ
る満足すべき放電性能を維持する。さらには、先行技術
の電池において、ＬｉＢｒ電解質塩濃度を低減すること
による同様な短絡電流値の減少によっては、排気を要す
る状態を取り除けないことも判明した、本発明の電解液
は、従ってそのような安全機能において独特である。
本発明の電解液の効果および性能を、殊に先行技術のも
のと比較して、説明するために以下に実験例を示す。特
に指示しない限り、「部」は「重量部」である。
実験例１（先行技術） 微細孔質ポリプロピレンセパレータート共に渦巻き状に
巻いた２、４．９のＬｉ箔；およびアルミニウムグリッ
ド基板上の９ｇの炭素質カソード；を用いてｒＤＪサイ
ズの電池を作った。この電池に７０グの８０２．２４係
のアクリロニトリル（ＡＮ）および６％のＬｉＢｒ　（
０，９０Ｍ）からなる電解液６５ｇを満たした。この電
池を短終させると９０秒以内に圧力排気した。
実験例２（改変先行技術） 実験例１のようにして、但し０．１ＭのＬｉＢｒを用い
て作った電池を短絡させたところ、数分間以内に圧力排
気した。
実験例ろ（改変先行技術） 実験例１のようにして、但しＰＣ電解液中で０、１　Ｍ
のＬｉＢｒを用いて作った電池を短絡させたところ、数
分間以内に圧力排気した。
実験例４（本発明） 実験例１のようにして、但しＡＮの代りに同容積のＰＣ
を用い、そしてＬｉＢｒの代りに０．５　ＭのＬｉ（Ｊ
！電解質塩を用いて電池を作った。その電解液の各材料
の重量比率は、Ｓ０２が６６％（実験例１の電池におけ
るその容積に等しい）、ＰＣが約６２５％、そしてＬｉ
ＣＡが１５％であり、電解液の合計重量は約６８ｇであ
った。この電池は、長時間の短絡条件下でさえも圧力排
気を示さなかった。
実験例５（本発明） 実験例４のようにして、但し０８７ＭのＬｉＣＡを用い
て作った電池は、短絡させても圧力排気を起こさなかっ
た。
実験例６（本発明） 実験例４および５のようにして作った各電池を断熱条件
下で４５℃で短絡させても圧力排気を起どさなかった。
実験例７（本発明） 実験例４のようにして作った２個の電池を６６９Ωの負
荷（０，７９Ａ）および５．ｏ２Ωの負荷（０，５４Ａ
）で放電させたところ、１８ボルトでの遮断に至るまで
に５．７５時間および１１４時間であった。
上記の各実験例から、本発明の電解液を含む電池は、消
費用途電流量条件において適切な容量を与え、また先行
技術の電池よりもはるかに安全であることが判る。
本発明のＬｉＣ１−ＰＣ電解液は、Ｌｉのようなアルカ
リ金属またはアルカリ土類金属アノードと固形または液
体力ンード減極剤とを含む耐互譲用性非水性電池を作る
のに非常に有用である。しかし、本発明のＩｊＣ，６−
ＰＣ電解液は、電池の加圧および排気の問題が、前述の
加圧式ＳＯ２含有電池における如きある種の危険な状態
を与えるおそれがある電池において最も効果的に使用さ
れる。
上記の実験例は説明の目的のものであり、電池の成分、
電池の構造等については、本発明の精神を逸脱すること
なく変更、改変が可能であることは、了解されよう。
特許出願人　　デュラセル・インターナショナル・イン
コーポレーテツド

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）アルカリ金属またはアルカリ土類金属から構成さ
    れたアノ−ド；カソード減極剤；およびプロピレンカー
    ボネート中に溶解された塩化リチウムよりなる非水性電
    解液；を含む耐乱誤用性の非水性化学電池。
  2. （２）アノードはリチウムよりなる特許請求の範囲第１
    項に記載の電池。
  3. （３）　　六ソード減極剤は二酸化硫黄よりなる特許請
    求の範囲第１項に記載の電池。
  4. （４）塩化リチウムは電解液中で０．１〜２．０モル濃
    度である特許請求の範囲第１項に記載の電池。
  5. （５）非水性電解液は該プロピレンカーボネートの１０
    重量％までの量のアセトニトリルを含む特許請求の範囲
    第１項に記載の電池。
  6. （６）　　リチウムアノード；二酸化硫黄減極剤；プロ
    ピレンカーボネートおよび該二酸化硫黄中に溶解された
    ＬｉＣｌよりなる非水性電解液；を含む特許請求の範囲
    第１項に記載の電池。
  7. （７）該電解液中のＬｉＣｌの濃度は０．５〜１．０Ｍ
    である特許請求の範囲第６項に記載の電池。
  8. （８）二酸化硫黄は該電解液の６０〜７０重量饅をなす
    特許請求の範囲第７項に記載の電池。
JP59063101A 1983-04-04 1984-03-30 安全な非水性化学電池 Pending JPS59186268A (ja)

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US48210283A 1983-04-04 1983-04-04
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AU (1) AU2601284A (ja)
BE (1) BE899190A (ja)
BR (1) BR8401334A (ja)
DE (1) DE3411258A1 (ja)
FR (1) FR2543742A1 (ja)
GB (1) GB2137801A (ja)
IL (1) IL71222A0 (ja)
IT (1) IT1177639B (ja)

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FR2543742A1 (fr) 1984-10-05
DE3411258A1 (de) 1984-10-04
IT8447974A1 (it) 1985-09-30
BR8401334A (pt) 1985-02-26
GB2137801A (en) 1984-10-10
IT1177639B (it) 1987-08-26
IT8447974A0 (it) 1984-03-30
AU2601284A (en) 1984-10-11
BE899190A (fr) 1984-07-16
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GB8406293D0 (en) 1984-04-11

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