JPS60230367A - 電池用電極及び二次電池 - Google Patents
電池用電極及び二次電池Info
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- JPS60230367A JPS60230367A JP59085379A JP8537984A JPS60230367A JP S60230367 A JPS60230367 A JP S60230367A JP 59085379 A JP59085379 A JP 59085379A JP 8537984 A JP8537984 A JP 8537984A JP S60230367 A JPS60230367 A JP S60230367A
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- JP
- Japan
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- electrode
- battery
- material layer
- metal
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- 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)
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】
本発明は霜、池用電極及びこれを利用した二次電池に関
し、更に詳細には、電極表面に形成せしめられた多孔性
非電導性物質層の空隙を利用して電気化学反応をおこな
う電池用電極並びにこれと対極及び電解液で構成される
二次電池に関する。
し、更に詳細には、電極表面に形成せしめられた多孔性
非電導性物質層の空隙を利用して電気化学反応をおこな
う電池用電極並びにこれと対極及び電解液で構成される
二次電池に関する。
近年エレクトロニクス関連機器の発達や多機能化に伴い
、高性能バッテリーへの要求が高まっている。中でもリ
チウム電池はその高出力、亮エネルギー密度という特性
が注目を集めており、リチウム使用によるコスト高も電
池を二次電池化する事によシ克服すべく研究がなされて
きた。しかしリチウムの二次電池化の研究は充放電の繰
り返しによるリチウム極自身の劣化、ｉわゆるデンドラ
イトの生成という大きな障害に阻まれて達成されていな
い。また最近ウッドメタルにリチウムを吸蔵する事にニ
ジデンドライトの生成を抑制したリチウム二次電池の開
発が報告されているが、ウッドメタル自身が数種の重金
稿の合金でろるため、リチウム電池の重要な特徴である
高エネルギー密度が犠牲となっている。
、高性能バッテリーへの要求が高まっている。中でもリ
チウム電池はその高出力、亮エネルギー密度という特性
が注目を集めており、リチウム使用によるコスト高も電
池を二次電池化する事によシ克服すべく研究がなされて
きた。しかしリチウムの二次電池化の研究は充放電の繰
り返しによるリチウム極自身の劣化、ｉわゆるデンドラ
イトの生成という大きな障害に阻まれて達成されていな
い。また最近ウッドメタルにリチウムを吸蔵する事にニ
ジデンドライトの生成を抑制したリチウム二次電池の開
発が報告されているが、ウッドメタル自身が数種の重金
稿の合金でろるため、リチウム電池の重要な特徴である
高エネルギー密度が犠牲となっている。
斯る実情において本発明者らは、高出力、高エネルギー
密度という特性を有し、しかもデンドライトの生成のな
い二次電池全得べく、特Ｅｌｌ極に着目して研究をおこ
なっていたところ、電極表面に多孔性物質層を形成し、
該層の空隙を利用して電気化学反応を行なわせしめれば
上記要求を満足する二次電池が得られることを見出し、
本発明を完成した。
密度という特性を有し、しかもデンドライトの生成のな
い二次電池全得べく、特Ｅｌｌ極に着目して研究をおこ
なっていたところ、電極表面に多孔性物質層を形成し、
該層の空隙を利用して電気化学反応を行なわせしめれば
上記要求を満足する二次電池が得られることを見出し、
本発明を完成した。
すなわち本発明は、電導性基体の表面に多孔性非電導性
物質層を形成せしめてなる電池用電極及び該電極と対極
とを電解液中に浸漬してなる二次電池を提供するもので
ある。
物質層を形成せしめてなる電池用電極及び該電極と対極
とを電解液中に浸漬してなる二次電池を提供するもので
ある。
本発明の電極は、電導性基体の表面を処理し、多孔性非
電導層とするか、電導性基体と多孔性物質膜を接合する
ことによシ調製される。電導性基体としては、電導性を
有する材料であれば何でも′Ａｌｌ用でき、金桟、炭素
材料、導電性筒分子化合物等が用いられる。また、本発
明で用いる多孔性非電導性物質としては、ガラス、上２
ミックス、有機ポリマーフィルム等の電気絶縁性を有し
、しかも多孔性であるか、多孔化加工可能寿すべての材
料が挙けられる。電極表面等の多孔化は、微粒子の焼結
、化学侵蝕、電鱗酸化、イオンス、Ｑツタリング等の現
在一般におこなわれている表面多孔化技術を利用するこ
とができ、その孔の大きさは、ＩＯＸ 〜１ｍＩｎ％好
ましくは１００ Ｘ〜１０μｍでるる。また、電導性基
体と多孔性非電性物質膜の接合は、金稿の蒸着、溶融金
楓の含浸、イオン注入等の技術によシおこなわれる。こ
のようにして調製される電極のうち、電池自体の軽量化
の面から、アルミナ、有機フィルム等を利用したものが
好ましく、特に、アルミニウム金属箔（板）を常法によ
り陽極酸化し、表面管多孔性アルミナ膜としたものが好
ましい。々お、本発明の電極においては、原則として孔
の底部に電導性基体が露出していることが必要であるが
、実質的に電子伝導性を示す程度の非電導性薄膜、例え
ば３０ム以下の厚さのアルミナ層があってもさしつかえ
ない。
電導層とするか、電導性基体と多孔性物質膜を接合する
ことによシ調製される。電導性基体としては、電導性を
有する材料であれば何でも′Ａｌｌ用でき、金桟、炭素
材料、導電性筒分子化合物等が用いられる。また、本発
明で用いる多孔性非電導性物質としては、ガラス、上２
ミックス、有機ポリマーフィルム等の電気絶縁性を有し
、しかも多孔性であるか、多孔化加工可能寿すべての材
料が挙けられる。電極表面等の多孔化は、微粒子の焼結
、化学侵蝕、電鱗酸化、イオンス、Ｑツタリング等の現
在一般におこなわれている表面多孔化技術を利用するこ
とができ、その孔の大きさは、ＩＯＸ 〜１ｍＩｎ％好
ましくは１００ Ｘ〜１０μｍでるる。また、電導性基
体と多孔性非電性物質膜の接合は、金稿の蒸着、溶融金
楓の含浸、イオン注入等の技術によシおこなわれる。こ
のようにして調製される電極のうち、電池自体の軽量化
の面から、アルミナ、有機フィルム等を利用したものが
好ましく、特に、アルミニウム金属箔（板）を常法によ
り陽極酸化し、表面管多孔性アルミナ膜としたものが好
ましい。々お、本発明の電極においては、原則として孔
の底部に電導性基体が露出していることが必要であるが
、実質的に電子伝導性を示す程度の非電導性薄膜、例え
ば３０ム以下の厚さのアルミナ層があってもさしつかえ
ない。
また、本発明の二次電池を構成するには、上記電極と対
極とｔ電解液に浸漬すれば良い。
極とｔ電解液に浸漬すれば良い。
対極としては、炭素電極、二硫化チタン電極、硫化鉄電
極、五酸化、２ナゾウム電極等の充放電可能な電極が使
用される。更に電−液社、電解質を溶媒に溶解せしめる
ことによシ調製される。電解質の電極活物質としては、
現在知られているいずれのものをも使用することができ
るが、好ましくはアルカリ金属、亜鉛、鉛等の金属、特
にリチウム、亜鉛等のデンドライト形成の容易な金属で
ある。また、電解質の対イオンとしては、過塩素酸イオ
ン、６フツ化リンイオン、６７フ化タリウムイオン、６
フツ化ヒ素イオン、６フッ化アンチモンイオン、ハロゲ
ンイオン、硝酸イオン、硫酸イオン、４酸化レニウムイ
オン等が挙けられる。
極、五酸化、２ナゾウム電極等の充放電可能な電極が使
用される。更に電−液社、電解質を溶媒に溶解せしめる
ことによシ調製される。電解質の電極活物質としては、
現在知られているいずれのものをも使用することができ
るが、好ましくはアルカリ金属、亜鉛、鉛等の金属、特
にリチウム、亜鉛等のデンドライト形成の容易な金属で
ある。また、電解質の対イオンとしては、過塩素酸イオ
ン、６フツ化リンイオン、６７フ化タリウムイオン、６
フツ化ヒ素イオン、６フッ化アンチモンイオン、ハロゲ
ンイオン、硝酸イオン、硫酸イオン、４酸化レニウムイ
オン等が挙けられる。
更Ｋｔた、溶媒としては、水の他、ゾロビレンカーダネ
ート、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、ＴＨＦ
、ジオキサン、アセトニトリル等の一般の有機電池用溶
媒を挙けることができる。
ート、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、ＴＨＦ
、ジオキサン、アセトニトリル等の一般の有機電池用溶
媒を挙けることができる。
本発明の二次電池の構成の一例を挙げれば第１図の通シ
である。すなわち、本発明の電極２と対極４をセ、ｅレ
ータ−３をはさんで対向させる。これら電極は、電解液
に浸漬し、密閉される。
である。すなわち、本発明の電極２と対極４をセ、ｅレ
ータ−３をはさんで対向させる。これら電極は、電解液
に浸漬し、密閉される。
叙上の本発明の二次電池を用ｉて充電をおこなえは電極
活物質は電子伝導可能な本発明電極の空孔の底（電導性
基体の近傍）のみで析出し、底部から順次空隙を埋めて
行くような析出の仕方をする。よって仁の空隙内に金鴫
が析出する範囲で充放電を繰シ返す限り、尖端部への電
流の集中によるデンドライトの生成や析出した活物質の
欠落による充放電効率の低下を抑える事が可能となる。
活物質は電子伝導可能な本発明電極の空孔の底（電導性
基体の近傍）のみで析出し、底部から順次空隙を埋めて
行くような析出の仕方をする。よって仁の空隙内に金鴫
が析出する範囲で充放電を繰シ返す限り、尖端部への電
流の集中によるデンドライトの生成や析出した活物質の
欠落による充放電効率の低下を抑える事が可能となる。
したがつて、本発明電極を用いた電池により高出力、高
エネルギー密度でメ夛、シかもデンドライトの生成のな
い電池が実用可能となった。
エネルギー密度でメ夛、シかもデンドライトの生成のな
い電池が実用可能となった。
次に実施例を挙げ、本発明を説明する。
実施例１゜
高純度アルミニウノ・金属（９９，９９％厚さ１００μ
ｒｎ）を０，４Ｍリン酸中で陽極酸化しく ３０ｍＡ／
ｃｍ” 、 １４０’７ １８分）、表面に多孔性のア
ルミナＮＩＩを１０μｍ形成せしめる。この電極（１×
２ｃＩｎ）′Ｅ！び対極としての活性炭素繊維（クラレ
ケミカル製ＣＨ−２０，２×２ｍ）とを用い、１．０
Ｍ Ｌｉ ＢＦ４ ｆロビレンカーボネート′に電解液
として電池を構成した。この電池の定電流充放電特性（
３０分間、３００μＡ充−） ＃ｉ第２図の通りであり
、リチウムの充放電による安定した電位が観測された。
ｒｎ）を０，４Ｍリン酸中で陽極酸化しく ３０ｍＡ／
ｃｍ” 、 １４０’７ １８分）、表面に多孔性のア
ルミナＮＩＩを１０μｍ形成せしめる。この電極（１×
２ｃＩｎ）′Ｅ！び対極としての活性炭素繊維（クラレ
ケミカル製ＣＨ−２０，２×２ｍ）とを用い、１．０
Ｍ Ｌｉ ＢＦ４ ｆロビレンカーボネート′に電解液
として電池を構成した。この電池の定電流充放電特性（
３０分間、３００μＡ充−） ＃ｉ第２図の通りであり
、リチウムの充放電による安定した電位が観測された。
この電池を充電後分解し、アルミナ極空隙を観察すると
リチウム金属が均一に析出しておシ、予想通シアルミナ
の空隙中に析出した事が確認された。
リチウム金属が均一に析出しておシ、予想通シアルミナ
の空隙中に析出した事が確認された。
実施例２゜
高純度アルミニウム金属（９９，９９１厚さ３００７４
ｍ）を１４重量％硫酸中で陽極酸化（３０ｍａ／１ｗＰ
５０Ｖ ３０分）し、表面に多孔性のアルミナ層を２
０μｍ形成せしめた。この電極（１×２α）と対極とし
ての活性炭素繊維（クラレケミカル製０Ｈ−１５２Ｘ２
ｙ＋＋ ） ｔ−ｍ−０、５Ｍ Ｌｉｅ１０４プロピレ
ンカーｌネートを電解液として電池を構成した。この電
池の定電流充放電のサイクル特性は第３図のとおシでら
る。
ｍ）を１４重量％硫酸中で陽極酸化（３０ｍａ／１ｗＰ
５０Ｖ ３０分）し、表面に多孔性のアルミナ層を２
０μｍ形成せしめた。この電極（１×２α）と対極とし
ての活性炭素繊維（クラレケミカル製０Ｈ−１５２Ｘ２
ｙ＋＋ ） ｔ−ｍ−０、５Ｍ Ｌｉｅ１０４プロピレ
ンカーｌネートを電解液として電池を構成した。この電
池の定電流充放電のサイクル特性は第３図のとおシでら
る。
実施例３゜
素焼きの上２ミックスコンデンサー用セッター（２工Ｒ
ＯＮ−Ｈｅ日本碍子製）の片面にアルミニウムを溶射し
電極とする。この電極と対極としての活性炭素繊維（０
Ｈ−２０２Ｘ２１：ｔｎ）とを用い、１、ＱＭＬｉＢＦ
４ゾロピレンカーＩネートを電解液としてＮ電池を構成
した。
ＯＮ−Ｈｅ日本碍子製）の片面にアルミニウムを溶射し
電極とする。この電極と対極としての活性炭素繊維（０
Ｈ−２０２Ｘ２１：ｔｎ）とを用い、１、ＱＭＬｉＢＦ
４ゾロピレンカーＩネートを電解液としてＮ電池を構成
した。
この電池の定電流充放電特性は第４図のとおシである。
第１図は、本発明二次電池のｓＭ、の−例を示す図面で
るる。 第２図は、定電流（３００μム）で充放電をおこなった
ときの時間と両極間電圧の関係を示す図面でるる。 第３図は、定電流（１００μＡ）で充放電を繰シ返した
ときの時間と両極間電圧の関係を示す図面である。 第４図は、定電流（５００μＡ）で充放電を行なったと
きの時間と両極間電圧の関係を示す図面であろう １−−−ｍ−白金リード線 ２−−−−一本発明電極 ３−一−−−セノＱレータ− ４−−−−一対極 ５−−−−−クリップ ６−−−−−テフロン板 ７−−−−−テフロンボルト ８−一−−−テフロンナツト 第１図 第２図 第３図
るる。 第２図は、定電流（３００μム）で充放電をおこなった
ときの時間と両極間電圧の関係を示す図面でるる。 第３図は、定電流（１００μＡ）で充放電を繰シ返した
ときの時間と両極間電圧の関係を示す図面である。 第４図は、定電流（５００μＡ）で充放電を行なったと
きの時間と両極間電圧の関係を示す図面であろう １−−−ｍ−白金リード線 ２−−−−一本発明電極 ３−一−−−セノＱレータ− ４−−−−一対極 ５−−−−−クリップ ６−−−−−テフロン板 ７−−−−−テフロンボルト ８−一−−−テフロンナツト 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 電導性基体の表面に多孔性非電導性物質層を形成
せしめてなる電池用電極。 ２ 多孔性非電導性物質層が、多孔性セラミックスの層
でおる特許請求の範囲第１項記載の電極。 ユ 多孔性非電導性物質層がセラミックス粒子の焼結体
層である特許請求の範囲第１項記載の電極。 ４、ｔ４性基体がアルミニウム金稿であり、多孔性非電
導性物質層がアルミナの層でらる特許請求の範囲第１項
記載の電極。 ５、電導性基体の表面に多孔性非電導性物質層を形成せ
しめてなる電極と対極とを電解液中に浸漬してなる二次
電池。 ６、 対極が炭素電極、二硫化チタン電極、硫化鉄電極
、五酸化パナゾウム電極のいずれかである特許請求の範
囲第５項記載の二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59085379A JPS60230367A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 電池用電極及び二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59085379A JPS60230367A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 電池用電極及び二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60230367A true JPS60230367A (ja) | 1985-11-15 |
Family
ID=13857091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59085379A Pending JPS60230367A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 電池用電極及び二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60230367A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0693792A1 (en) * | 1994-07-19 | 1996-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Rechargeable batteries having a specific anode and process for the production of them |
| JP2005515601A (ja) * | 2002-01-19 | 2005-05-26 | ハンビッツァー，ギュンター | 充電可能電気化学電池 |
| JP2010509719A (ja) * | 2006-11-14 | 2010-03-25 | フォルツ・インテレクチュアル・プロパティ・アー・ゲー | 再充電可能な電気化学電池 |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP59085379A patent/JPS60230367A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0693792A1 (en) * | 1994-07-19 | 1996-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Rechargeable batteries having a specific anode and process for the production of them |
| JP2005515601A (ja) * | 2002-01-19 | 2005-05-26 | ハンビッツァー，ギュンター | 充電可能電気化学電池 |
| US7901811B2 (en) | 2002-01-19 | 2011-03-08 | G. Hambitzer | Rechargeable electrochemical battery cell |
| JP2010509719A (ja) * | 2006-11-14 | 2010-03-25 | フォルツ・インテレクチュアル・プロパティ・アー・ゲー | 再充電可能な電気化学電池 |
| US8906556B2 (en) | 2006-11-14 | 2014-12-09 | Alevo Research Ag | Rechargeable electro chemical battery cell |
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