JPS6025152A - 充電可能な電池 - Google Patents
充電可能な電池Info
- Publication number
- JPS6025152A JPS6025152A JP58133477A JP13347783A JPS6025152A JP S6025152 A JPS6025152 A JP S6025152A JP 58133477 A JP58133477 A JP 58133477A JP 13347783 A JP13347783 A JP 13347783A JP S6025152 A JPS6025152 A JP S6025152A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- carbon fiber
- activated carbon
- negative electrode
- rechargeable 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
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/96—Carbon-based electrodes
-
- 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
-
- 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
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- 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
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (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】
産業上の利用分野
２ページ
本発明は、移動用直流電源、バックアップ用電源などに
用いる充電可能な電池に関する。
用いる充電可能な電池に関する。
従来例の構成とその問題点
従来、リチウムを負極の活物質とした高エネルギー密度
の電池、いわゆるリチウム電池としては、正極にフッ化
炭素とカーボンブランクとの混合体、あるいは二酸化マ
ンガンとカーボンブランク及び結着剤との混合体を用い
、負極にリチウム金属、電解液に過塩酸リチウムまたは
ホウフッ化リチウムを溶かしたプロピレンカーボネート
やγ−７”ｆロラクトン、又はこれらと１，２ジメトキ
シエタン（以下ＤＭＥと呼ぶ）との混合溶液が用いられ
ている。しかしこの系の場合は一次電池としてであり、
充電は現段階ではできない状態である。
の電池、いわゆるリチウム電池としては、正極にフッ化
炭素とカーボンブランクとの混合体、あるいは二酸化マ
ンガンとカーボンブランク及び結着剤との混合体を用い
、負極にリチウム金属、電解液に過塩酸リチウムまたは
ホウフッ化リチウムを溶かしたプロピレンカーボネート
やγ−７”ｆロラクトン、又はこれらと１，２ジメトキ
シエタン（以下ＤＭＥと呼ぶ）との混合溶液が用いられ
ている。しかしこの系の場合は一次電池としてであり、
充電は現段階ではできない状態である。
一方、充電可能な直流電源電池としては、活性炭素繊維
を正、負極に用い、過塩素酸アンモニウムを溶かしたプ
ロピレンカーボネートを電解液として用いた電池、ある
いは活性炭素繊維を正極とし、負極にリチウム金属、電
解液に過塩素酸リチウムを溶かしたプロピレンカーボネ
ート、！：ＤＭＥ３ 、 との混合液を用いたものが発表されている。
を正、負極に用い、過塩素酸アンモニウムを溶かしたプ
ロピレンカーボネートを電解液として用いた電池、ある
いは活性炭素繊維を正極とし、負極にリチウム金属、電
解液に過塩素酸リチウムを溶かしたプロピレンカーボネ
ート、！：ＤＭＥ３ 、 との混合液を用いたものが発表されている。
これらは、電気二重層における電荷チャージを主にした
ものであるが、電池としての電気容量あるいは充放電サ
イクル寿命が必ずしも充分ではなく、そのもののもつ電
気抵抗が高いことなどから内部抵抗も高い。
ものであるが、電池としての電気容量あるいは充放電サ
イクル寿命が必ずしも充分ではなく、そのもののもつ電
気抵抗が高いことなどから内部抵抗も高い。
その理由としては、用いている活性炭素繊維の材質が十
分ではないからである。
分ではないからである。
従来、検討されている活性炭素繊維はセルロースを原料
としたものであり、通常用いられるグレードの比表面積
は最高でも、１０００ｍ２／ｇ以下であるし、灰分も非
常に大きく、カーボンブラックなどに較べて純度が著し
く低いものである。
としたものであり、通常用いられるグレードの比表面積
は最高でも、１０００ｍ２／ｇ以下であるし、灰分も非
常に大きく、カーボンブラックなどに較べて純度が著し
く低いものである。
さらに、比表面積も均一ではなく、バラツキが大きい。
これらのことから、いままでの活性炭素繊維では電池の
内部抵抗や電気容量、あるいは充放電サイクル寿命々ど
の特性を向上させることが困難であり、活性炭素繊維の
改良が必要とされていた。
内部抵抗や電気容量、あるいは充放電サイクル寿命々ど
の特性を向上させることが困難であり、活性炭素繊維の
改良が必要とされていた。
発明の目的
本発明は、リチウム金属を負極に用いた充電可能な電池
において、正極を構成する活性炭素繊維を改良すること
により、電気容量が大きく、シかも充放電サイクル寿命
を向上させることを目的としたものである。
において、正極を構成する活性炭素繊維を改良すること
により、電気容量が大きく、シかも充放電サイクル寿命
を向上させることを目的としたものである。
発明の構成
本発明は、上記の目的を達成するため、活性炭素繊維の
改良探索を行なったところ、つぎの活性炭素繊維がこの
電池系においてすぐれた効果を示すことを見いだした。
改良探索を行なったところ、つぎの活性炭素繊維がこの
電池系においてすぐれた効果を示すことを見いだした。
すなわち、リチウム金属を負極とし、有機電解液を用い
る充電可能な電池の正極として、フェノール系樹脂より
得られた活性炭素繊維を主体としたことを特徴とするも
のである。
る充電可能な電池の正極として、フェノール系樹脂より
得られた活性炭素繊維を主体としたことを特徴とするも
のである。
フェノール系樹脂繊維はその純度が高く、比表面積も大
きい。しかも均一性にもすぐれるので、これより得た活
性炭素繊維は同じように純度が高いとともに、比表面積
も大きく、織布又は不織布のシート状にしても比表面積
の均一なものができる。
きい。しかも均一性にもすぐれるので、これより得た活
性炭素繊維は同じように純度が高いとともに、比表面積
も大きく、織布又は不織布のシート状にしても比表面積
の均一なものができる。
５べ〕
たとえば、本発明における活性炭素繊維の特徴を従来の
活性炭素繊維と比較すると第１表の如くなる。
活性炭素繊維と比較すると第１表の如くなる。
（第 １ 表）
これから明らかなように、本発明の活性炭素繊維は従来
よりも比表面積がはるかに大きく、シかも比表面積を任
意に選択することができる。また純度も灰分よシみて従
来品よりはるかにすぐれている。
よりも比表面積がはるかに大きく、シかも比表面積を任
意に選択することができる。また純度も灰分よシみて従
来品よりはるかにすぐれている。
本発明における活性炭素繊維の好ましい細孔半径は１０
〜６０への範囲である。活性炭素繊維の細孔半径が１０
八よりも小であると電解液の浸透が困難となり、電気容
量が減少する。一方逆に６、、、ノ ６０人よりも大であると比表面積が減少し、電子伝導性
が悪化して好ましくない。
〜６０への範囲である。活性炭素繊維の細孔半径が１０
八よりも小であると電解液の浸透が困難となり、電気容
量が減少する。一方逆に６、、、ノ ６０人よりも大であると比表面積が減少し、電子伝導性
が悪化して好ましくない。
この活性炭素繊維は結着剤で混合し、シート成型をする
ことができるが、結着剤を含まずにそれ自体で織布又は
不織布のシート状に成形することができ、使い易さとし
ては布状の方が便利である。
ことができるが、結着剤を含まずにそれ自体で織布又は
不織布のシート状に成形することができ、使い易さとし
ては布状の方が便利である。
また、この活性炭素繊維を正極として用いる場合、その
片面に集電体をラミネートするか、あるいは一体化して
用いるが、集電体材料としては、アルミニウム、チタン
などのラス、スクリーン。
片面に集電体をラミネートするか、あるいは一体化して
用いるが、集電体材料としては、アルミニウム、チタン
などのラス、スクリーン。
パンチングメタルを用いることができる。
さらによい手段としては、活性炭素繊維の片面に均一か
つ強固に集電体部材が付着することの可能な金属粉末の
溶射がすぐれている。
つ強固に集電体部材が付着することの可能な金属粉末の
溶射がすぐれている。
こうすることにより一体化する集電体に起因して集電効
果が向上するばかりでなく、活性炭素繊維の強力な補強
材ともなり、充放電サイクル寿命の向上が期待できる。
果が向上するばかりでなく、活性炭素繊維の強力な補強
材ともなり、充放電サイクル寿命の向上が期待できる。
実施例の説明
以下、実施例によって本発明を説明する。
７ ・
（実施例１）
繊維化したフェノール樹脂を約１０００℃にて不活性雰
囲気（Ｎ２ガス）中にて熱処理し、比表面積２３ｏ ｏ
ｔｒ？／ｇの活性炭素繊維を得た。これを加工して厚さ
０．５Ｍの不織布のシート状とし、直径１４鵡の円形に
打ち抜いた。
囲気（Ｎ２ガス）中にて熱処理し、比表面積２３ｏ ｏ
ｔｒ？／ｇの活性炭素繊維を得た。これを加工して厚さ
０．５Ｍの不織布のシート状とし、直径１４鵡の円形に
打ち抜いた。
そして、同じ大きさのアルミニウムのラスよりなる集電
体と重ねて正極とし、厚さ０．５１１＆、大きさ１２Ｊ
ＥＩＩのリチウム金属を負極、セパレータとしてポリプ
ロピレンの不織布、電解液としてプロピレンカーボネー
トとＤＭＥとを容積比１：１で混合し、この混合液に過
塩素酸リチウムを１モル／ｌの濃度で添加したものをそ
れぞれ準備した。
体と重ねて正極とし、厚さ０．５１１＆、大きさ１２Ｊ
ＥＩＩのリチウム金属を負極、セパレータとしてポリプ
ロピレンの不織布、電解液としてプロピレンカーボネー
トとＤＭＥとを容積比１：１で混合し、この混合液に過
塩素酸リチウムを１モル／ｌの濃度で添加したものをそ
れぞれ準備した。
これらの材料を用い、図に示すような電池を作った。そ
の大きさは直径２０ｇ、厚さ１．６鴎である。
の大きさは直径２０ｇ、厚さ１．６鴎である。
まず、ポリプロピレンからなる絶縁封口リング１を、負
極端子を兼ねたステンレス鋼製封口板２と組み合わせ、
その開口部を上側に静置する。そして、封口板２の中に
リチウム金属からなる負極３を入れ、次に皿状セパレー
タ４を入れて前述した電解液を注液する０その後アルミ
ニウムのラス集電体６を片面に有する活性炭素繊維から
なる正極６をセパレータ４上に載せ、クロムを２０重量
部含有し、ニッケルを含まないステンレス鋼からなる正
極ケース７を封口リング１の外側にカップリングし、ケ
ース開口部を内側へかしめて封口する。
極端子を兼ねたステンレス鋼製封口板２と組み合わせ、
その開口部を上側に静置する。そして、封口板２の中に
リチウム金属からなる負極３を入れ、次に皿状セパレー
タ４を入れて前述した電解液を注液する０その後アルミ
ニウムのラス集電体６を片面に有する活性炭素繊維から
なる正極６をセパレータ４上に載せ、クロムを２０重量
部含有し、ニッケルを含まないステンレス鋼からなる正
極ケース７を封口リング１の外側にカップリングし、ケ
ース開口部を内側へかしめて封口する。
このようにしてえられた電池をＡとする。
（実施例２）
活性炭素繊維を織布とし、その他は実施例１とまったく
同じ材料条件として電池を試作した。これをＢとする。
同じ材料条件として電池を試作した。これをＢとする。
（実施例３）
集電体として、実施例１で得た活性炭素繊維の不織布の
片面にアルミニウムを溶射により１００μの厚さでコー
ティングした０その他は実施例１とまったく同じ材料条
件で電池を試作した。これをＣとする〇 比較例として、正極にセルロースより得た活性９ 、＋
− 炭素繊維布（比表面積１５００ｔｒ？／７ ）及びその
集電体として片面にチタンのラスを密着させたものを用
い、その他は実施例１と同じ材料条件で電池を構成した
。これをＤとする。
片面にアルミニウムを溶射により１００μの厚さでコー
ティングした０その他は実施例１とまったく同じ材料条
件で電池を試作した。これをＣとする〇 比較例として、正極にセルロースより得た活性９ 、＋
− 炭素繊維布（比表面積１５００ｔｒ？／７ ）及びその
集電体として片面にチタンのラスを密着させたものを用
い、その他は実施例１と同じ材料条件で電池を構成した
。これをＤとする。
これらＡ−Ｄの各電池の内部抵抗（ＩＲ）と、放電条件
は０．１ｍＡで１０時間、充電条件は０．１ｍＡ １０
時間で３．５ｖ定電圧力ツトを１サイクルとし、その初
期と３００サイクル終了後０．１？７ＬＡで定電流放電
を行ない、終止電圧２．ＯＶまでの放電持続時間を測定
した。その結果を第２表に示した。
は０．１ｍＡで１０時間、充電条件は０．１ｍＡ １０
時間で３．５ｖ定電圧力ツトを１サイクルとし、その初
期と３００サイクル終了後０．１？７ＬＡで定電流放電
を行ない、終止電圧２．ＯＶまでの放電持続時間を測定
した。その結果を第２表に示した。
（第 ２ 表）
１０／、−ジ
第２表から明らかなように、フェノール樹脂より得た活
性炭素繊維を正極として用いたＡ、Ｂ。
性炭素繊維を正極として用いたＡ、Ｂ。
Ｃは、いづれも従来の比較例に較べ、初期においてＩＲ
が小さく放電持続時間も長い。しかも比較例は３００サ
イクル後において放電時間が短かくなっているが、本発
明はほとんど劣下していない。
が小さく放電持続時間も長い。しかも比較例は３００サ
イクル後において放電時間が短かくなっているが、本発
明はほとんど劣下していない。
また、Ａ、Ｂ、Ｃの中でもとくに集電体を溶射によって
付着させたＣ１ｄＩＲがもつとも小さく、かつ放電持続
時間も長い。
付着させたＣ１ｄＩＲがもつとも小さく、かつ放電持続
時間も長い。
本発明者らの検討によると、電解液としては実施例で用
いたプロピレンカーボネートとＤＭＥとの混合有機溶媒
を用いたものの他、γブチロラクトンとＤＭＥとを混合
し、これに過塩素酸リチウムあるいはホウフッ化リチウ
ムを溶解したものも同様の効果が期待できる。
いたプロピレンカーボネートとＤＭＥとの混合有機溶媒
を用いたものの他、γブチロラクトンとＤＭＥとを混合
し、これに過塩素酸リチウムあるいはホウフッ化リチウ
ムを溶解したものも同様の効果が期待できる。
また、セパレータもポリプロピレン不織布の他、ガラス
繊維布、ポリプロピレン微孔膜などを用いることができ
る。
繊維布、ポリプロピレン微孔膜などを用いることができ
る。
なお、前記の実施例においては扁平なコイン型電池で説
明したが、この他ボタン型あるいは円筒１１ Ｎ ゛ 型電池においても同様な効果が期待できる。
明したが、この他ボタン型あるいは円筒１１ Ｎ ゛ 型電池においても同様な効果が期待できる。
発明の効果
以上のように本発明における充電可能な電池は、従来に
くらべて内部抵抗が低いとともに長期の充放電サイクル
寿命に耐え、かつ電気容量が大きいものであり、その応
用範囲は極めて広いものである。
くらべて内部抵抗が低いとともに長期の充放電サイクル
寿命に耐え、かつ電気容量が大きいものであり、その応
用範囲は極めて広いものである。
図面は本発明の実施例におけるコイン型の充電可能な電
池の断面図である。 １・・・・・・絶縁封口リング、２・・・・・・封口板
、３・・・・・・リチウム金属からなる負極、４・・・
・・・セパレータ、５・・・・・・正極集電体、６・・
・・・・正極、７・・・・・・正極ケース０ 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名７
池の断面図である。 １・・・・・・絶縁封口リング、２・・・・・・封口板
、３・・・・・・リチウム金属からなる負極、４・・・
・・・セパレータ、５・・・・・・正極集電体、６・・
・・・・正極、７・・・・・・正極ケース０ 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名７
Claims (4)
- （１） フェノール系樹脂よりえられた活性炭素繊維を
主体とした正極と、リチウム金属よりなる負極と、有機
溶媒を含んだ電解液を用いたことを特徴とする充電可能
な電池。 - （２）正極が活性炭素繊維の織布又は不織布からなるシ
ート状である特許請求の範囲第１項記載の充電可能な電
池。 - （３）正極の片面に集電体を有し、その集電体が正極片
面の活性炭素繊維にはソ均一に付着した金属からなる特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の充電可能な電池。 - （４）活性炭素繊維の細孔半径が１０〜５０への範囲に
ある特許請求の範囲第１項記載の充電可能な電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133477A JPS6025152A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 充電可能な電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58133477A JPS6025152A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 充電可能な電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025152A true JPS6025152A (ja) | 1985-02-07 |
Family
ID=15105691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58133477A Pending JPS6025152A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | 充電可能な電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025152A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62202463A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 | Kuraray Co Ltd | 電極材料 |
| JPH01183065A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-20 | Meidensha Corp | 金属ハロゲン電池 |
-
1983
- 1983-07-20 JP JP58133477A patent/JPS6025152A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62202463A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 | Kuraray Co Ltd | 電極材料 |
| JPH01183065A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-20 | Meidensha Corp | 金属ハロゲン電池 |
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