JPS6031067B2 - 電池用正極の製造法 - Google Patents
電池用正極の製造法Info
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- JPS6031067B2 JPS6031067B2 JP54055982A JP5598279A JPS6031067B2 JP S6031067 B2 JPS6031067 B2 JP S6031067B2 JP 54055982 A JP54055982 A JP 54055982A JP 5598279 A JP5598279 A JP 5598279A JP S6031067 B2 JPS6031067 B2 JP S6031067B2
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- Japan
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- positive electrode
- battery
- lithium carbonate
- cupric oxide
- lithium
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/06—Electrodes for primary cells
- H01M4/08—Processes of manufacture
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明な、電池、特に軽金属を負極活物質とし、酸化第
二銅を正極活物質とする有機電解質電池の正極の製造法
に関するもので、製作が容易で、放電特性に優れ、エネ
ルギー密度の高いボタン形有機電解質電池に好適な正極
を提供することを目的とする。
二銅を正極活物質とする有機電解質電池の正極の製造法
に関するもので、製作が容易で、放電特性に優れ、エネ
ルギー密度の高いボタン形有機電解質電池に好適な正極
を提供することを目的とする。
従来、電解質としてプロピルカーボネートやｙープチロ
ラクトンなどの有機溶媒に溶質として過塩素酸リチウム
やホウフツ化リチウム等を溶解した有機電解質を用い、
リチウム，マグネシウム，アルミニウム等の軽金属を負
極とし、金属のハロゲン化物や酸化物を正極として使用
する有機電解質電池が知られている。
ラクトンなどの有機溶媒に溶質として過塩素酸リチウム
やホウフツ化リチウム等を溶解した有機電解質を用い、
リチウム，マグネシウム，アルミニウム等の軽金属を負
極とし、金属のハロゲン化物や酸化物を正極として使用
する有機電解質電池が知られている。
一般的に電池は全て正極，負極，セパレータおよび電解
液、そしてそれらを包む電池容器とから構成されている
。
液、そしてそれらを包む電池容器とから構成されている
。
そしてこの電池容積は、自由な大きさ、形状をとること
はできず、機器に組込むために定められた容積，形状を
有しているのが一般的であり、電池の特性として、でき
るだけ小形で高エネルギーが取り出せることが望ましい
。近年薄形のウオッチや電卓の開発に伴って、特に高エ
ネルギーであり、放電特性の優れた一次電池の要望が大
である。リチウムを負極，酸化第二銅を正極活物質とし
たボタン形電池においては、酸化第二銅が導電性を有し
ないために、アセチレンブラック等の導電村および四フ
ツ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体等の結着材
を加えて加圧成形したべレット状の正極を用いていた。
はできず、機器に組込むために定められた容積，形状を
有しているのが一般的であり、電池の特性として、でき
るだけ小形で高エネルギーが取り出せることが望ましい
。近年薄形のウオッチや電卓の開発に伴って、特に高エ
ネルギーであり、放電特性の優れた一次電池の要望が大
である。リチウムを負極，酸化第二銅を正極活物質とし
たボタン形電池においては、酸化第二銅が導電性を有し
ないために、アセチレンブラック等の導電村および四フ
ツ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体等の結着材
を加えて加圧成形したべレット状の正極を用いていた。
しかしながら、導電材や結着材を用いているため、活物
質としての酸化第二鋼の充填量が減少することより、放
電容量が低下し、高エネルギー密度電池は望めなかった
。一方、導電村、結着材を最小にし充填密度を上げるこ
とも可能であるが、この電池系においては、放電反応に
伴って正極が膨潤することより、充填密度を上げすぎる
と、放電末期には電池容器のふくれを生じ、使用機器の
池部品を圧迫するという欠点があり、電池容器のふくれ
を最小限にする程度の充填量とする必要性があった。し
たがって、適当な充填量の場合には、正極としての酸化
第二銅のべレットは、粉末を加圧成形しているために厚
みが減少し、極間距離の増加，集軍体との接触不良を生
じる。以上の点から、スベーサとして含液性を有した金
属多孔体７を第３図または第４図のように負極３または
正極５の背面に挿入するか、または第５図のようにポリ
プロピレンなどの不織布７′を両極間に挿入して電池を
構成していた。
質としての酸化第二鋼の充填量が減少することより、放
電容量が低下し、高エネルギー密度電池は望めなかった
。一方、導電村、結着材を最小にし充填密度を上げるこ
とも可能であるが、この電池系においては、放電反応に
伴って正極が膨潤することより、充填密度を上げすぎる
と、放電末期には電池容器のふくれを生じ、使用機器の
池部品を圧迫するという欠点があり、電池容器のふくれ
を最小限にする程度の充填量とする必要性があった。し
たがって、適当な充填量の場合には、正極としての酸化
第二銅のべレットは、粉末を加圧成形しているために厚
みが減少し、極間距離の増加，集軍体との接触不良を生
じる。以上の点から、スベーサとして含液性を有した金
属多孔体７を第３図または第４図のように負極３または
正極５の背面に挿入するか、または第５図のようにポリ
プロピレンなどの不織布７′を両極間に挿入して電池を
構成していた。
しかしながら、このようなスベーサを挿入すると、その
容積分だけ活物質の量は減少する不都合がある。また、
正，負極間に不織布７′等を挿入することは、含浸され
た有機電解質の比電導度が水溶液に比べて約２桁低いこ
とより、内部抵抗の増大による放電電圧の低下をまねき
、特に、放電初期の電圧の立ち上がりが悪いという欠点
があった。また、電気伝導性の良い酸化鋼のみからなる
正極板の製造法として、特開昭５１−１２２７２ｙ号公
報記載の酸化銅とアルカリ金属酸化物、例えばＬｉ２０
やＮａ２０との混合物を焼成して、アルカリ金属を酸化
鋼中に間落させて作る方法がある。この方法により電気
伝導性に優れた多孔体の正極を得ることができるが、次
のような欠点がある。
容積分だけ活物質の量は減少する不都合がある。また、
正，負極間に不織布７′等を挿入することは、含浸され
た有機電解質の比電導度が水溶液に比べて約２桁低いこ
とより、内部抵抗の増大による放電電圧の低下をまねき
、特に、放電初期の電圧の立ち上がりが悪いという欠点
があった。また、電気伝導性の良い酸化鋼のみからなる
正極板の製造法として、特開昭５１−１２２７２ｙ号公
報記載の酸化銅とアルカリ金属酸化物、例えばＬｉ２０
やＮａ２０との混合物を焼成して、アルカリ金属を酸化
鋼中に間落させて作る方法がある。この方法により電気
伝導性に優れた多孔体の正極を得ることができるが、次
のような欠点がある。
すなわちアルカリ金属酸化物の融点は相当高く、例えば
Ｌｉ２０では１７００００以上である。このため、酸化
鋼中にアルカリ金属を固溶させる時には、酸化鋼、アル
カリ金属酸化物の両方が固体であり、固相−固相の反応
となる。酸化鋼表面のアルカリ金属酸化物の分布は、固
体であるため不均一となりやすく、そのため数度にわた
って、加熱、粉砕のサイクルを繰り返す必要がある。侍
開昭５１−１２２７２ｙ号公報においても、まず酸化鋼
中ヘアルカリ金属を間落させるために一度加熱し、得ら
れた固港体を一度２００メッシュのふるいを通るように
して、その後もう一度加熱して成形された焼緒正極板を
得ている。本発明は、この従釆の酸化リチウムの代りに
炭酸リチウムを用いることを特徴としている。
Ｌｉ２０では１７００００以上である。このため、酸化
鋼中にアルカリ金属を固溶させる時には、酸化鋼、アル
カリ金属酸化物の両方が固体であり、固相−固相の反応
となる。酸化鋼表面のアルカリ金属酸化物の分布は、固
体であるため不均一となりやすく、そのため数度にわた
って、加熱、粉砕のサイクルを繰り返す必要がある。侍
開昭５１−１２２７２ｙ号公報においても、まず酸化鋼
中ヘアルカリ金属を間落させるために一度加熱し、得ら
れた固港体を一度２００メッシュのふるいを通るように
して、その後もう一度加熱して成形された焼緒正極板を
得ている。本発明は、この従釆の酸化リチウムの代りに
炭酸リチウムを用いることを特徴としている。
炭酸リチウムの融点は６１８℃であり、この温度以上で
は炭酸リチウムは液体となる。炭酸リチウムと酸化鋼の
混合物を炭酸リチウムの融点以上、酸化鋼の融点（１０
２がＣ）以下の温度に加熱すると、まず炭酸リチウムが
溶融して、酸化鋼の表面を均一にぬらすようになり、そ
の後炭酸リチウムと酸化銅の反応が徐々に進行して、リ
チウム酸化物が固溶した酸化鋼となる。この方法によれ
ば、リチウムの分布が従釆の方法に比べて均一となり、
一度の加熱で十分である。したがって、炭酸リチウムを
用いることにより、炭酸リチウムと酸化銅の混合成形体
を一度加熱するだけで、リチウムが均一に固溶して電気
伝導性が良好で、また強度も十分大きい正極板を得るこ
とができる。以下本発明の実施例を説明する。
は炭酸リチウムは液体となる。炭酸リチウムと酸化鋼の
混合物を炭酸リチウムの融点以上、酸化鋼の融点（１０
２がＣ）以下の温度に加熱すると、まず炭酸リチウムが
溶融して、酸化鋼の表面を均一にぬらすようになり、そ
の後炭酸リチウムと酸化銅の反応が徐々に進行して、リ
チウム酸化物が固溶した酸化鋼となる。この方法によれ
ば、リチウムの分布が従釆の方法に比べて均一となり、
一度の加熱で十分である。したがって、炭酸リチウムを
用いることにより、炭酸リチウムと酸化銅の混合成形体
を一度加熱するだけで、リチウムが均一に固溶して電気
伝導性が良好で、また強度も十分大きい正極板を得るこ
とができる。以下本発明の実施例を説明する。
まず酸化第二銅粉末と炭酸リチウム粉末とをモル比で聡
：２の割合で混合し、その混合物５５雌を直径４．２肌
，厚さ１．仇舷の円盤状に成形した。この成形体の多孔
度３７％であった。次にこの成形体を大気中で温度８０
０ｑｏにて５時間焼成し、酸化第二銅と炭酸リチウムを
反応，競結させ、多孔性正極を得た。正極の多孔度は、
焼成前のべレットで、多孔度４０％以上にすると、成形
後の取り扱い中にくずれやすく、４０％以下の多孔度と
することが望ましい。また、３５％以下の多孔度では、
ベレットの厚みが減少し、電池に組み入れた場合、正極
端子を兼ねるケースとの接触が不安定である。炭酸リチ
ウム粉末の添加は、酸化第二銅粉末のみでは、焼結後の
べレットもくずれやすく、取り扱い困難であり、炭酸リ
チウムを添加し、焼結させることによって、酸化第二銅
と反応し、リチウム金属酸化物が固落した酸化第二銅と
なり、電気伝導性が著しく増大し、また凝結後のべレッ
トも十分取り扱うことが可能な強度になる。
：２の割合で混合し、その混合物５５雌を直径４．２肌
，厚さ１．仇舷の円盤状に成形した。この成形体の多孔
度３７％であった。次にこの成形体を大気中で温度８０
０ｑｏにて５時間焼成し、酸化第二銅と炭酸リチウムを
反応，競結させ、多孔性正極を得た。正極の多孔度は、
焼成前のべレットで、多孔度４０％以上にすると、成形
後の取り扱い中にくずれやすく、４０％以下の多孔度と
することが望ましい。また、３５％以下の多孔度では、
ベレットの厚みが減少し、電池に組み入れた場合、正極
端子を兼ねるケースとの接触が不安定である。炭酸リチ
ウム粉末の添加は、酸化第二銅粉末のみでは、焼結後の
べレットもくずれやすく、取り扱い困難であり、炭酸リ
チウムを添加し、焼結させることによって、酸化第二銅
と反応し、リチウム金属酸化物が固落した酸化第二銅と
なり、電気伝導性が著しく増大し、また凝結後のべレッ
トも十分取り扱うことが可能な強度になる。
第１図は混合物中の炭酸リチウムの量と得られた暁結多
孔体の電気伝導度。
孔体の電気伝導度。
（Ｑ・肌）の関係を示すもので、炭酸リチウム含有量１
．５〜３．０モル％の範囲で、電気伝導度が最大となる
。焼成温度については、実施例では、８００ｑｏにて焼
成したが、炭酸リチウム，酸化第二銅の融点がそれぞれ
、６１８ｑｏ、１０２６ｑｏであり、６１８ｑｏ以下で
は、電気伝導性が低く、競結も十分でなかった。
．５〜３．０モル％の範囲で、電気伝導度が最大となる
。焼成温度については、実施例では、８００ｑｏにて焼
成したが、炭酸リチウム，酸化第二銅の融点がそれぞれ
、６１８ｑｏ、１０２６ｑｏであり、６１８ｑｏ以下で
は、電気伝導性が低く、競結も十分でなかった。
また１０２６ｑｏ以上では、酸化第二銅が溶融し、ベレ
ットとしては存在しなかった。６１８ｏＣ〜１０２がｏ
の範囲においては、大きな差はなく、電気伝導性，競精
とも良好であった。
ットとしては存在しなかった。６１８ｏＣ〜１０２がｏ
の範囲においては、大きな差はなく、電気伝導性，競精
とも良好であった。
以上のようにして得られた多孔性正極を用いた電池にお
いては、極間距離を最４・限にし、正極それ自体保液性
を有し電解液の表面接触が最大限に行なわれることによ
り、反応表面積が増加し、放鰭特性の向上および安定化
が望めるとともに、導亀村や結着材、または含液材等の
スベーサを含まず、放電容量のすぐれた高エネルギー密
度電池が期待できる。
いては、極間距離を最４・限にし、正極それ自体保液性
を有し電解液の表面接触が最大限に行なわれることによ
り、反応表面積が増加し、放鰭特性の向上および安定化
が望めるとともに、導亀村や結着材、または含液材等の
スベーサを含まず、放電容量のすぐれた高エネルギー密
度電池が期待できる。
第２図は上記の正極を用いたりチウム電池を示すもので
ある。
ある。
１はステンレス鋼製上ケースで、その周縁にポリプロピ
レン製パッキング２を挿入してある。
レン製パッキング２を挿入してある。
この上ケース１の内面に、直径４．６帆，厚さ０．９仇
岬の円板状金属リチウム負極３を圧着し、ポリプロピレ
ンからなるマイクロポーラスフィルムのセパレータ４、
本発明の多孔性正極５を挿入した後、１モル／その過塩
素酸リチウムを溶解したプロピレンカーボネートからな
る電解液を注入し、ステンレス鋼製下ケース６をパッキ
ング２に合わせ、下ケースの口縁をかしめて密封してあ
る。上記の構成の電池Ａと、各々酸化第二節粉末を成形
した正極を用いた第３図，第４図，第５図に示す従来の
構成の電池Ｂ，Ｃ，Ｄおよび第２図と同様の構成である
が酸化第二銅１００重量部と導鰭材５重軍部と結着剤７
重量部の混合物を成形した正極を用いた電池Ｅについて
、２び０で１雛０の定抵抗放電をしたときの放電特性を
第６図に示す。
岬の円板状金属リチウム負極３を圧着し、ポリプロピレ
ンからなるマイクロポーラスフィルムのセパレータ４、
本発明の多孔性正極５を挿入した後、１モル／その過塩
素酸リチウムを溶解したプロピレンカーボネートからな
る電解液を注入し、ステンレス鋼製下ケース６をパッキ
ング２に合わせ、下ケースの口縁をかしめて密封してあ
る。上記の構成の電池Ａと、各々酸化第二節粉末を成形
した正極を用いた第３図，第４図，第５図に示す従来の
構成の電池Ｂ，Ｃ，Ｄおよび第２図と同様の構成である
が酸化第二銅１００重量部と導鰭材５重軍部と結着剤７
重量部の混合物を成形した正極を用いた電池Ｅについて
、２び０で１雛０の定抵抗放電をしたときの放電特性を
第６図に示す。
第６図から明らかなように、本発明による正極を用いた
電池は、電圧安定性も良好であり、放電時間も従釆品に
比べて約１５％優れている。以上のように本発明は、製
作が容易で、放電特性に優れ、特にエネルギー密度の高
いボタン形の有機電解質電池を与える正極を提供するも
のである。
電池は、電圧安定性も良好であり、放電時間も従釆品に
比べて約１５％優れている。以上のように本発明は、製
作が容易で、放電特性に優れ、特にエネルギー密度の高
いボタン形の有機電解質電池を与える正極を提供するも
のである。
第１図は酸化第二銅と炭酸リチウムの混合物中の炭酸リ
チウムの含有量と得られた正極の電気伝導度との関係を
示す図、第２図は本発明の正極を用いたりチウム電池の
縦断面図、第３〜５図は従釆の電池の縦断面図、第６図
は各種電池の放電時性を示す。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
チウムの含有量と得られた正極の電気伝導度との関係を
示す図、第２図は本発明の正極を用いたりチウム電池の
縦断面図、第３〜５図は従釆の電池の縦断面図、第６図
は各種電池の放電時性を示す。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸化第二銅粉末と炭酸リチウムとの混合物を成形し
、この成形体を酸化第二銅の融点以下でかつ炭酸リチウ
ムの融点以上の温度で焼結して酸化第二銅の多孔体を得
ることを特徴とする電池用正極の製造法。 ２ 前記混合物の炭酸リチウムの含有量が１．５〜３．
０モル％である特許請求の範囲第１項記載の電池用正極
の製造法。 ３ 前記成形体の多孔度が３５〜４０％である特許請求
の範囲第１項または第２項記載の電池用正極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54055982A JPS6031067B2 (ja) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | 電池用正極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54055982A JPS6031067B2 (ja) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | 電池用正極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55148367A JPS55148367A (en) | 1980-11-18 |
| JPS6031067B2 true JPS6031067B2 (ja) | 1985-07-19 |
Family
ID=13014278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54055982A Expired JPS6031067B2 (ja) | 1979-05-08 | 1979-05-08 | 電池用正極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031067B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57174863A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-27 | Hitachi Maxell Ltd | Organic electrolyte cell |
| JPS62226560A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-05 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 非水電解液電池 |
-
1979
- 1979-05-08 JP JP54055982A patent/JPS6031067B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55148367A (en) | 1980-11-18 |
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