JPS6036064B2 - 固体電解質電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリチウムイオン導電性の固体電解質を備えたり
チウム系固体電池に関するものである。

リチウムを陰極とする固体電池は電池電圧及び単位重量
当りの電池容量が大きく、しかも固体電解質を用いるの
で漏液の心配がない等の利点を有している。この種電池
の固体電解質に用いるリチウムイオン導電体として、沃
化リチウム（Ｌｉｌ）が知られている。

これは安定なハロゲン化物で、その導電率は殆んど１０
０％近くリチウムイオンの導電によるもので電子導電率
は無視出来る程小さいが、室温におけるイオン導電率は
１×１０‐７（Ｑ地）‐１程度に過ぎず、この沃化リチ
ウムを固体電解質に用いた電池は内部抵抗が大きくなっ
て微少電流での放電しかできない。又沃化リチウムのイ
オン導電性を改善するために添加剤としてカルシウムや
バリウムなどの金属イオンをドープする試みがなされ、
例えば沃化リチウムに０．４〜１モル％の沃化カルシウ
ムを添加した園港体及び沃化リチウムに４０モル％のＡ
Ｉ２０３を添加した固熔体は夫々室温で２．６×１０‐
６（Ｑ肌）‐１及び１×１０‐５（Ｑ肌）‐１のイオン
導電率を示す。

しかしこれら固体電解質を電池に用いた場合の特性は、
イオン導電率の大小による電解質の抵抗損失（Ｅｒ）以
外に各極の過電圧（ｍｅ、汀由）が関与する。

即ち電池の作動電圧は Ｖ【ｉ｝＝Ｖ−（汀ｅ＋竹田十Ｅｒ） で表はされ、ｍｅはＬｉが酸化反応により固体電解質中
に熔解するための過電圧であり、又竹田は団体電解質中
のＬｉ＋と正極活物質との間の還元反応により生ずる過
電圧であって、特に後者の汀由が過電圧に大きな影響を
およぼす。

本発明はリチウムイオン導電率が比較的良好でしかも電
池に用いた場合の過電圧が小さい固体電解質を提供する
ものである。

本発明による電解質組成物は沃化リチウムに添加剤とし
て１〜３モル％の沃化ニッケルを含む固溶体からなり、
以下その作成例について説明する。

先ず市販特級沃化リチウム（Ｌｉｌ・牡１２０）をアル
ゴン気流中２００００で一夜乾燥して無水Ｌｉｌを得る
。

この無水Ｌｉｌと市販特級沃化ニッケル（Ｎｉｌ２）と
をドライボックス中で所要モル比に秤量混合し、この混
合物をアルゴン雰囲気中で５５０００５時間焼成する。
ついで炉中よりとり出した生成物を微粉砕して電解質試
料を得た。この試料約１ｇを１０側少の金型に入れて成
型したべレットの両側にリチウム板を圧着し、ＩＫＨｚ
万能ブリッジにより導電率を測定した。

第１図はい１に対するＮｉｌ２の含有モル％と室温での
導電率の関係を示し、最大値１．５×１０−６（０肌）
‐１であった。

又第２図は同上電解質の導電率の経時変化を示し、４ケ
月後でも導電率の低下は殆どなく、非常に安定な組成物
であることがわかる。

第３図は電池の過電圧特性を示し、Ａは本発明による電
解質を、ＢはＬｉｌもこ４０モル％のＡＩ２０３を添加
した電解質を夫々用いた電池の場合である。

これら電池はいづれも負極として厚み０．４柳のＩＪチ
ウム板を、正極としてＰｂ１２とＰｂとを重量比７：３
の割合で混合した成型体を用いた。この第３図から本発
明による電池は過電圧が小さく、放電性能の向上に寄与
することがわかる。

尚、本発明電池の過電圧が小さい理由は詳かでないが、
正極と固体電解質との界面にＮｉ＋＋が存在するとき何
らかの理由で界面の親和度がよくなり、固体電解質中の
Ｌｉ＋と正極活物質との反応が円滑に進行するためと考
えられる。上述の如く本発明によればリチウム系固体電
池の電解質として沃化リチウムに沃化ニッケルを添加し
た固溶体を用いることにより、電池の放電特性を改善す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はＬｉｌ−Ｎｉｌ２系固溶体における含有Ｎｉｌ
２のモル％とイオン導電率との関係を示す特性図、第２
図は同上固熔体におけるイオン導電率の経時変化を示す
図、第３図は本発明による電池の過電圧特性を示す図で
ある。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リチウムを主体とする陰極と、陽極と、沃化リチウ
   ムに微量の沃化ニツケルを含む固溶体よりなる固体電解
   質とを備えてなる固体電解質電池。