JPS6110882A - 炭素繊維を正極とするＬｉ二次電池 - Google Patents
炭素繊維を正極とするＬｉ二次電池Info
- Publication number
- JPS6110882A JPS6110882A JP59130903A JP13090384A JPS6110882A JP S6110882 A JPS6110882 A JP S6110882A JP 59130903 A JP59130903 A JP 59130903A JP 13090384 A JP13090384 A JP 13090384A JP S6110882 A JPS6110882 A JP S6110882A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- positive electrode
- electrode made
- electrolyte
- carbon fiber
- 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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Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- 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】
産業上の利用分野
この発明はグラファイト化率の高い炭素繊維を正極とし
た高性能のＬｉ二次電池に関するものである。
た高性能のＬｉ二次電池に関するものである。
従来の技術
最近Ｌｉを負極とした高性能電池が、軽量、高エネルギ
ー密度ということで注目されている。
ー密度ということで注目されている。
Ｌｉ電池で正極にグラファイトを用いること自体はすで
に知られている。例えばＪ、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉ
ｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ 、 １１８ （１９７１）、ｐ
、１１８ＧにはＬｉ／亜硫酸ジメチル、ＬｉＣ１ＱＩ／
グラフアイト電池が記載されているが、充電限界はグラ
ファイトｌ’ｇ当り０．０２５Ａｈで非常に低いもので
ある。
に知られている。例えばＪ、ＥＩｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉ
ｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ 、 １１８ （１９７１）、ｐ
、１１８ＧにはＬｉ／亜硫酸ジメチル、ＬｉＣ１ＱＩ／
グラフアイト電池が記載されているが、充電限界はグラ
ファイトｌ’ｇ当り０．０２５Ａｈで非常に低いもので
ある。
又、特開昭５８−１３５５８１号公報には炭素繊維を正
極に用い電解質としてＬｉＰＦ６を用いた例が記載され
ているが、前者と同じく電池特性としては満足できるほ
どのものではない。
極に用い電解質としてＬｉＰＦ６を用いた例が記載され
ているが、前者と同じく電池特性としては満足できるほ
どのものではない。
その理由としては、グラファイトを単に導電材料として
使用しているにすぎず、そのインターカレーションを利
用しているとしてもグラファイトの形状や種類の検討が
不適当であり、又用いた電解質も不適当であったためと
考えられる。
使用しているにすぎず、そのインターカレーションを利
用しているとしてもグラファイトの形状や種類の検討が
不適当であり、又用いた電解質も不適当であったためと
考えられる。
発明が解決しようとする問題点
本発明はグラファイトのインターカレーションを電荷を
貯えるメカニズムとして利用して′、画期的に充電能力
を高めると同時に、できる限り充放電中に起こる電解液
の劣化を防ぎ、電池寿命の長期化を計ることを目的とし
た。その結果以下に説明するように、この目的に合致す
るしに二次電池の開発に成功したものである。
貯えるメカニズムとして利用して′、画期的に充電能力
を高めると同時に、できる限り充放電中に起こる電解液
の劣化を防ぎ、電池寿命の長期化を計ることを目的とし
た。その結果以下に説明するように、この目的に合致す
るしに二次電池の開発に成功したものである。
問題点を解決するための手段・作用
本発明は正極としてグラファイト化率の高い炭素ｍ維（
以下ＣＦと略する。）を用い、負極にＬｉ金属を用いる
ことを一つの特徴とするものである。
以下ＣＦと略する。）を用い、負極にＬｉ金属を用いる
ことを一つの特徴とするものである。
ＣＰは量産され品質の向上はめざましく、高グラファイ
ト化率のものが容易に人手できるようになった。更にメ
ゾフェーズのピッチから作られたＣＦは安価でグラファ
イト化率が高い。これらのＣＦは通常直径が６〜ＩＯｐ
Ｌｍときわめて細く、このクロスやフィラメントが市販
されている。このように極細のＣＦは重量のわりにはき
わめて表面積が大きい。したがって二次電池として、イ
ンターカレーションという機構でエネルギーをためよう
とすればこのことはまさにうってつけとなる。
ト化率のものが容易に人手できるようになった。更にメ
ゾフェーズのピッチから作られたＣＦは安価でグラファ
イト化率が高い。これらのＣＦは通常直径が６〜ＩＯｐ
Ｌｍときわめて細く、このクロスやフィラメントが市販
されている。このように極細のＣＦは重量のわりにはき
わめて表面積が大きい。したがって二次電池として、イ
ンターカレーションという機構でエネルギーをためよう
とすればこのことはまさにうってつけとなる。
しかしＣＦを正極に用いただけでは優秀な二次電池をつ
くることはできない。
くることはできない。
本発明は電解質としてＬｉＢｒ及び／又はＬｉＩを用い
ることを他の一つの特徴としている。すなわち、従来Ｌ
ｉ電池の電解質としては、文献や特許などにおいては、
ＬｉＣ１ｊＱ、Ｌ ｉ Ｂ Ｆ４、ＬｉＡｓＦ６． Ｌ
ｉＰＦ６などが用いられているが、非プロトン性溶媒を
電解液として用いた場合、電解液の電導度は高いものの
、電気量を貯える能力は極めて低いものであった・ これに対し、ＬｉＢｒもしくはＬｉＩを用いるか、又は
この両者を併用する場合、同一条件で充電する限り、約
１００倍程度もの電気量を°貯えることができる。この
ことは本発明がいかに画期的であるかを示している。こ
れらの塩は溶媒に溶けたときにＢｒ−、Ｉ−、Ｉ玉等の
比較的イオン半径の小さな陰イオンを生ずるが、これら
は容易にグラファイト中にインターカレートされるから
である。
ることを他の一つの特徴としている。すなわち、従来Ｌ
ｉ電池の電解質としては、文献や特許などにおいては、
ＬｉＣ１ｊＱ、Ｌ ｉ Ｂ Ｆ４、ＬｉＡｓＦ６． Ｌ
ｉＰＦ６などが用いられているが、非プロトン性溶媒を
電解液として用いた場合、電解液の電導度は高いものの
、電気量を貯える能力は極めて低いものであった・ これに対し、ＬｉＢｒもしくはＬｉＩを用いるか、又は
この両者を併用する場合、同一条件で充電する限り、約
１００倍程度もの電気量を°貯えることができる。この
ことは本発明がいかに画期的であるかを示している。こ
れらの塩は溶媒に溶けたときにＢｒ−、Ｉ−、Ｉ玉等の
比較的イオン半径の小さな陰イオンを生ずるが、これら
は容易にグラファイト中にインターカレートされるから
である。
ハロゲン化リチウムの中でも電解質としてＬｉＦを用い
るときは結果はかんばしくない。ＬｉＦを用いるとＦ−
がグラファイト中にインターカレートされたときに、Ｃ
Ｆはぼろぼろに砕けてしまい、電池寿命が著しく短かい
結果となる。
るときは結果はかんばしくない。ＬｉＦを用いるとＦ−
がグラファイト中にインターカレートされたときに、Ｃ
Ｆはぼろぼろに砕けてしまい、電池寿命が著しく短かい
結果となる。
このように、正極としてＣＦを用いたこと及び電解質と
してＬｉａｒ及び／、又はＬｉＩを用いることは効果的
なインターカレーションとその逆反応を行わせる上で極
めて効果的である。
してＬｉａｒ及び／、又はＬｉＩを用いることは効果的
なインターカレーションとその逆反応を行わせる上で極
めて効果的である。
次にＣＦを正極と・し、Ｌｉ板を負極とし、二次電池を
構成する場合、電解液は通常用いられる非プロトン性溶
媒１例えば炭酸プロピレン（以１ＰＣと略す。）やテト
ラヒドロフラン（以下ＴＨＦと略す。）、ジメチルスル
ホキジッド、スルホランなどでよく、特に限定はしない
。
構成する場合、電解液は通常用いられる非プロトン性溶
媒１例えば炭酸プロピレン（以１ＰＣと略す。）やテト
ラヒドロフラン（以下ＴＨＦと略す。）、ジメチルスル
ホキジッド、スルホランなどでよく、特に限定はしない
。
ＬｉＢｒやＬｉＩは上記ルイス酸と比べて非プロトン性
溶媒に溶けにくく、かつ伝導度も劣り、そのためいまま
では使われなかったわけであるが、ＰＣ、！：ＴＨＦｌ
：１の混合溶媒中に数モルまでは溶けるので、電解液の
電気伝導度として、１０−４Ω−１ｃ ｍ −１台の値
はえられる。
溶媒に溶けにくく、かつ伝導度も劣り、そのためいまま
では使われなかったわけであるが、ＰＣ、！：ＴＨＦｌ
：１の混合溶媒中に数モルまでは溶けるので、電解液の
電気伝導度として、１０−４Ω−１ｃ ｍ −１台の値
はえられる。
しかしながら電池の内部抵抗を下げるためには電池の構
造上、極間距離をできるだけせばめ、極面積をできるだ
け広くとることが望ましい。
造上、極間距離をできるだけせばめ、極面積をできるだ
け広くとることが望ましい。
更にこの電池はＬ！電池であるから、この電池に附随す
る最大の問題、負極からのデンドライトの成長による短
絡、デンドライトの剥離によるエネルギー効率の低下な
どが起こる。その解決には従来文献や特許にみもれる諸
々の成果が適用できることはもちろんである６しかし基
本的には系から水分、酸素を完全に取り除くこと、充電
時には電圧を低く押えて溶媒の分解を避けること、など
が望ましい。このようにすることによりかなりの長寿命
の二次電池とすることができる。
る最大の問題、負極からのデンドライトの成長による短
絡、デンドライトの剥離によるエネルギー効率の低下な
どが起こる。その解決には従来文献や特許にみもれる諸
々の成果が適用できることはもちろんである６しかし基
本的には系から水分、酸素を完全に取り除くこと、充電
時には電圧を低く押えて溶媒の分解を避けること、など
が望ましい。このようにすることによりかなりの長寿命
の二次電池とすることができる。
なお１本発明では正極にグラファイト化率の高いＣＦを
用いるが、これを白金枠で囲うとか、炭素粉末でかため
るなど電極製作上の加工をほどこしたとしても、その基
本的考え方、即ち効率のよいインターカレーションを用
いている限り、それらの工夫は本発明の範囲内に含まれ
る。
用いるが、これを白金枠で囲うとか、炭素粉末でかため
るなど電極製作上の加工をほどこしたとしても、その基
本的考え方、即ち効率のよいインターカレーションを用
いている限り、それらの工夫は本発明の範囲内に含まれ
る。
実施例１
ＰＡＮ系のＣＦ（ヤング率４０ｔ／ｍｍ２） ０．２１
ｇをテフロン枠に巻きつけ、これを正極とした。一方Ｌ
ｉ板０．３ｇを負極とし、これをＰＣ８０ｃｃ、 ＴＨ
Ｆ８０ｃｃ、ＬｉＢｒ９ｇ （０，７モル）の電解液に
入れて、７ｍＡ／Ｃ１１１２の電流密度で１分間の充電
からはじめて、−回ごとに充電時間を１．１５倍ずつふ
やしながら充放電のくりかえしを行なわせた。放電は３
００Ωの抵抗を介して行なわせ、電圧が１．８Ｖに達し
たところで停止させた。温度は３０°Ｃとした。その結
果、電気量０．３３Ａｈ、電力Ｑ、８９Ｗｈまでをとり
だすことができた。これはグラフアイＮｇ当り４．２Ｗ
ｈのエネルギー密度に相当する。この際電気量効率は平
均８３％、エネルギー効率は３７％であった。
ｇをテフロン枠に巻きつけ、これを正極とした。一方Ｌ
ｉ板０．３ｇを負極とし、これをＰＣ８０ｃｃ、 ＴＨ
Ｆ８０ｃｃ、ＬｉＢｒ９ｇ （０，７モル）の電解液に
入れて、７ｍＡ／Ｃ１１１２の電流密度で１分間の充電
からはじめて、−回ごとに充電時間を１．１５倍ずつふ
やしながら充放電のくりかえしを行なわせた。放電は３
００Ωの抵抗を介して行なわせ、電圧が１．８Ｖに達し
たところで停止させた。温度は３０°Ｃとした。その結
果、電気量０．３３Ａｈ、電力Ｑ、８９Ｗｈまでをとり
だすことができた。これはグラフアイＮｇ当り４．２Ｗ
ｈのエネルギー密度に相当する。この際電気量効率は平
均８３％、エネルギー効率は３７％であった。
実施例？
実施例１と同一条件で、ただし電解質としてＬｉＢｒの
代りにＬｉ１１３ｇを用いた。その結果、電気ｌ（］、
５ＥｉＡｈ、電力１．３社までをとりだすことができた
。これはグラフアイ）Ｉｇ当り８．２Ｗｈのエネルキ’
１度に相当する。この際電気量効率は平均９３％、エネ
ルギー効率は５１％であった。
代りにＬｉ１１３ｇを用いた。その結果、電気ｌ（］、
５ＥｉＡｈ、電力１．３社までをとりだすことができた
。これはグラフアイ）Ｉｇ当り８．２Ｗｈのエネルキ’
１度に相当する。この際電気量効率は平均９３％、エネ
ルギー効率は５１％であった。
比較例１
実施例１と同一条件で、ただし電解質としてＬｉＢｒの
代りにＬｉＣ１０４１１ｇを用いた。その結果、貯わえ
られたエネルギーは実施例１の場合の１／＋００にも達
しなかった。
代りにＬｉＣ１０４１１ｇを用いた。その結果、貯わえ
られたエネルギーは実施例１の場合の１／＋００にも達
しなかった。
比較例？
実施例１と同一条件で、ただし電解質として１ｉＢＦ、
９ｇを用いた。その結果、は比較例２よりも若干優れて
はいるが同程度にかんばしくなかった。
９ｇを用いた。その結果、は比較例２よりも若干優れて
はいるが同程度にかんばしくなかった。
実施例３
実施例２と同一条件で、ただし用いたＣＦはＰＡＮ系の
低級品（ヤング率２３ｔ／ａｍ２）であった。
低級品（ヤング率２３ｔ／ａｍ２）であった。
壱の結果、電気量０．２５Ａｈ、電力０．５４１ｊｌｈ
までをとりだすことができた。明らかにグラファイト化
率の低いＣＦでは貯わえられるエネルギーも低く、でき
るだけ完全なグラファイト結晶をもつＣＦを使うへきこ
とがわかる。
までをとりだすことができた。明らかにグラファイト化
率の低いＣＦでは貯わえられるエネルギーも低く、でき
るだけ完全なグラファイト結晶をもつＣＦを使うへきこ
とがわかる。
発明の効果
本発明のＬに次電池は電極材料にグラファイトとＬｌと
いう軽い物質を使っており、従来の技術ではえられなか
った高エネルギー密度の充電ができることから宇宙、海
洋、自動車などの用途に有用である。
いう軽い物質を使っており、従来の技術ではえられなか
った高エネルギー密度の充電ができることから宇宙、海
洋、自動車などの用途に有用である。
代理人 弁理士 井 上 雅 生
手続補正書
昭和５９年 ８月２ Ｂ
特許庁長官 志 賀 学 殿
１、事件の表示
昭和５９年特許願第１３０９０３号
２、発明の名称
炭素繊維を正極とするＬｉ二次電池
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住所 東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称 （６
６５）新日本製鐵株式會社 代表者 武 １） 豊 ４、代理人 〒１０３ 住所 東京都中央区日本橋２丁目２番１号５、補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６８補正の内容 （１）明細書第２頁第７行の「使用しているにすぎず、
」を「使用しているにすぎないか、もしくは」と補正す
る。
６５）新日本製鐵株式會社 代表者 武 １） 豊 ４、代理人 〒１０３ 住所 東京都中央区日本橋２丁目２番１号５、補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６８補正の内容 （１）明細書第２頁第７行の「使用しているにすぎず、
」を「使用しているにすぎないか、もしくは」と補正す
る。
（２）同第３頁第２０行の「電解液の主導度はｊを「電
解液への溶解度は」と補正する。
解液への溶解度は」と補正する。
（３）同第５頁第７行の「かつ伝導度も劣り、」を削除
する。
する。
Claims (1)
- 電解質としてＬｉＢｒもしくはＬｉＩ、又はこの両方を
含む非水溶媒を電解液とし、正極に炭素繊維を、負極に
Ｌｉ金属を用いたことを特徴とする二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130903A JPS6110882A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 炭素繊維を正極とするＬｉ二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130903A JPS6110882A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 炭素繊維を正極とするＬｉ二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110882A true JPS6110882A (ja) | 1986-01-18 |
Family
ID=15045415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130903A Pending JPS6110882A (ja) | 1984-06-27 | 1984-06-27 | 炭素繊維を正極とするＬｉ二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110882A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6212074A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | アルカリ金属電池 |
| JPH0195471A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Sharp Corp | 二次電池 |
| JPH02128344U (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | ||
| US7238449B2 (en) | 2001-05-15 | 2007-07-03 | Fdk Corporation | Nonaqueous electrolytic secondary battery and method of producing anode material thereof |
| JP2022522657A (ja) * | 2019-03-08 | 2022-04-20 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 再充電可能な金属ハロゲン化物電池 |
| US12288877B2 (en) | 2020-07-13 | 2025-04-29 | International Business Machines Corporation | Rechargeable metal halide battery with intercalation anode |
| US12334500B2 (en) | 2018-01-16 | 2025-06-17 | International Business Machines Corporation | Rechargeable metal halide battery |
-
1984
- 1984-06-27 JP JP59130903A patent/JPS6110882A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6212074A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp | アルカリ金属電池 |
| JPH0195471A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Sharp Corp | 二次電池 |
| JPH02128344U (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-23 | ||
| US7238449B2 (en) | 2001-05-15 | 2007-07-03 | Fdk Corporation | Nonaqueous electrolytic secondary battery and method of producing anode material thereof |
| US7608366B2 (en) | 2001-05-15 | 2009-10-27 | Fdk Corporation | Nonaqueous electrolytic secondary battery and method of producing anode material thereof |
| US12334500B2 (en) | 2018-01-16 | 2025-06-17 | International Business Machines Corporation | Rechargeable metal halide battery |
| JP2022522657A (ja) * | 2019-03-08 | 2022-04-20 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 再充電可能な金属ハロゲン化物電池 |
| US12288877B2 (en) | 2020-07-13 | 2025-04-29 | International Business Machines Corporation | Rechargeable metal halide battery with intercalation anode |
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