JPS6113569A - 高電流密度及び高電力密度を有する軽金属/(CF↓x)↓n電池 - Google Patents
高電流密度及び高電力密度を有する軽金属/(CF↓x)↓n電池Info
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- JPS6113569A JPS6113569A JP60130067A JP13006785A JPS6113569A JP S6113569 A JPS6113569 A JP S6113569A JP 60130067 A JP60130067 A JP 60130067A JP 13006785 A JP13006785 A JP 13006785A JP S6113569 A JPS6113569 A JP S6113569A
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- cfx
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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
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic 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
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- Primary Cells (AREA)
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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〕
本発明は電気化学的電池に関する。
米国特許第3,700,502号及び及び米国特許第3
、536.5324に開示されたような電池は電力を必
要とする多くのポータプル装置に用いられている。
、536.5324に開示されたような電池は電力を必
要とする多くのポータプル装置に用いられている。
このような装置にはフィルム前進用のモーター及ヒ補助
光用のエレクトロニソクフラノシュユニソトを用いるカ
メラも含まれる。
光用のエレクトロニソクフラノシュユニソトを用いるカ
メラも含まれる。
前記米国特許に開示された電池の商業的例は、チタング
リッドにそって成形された、ポリ (カーボンモノフル
オリド)[以下、(CFx)n と称する]、炭素及び
非接着性結合剤ポリ (テトラフルオロエチレン)F以
下、テフロン(Teflono)と称するコの分散体を
含むカソード構造及びリチウムアノードを含んでなる。
リッドにそって成形された、ポリ (カーボンモノフル
オリド)[以下、(CFx)n と称する]、炭素及び
非接着性結合剤ポリ (テトラフルオロエチレン)F以
下、テフロン(Teflono)と称するコの分散体を
含むカソード構造及びリチウムアノードを含んでなる。
電解液はT−ブチロラクトン中I M LiBF4で
ある。これらの電池は一般に、極限電流密度(limi
ting current densiLy)が約50
〜60ミリアンペア/平方センチメー1ル(n+A/c
fl)であり、最大電力密度(maximumpoiv
er density)が約29〜35ミリワット/平
方センチメートル(m W / cta )である。
ある。これらの電池は一般に、極限電流密度(limi
ting current densiLy)が約50
〜60ミリアンペア/平方センチメー1ル(n+A/c
fl)であり、最大電力密度(maximumpoiv
er density)が約29〜35ミリワット/平
方センチメートル(m W / cta )である。
〔発明が解決し、1、うとする問題点〕問題は、ある神
の高電力の適用に、また、より迅速にカメラの工l/り
1司−1ニノクフラノショ、を充電し、カメラもり、
<番3Iテープ1ノ:1−ダー中のモーターを回転さ一
1!、緊急警報器を嶋らしまたは緊急照明をつりるにD
I目:り大きい極限電流密度及び最大電力密度が必要な
ことである。
の高電力の適用に、また、より迅速にカメラの工l/り
1司−1ニノクフラノショ、を充電し、カメラもり、
<番3Iテープ1ノ:1−ダー中のモーターを回転さ一
1!、緊急警報器を嶋らしまたは緊急照明をつりるにD
I目:り大きい極限電流密度及び最大電力密度が必要な
ことである。
本発明に従えば、軽金属アノ−1、(CFX)nカッ−
1” (X 4;i: 1.2またG31それ未満であ
’l Itつnは不面定乙、二(indel、ermi
naLely)大きい数である)、ならびに、))電勇
度が少なくとも5 ×IO1ohm ’・(+11であ
り、h)カッ−]゛との接触角が40℃またC1lそれ
未11〜であり11すc) LiCIO4,1,iへS
[イ。
1” (X 4;i: 1.2またG31それ未満であ
’l Itつnは不面定乙、二(indel、ermi
naLely)大きい数である)、ならびに、))電勇
度が少なくとも5 ×IO1ohm ’・(+11であ
り、h)カッ−]゛との接触角が40℃またC1lそれ
未11〜であり11すc) LiCIO4,1,iへS
[イ。
及び1. i A I Cl 4から成るBYからjπ
は求またリチウ1、塩が、1)表面張力が25ダイン/
cm未満で1−1つ分子−星か40〜120の無水の
中性(ヌは非プ1,1トン性)有機液体少なくとも40
容耐バーpン1とii)誘電率か少ムくとも25の無水
の有機液体60容量%未満との溶媒ブレンド中に18解
・已しぬられた電解液を含んでなる電池が提供される。
は求またリチウ1、塩が、1)表面張力が25ダイン/
cm未満で1−1つ分子−星か40〜120の無水の
中性(ヌは非プ1,1トン性)有機液体少なくとも40
容耐バーpン1とii)誘電率か少ムくとも25の無水
の有機液体60容量%未満との溶媒ブレンド中に18解
・已しぬられた電解液を含んでなる電池が提供される。
本明細書中で軽金属(light metals)とは
アルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムを意
味する。リチウムが特に有用である。
アルカリ金属、アルカリ土類金属及びアルミニウムを意
味する。リチウムが特に有用である。
前記電池の予期されない改良及び性能を可能にする改良
された電解液は、無水の1.1CIO4,Li/lsF
、。
された電解液は、無水の1.1CIO4,Li/lsF
、。
及び/またはLIAIC14を中性有機溶媒または溶媒
混合物に溶解させて40°またはそれ未満の(CFx)
nカソードとの接触角を示す電解液を形成することによ
って調製される。混合物の場合にば、少なくとも1種の
中性溶媒は40〜120の分子量を有している必要があ
る。選択されたリチウム塩が充分に溶解した後、次いで
、誘電率が少なくとも25の無水液体を加える。充分な
リチウム塩をブレンl中に熔解させて少なくとも5 x
+o−’ ohm−’ ・cm−’の電導度を得る。
混合物に溶解させて40°またはそれ未満の(CFx)
nカソードとの接触角を示す電解液を形成することによ
って調製される。混合物の場合にば、少なくとも1種の
中性溶媒は40〜120の分子量を有している必要があ
る。選択されたリチウム塩が充分に溶解した後、次いで
、誘電率が少なくとも25の無水液体を加える。充分な
リチウム塩をブレンl中に熔解させて少なくとも5 x
+o−’ ohm−’ ・cm−’の電導度を得る。
最終電解液の電勇度は種々の方法で、たとえば、ディッ
プセルを装着した212型ウエスカン(Mode12+
2 Wescan) ’3電率51を用いて測定できる
。lllノl−溶媒及びR總電解液と(CFx)nカッ
−[との接触角は拡大レンス及び照明背景を用いて容易
ζこ測定できる。拡大レンズの倍率は少なくとも10倍
でなりればならない。
プセルを装着した212型ウエスカン(Mode12+
2 Wescan) ’3電率51を用いて測定できる
。lllノl−溶媒及びR總電解液と(CFx)nカッ
−[との接触角は拡大レンス及び照明背景を用いて容易
ζこ測定できる。拡大レンズの倍率は少なくとも10倍
でなりればならない。
適当な接触角を得るためには、電解液(71曲記無水中
I!+有機液体を少なくとも40容V%含むことが必要
である。このような有機液体の存在は適正な接触角を保
;fit−4るため、111記液体を40%未満含む電
解液にIt較U7て(CFx)nカソードのぬれを増大
さ−Uる。必要な表面張力及び分子1(を有する有用な
中性有機液体の例としては、M酸メチル、酢酸エチル、
酢酸イソプ11ピル、蟻酸メチル、蟻酸コニチル、エチ
ルコニ−デル シエタンを挙げることができる。必要な分子量を有する
、使用できるであろう他の中1/1−有m?&体として
Cよ、メチルエチルツノ゛(・ン、アセ1ン、テトラヒ
ト1−1フラン及び1 2 〕:)〕二lー=Fシ
ニ1ータシを挙げろことができる。
I!+有機液体を少なくとも40容V%含むことが必要
である。このような有機液体の存在は適正な接触角を保
;fit−4るため、111記液体を40%未満含む電
解液にIt較U7て(CFx)nカソードのぬれを増大
さ−Uる。必要な表面張力及び分子1(を有する有用な
中性有機液体の例としては、M酸メチル、酢酸エチル、
酢酸イソプ11ピル、蟻酸メチル、蟻酸コニチル、エチ
ルコニ−デル シエタンを挙げることができる。必要な分子量を有する
、使用できるであろう他の中1/1−有m?&体として
Cよ、メチルエチルツノ゛(・ン、アセ1ン、テトラヒ
ト1−1フラン及び1 2 〕:)〕二lー=Fシ
ニ1ータシを挙げろことができる。
電解液の第2の有機液体成分は、溶解されるリチウム塩
と共に必要な電導度を生ずるように少なくとも25の誘
電率を有していなければならない。
と共に必要な電導度を生ずるように少なくとも25の誘
電率を有していなければならない。
必要な誘電率を有する溶媒または有機液体の例は炭Mプ
ロピレン、γーブチロラク1〜ン及びジメチルスルホキ
シドである。適当な誘電率を有するものとして選択のた
めに試験できる他の有a液体としてはメタノール、二l
・ロベンゼン、7セト二トリル リセロール及びヘンゼンが挙げられる。
ロピレン、γーブチロラク1〜ン及びジメチルスルホキ
シドである。適当な誘電率を有するものとして選択のた
めに試験できる他の有a液体としてはメタノール、二l
・ロベンゼン、7セト二トリル リセロール及びヘンゼンが挙げられる。
特に有用な電解液は次の3mりである:a)+Mt酸イ
ソプロピル60容量%及び炭酸プロピレン40容量%か
ら成る溶媒ブレン[中に溶解した1モル/lの過塩素酸
リチウム; b)炭酸プロピレン60容量%と酢酸メチル40容量%
との溶媒ブレンド中1モル/1.の過塩素酸リチウム; C)炭酸プロピレン50容計%及びジメトギシエタン5
0容尾%から成る溶媒ブレンド中1モル/Ilの過塩素
酸リチウム; d)炭酸ブにlピレン20容量%と酢酸メチル80容量
%との溶媒ブレン1中1モル/1の過塩素酸リチウJ、
; 0)炭酸プロピレン40容V%と酢酸メチル〔iO容V
%との7容媒ブレン1中1モル/lの過塩素酸リチウム
; 「)炭酸プ「1ピL・ン20容V%と酢酸メチル80容
V%との溶媒ブレン]中1.25モル/7!の過塩素酸
リチウム; g) 炭f+2ゾし!ピし・ン20容星%とジメI〜)
−シエタン80容b■%との溶媒ブレン1中1.5干ル
/ρの過塩素酸り−f−・すl、;及Q・ +1)炭酸プ11ピレン4()容M%と、7メ1−1−
ノコ−タン60容財%との溶媒ゾ1/ント中に溶解し、
た1、5モル//!の過塩素酸リチウム。
ソプロピル60容量%及び炭酸プロピレン40容量%か
ら成る溶媒ブレン[中に溶解した1モル/lの過塩素酸
リチウム; b)炭酸プロピレン60容量%と酢酸メチル40容量%
との溶媒ブレンド中1モル/1.の過塩素酸リチウム; C)炭酸プロピレン50容計%及びジメトギシエタン5
0容尾%から成る溶媒ブレンド中1モル/Ilの過塩素
酸リチウム; d)炭酸ブにlピレン20容量%と酢酸メチル80容量
%との溶媒ブレン1中1モル/1の過塩素酸リチウJ、
; 0)炭酸プロピレン40容V%と酢酸メチル〔iO容V
%との7容媒ブレン1中1モル/lの過塩素酸リチウム
; 「)炭酸プ「1ピL・ン20容V%と酢酸メチル80容
V%との溶媒ブレン]中1.25モル/7!の過塩素酸
リチウム; g) 炭f+2ゾし!ピし・ン20容星%とジメI〜)
−シエタン80容b■%との溶媒ブレン1中1.5干ル
/ρの過塩素酸り−f−・すl、;及Q・ +1)炭酸プ11ピレン4()容M%と、7メ1−1−
ノコ−タン60容財%との溶媒ゾ1/ント中に溶解し、
た1、5モル//!の過塩素酸リチウム。
(cFx)ロカソートば、イソプ1コピルアルーJ−ル
と水との混合物のよ)な冷媒中の(CFx)n、電流キ
ャリヤー及び結合剤のよく混合した分散液を形成するご
とによって調製する。この分散液を、ヘラ、塗布ナイフ
または他の塗布手段によっ−(集型装置の両面に所望の
厚さに塗布する。0.076〜0.254 m■の乾燥
厚さが特に有用である。カソード分散液の集電装置への
接着を保証するために、分散液は加圧下で集電装置に接
着させる。次いで、カソードを約65℃の真空オーブン
中で乾燥するまで加熱することによってよく乾燥させる
。
と水との混合物のよ)な冷媒中の(CFx)n、電流キ
ャリヤー及び結合剤のよく混合した分散液を形成するご
とによって調製する。この分散液を、ヘラ、塗布ナイフ
または他の塗布手段によっ−(集型装置の両面に所望の
厚さに塗布する。0.076〜0.254 m■の乾燥
厚さが特に有用である。カソード分散液の集電装置への
接着を保証するために、分散液は加圧下で集電装置に接
着させる。次いで、カソードを約65℃の真空オーブン
中で乾燥するまで加熱することによってよく乾燥させる
。
有用はカソード活性H料は、nが不確定に大きい数であ
り且つXが1.2またはそれ未満である(CFx)nで
ある。Xが平均1.0である(CFx)nが最も好まし
い型である。しかしながら、異なる化学量論関係を有す
る他の型の(CFx)nも有用である。(CFx)nは
米国特許第3,536.532号及び米国特許第3,7
00.502号に開示された方法に従って製造すること
ができる。(CFx)nはまた、アライド・ケミカル(
Allied Chemical)、エア・ブロダク・
ン・アンド・ケミカルズ(八ir Productsa
nd Chemicals)及びオザークーマホニング
・カンパニー(Ozark−Mahoning Com
pany)から市販されている。
り且つXが1.2またはそれ未満である(CFx)nで
ある。Xが平均1.0である(CFx)nが最も好まし
い型である。しかしながら、異なる化学量論関係を有す
る他の型の(CFx)nも有用である。(CFx)nは
米国特許第3,536.532号及び米国特許第3,7
00.502号に開示された方法に従って製造すること
ができる。(CFx)nはまた、アライド・ケミカル(
Allied Chemical)、エア・ブロダク・
ン・アンド・ケミカルズ(八ir Productsa
nd Chemicals)及びオザークーマホニング
・カンパニー(Ozark−Mahoning Com
pany)から市販されている。
特に有用な、塗布して乾燥せしめられたカッ−ド分散体
は(CFx)nを75〜92重量%、電流キャリA・−
を5〜10重M%及び結合剤を3〜15重量%含んでな
る。
は(CFx)nを75〜92重量%、電流キャリA・−
を5〜10重M%及び結合剤を3〜15重量%含んでな
る。
カソード分11シ体の電流キャリヤ一部分としては、種
々の型の炭素ならびに硫化銅、黄銅鉱、黄鉄鉱及び硫化
鉛のような材料を挙げることができる。
々の型の炭素ならびに硫化銅、黄銅鉱、黄鉄鉱及び硫化
鉛のような材料を挙げることができる。
有用な結合剤としては、塗料溶媒中に?容解しない任意
の分散性粒状材料が挙げられる。この例としては、ポリ
酢酸ビニル、テフロン■、ポリスチル−もしくはポリオ
ール−基剤ポリウレタン、スチレン−ブタジェンコポリ
マー及びターポリマー、F、PM及びt;pn?I合成
ゴム、ポリオレフィン、ポリ弗化ビニリデン及びポリア
ミドのようなポリマー及びコポリマーがある。
の分散性粒状材料が挙げられる。この例としては、ポリ
酢酸ビニル、テフロン■、ポリスチル−もしくはポリオ
ール−基剤ポリウレタン、スチレン−ブタジェンコポリ
マー及びターポリマー、F、PM及びt;pn?I合成
ゴム、ポリオレフィン、ポリ弗化ビニリデン及びポリア
ミドのようなポリマー及びコポリマーがある。
ステンレス鋼(SS)、A7!、T’:及びN1のよう
2<金属の層重171箔、有孔箔及びグリフ(−が集電
装置として有用である。
2<金属の層重171箔、有孔箔及びグリフ(−が集電
装置として有用である。
本発明の電池は種々の形態で提イバすることができる。
有用な形態として(J゛、[エレク1−ロキミカ・アク
タ(旧gcLrof′、himica Ac1a) −
1、第21巻、)シ55ページ(1976年)に記載さ
れたゼリー−ロール構造−「プログレス・イン・パッチ
リーズ & ソーラー・セルズ(Progress i
n Batteries &5olar Ce1ls
) j 、第3巻、74ページ(1980年)に記載
されたコイン型構造; 「バッテリー・アンド・エナジ
ー・システムズ(Battery and +iner
gySystems) j 、マグロー−ヒル(McG
raiv−11i11 )。
タ(旧gcLrof′、himica Ac1a) −
1、第21巻、)シ55ページ(1976年)に記載さ
れたゼリー−ロール構造−「プログレス・イン・パッチ
リーズ & ソーラー・セルズ(Progress i
n Batteries &5olar Ce1ls
) j 、第3巻、74ページ(1980年)に記載
されたコイン型構造; 「バッテリー・アンド・エナジ
ー・システムズ(Battery and +iner
gySystems) j 、マグロー−ヒル(McG
raiv−11i11 )。
90ページ(1970年)に記載されたボタン型構造;
及び「バッテリー・アンド・エナジー・システムグー1
.マグローーヒル、35ページ(1970年)に記載さ
れたボビン型構造が挙げられる。
及び「バッテリー・アンド・エナジー・システムグー1
.マグローーヒル、35ページ(1970年)に記載さ
れたボビン型構造が挙げられる。
ゼリー−ロール構造の市販の松下電器産業製2/3A−
ザイズ Li/CF(x−1)電池を以下の本発明の例
の対照として試験した。本発明の例の電池もまた、ゼリ
ー−ロール構造である。各側及び対照について少なくと
も2個のこのような電池の平均的性質を第1表に示す。
ザイズ Li/CF(x−1)電池を以下の本発明の例
の対照として試験した。本発明の例の電池もまた、ゼリ
ー−ロール構造である。各側及び対照について少なくと
も2個のこのような電池の平均的性質を第1表に示す。
対照電池及び本発明の電池は炭素、(CFx)n及びテ
フロン■を含むカソード分散体をTi グリソト集電装
置上で圧縮したものであった。
フロン■を含むカソード分散体をTi グリソト集電装
置上で圧縮したものであった。
以下の例中、電池は次の、Lうにしてpリー lit−
ル構造で調製した。
ル構造で調製した。
カッ−F ((、F 70重量%、炭素10重M%。
デフ11フ020重量%)を用いて改良された電解液の
性能を試験した。カソードは、カッ−Iの周囲に1層の
セパレーターを165.5MPaで1分間プレスするこ
とよって8周製した。セパレーターはボール・トリニテ
ィー・ミクロ・カンパニー(Pal+Trinity旧
c、ro Company )から人手可能な1層のス
バンボリプr:Iピレン織物であった。セパレーターを
カソードのタブ縁に沿ってシールし、シールの所でトリ
ノ、した。ゼリー−用1−ル形成時のカソード端と缶と
の間の短絡の防ILの助L1となるように余分なセパレ
ーター(7cm )を一端に残した。
性能を試験した。カソードは、カッ−Iの周囲に1層の
セパレーターを165.5MPaで1分間プレスするこ
とよって8周製した。セパレーターはボール・トリニテ
ィー・ミクロ・カンパニー(Pal+Trinity旧
c、ro Company )から人手可能な1層のス
バンボリプr:Iピレン織物であった。セパレーターを
カソードのタブ縁に沿ってシールし、シールの所でトリ
ノ、した。ゼリー−用1−ル形成時のカソード端と缶と
の間の短絡の防ILの助L1となるように余分なセパレ
ーター(7cm )を一端に残した。
7ノー1ζ4J、N1グリノ]−の5cm長片を冴i接
タブで型押した0、0254 cm厚のLifffiの
切片から成るものであった。タブは、ゼリー−1:I−
ル作成時に缶に対する内部結線を(に供した。Li箔及
びセリー−−ロール構造の実際の取り扱い1相対湿度1
〜2%に保持された乾燥室中で行なった。
タブで型押した0、0254 cm厚のLifffiの
切片から成るものであった。タブは、ゼリー−1:I−
ル作成時に缶に対する内部結線を(に供した。Li箔及
びセリー−−ロール構造の実際の取り扱い1相対湿度1
〜2%に保持された乾燥室中で行なった。
カソードは、巻き取り時にカソードのテープ端が缶に面
するようにしてゼリー−ロール巻き取り機中に入れた。
するようにしてゼリー−ロール巻き取り機中に入れた。
アノード端は巻き取り機中に収容されたセパレーター旬
装カッ−1−の端部から] cmの位置に配置した。カ
ソードの内端の余分のセパレーター(2層m)は、ゼリ
ー−ロール巻取中心における短絡の防止の助げとなるよ
うにカッ−Fに折り重ねた。巻き嵌り時にゼリー−ロー
ルを形成酸するように支持アームを作用さMた。カソー
ド−アノ−ドパ・7ケージをゆっくりと巻き、巻き取り
時に中柱の周囲にタブを導びき且つLi箔とカソードを
整合させた。カッ−1の外端(すなわち、右端)の余分
のセパレーター(7cm )は、カッ−1ζ端部と缶壁
との間の短絡に対する保護を加えるようにゼリー−ロー
ルに巻き取った。
装カッ−1−の端部から] cmの位置に配置した。カ
ソードの内端の余分のセパレーター(2層m)は、ゼリ
ー−ロール巻取中心における短絡の防止の助げとなるよ
うにカッ−Fに折り重ねた。巻き嵌り時にゼリー−ロー
ルを形成酸するように支持アームを作用さMた。カソー
ド−アノ−ドパ・7ケージをゆっくりと巻き、巻き取り
時に中柱の周囲にタブを導びき且つLi箔とカソードを
整合させた。カッ−1の外端(すなわち、右端)の余分
のセパレーター(7cm )は、カッ−1ζ端部と缶壁
との間の短絡に対する保護を加えるようにゼリー−ロー
ルに巻き取った。
巻き取られたアセンブリーを、テフロン■スペーザーを
含む2/3−サイズの缶に押し込んでf)+底部に対す
る短絡を防止した。カッー]゛−タブがセンター穴から
突出し目つアノードタブが缶を圧するようにプラスチッ
クIツノシャーをゼリー−ロール(+)−に部に置いた
。次いで、このワッシャーを缶中に押し下げて内容物を
できるだけ詰め込んだ。I]−ルを缶の下部に保持し目
、つ−1−ヤソプシールの下半分を形成するように、タ
ブを所定の長さにトすJ、し、そしてワッシャーのずく
I−で缶をクリンプした。アノードタブは缶側面にカッ
−[タブはキャップ内側のTi’ツノシャーに溶接した
。電池を乾燥状態で秤量し、電解液を充填し、そして減
圧デシゲータ−中に入れて閉し込められた空気を除去し
た( 、’l □)L、ないと閉し込められた空気はカ
ソードの完全なぬれを妨げるであろう)。キャップを所
定の場所に打ち込め、そし°ζ缶の1端をクリンプして
、キャップソールの1−半分を形成した。
含む2/3−サイズの缶に押し込んでf)+底部に対す
る短絡を防止した。カッー]゛−タブがセンター穴から
突出し目つアノードタブが缶を圧するようにプラスチッ
クIツノシャーをゼリー−ロール(+)−に部に置いた
。次いで、このワッシャーを缶中に押し下げて内容物を
できるだけ詰め込んだ。I]−ルを缶の下部に保持し目
、つ−1−ヤソプシールの下半分を形成するように、タ
ブを所定の長さにトすJ、し、そしてワッシャーのずく
I−で缶をクリンプした。アノードタブは缶側面にカッ
−[タブはキャップ内側のTi’ツノシャーに溶接した
。電池を乾燥状態で秤量し、電解液を充填し、そして減
圧デシゲータ−中に入れて閉し込められた空気を除去し
た( 、’l □)L、ないと閉し込められた空気はカ
ソードの完全なぬれを妨げるであろう)。キャップを所
定の場所に打ち込め、そし°ζ缶の1端をクリンプして
、キャップソールの1−半分を形成した。
電池を秤量して電解液の添加量を測定した。タブを缶及
びキャンプに溶接した。
びキャンプに溶接した。
電解液は各々、酸素、水分及び窒素の除去の設備をもっ
た真空グローフボックス中で調製した。
た真空グローフボックス中で調製した。
酸素レベルは酸素分析器で監視して、IOppm以下に
保持した。炭酸プロピレン(PC)及びγブチロラクト
ン(γ−BL)は使用前に減圧下で減圧蒸留し、分子篩
上で乾燥させた。酢酸メチル(MA) 、酢酸イソプロ
ピル(iPAc)及びジメi・キシエタン(DME)は
そのまま使用した。
保持した。炭酸プロピレン(PC)及びγブチロラクト
ン(γ−BL)は使用前に減圧下で減圧蒸留し、分子篩
上で乾燥させた。酢酸メチル(MA) 、酢酸イソプロ
ピル(iPAc)及びジメi・キシエタン(DME)は
そのまま使用した。
LiCl0.はG、フレデリック・スミス・ケミカル社
(G 、 Frederick Sm1th Chem
ical Co、)から人手した。電解液はメスフラス
コを用いて1.0M及び1.25M LiCIO4の塩
濃度で調製し、使用前に分子篩上で貯蔵した。ディップ
セルを装着した導電率計で電導度を測定した。背景照明
を有する拡大レンズ装置で接触角を測定した。
(G 、 Frederick Sm1th Chem
ical Co、)から人手した。電解液はメスフラス
コを用いて1.0M及び1.25M LiCIO4の塩
濃度で調製し、使用前に分子篩上で貯蔵した。ディップ
セルを装着した導電率計で電導度を測定した。背景照明
を有する拡大レンズ装置で接触角を測定した。
各電池、分極及びパルス放電を試験するために2種の実
験的試験方法を用いた。
験的試験方法を用いた。
分極試験においては、IOKΩ〜0.3Ωの一連の13
個の負荷抵抗を各々26.5秒ずつ用いて各電池を自動
放電させた。26.5秒の各時間間隔の終わりに、負荷
電圧(Vt、 )を記録し、これらのデータから以下の
電気的性質を計算した:電流(I)。
個の負荷抵抗を各々26.5秒ずつ用いて各電池を自動
放電させた。26.5秒の各時間間隔の終わりに、負荷
電圧(Vt、 )を記録し、これらのデータから以下の
電気的性質を計算した:電流(I)。
電池電圧(VB ) 、電池内部抵抗(RB)、極限電
流密度(i、)、及び最大電力(P):、flax)。
流密度(i、)、及び最大電力(P):、flax)。
次いで、電池を、10%の使用周期を用いて2.5アン
ペアの定電流で電流を変化さ一1!ずに(galvan
ostaLically)パルス放電させて、すなわち
、6秒間の定電流及びこれに続く54秒間の無電流に、
1、ってパルスを発生させて、1.0ボルトのカットオ
フ電圧を生じた。このパルス放電のデータから以下のパ
ラメータをdI算した二分極及び放電の間に抽出された
クーロン数(C)及びジュール数、放電の間の平均負荷
電圧■1 及びジュール/gmCF、 ジュール/c
II!カッ−I及びジュール/cIl!電池単位のエネ
ルギー密度。
ペアの定電流で電流を変化さ一1!ずに(galvan
ostaLically)パルス放電させて、すなわち
、6秒間の定電流及びこれに続く54秒間の無電流に、
1、ってパルスを発生させて、1.0ボルトのカットオ
フ電圧を生じた。このパルス放電のデータから以下のパ
ラメータをdI算した二分極及び放電の間に抽出された
クーロン数(C)及びジュール数、放電の間の平均負荷
電圧■1 及びジュール/gmCF、 ジュール/c
II!カッ−I及びジュール/cIl!電池単位のエネ
ルギー密度。
Iu下の式を用いて81算を行なった:■+
1−−−−−−−。
R。
V、=−−−一対R9のプロットの勾配の逆数:B
R1,=−−−−−−−R1;
■8
11 1・−−一”−+
c = r 、f’α+dj[式中、Cば抽出クーロン
数であり;Iは電流未変化の放電において一定である電
流であり;tば時間(秒)であって、teoはカットオ
フ電圧を達成するのに必要な時間を指す]。
数であり;Iは電流未変化の放電において一定である電
流であり;tば時間(秒)であって、teoはカットオ
フ電圧を達成するのに必要な時間を指す]。
E=1./”α+ Vt (t) dt [式中、
Eは抽出ジュール数であり;Vt(t)は時間tにおけ
る負荷電圧である]。
Eは抽出ジュール数であり;Vt(t)は時間tにおけ
る負荷電圧である]。
■、は放電の開始からVL−Vcoとなるまでの電池の
端子における平均負荷電圧である。
端子における平均負荷電圧である。
対照の松下2/3八−ザイズ電池と例1〜6に示した本
発明の電池の構造及び電気的性質の比較を表■にまとめ
る。各側及び対照について示した数値は、再現性を保証
するために少なくとも2個の電池の平均である。
発明の電池の構造及び電気的性質の比較を表■にまとめ
る。各側及び対照について示した数値は、再現性を保証
するために少なくとも2個の電池の平均である。
例−1−
−V−¥−−1,4けQ !!−/−(乙撞〉−二炭酔
ゾ−V−ば1ンー三−酊、岐旦)−見<−2v電解策奎
川すな電池 チタングリソ1ζを4% iJとするカッ−)1組成−
CF:炭素:テフロン■(70: 10 : 20>
]を1層のセパレーターで完全に包装し、約165.
47MPaで1分間プレスした。セパレーターをカッ−
1゛上部に沿ってシールし、余分をトリムした。こうし
て調製したカソードを、リチウム箔をアノードとするゼ
リー−ロール電池中に組め入れた。最終シールを行なう
前に電解液を加えた。金属タブを缶に溶接して、rii
i述の試験操作のために電気接続を形成した。例1につ
いては対照に比べて極限電流密度(i、 )が50%、
平均電圧(Vt、)が11%、抽出クーI′:1ン数が
49%、抽出ジュール数が65%及びエネルギー密度が
65%増大した。また、カソード及び電池全体の哨位容
計当りのエネルギーにも有意な増大が認められた。
ゾ−V−ば1ンー三−酊、岐旦)−見<−2v電解策奎
川すな電池 チタングリソ1ζを4% iJとするカッ−)1組成−
CF:炭素:テフロン■(70: 10 : 20>
]を1層のセパレーターで完全に包装し、約165.
47MPaで1分間プレスした。セパレーターをカッ−
1゛上部に沿ってシールし、余分をトリムした。こうし
て調製したカソードを、リチウム箔をアノードとするゼ
リー−ロール電池中に組め入れた。最終シールを行なう
前に電解液を加えた。金属タブを缶に溶接して、rii
i述の試験操作のために電気接続を形成した。例1につ
いては対照に比べて極限電流密度(i、 )が50%、
平均電圧(Vt、)が11%、抽出クーI′:1ン数が
49%、抽出ジュール数が65%及びエネルギー密度が
65%増大した。また、カソード及び電池全体の哨位容
計当りのエネルギーにも有意な増大が認められた。
以下余白
肛
例2は、電解液が上記の通りである以外は全ての点で例
1と同様である。電解液の電導度は例1より59%高く
、接触角は例1よりもわずかに小さかった。表■は、例
2においては対照に仕べて11が120%、PEが11
7%、■、が31%、抽出クーロンが63%、及びエネ
ルギー密度が112%増大したことを示している。
1と同様である。電解液の電導度は例1より59%高く
、接触角は例1よりもわずかに小さかった。表■は、例
2においては対照に仕べて11が120%、PEが11
7%、■、が31%、抽出クーロンが63%、及びエネ
ルギー密度が112%増大したことを示している。
鼾
例3は、電解ン&が−)−記の通りである以外は例1と
同様である。本例で用いた電解液は電導度がわずかに高
く、接触角は例2の電解液と同様であった。第1表は、
本例においては例2に比べて’l+PF及び他の性質が
増大したことを示している。
同様である。本例で用いた電解液は電導度がわずかに高
く、接触角は例2の電解液と同様であった。第1表は、
本例においては例2に比べて’l+PF及び他の性質が
増大したことを示している。
以下余白
(1日)
イン11−イ1
十M−−j、期V9±Z(Ii4)−二炭酸プyギ−に
一ンづ一酢醸ノプゝ−少車解イeスノ4ヒjjiL1・
ネ二η14也本例は、電解液が−に記の通りであるリグ
(は全ての点で例1と同様である。本例の電解液は接触
角が小さく、しかも、電導度が高い。本例は小さい接触
角を保持しながら電解液の増大した電導度の効果を明白
に示している。第1表は、例4の電池が対照に比べてよ
く機能し、11を193%、PEを192%、抽出クー
ロンを67%及び抽出エネルギーを122%増人さ−1
たごとを示している。さらに、エネルギー密度ならびに
カソード及び電池全体の哨位容量当りのジュールについ
ても著しい増大が認められた。
一ンづ一酢醸ノプゝ−少車解イeスノ4ヒjjiL1・
ネ二η14也本例は、電解液が−に記の通りであるリグ
(は全ての点で例1と同様である。本例の電解液は接触
角が小さく、しかも、電導度が高い。本例は小さい接触
角を保持しながら電解液の増大した電導度の効果を明白
に示している。第1表は、例4の電池が対照に比べてよ
く機能し、11を193%、PEを192%、抽出クー
ロンを67%及び抽出エネルギーを122%増人さ−1
たごとを示している。さらに、エネルギー密度ならびに
カソード及び電池全体の哨位容量当りのジュールについ
ても著しい増大が認められた。
例−5
]、M 1.ic朋土/世1片−二JuW−y二−ワ
ーev−y−−酢醇/−古2に一電M添冒針2用−リj
ζ−電池本例は電解液が上記の通りである以外は例1と
同様である。例1の電解液に比べて、ここで使用し7た
電解液ill高い電導度と同様な中等度の接触角を有し
ていた。第1表は、本例の電池でしJ対照に比べてi、
が150%、PEが149%、■1が35%、抽出クー
ロンが65%及びエネルギー密度が123%増大したこ
とを示している。
ーev−y−−酢醇/−古2に一電M添冒針2用−リj
ζ−電池本例は電解液が上記の通りである以外は例1と
同様である。例1の電解液に比べて、ここで使用し7た
電解液ill高い電導度と同様な中等度の接触角を有し
ていた。第1表は、本例の電池でしJ対照に比べてi、
が150%、PEが149%、■1が35%、抽出クー
ロンが65%及びエネルギー密度が123%増大したこ
とを示している。
炎t
」滓い(Uす〜−/−(,1−14)−二炭改γ且−ザ
−にンー三−酢酢ノJノ1電解−望し奢用−諭な一電池 本例は、電解液の電導度を増大させるために」、り高い
塩濃度を用いた以外は例4と同様である。
−にンー三−酢酢ノJノ1電解−望し奢用−諭な一電池 本例は、電解液の電導度を増大させるために」、り高い
塩濃度を用いた以外は例4と同様である。
i、 、 V、 、抽出クーロン及びエネルギー密度
が例4よりもさらに増大した。対照に比べて、本例の電
池は11が225%、1)、が225%、■1 か:3
7%及び抽出クー1:Jン数が68%増大し、エネルギ
ー密度が130%高かった。 DJ、下余
白口工 一≦ミHK旺P・−7−二J!兄〉=11透〉1目リミ
ト4−:\−〕\S 5 −t−′1j Δ4 ’、11 ’sj −j
口Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ 寓 タ タ タ タ メ タ 5 餐 諜 苦 〔発明の効果〕 ]);1述の電池は限界電流密度(jl)及び最大電力
密度(PF )の予期されない増大を可能にする。
が例4よりもさらに増大した。対照に比べて、本例の電
池は11が225%、1)、が225%、■1 か:3
7%及び抽出クー1:Jン数が68%増大し、エネルギ
ー密度が130%高かった。 DJ、下余
白口工 一≦ミHK旺P・−7−二J!兄〉=11透〉1目リミ
ト4−:\−〕\S 5 −t−′1j Δ4 ’、11 ’sj −j
口Σ Σ Σ Σ Σ Σ Σ 寓 タ タ タ タ メ タ 5 餐 諜 苦 〔発明の効果〕 ]);1述の電池は限界電流密度(jl)及び最大電力
密度(PF )の予期されない増大を可能にする。
本発明の電池によって得られる他の予期されない改良は
抽出されるクーロン及びジュールの増大、エネルギー密
度の増大ならびにカッ−1′の昨位容量当り及び電池全
体の単位容量当りのエネルギーの増大である。
抽出されるクーロン及びジュールの増大、エネルギー密
度の増大ならびにカッ−1′の昨位容量当り及び電池全
体の単位容量当りのエネルギーの増大である。
Claims (1)
- 1、軽金属アノード、(CFx)nカソード(式中、X
は1.2またはそれ未満であり且つnは不確定に大きい
数である)ならびにa)電導度か少なくとも5×10^
−^3ohm^−^1・cm^−^1であり、b)カソ
ードとの接触角が40°またはそれ未満であり且つc)
LiClO_4、LiAsF_6及びLiAlCl_4
から成る群から選ばれたリチウム塩が、i)表面張力が
25ダイン/cm未満で且つ分子量が40〜120の無
水の中性有機液体少なくとも40容量パーセントとii
)誘電率が少なくとも25の無水の有機液体60容量パ
ーセント以下との溶媒ブレンド中に溶解せしめられた電
解液を含んでなる電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62134984A | 1984-06-18 | 1984-06-18 | |
| US621349 | 1984-06-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113569A true JPS6113569A (ja) | 1986-01-21 |
Family
ID=24489803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60130067A Pending JPS6113569A (ja) | 1984-06-18 | 1985-06-17 | 高電流密度及び高電力密度を有する軽金属/(CF↓x)↓n電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0165794A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6113569A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5219683A (en) * | 1990-08-02 | 1993-06-15 | Eveready Battery Company, Inc. | Diol diesters and alkoxyalkylesters as solvents for nonaqueous battery electrolytes |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3468716A (en) * | 1965-10-24 | 1969-09-23 | Electrochimica Corp | Organic electrolyte electrochemical system |
| US3985577A (en) * | 1972-08-31 | 1976-10-12 | Eagle-Picher Industries, Inc. | Lithium/fluorographite primary cell with improved electrolyte |
| US3871916A (en) * | 1974-04-22 | 1975-03-18 | Union Carbide Corp | Nonaqueous cell utilizing a 3me20x-based electrolyte |
| DE2503234C3 (de) * | 1975-01-27 | 1978-08-10 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Galvanisches Element mit einer negativen Elektrode aus Leichtmetall, einem nichtwässrigen Elektrolyten und einer positiven Elektrode aus fluorierten polymeren Kohlenstoffverbindungen |
| US4056663A (en) * | 1975-11-03 | 1977-11-01 | P. R. Mallory & Co. Inc. | Performance in an organic electrolyte |
| JPS5734676A (en) * | 1980-08-08 | 1982-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of organic electrolyte battery |
| JPS599861A (ja) * | 1982-07-09 | 1984-01-19 | Nisso Yuka Kogyo Kk | 電解液用溶媒 |
| US4808497A (en) * | 1983-12-28 | 1989-02-28 | Eveready Battery Company | Organic electrolyte for nonaqueous cells |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP60130067A patent/JPS6113569A/ja active Pending
- 1985-06-17 EP EP85304308A patent/EP0165794A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0165794A3 (en) | 1987-05-13 |
| EP0165794A2 (en) | 1985-12-27 |
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