JPS61285669A - 無機非水電解液電池 - Google Patents

無機非水電解液電池

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JPS61285669A
JPS61285669A JP60129306A JP12930685A JPS61285669A JP S61285669 A JPS61285669 A JP S61285669A JP 60129306 A JP60129306 A JP 60129306A JP 12930685 A JP12930685 A JP 12930685A JP S61285669 A JPS61285669 A JP S61285669A
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porosity
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negative electrode
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富夫 北村
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笹間 拓
Osamu Kajii
梶井 修
Takeya Kazehara
風原 健也
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はオキシハロゲン化物を電解液の溶媒および正
極活物質とし、アルカリ金属を負極とし、炭素多孔質成
形体を正極とする無機非水電解液電池に関するもので、
特に正極活物質の放電利用率の向上と放電性能の安定化
を達成した無機非水電解液電池に関する。
〔従来の技術〕
塩化チオニル、塩化ホスホリル、塩化スルフリルなどの
オキシハロゲン化物を電解液の溶媒および正極活物質と
し、リチウム、ナトリウムなどのアルカリ金属を負極と
する無機非水電解液電池では、第2図に示すように、電
池ケース1の内周面に形成した円筒状の負極2に対して
、セパレータ3を介してアセチレンブランクを主成分と
する円柱状の炭素多孔質成形体からなる正極4を対向さ
せているが、従来はこの正極4として空隙率が81〜8
4容量%の範囲で全体が均一な空隙率を有するように成
形された炭素多孔質成形体が用いられていた(文献不詳
)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、上記のように炭素多孔質成形体を正極とする
電池は、たとえば塩化チオニル−リチウム電池を例にあ
げて説明すると、放電により、セパレータ3を介して負
極2に近接した正極4の表面部の孔中に塩化リチウムや
イオウなどの放電生成物が析出して、正極表面部の空孔
を埋め、正極4の内部への電解液や活物質などの物質移
動を阻害して、放電反応が進行できな(なり、正極活物
質の利用率が低下するという問題があった。特に重負荷
放電や低温放電では、リチウムイオンの拡散速度が遅(
、リチウムイオンが正極内部に到達する以前に放電反応
が進行するため、放電反応が工種表面のリチウム近傍で
集中的に行われることになり、上記のような正極活物質
の利用率の低下が著しくなって、たとえば電流密度が1
0mA/c+aの重負荷放電では、正極活物質の利用率
は約30%程度にすぎなかった。
また、正極側の集電は、第2図に示すように、炭素多孔
質成形体正極4の中央部に金属製で棒伏の正極集電体5
を挿入することによって行われているが、その集電効率
は、正極集電体5の表面に接触する炭素多孔質成形体正
極4中の炭素原子の数により影響を受け、正極4の空隙
率が高くなると炭素原子と正極集電体5との接触数が少
なくなって集電効率が低下し、正極4の空隙率が低くな
ると炭素原子と正極集電体5との接触数が多くなって集
電効率が向上する。そこで正極集電体5による集電を安
定して行うには正極4の空隙率を低くしなければならな
いが、空隙率を低くすると、前述したような放電生成物
の生成による正極活物質の利用率の低下を招くので、実
際には正極4の空隙率は低くすることができなかった。
このように、正極の空隙率が大きくなると、正極側の集
電効率が低下して放電性能が安定せず、また正極の空隙
率を小さくすると、放電生成物の生成による正極活物質
の低下が生じるため、前述のように正極の空隙率は81
〜84容量%にされているが、それでも重負荷放電や低
温放電では正極活物質の利用率の低下が大きく、また放
電性能面での安定性においても充分とはいえなかった。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので
、正極を空隙率の異なる炭素多孔質成形体の二層構造と
し、かつ正極中央部の正極集電体近傍部分の空隙率をそ
の周囲の負極近傍部分の空隙率より小さくすることによ
って、正極活物質の利用率の向上を達成すると共に正極
集電体と正極との接触状態を良好にして、放電性能の安
定化を達成したものである。
〔実施例〕
つぎに本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す塩化チオニル−リチウ
ム電池の断面図であり、図中、1はステンレス鋼製の電
池ケースで、2はリチウムよりなる負極であり、上記電
池ケース1の内周面に圧着されている。3はガラス繊維
不織布よりなるセパレータで、4は炭素多孔質成形体正
極であり、この炭素多孔質成形体正極4はセパレータ3
を介して前記負極2に対向して配設され、その中央部に
はステンレス鋼棒からなる正極集電体5が挿入されてい
る。そして、この炭素多孔質成形体正極4は、中央部の
正極集電体近傍部分4aとその周囲の負極近傍部分4b
との二層構造からなり、負極近傍部分4bの空隙率は9
0容量%、正極集電体近傍部分4aの空隙率は70容量
%である。6はステンレス鋼魅の電池蓋で、この電池蓋
の立ち上がり周縁部は前記電池ケース1の開口端部に溶
接されている。
そして、この電池蓋6の内周側にはガラスシール7を介
して正極端子8が設けられている。正極端子8は前記ガ
ラスシール7の内周側に設けられたステンレス鋼製のパ
イプ9と該パイプ9を挿通して下部が前記正極4の中央
部つまり正極集電体近傍部分4aに挿入されている正極
集電体5の上端部を溶接して形成されたものである。
10は電解液で、この電解液10は塩化チオニルに四塩
化アルミニウムリチウムを1mol/fi解してなり、
この電池において塩化チオニルは上記のように電解液の
溶媒であるとともに、正極活物質でもある。11.12
はそれぞれセパレータ3と同様にガラス繊維不織布から
なる底紙および上紙である。
この電池は次のようにして作製される。
アセチレンプラック90重量%と黒鉛10重量%の混合
物100重量部に対し、ポリテトラフルオロエチレンの
水分散体(固形分濃度60重量%)20重量部、メチル
アルコール120重量部および水250重量部を加えて
混練し、その混練物を押出造粒(押出機で細棒状に押し
出したものを乾燥後に折って造粒物を得る)して空隙率
95容量%の炭素多孔質造粒物を得た。
この炭素多孔質造粒物496mgを内径5mm、外径1
2ml11、高さ60mmの円筒状キャビティ (空所
)を有する金型に充愼し、加圧成形して、空隙率90容
量%で内径61、外径12mm、高さ30mmの円筒状
の炭素多孔質成形体にした。
また、前記空隙率95容量%の炭素多孔質造粒物345
mgを直径51、高さ180 mmの円柱状キャビティ
を有する金型に入れ、空隙率70容量%で直径5mm、
高さ30mmの円柱状の炭素多孔質成形体を得た。
これとは別に、円筒状の電池ケース1の内周面にリチウ
ムシートを圧着して負極2を形成し、負極2の内周側に
セパレータ3を配設し、ついで底紙11を挿入したのち
、前記空隙率90容量%の円筒状炭素多孔質成形体を挿
入し、ついで空隙率70容量%の円柱状炭素多孔質成形
体を上記円筒状炭素多孔質成形体の中空部に挿入し、そ
れら炭素多孔質成形体上に上紙12を載置したのち、加
圧して、両者の間隙を埋めて正極4を形成した。
上記のように円筒状炭素多孔質成形体は正極4の負極近
傍部分4bとなり、円柱状炭素多孔質成形体は正極4の
正極集電体近傍部分4aとなる。
つぎに、上記状態の電池ケース1の開口部に電池蓋6を
嵌合し、電池蓋6と電池ケース1の接合部分をレーザ溶
接し、ついで電池蓋6にガラスシール7を介してあらか
しめ取り付けておい・たパイプ9から電解液を注入し、
電解液注入後、正極集電体5をパイプ9に挿入し、正極
集電体5の下部を正極4の中央部の円柱状炭素多孔質成
形体部分つまり正極集電体近傍部分4a中に挿入させ、
正極集電体5の上端部とパイプ9の上部を溶接して密閉
することにより電池がつくられる。
上記実施例の電池を電池Aとし、比較のため、第2図に
示すような構造で、空隙率84容量%の円柱状炭素多孔
質成形体を正極4とした塩化チオニル−リチウム電池B
と、同様に第2図に示すような構造で空隙率90容量%
の円柱状炭素多孔質成形体を正極4とした塩化チオニル
−リチウム電池Cを作製し、これらの電池B、Cと前記
実施例の電池Aについて、20℃、30Ωで連続放電さ
せ、放電特性を調べて、その結果を第3図に示した。
第3図に示すように、本発明の実施例の電池Aは、従来
の最も一般的な電池である電池Bに比べて放電容量が約
1.5倍と大きく、放電電圧も安定していた。これは正
極4の負極近傍部分4bの空隙率を大きくして、正極表
面部の孔中への放電生成物の析出による正極活物質の利
用率の低下を防止したことと、正極4の正極集電体近傍
部分4aの空隙率を小さくして正極集電体5と正極4と
の接触度を高めた結果によるものと考えられる。これに
対し、正極の空隙率を90容量%に高めた電池Cは、電
池Bに比べて放電容量が大きかったが、放電電圧の変動
が大きく、安定性を欠くため、実用性に乏しかった。
実施例では正極4の正極集電体近傍部分4aの空隙率を
70容量%とし、負極近傍部分4bの空隙率を90容量
%としたが、一般に正極集電体近傍部分4aの空隙率は
60〜80容量%、負極近傍部分4bの空隙率は86〜
93容量%が好ましい。
そして、重負荷放電や低温放電での放電特性の向上を特
に重視する場合は、放電反応がほとんど正極4表面のリ
チウム近傍で行われるので、空隙率を大きくする負極近
傍部分4bの厚さは、できるだけ厚くするのが好ましく
、空隙率を小さくして正極との接触状態を良好にするた
めの正極集電体近傍部分4aは、文字どおり正極集電体
5の近傍にのみ形成されていればよい。
ただし、軽負荷放電での放電特性を重視する場合は、正
極中の炭素量が放電容量に対して大きな係りを有するの
で、重負荷放電や低温放電での放電特性を重視する場合
に比べて、空隙率の大きい負極近傍部分4bの厚さは薄
くされる。このように空隙率が大きい負極近傍部分4b
と空隙率の小さい正極集電体近傍部分4aとの比率は電
池の用途によって変えられる。また、同様な観点から、
前述した正極4の正極集電体近傍部分4aや負極近傍部
分4bの好ましい空隙率も、電池の用途によって若干変
わり得る。
なお、実施例では塩化チオニル−リチウム電池について
説明したが、本発明はその場合のみに限られるものでは
なく、塩化チオニルに代えて塩化スルフリル、塩化ホス
ホリルを電解液の溶媒および正極活物質に用いてもよい
し、またリチウムに代えてナトリウムを負極に用いても
よいことはもちろんである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明では、正極の負極近傍部分
と正極集電体近傍部分の空隙率を異ならせ、負極近傍部
分の空隙率を正極集電体近傍部分の空隙率より大きくす
ることによって、正極表面部の孔中への放電生成物の析
出による正極活物質の放電利用率の低下を防止し、かつ
正極の正極集電体近傍部分の空隙率を小さく、すなわち
密度を大きくすることによって正極集電体との接触状態
を良好にして、放電性能を安定化させることができた。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す塩化チオニル−リチウ
ム電池を示す断面図であり、第2図は従来の塩化チオニ
ル−リチウム電池を示す断面図である。第3図は本発明
の実施例の電池と従来電池の放電特性図である。 2・・・負極、 3・・・セパレータ、 4・・・炭素
多孔質成形体正極、 4a・・・正極集電体近傍部分、
4b・・・負極近傍部分、 5・・・正極集電体、 1
0・・・電解液 第 2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)オキシハロゲン化物を電解液の溶媒および正極活
    物質とし、アルカリ金属からなる負極2に対してセパレ
    ータ3を介して対向させた炭素多孔質成形体正極4を備
    え、該炭素多孔質成形体正極4の中央部に正極集電体5
    を挿入してなる無機非水電解液電池において、上記炭素
    多孔質成形体正極4が空隙率の異なる正極集電体近傍部
    分4aと負極近傍部分4bの二層で形成され、かつ負極
    近傍部分4bの空隙率が正極集電体近傍部分4aの空隙
    率より大きいことを特徴とする無機非水電解液電池。
  2. (2)炭素多孔質成形体正極4の正極集電体近傍部分4
    aの空隙率が60〜80容量%で、負極近傍部分4bの
    空隙率が86〜93容量%である特許請求の範囲第1項
    記載の無機非水電解液電池。
JP60129306A 1985-06-13 1985-06-13 無機非水電解液電池 Expired - Lifetime JPH0763013B2 (ja)

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110931817A (zh) * 2019-12-19 2020-03-27 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种锂-亚硫酰氯电池及其制备方法
CN110993888A (zh) * 2019-12-19 2020-04-10 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种中空碳棒及其制备方法、用途和制备过程使用的模头

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JPS58216364A (ja) * 1982-06-09 1983-12-16 Japan Storage Battery Co Ltd 無機電解液リチウム電池用正極板の製法
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