JPS63225475A - 電池 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、小型にして放電容量の大きい一次および二次
電池に関し、さらに詳細にはリチウムを負極活物質とし
て用いる電池に関する。

〔発明の従来技術］ 従来からリチウムを負極活物質として用いる高エネルギ
密度電池に関する提案はなされており、例えば正極活物
質として、Ｂｒ、および工２等のようなハロゲン、Ｃｕ
Ｆｔ　、ＡｇＦｚ　、ＡｇＦ、ＮｉＦ、　、ＣｕＣｆｆ
１．　、ＡｇＣ１ｘ　、Ｎ１Ｃｊ２ｚ、ＣｏＦｚ　、Ｍ
ｎＦ２、ＳｂＦ：＋　、ＣｄＦｚ、ＡｓＦ３、ＨｇＦ、
、ＣｕＢｒ、Ｃｄ、Ｃｌ３．、Ｐ　ｂ　Ｃ１ｚ　、Ｎ　
ｉ　Ｃ１およびＣｏＣｊｌ！ｚ等のような金属ハロゲン
化物、Ａ、ｇＳＣＮ、ＣｕＳＣＮおよびＮｉ　（ＳＣＮ
）ｚ等のような金属ロダン化物、Ｍｎ０ｚ　、Ｃｒｚ　
０３　、Ｌ　Ｏｓ　、Ｓｎ、Ｏｔ　−ＰｂＯｚ　、Ｔｉ
１ｔ　、Ｂ　ｉｚ　０２　、Ｃｒ０ｚ、Ｆｅ、Ｏ，、Ｎ
ｉｐ、ＨｇＯ，Ａｇ○、Ｃｕ、’Ｏ５ＣｕＯ１Ａｇｚ　
ｗｏ４等のような金属酸化物、ＮｉＳｘ、ＡｇＢ５．Ｃ
ｕＢ５５Ｐｂ、Ｂ２Ｓ。

およびＭｎＢ＜３４等のような層状化合物、フッ化黒鉛
、さらにはベンゾキノン類、ジニトロベンゼン等のよう
なオキシハライド等を用いた電池が提案されている。そ
して具体的には、例えば正極活物質として黒鉛およびフ
ッ素のインターカレージョン化合物、負極活物質として
リチウム金属をそれぞれ使用した電池が知られており（
米国特許第３，５１４，３３７号明細書参照）。また、
フッ化黒鉛を正極活物質としたリチウム負極（松下電器
社製）および二酸化マンガンを正極活物質としたリチウ
ム電池（三洋電機社製）が既に市販されている。しかし
ながら、これらの電池は充電不能で二次電池として使用
できないという欠点がある。また、正極活物質としてチ
タン、タンタル、バナジウムの硫化物、セレン化物、テ
ルル化物を用いた電池（米国特許第４．００９，０５２
号明細書参照）等が開示されている。しかしながら、こ
れらの電池はその電池特性から必ずしも十分であるとは
言えなかった。

〔発明の概要〕

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり
、その目的は小型であり、かつ放電容量が大で高エネル
ギ密度のしかも充電可能な電池を提供することである。

本発明を概説すれば、本発明の電池は、正極活物質は、
六員環に二つのケトン基を存するピリミジン誘導体であ
り、負極活物質はリチウムであり、電解質物質は正極活
物質およびリチウムに対して化学的に安定であり、かつ
リチウムイオンが正極活物質と電気化学反応をするため
の移動を行う物質であることを特徴とするものである。

本発明によれば、小型で放電容量が大きく、さらに高エ
ネルギ密度の、しかも充電可能な電池を提供しえるとい
う利点がある。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の詳細な説明すると、本発明の電池の正極活物質
は六員環に二つのケトン基を有するピリミジン誘導体で
あり、このケトン基部分で電気化学的反応を行う。

このような六員環に二つのケトン基を有するピリミジン
誘導体は、本発明において基本的に限定されるものでは
なく、前記ケトン基部分で電気化学的反応を行うもので
あれば、いかなるものでもよい。たとえばチミン、カフ
ェインなどを具体例として挙げることができる。

このような正極活物質の典型的な例としてチミンの反応
を下記に式（１）として示す。

本発明における正極活物質として前記六員環に二つのケ
トン基を有するピリミジン誘導体またはこれと結合剤粉
末との混合物をニッケル、ステンレス等の支持体上に膜
状に圧着成形するか、または前記六員環に二つのケトン
基を有するピリミジン誘導体に導電性を付与するための
炭素粉末を混合し、この混合物（正極合剤）を金属容器
に入れ、あるいは前記混合物を結合剤と混合してニッケ
ル、ステンレス等の支持体上に圧着成形する等の手段に
より形成することができる。

負極活物質であるリチウムは、一般のリチウム電池のそ
れと同様にシート状として、またはそのシートをニッケ
ルまたはステンレスの網に圧着して負極として形成する
ことができる。

電解質としては、例えばプロピレンカーボネート、エチ
レンカーボネート、Ｔ−ブチロラクトン、１．２−ジメ
トキシエタン等の非プロトン性有機を容器とＬ　１ｃ１
０ａ　、Ｌ　１Ａ４ｃｆ、、Ｌ　ｉ　ＢＦ４　、Ｌ　ｉ
ｃ！！、、Ｌ　ｉ　Ｐ　Ｆ６　、Ｌ　ｉＡｓ　Ｆ６等の
リチウム塩との組み合わせ、またはＬｉ゛を伝導体とす
る固体電解質あるいは溶融塩等一般にリチウムを負極活
物質として用いた電池で使用される既知の電解質を用い
ることができる。

また、電池構成上必要ならば多孔質のポリプロピレン等
よりなる隔膜を使用してもよい。

次に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
により何ら限定されるものではない。

なお、実施例において電池作製および測定はアルゴンガ
ス雰囲気下で行った。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一具体例であるボタン型電池の特性測
定用電池セルの断面概略図であり、１はＮｉメッキを施
した黄銅製容器、２はリチウム負極、３は多孔質ポリプ
ロピレン製隔膜、４はカーボン繊維よりなるフェルト、
５は正極合剤、６ａ。

６ｂはテフロン製容器、７はＮｉリード線を示す。

容器１の直径２６ｍｆｆ１の凹室内に正極合剤５を挿入
し、その上に電解液含浸用のフェルト４を載せ、隔膜３
を介してリチウム負極を戴置し、容器６ａ。

６ｂで締めつけた。リチウム負極２は直径２０胴の円板
で、カーボン繊維よりなるフェルト４、隔ｖ、３も円板
形である。

電解液としては蒸留脱水プロピレンカーボネートに溶解
したＬ　ｉ、　ＣＮｏ　４の１モル／ｆ溶液を用い、隔
ｉ［３、フェルト４および正極合剤５に含浸させて使用
した。正極合剤５として、カフェイン０゜１ｇと０．１
ｇのアセチレンブラックを混合したものを使用した。

このようにして作製した電池の開路電圧は３．０３Ｖで
あった。１ｍＡの定電流放電を行ったところ、放電時間
と電圧の関係は第２図のようになり、１ｖ柊止電圧の放
電容量は１２０　Ａｈ／’　ｋｇであり、エネルギ密度
はｔ　３　！Ｊｈ／　ｋｇであった。

１■柊止電圧まで弐（２）の如く放電反応が起こるとす
ると、利用率は４４％となる。

実施例２ 正極合剤として０．１．ｇ（式（１））と０．１　ｇの
アセチレンブラックを実施例１と同じ電解液と混合して
用いた以外は実施例１と同様にして第１図に示した電池
を作製した。

この電池の開路電圧は３．０５Ｖであった。１ｍＡの定
電流放電を行ったところ放電時間と電圧の関係は第３図
（ａ）のようになり、１ｖ終止電圧での放電容量は８５
Ａｈ／ｋｇであり、エネルギ密度は１０８Ｗｈ／ｋｇで
あった。放電後、６時間、１ｍＡ定電流放電を行ったと
ころ、放電時間と電圧の関係は第３図（′ｂ）に示すよ
うになった。１■終止電圧の放電容量は４４０Ａｈ／ｋ
ｇとなり、エネルギ密度は５７４Ｗｈ、／ｋｇであった
。さらに放電後、４０時間、１ｍＡの定電流充電した後
１ｍＡで定電流放電を行ったところ放電時間と電圧の関
係は第３図（Ｃ）のようになった。１ｖの終止電圧の放
電容量は３００Ａｈ／ｋｇであり、エネルギ密度は４１
５Ｗｈ、／ｋｇであった。

（発明の効果］ 以上説明したように本発明によるリチウム電池によれば
、リチウム電池の正極活物質として、六員環に二つのケ
トン基ををするピリミジン誘導体を使用することにより
、小型でかつ高エネルギ！度の充放電可能な電池を形成
できるという利点を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一具体例であるボタン型電池の特
性測定用電池セルの断面概略図、第２図および第３図は
本発明の実施例における電池の放電時間と電圧の関係を
示した図である。 ■・・・容器、２・・・リチウム負極、３・・・隔膜、
４・・・フェルト、５・・・正極合剤、６　ａ　、　　
６　ｂ・・・テフロン製容器、７・・・Ｎｉリード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）正極活物質は、六員環に二つのケトン基を有する
   ピリミジン誘導体であり、負極活物質はリチウムであり
   、電解質物質は正極活物質およびリチウムに対して化学
   的に安定であり、かつリチウムイオンが正極活物質と電
   気化学反応をするための移動を行う物質であることを特
   徴とする電池。