JPS6364263A - 非水電解液電池 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、正極活物質が酸化第二銅（Ｃｕｂ）である非
水電解液電池に関し、更に詳しくは、正極活物質として
のＣｕＯの利用率が高く、それする。

（従来の技術） 従来、腕時計をはじめとして電卓、補聴器などにはアル
カリ乾電池、酪化銀電池などの１．５Ｖ系電池が用いら
れているが、近年、その代替品として、１．５■系リチ
ウム電池が急速に普及しはじめている。これは、この１
．５Ｖ系リチウム電池が高エネルギー密度、高信頼性、
無公害であるからである。

中でも良好な放電特性を示すものとして正極活物質にＣ
ｕＯを用いたリチウム電池が知られている。これは、Ｃ
ｕＯが正極活物質としての単位体積当りの理論電気容量
が大きく、資源としても♂富にあり、したがって比較的
安価に入手できるからである。

（発明が解決しようとする間ツ点） ところで、このリチウム電池の正極は、−ヒ述したＣｕ
Ｏの粉末と、黒鉛のような導電材と結着剤との両者を基
本成分として構成されているのが導電材は、ＣｕＯの比
抵抗がｌＸｌ０’〜３×１０４Ω・１１と大きく、導電
性が劣るので正極としての導電性を高めるために配合さ
れる。

Ａ２に、正極活物質の反応利用ｉｔ考えた場合は、その
利用率は活物質の電気化学的反応性の大小によって規定
されると共に、正極活物質そのもの又は正極全体の導電
性によっても律速される。

例えば、ある活物質の電気化学的反応性が大きいとして
も、この活物質を主成分とする正極全体の導電性が低い
場合には、電池全体としての放電容量はこの導電性の悪
さに規定されて理論値から偏倚せざるをキーリない、そ
の結果、活物質の利用率は低下する。

このようなことから、正極においては、正極が電気化学
的反応性に富む活物質で構成されているとともに、活物
質は言うに及ばず電極全体の導電性の高いことが求めら
れている。

このような観点からＣｕＯを活物質とする正極を考えた
場合、ＣｕＯはその理論電気容量が大きいにもかかわら
ず導電性が悪いので正極全体の導電性も低下し、その結
果、正極に含有された状態で存在する活物質はその利用
イｌは低くなるという問題点がある。

導電材を添加することによりこの問題点は若干改善され
て活物質の利用率が向上することは事実であるが、しか
し通常使用されるＣｕＯ粉末の平均粒径は１０〜２０戸
と大きく、その比表面積はそれ程大きくないので電池反
応に関与する反応面積は小さく、その結果、電池全体の
放電容量はそれ程大きくはならない。

すなわち、従来のように正極活物質であるＣｕＯ粉末の
平均粒径が１０〜２０μ贋の場合には、電池反応に関与
する反応面積が小さいということ、並びに導電性が想い
のでその利用率は低位の水準にあるのである。

本発明は上記問題点を解決し、活物質としてのＣｕＯの
利用率が高くなり、その結果、放電容量が犬きくなる非
水電解液電池の提供を目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の非水電解液電池は、ＣｕＯを正極活物質とする
正極と、金属Ｌｉを負極活物質とする負極と、非水電解
液とから成る非水電解液電池において、該正極活物質が
平均粒径０．１〜５戸のＣｕＯ粉末であることを特徴と
する。

本発明の非水電解液電池は、正極活物質であるＣｕＯの
平均粒径を規定したことに特徴を有するものであって他
の要素は、従来の構造と変わることはない。その−例を
第１図に示したボタン型非水電解液電池で説明する。第
１図において、１は正極缶で例えばステンレス鋼で構成
されている。

２は同じくステンレス鋼からなる負極箔でポリプロピレ
ン製のパフキング３を介して正極缶１に嵌合されている
。４は金属Ｌｉからなる負極で、負極箔２の裏側に圧著
されている。５は正極で正極活物質であるＣｕＯと導電
材である例えば黒鉛と結着剤である例えばポリテトラフ
ルオロエチレンとのＲ、ｉｆ！物の成形体である。負極
４と正８ｉ５のなるセパレータ６が介在せしめられ、こ
れに、例えばプロピレンカーボネートと１，２−ジメト
キシエタンとの等容積混合溶媒に過塩素酸リチウムのよ
うな電解質を所定濃度で溶解せしめた電解液が含浸され
ている。

本発明の非水電解液電池の正極活物質であるＣｕＯは、
その平均粒径が０．１〜５戸の範囲に設定される。平均
粒径が５戸を超えるとその比表面積すなわち電池反応に
寄与する反応面積は小さくなるのでＣｕＯの利用率は低
くなり、通常は７０％程度である。また、０．１−未満
の場合は、ＣｕＯ粉末と導電材とを結着させる結着剤が
多量に必要となるので、単位体植当りに充填できるＣｕ
Ｏの量が少なくなり、′心地としての放電容量が小さく
なる。好ましくは１〜３μ贋である。

また、これらのＣｕＯ粉末を凝集せしめて凝集体として
利用することが奸才しい。それは、あらかじめＣｕ０ａ
子が凝集されていることにより充大きくなると回持に、
この凝集体自体多孔質であるため、凝集体の中心部に有
効に電池反応に利用できる。結果として電池の放電容量
を大きくすることができるからである。この場合、凝集
体の平均粒径は、１０〜１００％の範囲に設定される。

平均粒径が１００μを超えると凝集体の多孔部分の割合
がふえ、充填密度が下がり電池の放電容量が小さくなり
、１０％未満の場合には凝集体１個当たりのＣｕＯ粒子
数が減るためＣｕｏ粒子単体の粉末を用いた場合と比べ
てその効果が大差ないものになる。好ましくは２０〜５
０戸である。

このような凝集体は、例えば次のようにして製造するこ
とができる。

まず、造粒機内に平均粒径が０．１〜５−のＣｕＯ粉末
を空気と共に送り込んだ後、流動状態を保持したまま結
合剤を含んだ水を噴霧する。

この結果、水の凝集力によりＣｕＯ粉末が凝集する。そ
の後、これを乾燥すれば、目的とする凝集体が得られる
。なお、この時の空気とＣｕＯ粉末の供給量、温度、混
合条件、乾燥条件などを適宜設定して所定粒径の凝集体
とすることができる。

（実施例） 実施例１〜４ （イ）非水電解液電池の製造 正極活物質として表示の平均粒径を有するＣｕＯ粉末１
００重量部と、導電材として平均粒径１０μ層の黒鉛粉
１０重量部と、結着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ン５重量部を混合し、得られた混合物をペレット状に加
圧成形して正極とした。

次いで、この正極を使用してボタン型非水電解液電池を
製造した。すなわち、ステンレス鋼からなる正極缶の底
面に上記方法により得られた正極を装填し、さらにその
上にポリプロピレン製の不織布よりなるセパレータを載
置し、金属リチウムからなる負極を内填したステンレス
鋼から成る負極缶を該正極缶にバッキングを介して嵌合
し、正極缶の開口周縁部を内方に屈曲せしめて電池全体
を封口した。なお、セパレータはプロピレンカーボネー
トと１．２−ジメトキシエタンとの等体積比混合液に１
モル、ｌの濃度になるように過塩素酸リチウムを溶解し
、含浸したものを使用した。

（ロ）評価試験 上記の電池を２０℃において、外部負荷３０にΩの定抵
抗放電を行なわせ、端子電圧の経時変化を測定した。実
施例１〜３の結果を第２図に示し、実施例４の結果を実
施例２の結果とともに第３図に示した。また、ＣｕＯの
利用率を表に示した。

比較例１ 平均粒径１０戸のＣｕＯ粉末を用いたことを除いては、
実施例１〜４と同様にして非水電解液電池を製造し、同
様の評価試験を行なった。結果を第２図に示した。また
、ＣｕＯの利用率を表に示した。

比較例２ ＸＬ　ｌ’ｌ　ｔｅｌ　９Ｋ　　０１　１１６　Ｈ”ｉ
ぐＭ　（”　　ｕ　　○　ｔ、１）Ｌ％　テ’３Ｚ　ｆ
／ｉｉ例１〜４と同様にして正極を製造したところ、ペ
レットが割れてしまい加圧成形できなかった。

表 ［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の正極活物資を
用いた非水電解液電池は、従来の非水電解液電池と比べ
て放電持続時間が長い、すなわち、正極活物質の利用率
が高く、その結果放電容量が大きく、その工業的価値は
大である。

【図面の簡単な説明】

であるボタン型非水電解液電池の断面図、第２図は本発
明の非水電解液電池の放電曲線を従来電池の放電曲線と
比較した図、第３図は、本発明の非水電解液電池におい
て、平均粒径１戸のＣｕＯ粉末が凝集した平均粒径５０
μの凝集体を正極活物質とした電池の放電曲線を平均粒
イエμｍのＣｕＯ粉末を正極活物質とした電池の放電曲
線と比較した図である。 １・・・・・・正極缶　　　　２・・・・・・負極缶３
・・・・・・バッキング　　４・・・・・・負極５・・
・・・・正極　　　　　６・・・・・・セパレータ第１
図 Ｐｒ税綺闇（Ｈ） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化第二銅を正極活物質とする正極と、金属リチウ
   ムを負極活物質とする負極と、非水電解液とから成る非
   電解液電池において、該正極活物質が平均粒径０．１〜
   ５μｍの酸化第二銅粉末であることを特徴とする非水電
   解液電池。 ２、該正極活物質が、該酸化第二銅粉末の凝集体であっ
   て、かつ該凝集体の平均粒径が１０〜１００μｍである
   特許請求の範囲第１項記載の非水電解液電池。