JP3451601B2 - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
もしくはメモリ保持電源としての高エネルギー密度でか
つ高い信頼性を有するリチウム電池に関するものであ
る。
化に伴い、その電源である電池に対して小形で軽量かつ
高エネルギー密度で、更に繰り返し充放電が可能な二次
電池の開発への要求が高まっている。これら要求を満た
す二次電池として、非水電解質二次電池が最も有望であ
る。
硫化チタンをはじめとしてリチウムコバルト複合酸化
物、スピネル型リチウムマンガン酸化物、五酸化バナジ
ウムおよび三酸化モリブデンなどの種々のものが検討さ
れている。なかでも、リチウムコバルト複合酸化物（Li
xCoO2 ）およびスピネル型リチウムマンガン酸化物( Li
x Mn2 O4 ) は、４Ｖ(Li/Li+ ) 以上のきわめて貴な電
位で充放電を行うため、正極として用いることで高い放
電電圧を有する電池が実現できる。
リチウムをはじめとしてリチウムの吸蔵・放出が可能な
Ｌｉ−Ａｌ合金や炭素材料など種々のものが検討されて
いるが、なかでも炭素材料は、安全性が高くかつサイク
ル寿命の長い電池が得られるという利点がある。
ッ化トリメタンスルフォン酸リチウム、六フッ化燐酸リ
チウムなどが一般に用いられている。なかでも六フッ化
燐酸リチウムは、安全性が高くかつ溶解させた電解液の
イオン導電率が高いという理由から近年盛んに用いられ
るようになってきた。
ムコバルト複合酸化物（Lix CoO2) ，スピネル型リチ
ウムマンガン酸化物(LixMn2 O4 ) などを用い、電解質
に六フッ化燐酸リチウムなどのフッ素を含むリチウム塩
を用いた電池は、電池の保存性能が劣るという問題があ
った。
ンを吸蔵放出する物質からなる負極と、正極と、フッ素
を含むリチウム塩を含有する非水電解質とを備えるリチ
ウム電池において、電池内にリチウム以外のアルカリ金
属のフッ化物を共存させること、または、負極炭素材料
にリチウムのフッ化物を添加混合したものを除き、電池
内にリチウムのフッ化物を共存させることで上記問題点
を解決しようとするものである。
チウム電池を高温中で長期間保存すると放電容量が低下
する。この原因を調査した結果、電池系内に含まれる水
分とリチウム塩との分解反応により生成したＨＦが負極
活物質と反応し活物質であるリチウムが消費されたため
に放電容量が低下したことがわかった。そこで、電池内
にリチウム以外のアルカリ金属のフッ化物を共存させた
結果、または、負極炭素材料にリチウムのフッ化物を添
加混合したものを除き、電池内にリチウムのフッ化物を
共存させた結果、電池の貯蔵にともなう充放電容量の低
下を効果的に抑制することができた。これは、アルカリ
金属のフッ化物がＨＦを有効に捕捉したためと考えられ
る。
する。
とをリチウム：コバルト原子比で１：１になるように混
合し、温度７００℃で１６時間空気中で熱分解して合成
したリチウムコバルト複合酸化物（LixCoO2 ）と導電剤
としてのカーボン粉末および結着剤としてのフッ素樹脂
粉末とを９０：３：７の重量比で混合し、この混合物を
加圧成形したのち温度２５０℃で真空乾燥処理したもの
である。
粉末とを９１：９の重量比で混合し、この混合物を加圧
成形した後、のち温度２５０℃で真空乾燥処理したもの
である。
おいて、１はステンレス(SUS316)鋼板を打ち抜き加工し
た正極端子を兼ねるケース、２はステンレス(SUSU316)
鋼板を打ち抜き加工した負極端子を兼ねる封口板であ
り、その内壁には負極３が当接されている。５は有機電
解液を含浸したポリプロピレンからなるセパレーター、
６は正極であり正極端子を兼ねるケース１の開口端部を
内方へかしめ、ガスケット４を介して負極端子を兼ねる
封口板２の内周を締め付けることにより密閉封口してい
る。
C）とジメチルカーボネート（DMC ）とジエチルカーボ
ネート（DEC ）とを体積比２：２：１で混合した溶媒
に、６フッ化燐酸リチウムを１モル／リットルの濃度で
溶解させたものを用いた。さらに電解液の１ｗｔ％に相
当するフッ化カリウム（KF）粉末を電解液に添加し、該
懸濁液を約１５０μｌ注液した。
缶を用いた本発明の有機電解液二次電池を（Ａ）と呼
ぶ。
りにフッ化ナトリウム（NaF ）を用いたことの他は、同
様の構成とした本発明の電池を（Ｂ）と呼ぶ。さらに、
比較のために電池内にアルカリ金属のフッ化物を添加し
ないことの他は、本発明の電池と同様の構成とした比較
電池を（ア）と呼ぶ。
で、端子電圧が４．２Ｖに至るまで充電して、つづい
て、同じく２．０mAの定電流で、端子電圧が３Ｖに達す
るまで放電する充放電サイクル寿命試験を室温下で１０
サイクルおこなった。充電状態で停止した後、６０℃恒
温槽中にて３０日間貯蔵した。貯蔵後、貯蔵前と同様の
条件で充放電を５サイクルおこない電池容量の確認をお
こなった。各電池の貯蔵前（１０サイクル目）および貯
蔵後（５サイクル目）の放電容量を表１に示す。
蔵後の電池容量が約２０％低下しているのに対し、本発
明電池（Ａ）および（Ｂ）では電池容量の低下が少な
い。
化物を電解液に添加して用いる場合を説明したが、添加
方法は特に限定されず、電池内にリチウム以外のアルカ
リ金属のフッ化物を共存させる場合には、セパレータや
電極内あるいは電池の空隙など電池内に共存させればよ
く、また、電池内にリチウムのフッ化物を共存させる場
合には、負極炭素材料にリチウムのフッ化物を添加混合
したものを除き、セパレータや電極内あるいは、電池の
空隙など電池内に共存させれば同様の効果が得られる。
また、添加量も特に限定されずリチウム塩に対して０．
１％以上の濃度で添加すれば同様の効果が得られる。ア
ルカリ金属のフッ化物は電池性能に悪影響を与えないた
め、例えば、コイン形、円筒形、角形電池のケースと電
極エレメントとの空隙に充填する方法も考えられる。こ
の場合は、電池の貯蔵性能の向上の他に、振動、衝撃に
対する電池の信頼性も向上する。また、上記実施例で
は、アルカリ金属としてＫおよびＮａを用いる場合を説
明したが、その他のアルカリ金属でも同様な効果が得ら
れ、１種以上のアルカリ金属を混合して用いても良い。
コバルト複合酸化物を用いる場合を説明したが、二酸化
チタンをはじめとして二酸化マンガン、スピネル型リチ
ウムマンガン酸化物（ＬｉｘＭｎ２Ｏ４）、五酸化バナ
ジウムおよび三酸化モリブデンなど種々のものを用いる
ことができる。また、負極活物質としては、従来のリチ
ウム電池に用いられているリチウム合金や炭素材料など
の、リチウムイオンを吸蔵放出する物質を用いることが
できる。
電解液や固体のイオン導電体も基本的に限定されず、従
来のリチウム電池に用いられているものを用いることが
出来る。たとえば、有機溶媒としては非プロトン溶媒で
あるエチレンカーボネイトなどの環状エステル類および
テトラハイドロフラン，ジオキソランなどのエーテル類
があげられ、これら単独もしくは２種以上を混合した溶
媒を用いることが出来る。固体のイオン導電体として
は、リチウムイオン導電性を有するものであれば用いる
ことが出来る。その代表的なものとして、ポリエチレン
オキサイドなどがあげられる。
イオン導電体に溶解される支持電解質も基本的に限定さ
れるものではない。たとえば、 LiAsF6 ，LiPF6 ，LiBF
4 ，LiCF3 SO3 などの１種以上を用いることができる。
コイン形電池であるが、円筒形、角形またはペーパー形
電池に本発明を適用しても同様の効果が得られる。
溶質として、フッ素を含むリチウム塩を用いるリチウム
電池において、電池内にリチウム以外のアルカリ金属の
フッ化物を共存させること、または、負極炭素材料にリ
チウムのフッ化物を添加混合したものを除き、電池内に
リチウムのフッ化物を共存させることにより、この種電
池特有の問題である貯蔵性能の低下を有効に抑制できる
ものであり、その工業的価値は極めて大である。
内部構造を示した図。
Claims (2)
- 【請求項１】リチウムイオンを吸蔵放出する物質からな
る負極と、正極と、フッ素を含むリチウム塩を含有する
非水電解質とを備えるリチウム電池において、電池内に
リチウム以外のアルカリ金属のフッ化物を共存させたこ
とを特徴とするリチウム電池。 - 【請求項２】リチウムイオンを吸蔵放出する物質からな
る負極と、正極と、フッ素を含むリチウム塩を含有する
非水電解質とを備えるリチウム電池において、電池内に
リチウムのフッ化物を共存させたことを特徴とするリチ
ウム電池。ただし、負極炭素材料にリチウムのフッ化物
を添加混合したものを除く。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03307494A JP3451601B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03307494A JP3451601B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | リチウム電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH07220758A JPH07220758A (ja) | 1995-08-18 |
| JP3451601B2 true JP3451601B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=12376581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03307494A Expired - Lifetime JP3451601B2 (ja) | 1994-02-03 | 1994-02-03 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (5)
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-
1994
- 1994-02-03 JP JP03307494A patent/JP3451601B2/ja not_active Expired - Lifetime
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