JPS5838466A - 二次電池用リチウム負極 - 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】 本発８ＡＶｉ、リチウム電池に用いるリチウム電池に関
するものである。

リチウムを負極活物質として用いる１４．曲は、小型・
高エネルギｖｌｊ度を有する電池としてイ１１究されて
いるが、その二次化が大きな間距点となつ−Ｃいる。

二次化が可能な正極活物質として、多くの化合物が検討
されており、例えはチタン、ジルコニウム、ハフニウム
、ニオビウム、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１ｉ℃曲（米国’ＩＳｔ　ｉ
”ｆ第４　、０８９　、０５２号＋Ｗｊ　＃ｉｌヤ）往
照）等が開ボされている。

しかしながら、このような二次電１’ｌｌｉ、用止極活
物買の偵知に比してＬｉ極の充放電特性に関する仙北は
充分とはいえず、Ｌｉ二次′屯重油現のためにｆ５１、
充放電効率及びサイクル寿命等の光放電特性の良好なし
８極の作製法が■太な問題となっている。

Ｌｉ　　惨の充放１１１．特性全向上させる試みとして
は、Ｌｉを０２．００２　等のガス処理したものを負極
に用いるｉｔみ（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ
、　、Ｖｏｌ、１２５第１３７１貝〜１３７７頁〕やＬ
ｉとＡＩの合金を負極に用いる試み（Ｊ、Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、、Ｖｏｌ。

１２７．２１００頁〜２１０４頁〕告が行なわれ１いる
が必ずしも充分とμ篇えず、さらに待什の侵れたＬｉ負
極の作ν２が求められている。

本発明は、この様な椀状にルみてなされたものでおり、
ヤの１」的は放′屯及び光箪特憔の浚れたリチウム１１
極を提供する知にめる。

本発明につき概ωＬすると、負極活物質はリチウムでお
り、正極ｌ′ｉＪｊ物質はリチウムイオンとｒｉＪ逆的
に電気化学的反応を行なう物質であり　、￥ｌｆ、　ｊ
’〆ｔｉ！を物質は正極活物置及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１胡吻負
と′電気化学反応をするだめの移動を行なうｖ／Ｊ賀で
あるリチウム−次及び二次電池に用いられる負極を、空
孔の数が１７ケ／２．５４　ｃｍ以上の多孔質アルばニ
ウムにリチウムを担持したものとした知を％似とするも
のである。

リチウム負極として、リチウム金）Ａｌ１　＆やリチウ
ム薄片の様な平滑な而をもったものを用いた場合、放電
あるいは充電電流が増大すると局部的な反応促進により
、リチウム負極に穴か；わいたり、光電時にデンドライ
ト状のリチウムが４７を出し負極から脱洛する等の現象
が生じる。こ扛がＬｉ　Ｍ廖の光放電効率を低下させる
原因となっている。そこでリチウム負４ｍの反応表１ｈ
１槓をｊ・ａ大させるとともにリチウム全極の析出を容
易にさせる仝孔部全４１シ、婢電性の艮好な物質ｒこリ
チウムを相持する如に↓す、」王制の欠点をＩｒｌ　ｒ
＋”＋できる。この４ボな１況点から多孔質のアルミニ
ウムにリチウムを４Ｈ＋ｉ　ｐしたもの′！ｉｌ：ｔ−
４．極に出いる月１が南″幼でるる。

この場合アルミニウムの穴の太きもが太きすきると、う
盪くリチウムか１４４持されず、後述の夾ム）（例にボ
す椋に、空孔の欽が１７ケ７２．５４ｃｍ以上の多孔質
アルミニウムを用いる。又、前ｌｌΣした匂ζに、Ｌｌ
とＡ１のイ１蛍（平板）を用いる試みも行なわれている
か、本うち明による多孔質アルミニウムにＬｌを４！！
　＋”＋さぜたものを月ｊいノこ方が、リチウムの寛４
隻４からのｌｌＳｉ’浦１［やテンドフイ）％生を防ぐ
牛ができ、＆Ｊるかに良い特性が１ｎられる。

Ｊ’−Ｉ　Ｔに失か１１例を用いて本発り」の効果を睨
明する。

用いた多孔質アルミニウムは、空孔の叡が１７ケ／２．
５４　ｃ　ｍ〜２６ケ／２．　！５４　ｃ　ｒｎ及び８
５ケ／２．５４　ｃ　ｒｎ〜１３０ケ／２．５４　ｃｒ
ｎ　であり、いずれも厚さは１ｎｎｎ　　でめる。

こＪ］らの多孔’ｌ’ｆアルミニウムにリチウムを相持
させる方ｉＪ、としてｉ）ｔ、ｉ＋　イオンを含む？！
ｉ？准甲で’ｔｈ気化字的にリチウム紫刺層させる方法
、２）浴―堪中でリチウム金迎気化学的に伺均させる方
法、３）リチウム金部の＃＋融液中に多、化質アルミニ
ウムを浸す方法、４）リチウム薄片４と多孔質アルミニ
ウムを重ねてプレスする方ｒ去、５）　　リチウム金Ｊ
ｉＩ４粉末を多孔質アルミニウムと沖ねてプレスする方
法、６）多孔質アルミニウムにｎ−ブチルリチウムでリ
チウムを析出させる方法、７）多孔Ｔ′Ｌアルミニウム
上にリチウムを蒸着する力法宿・の４・ＢＩＢ々の方法
が考えられるが、いずれにしても多孔り！１アルミニウ
ムにリチウムか担持されれｒｊ１本ヴｉ’＋　’、！Ｊ
　ｌ”−おいて、その方法は限定されない。即ちリチウ
ム負極として有効に働く。以下の実加１１り１１で１．
Ｉ　、ｌＮＬｉＣｌＯ４／プロピレンカーボネイト中で
？ｔｉ、気化学的にリチウムを多孔質アルミニウム上に
析出させたものを負極として用いているがかかる実施例
による多孔質アルミニウムにリチウムを］目付させる方
法は単なる一例であシ、（＋’＋ら）ｔｉｌｌ　Ｉｖｔ
−ｇれるものでれない。

実施例１ 対極としてｌＮＬｉＣｌＯ４／プロピレンカーボネイト
中で１ｍＡ／ａｍ２の定１１ＬｔＡｔで１６〜２０　時
１１ｊ」リナウ５− ムを檗孔の数が、１７り／２．５４．ｃｍ〜２６ケ／２
．５４ｃｍ　　の多孔ケ１アルミニウムに電析させ、准
“幼反応ｆｉ　ｉｌ！　イロか１ｃｍ２のものを月」い
、Ｐ　ｔ　４ｆＩＩ＜を作用イン、夕ｈＩｓ　”＋ｔｊ
極としてＬｉを用いた’Ｉｒｒ、　＃、　ｆ和み、ｐｔ
悼土にＬｉを析出させる４Ｊ＋により、Ｌｉ恢の光電１
’ｔｆ特性を６１１１定した。１打、ノｑ〜冶には、Ｉ
ＮＬｘＣｉＱ４　　をプロピレンカーボネイトに１１：
４１’＋１させたものを用いた。

測定は、１す１　ｍＡ、／ｃ？Ｔｌ　２の定’ｔｉｉ、
ｖａｔで１分間、Ｐｔ極上にＬｉを４９＋出させ九′屯
した抜、１ｍＡ／ｃｍ２の定′１１１．３ｉｔ、でＰｔ
欅」−に４汀出したＬｉをＬｉ＋　イオンとしてｈｖ′
ＩＩＩするザイクル試峡を行なった。光１ｙ、”（ｈ、
効率ｌ’Ｋ、１．’ｔ　（りの電位変化を求め、Ｐｔ４
ψ上に析出したＬｉをＬｉ＋イオンとして放電させるの
に炒した？１．気：１−′ｌと■）Ｅ仲上にＬｉ金析出
はせるのに袋した’ｌ’１Ｌ−（’、ｉ迂との比から′
釣用した。

第１しｌ　ｆ’ｊ、Ｌ　ｉ　Ｇｌｓの光放電効率とサイ
クル数の１９：Ｊ　’ｕ７Ｎをボずし１であり、し、ｉ
中の（ａ）はＬｉ負極として、本究明の空孔の数が１７
ケ／２．５４ｃ口）の多孔質アルミニウムにＬｉをＪｕ
持したものをハ］いた場合で必り、（ｂ）は径巧例の、
ｌ、ｉ　％極としてＬｉ博片−６＝ （厚さ０．５ｍｍ　）を用いたり合のＬｉ惨の九カシ″
屯！ト【仁二を示したものである。第１図から刊る様に
、リチウム負極として壁孔の叙が１７ケ７２．５４ｃｒ
ｔｔ〜２６ケ／２．５４ｃｍ　の多孔質アルミニウムに
リチウムをＪＨ７！４したものを用いる９Ｉによって、
Ｌ１４すのノ１−放１１（’Ｆａｒ性は者しく向上して
いる。

実′ｈ１４例２ リチウム負イタとして空孔の数が８５ケ／２．５４ｃｍ
〜１３０ケ／２．５４　ｃ　１１−＋の多孔ＩＣ１′ア
ルミニウムにリチウムを担持させたものを用いた以外は
火施トリ１と同様にして、リチウム貝（−の光放電特性
を画定しり。

ｗＪ３図は、Ｌｉ極の光放電効率とザイクル欽の関係を
示す図であ９１図中の（ａ）ｉｌ、４．発明のり□ｉ孔
の数が８５ケ／２．５４ｃｍ〜１３０ケ／２．５４ｃ＋
ｎの多孔質アルミニウムにリチウムを１且］守したもの
をノ目いた。１遍合であり、（ｂ）は奈考例のリチウム
負１ンとして、リチウム薄片（厚さ０．５ｍｒｎ）を用
いた」↓）合の充放′屯％性を示したものでおる。第２
図から判る様に、リチウム負極としてを孔の畝が８５ケ
／２．５４ｃｓｎ〜１３０ケア４．５４　ｃ　ｍの多孔
質アルミニウムにリチウム”１７ハ ７− 音用４、シしたものを用いる１１によってＬ　ｌ　％；
の充放′山：躬１午に１同上し−しいる。

以上の）１５し明から１」］らかなＪｌ）トに、不兄ψ
」によれはＦＩ！孔の僧が１７り／　２．５４　ｃ　ｍ
以上の多孔質ニッケルにリチウム’、ｘ：　Ｊｌ！　４
’＊させｔＣものを用いる事Ｖこより、充放’ＩＩ＋、
午」１（トの１・ｋれ／（リナウムニ次′眼他、用負似
を芙す。

第１　ｌｙ、ｉ及びａｌｓ　２１Ｆｌｌ　ｆよ、２ｒ−
＋ｉ’ｒ　！〕・′」の実＃　ｅ−ＩＪにおけるリナウ
ノ、１〆の元ｈｇ　’ｒ＋、、タノ１２干−とサイクル
叡のｒＺＪ係をカ；−Ｊ　１ン１　で　・（う　る　。

１１、ｉ　ｉ、、・（入代」゛（・人　　Ｉ、１３　　
宮　正　李一８−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空孔の数が１７ケ／２．５４ｃｍ以上の多孔質アルミニ
   ウムにリチウムを担持させた４４を特徴とするリチウム
   電池用負極。