Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
aufladbare und entladbare Lithiumsekundärzelle, verwendbar als
bewegliche Gleichstromquelle, Notstromquelle usw.
Spezieller bezieht sie sich auf die Verbesserung einer
Lithiumsekundärzelle mit einem Lithiumionen enthaltenden
nicht-wässrigen Elektrolyten, einer positiven Elektrode
aus Vanadiumpentaoxid und einer negativen Elektrode aus
Niobpentaoxid, dotiert mit Lithium.
Beschreibung verwandten Standes der Technik
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Eine aufladbare Lithiumsekundärzelle, die Lithium als
eine negative Elektrode verwendet, hat im Prinzip eine
hohe Energiedichte, und sie hat deshalb in jüngerer Zeit
Aufmerksamkeit auf sich gezogen und erfährt jetzt seitens
vieler Hersteller energische Entwicklung. Doch aufgrund
von Dendriten oder einem moosartigen Niederschlag von
Lithium, der sich in einer negativen Lithiumelektrode
beim Laden und Entladen entwickelt, tritt ein
Durchgangszustand zwischen den positiven und negativen Elektroden
auf oder innerhalb der Zelle wird ein Kurzschluß
verursacht, und die ursprüngliche Form der negativen
Elektrode selbst wird nach und nach zum schlechteren
Zustand hin deformiert. Somit war es sehr schwierig, in
der Lithiunsekundärzelle eine lange Lebensdauer von
Ladungs-/Entladungszyklen zu erzielen.
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Daher wird versucht, eine Lithiumlegierung zu verwenden,
die Lithium einschließt und freisetzt, um den obigen
Mangel zu beheben. Da jedoch die Legierung leicht bei
Einschluß und Freisetzung einer großen Menge Lithium
zerfällt, ist noch kein notwendigerweise ausreichender
Effekt erzielt worden, und es ist immer noch
wünschenswert, die negative Elektrode zu verbessern.
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Als weiteren Versuch gibt es ferner ein Zellensystem mit
einer Kombination von Vanadiumpentaoxid mit hohem
Potential als positive Elektrode und Niobpentaoxid als
negative Elektrode (Japan. Patent KOKOKU =
Veröffentlichung nach Prüfung = Nr. 62-59412). Dieses
Niobpentaoxid wird leicht mit Lithiumionen dotiert oder
entdotiert und wird als recht dauerhaft gegenüber starker
Aufladung und Entladung angesehen.
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Bei dem obigen Zellensystem jedoch zeigen die
konstitutionellen Zustände der positiven und negativen Elektroden
Unterschiede in Spannung und elektrischer Kapazität, und
zufriedenstellende Eigenschaften sind noch nicht erzielt
worden. Somit ist das Zellensystem noch nicht tatsächlich
gewerblich eingeführt worden.
Zusammenfassung der Erfindung
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Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Lithiumsekundärzelle, ein Zellensystem mit
Vanadiumpentaoxid als positiver Elektrode und Lithium-dotiertem
Niobpentaoxid als negativer Elektrode zur Verfügung zu
stellen, die bzw. das hohe Spannung und elektrische
Kapazität aufweist und ausgezeichnet in
Überentladungsbeständigkeit und Ladungs-/Entladungszyklus-Lebensdauer
ist.
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Um das obige Ziel zu erreichen, haben die hier
beteiligten Erfinder die Ladungs- und Entladungseigenschaften von
Vanadiumpentaoxid und Niobpentaoxid untersucht und sind
zu einer Zusammensetzung gelangt, bei der das
Molverhältnis der Menge an eingebrachtem Niobpentaoxid nicht
geringer als 0,5 und nicht höher als 1 zu
Vanadiumpentaoxid ist, und das Molverhältnis der Gesamtmenge an
in der positiven und negativen Elektrode enthaltenem
Lithium nicht geringer als 1,1 und nicht höher als 2 zu
Vanadiumpentaoxid und nicht höher als 2 zu Niobpentaoxid
ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine vertikale Schnittansicht einer
aufladbaren und entladbaren münzförmigen
Lithiumsekundärzelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Diagramm der Entladungscharakteristik von
Vanadiumpentaoxid.
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Fig. 3 ist ein Diagramm der Entladungscharakteristik von
Niobpentaoxid.
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Die Figuren 4 bis 9 sind Diagramme von Charakteristiken
der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 10 ist ein Diagramm erfindungsgemäßer
Zusammensetzung.
Beschreibung der Erfindung im einzelnen
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Im erfindungsgemäßen Zellensystem löst sich beim Entladen
Lithium, in Niob als negative Elektrode hineindotiert, in
Form von Lithiumionen heraus in einen Elektrolyten und
bewegt sich zu einer positiven Elektrode, um in
Vanadiumpentaoxid hineindotiert zu werden. Und beim Laden
erfolgt Reaktion in umgekehrter Bewegung. Es ist nämlich
nur Lithium, das sich zwischen der positiven Elektrode
und der negativen Elektrode bewegt.
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Dabei werden die Ladungen und Entladungen von
Vanadiumpentaoxid und Niobpentaoxid wie folgt ablaufend
angesehen.
Positive Elektrode: V&sub2;O&sub5; + nLi&spplus; + ne
Entladen
Laden
Lin V&sub2;O&sub5;
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Reaktion in der ersten Stufe
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n 1 (3,5 3 V gegen Li)
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Reaktion bis zur zweiten Stufe
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n 1,7 2 (2,5 2 V gegen Li)
Negative Elektrode: Nb&sub2;O&sub5; + nLi&spplus; + ne
Laden
Entladen
Lin Nb&sub2;O&sub5;
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n 2 (2 1 V gegen Li)
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Bei den Ladungs- und Entladungsreaktionen von
Vanadiumpentaoxid, wie in Fig. 2 gezeigt, verläuft die Reaktion
in der ersten Stufe, wenn das Lithiumpotential als Null
angenommen wird, von nahe 3,5 V zu nahe 3 V, und die
Reaktion in der zweiten Stufe verläuft von einer Spannung
von unter 3 V zu nahe 2 V. Und im allgemeinen ist die
Reaktion in der ersten Stufe ausgezeichnet in Ladungs-
und Entladungszyklus-Lebensdauer, und wenn die Reaktion
über die zweite Stufe zu einer Tiefentladung von nicht
mehr als 1 V weiter läuft, neigt die Ladungs- und
Entladungszyklus-Lebensdauer dazu, stark abzufallen. Es
ist daher möglich, eine lange Ladungs- und
Entladungszyklus-Lebensdauer durch Begrenzen der
Reaktion auf Ladung und Entladung in der ersten und
zweiten Stufe zu erreichen.
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Die Entladung von Niobpentaoxid als negative Elektrode
ist eine Einstufenreaktion, wie in Fig. 3 gezeigt, und es
ist generell eine Doppelelektronenreaktion, wie in der
Literatur gezeigt, DENKI KAGAKU 50, Nr. 8 (1982) Nb&sub2;O&sub5; as
an Active Material of Positive Electrode for Nonaqueous
Lithium Secondary Cells. Auf der Grundlage dieser Daten
ist die elektrische Kapazität in der Erststufen-Reaktion
von Vanadiumpentaoxid nahezu identisch mit der von
Niobpentaoxid, wenn das Molverhältnis von
Vanadiumpentaoxid zu Niobpentaoxid 1:0,5 ist. Und es wird allgemein
angenommen, daß Niobpentaoxid sehr stabile Ladungs- und
Entladungscharakteristiken entwickelt, wenn es ein um 1
Volt oder mehr höheres Potential hat als das von
metallischem Lithium.
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Deshalb darf, um maximale elektrische Kapazität zu
erhalten, die elektrische Kapazität von Niobpentaoxid
nicht geringer sein als die in der Erststufenreaktion von
Vanadiumpentaoxid, d.h., sein Molverhältnis zu
Vanadiumpentaoxid hat nicht geringer zu sein als 0,5. Und um die
Entladung von Vanadiumpentaoxid über die
Zweitstufenreaktion hinaus, selbst in einem schlimmsten Falle, zu
vermeiden, soll das Molverhältnis von Niobpentaoxid zu
Vanadiumpentaoxid nicht höher als 1 sein.
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Die Menge an eingebrachtem Lithium sollte im Prinzip
ebenso wie die Menge an Niobpentaoxid betrachtet werden,
und die Menge an Lithium ist 1 Äquivalent bis 2
Äquivalente, d.h. zwischen 1 und 2 im Molverhältnis zu
Vanadiumpentaoxid.
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Doch liegt im Vanadiumpentaoxid und Niobpentaoxid bis zu
einem gewissen Ausmaß Rest-Lithium vor, das Ladungs- und
Entladungsreaktionen nicht unterliegt. Daher sollte das
Molverhältnis des Lithiums wenigstens 1,1 sein, um den
Verlust solchen Restgehalts zu kompensieren.
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Ferner wird die Lithiummenge als eine solche Menge
betrachtet, die etwa die gleiche elektrische Kapazität
wie die von Niobpentaoxid ergibt, doch ist eine solche
Menge nicht immer erforderlich. Um eine maximale Ladungs-
und Entladungszyklus-Lebensdauer von Niobpentaoxid zu
erzielen, ist die Menge an Lithium eher zu begrenzen.
Wenn die Menge an Lithium identisch mit oder größer als
die von Niobpentaoxid in elektrischer Kapazität ist,
erfolgt eine leichte Ladung und Entladung ohne irgend ein
Problem, doch weitgehende Ladung und Entladung
verbrauchen Niobpentaoxid, und das Kristallgitter von
Niobpentaoxid bricht deshalb leicht zusammen, was für die
Ladungs- und Entladungszyklus-Lebensdauer nachteilig ist.
Wenn andererseits die Menge an eingebrachtem Lithium
geringer als die von Niobpentaoxid in elektrischer
Kapazität ist, verbrauchen selbst weitgehende Ladung und
Entladung nicht das gesamte Niobpentaoxid, und somit kann
eine stabile Ladungs- und Entladungszyklus-Lebensdauer
gewährleistet werden.
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Aus den vorstehenden Gründen ist es vorteilhafter, daß
das Molverhältnis von Lithium zu Niobpentaoxid nicht
höher als 2 ist. Das Verhältnis kann jedoch auch höher
als 2 sein.
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Beim obigen Zusammensetzungsverhältnis zeigt
Vanadiumpentaoxid im Ladungszustand ein Potential von etwa 3,5 V
gegenüber reinem Lithium, und das von Niobpentaoxid ist
nahe bei etwa 1,5 V. So kann eine Zelle mit einer
Zellenspannung von etwa 2 V erhalten werden.
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Die vorstehenden Ausführungen bedeuten nicht nur, daß die
Ladungs- und Entladungscharakteristika verbessert werden
können, sondern auch, daß eine hohe Spannung von etwa 2 V
erzielt werden kann, was die Energiedichte weiter
verbessert.
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Die oben erwähnte Japanische Patentschrift KOKOKU =
Veröffentlichung nach Prüfung = Nr. 62-59412 beschreibt
eine Begrenzung der elektrischen Kapazität einer
negativen Elektrode, bei der die Erststufenreaktion von
Vanadiumpentaoxid auch durch die Begrenzung von Lithium
einer negativen Elektrode begrenzt ist. Somit weist die
elektrische Kapazität nicht notwendigerweise maximalen
Wirkungsgrad auf.
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Weiter wird Niobpentaoxid als negative Elektrode in einer
solchen Menge eingeführt, daß sein Molverhältnis zu
Vanadiumpentaoxid nicht geringer ist als 1 (doppelt in
elektrischer Kapazität) und doch das Molverhältnis von
Lithium zu Vanadiumpentaoxid nicht höher ist als 1 (die
Hälfte oder weniger als die Hälfte der elektrischen
Kapazität von Niobpentaoxid), oder die Menge an Lithium
ist in einem Zustand beschränkt, daß eine sehr große
Menge an Niobpentaoxid vorliegt. In diesem Falle hat die
resultierende Zelle eine Spannung von etwa 1,5 V und wird
als eine 1,5 V-Typ-Zelle eingestuft. Somit ist das Ziel
dieser Veröffentlichung völlig verschieden von dem der
vorliegenden Erfindung.
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Die Merkmale der vorliegenden Erfindung sind, wie zuvor
erörtert, daß sie als Ziel hat, eine Spannung so hoch wie
möglich, eine maximale Energiedichte und eine lange
Lebensdauer an Ladungs- und Entladungszyklen zu erzielen,
und ein optimales Zusammensetzungsverhältnis von
Vanadiumpentaoxid, Niobpentaoxid und Lithium zu finden.
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Erfindungsgemäß wird eine Lithiumsekundärzelle mit einer
Spannung von etwa 2 V, einer guten Ladungs- und
Entladungszyklus-Lebensdauer und ausgezeichneter
Überentladungsbeständigkeit zur Verfügung gestellt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf einige Beispiele veranschaulicht.
Beispiele
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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer
erfindungsgemäßen Lithiumsekundärzelle; 1 bezeichnet ein Gehäuse,
das auch als positive Elektrodenpolklemme wirkt. 2
bezeichnet eine Verschlußplatte, die auch als negative
Elektrodenpolklemme wirkt. 3 bezeichnet eine
Polypropylen-Dichtung zum isolierenden Verschließen des
Gehäuses und der Verschlußplatte. 4 bezeichnet eine
positive Elektrode, die durch Kneten von 90 Gew.-%
Vanadiumpentaoxid, 5 Gew.-% Ruß als leitfähigem Mittel
und 5 Gew.-%, als Feststoffgehalt, einer wässrigen
Dispersion eines Fluorharzes als Kleber, Trocknen und
Pulverisieren des Gemischs, dann Formen des Gemischs zu
Pellets mit einem Durchmesser von 15 mm und Entwässern
der Pellets durch Vakuumtrocknen bei 150º C hergestellt
wurde. Die Menge an Vanadiumpentaoxid in der positiven
Elektrode war 238 g (äquivalent einer elektrischen
Kapazität von etwa 35 mAh in der Erststufenreaktion, die
bei ungefähr 3,5 V abläuft. 5 bezeichnet eine negative
Elektrode, die durch Kneten von 90 Gew.-% Niobpentaoxid,
5 Gew.-% Ruß als leitfähigem Mittel und 5 Gew.-%, als
Feststoffgehalt, eines Fluorharzes als Bindemittel in
wässriger Lösung, Trocknen und Pulverisieren des
Gemischs, Bilden von Pellets mit einem Durchmesser von
15 mm, Entwässern der Pellets durch Vakuumtrocknen bei
150º C zur Bildung eines kompoundierten Mittels, inniges
Zusammenbringen eines gewünschten Lithiumbelags mit dem
kompoundierten Mittel und Eintauchen des Belags in eine 1
Mol/l Lithiumperchlorat enthaltende Propylencarbonat-
Lösung zum Dotieren des Niobpentaoxids mit Lithium
hergestellt wurde. 6 bezeichnet eine Trennschicht aus
einem zweilagigen Laminat, bestehend aus einer
feinporigen Propylenmembran und Vliesstoff. Der verwendete
Elektrolyt wurde durch Lösen von 1 Mol/l
Lithiumperchlorat in einem 1:1-Lösungsmittelgemisch aus
Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan hergestellt. Die
hergestellten Zellen hatten einen Durchmesser von 20 mm
und eine Dicke von 2,5 mm.
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Auf der Basis des obigen grundlegenden Aufbaus wurden
zunächst die Einflüsse der Verhältnisse von
Vanadiumpentaoxid und Niobpentaoxid verglichen, indem eine feste
Menge Vanadiumpentaoxid eingesetzt und das Verhältnis von
Niobpentaoxid, wie in Tabelle 1 gezeigt, geändert wurde.
Zudem war in diesem Falle die Menge an Lithium identisch
mit dem Äquivalent an Niobpentaoxid in seiner
elektrischen Kapazität, d.h. im doppelten Molverhältnis.
Tabelle 1
Verhältnis von Niobpentaoxid (zu Vanadiumpentaoxid)
Molverhältnis von Niobpentaoxid
Verhältnis der elektrischen Kapazität
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In Tabelle 1 zeigt das Verhältnis der elektrischen
Kapazität ein Verhältnis der elektrischen Kapazität von
Niobpentaoxid, wenn das von Vanadium in der Erststufen-
Entladungsreaktion als 1 genommen wird, und auf der
Grundlage der oben erwähnten Reaktionsformeln positiver
und negativer Elektroden ist das Verhältnis der
elektrischen Kapazität von Niobpentaoxid zweimal so groß wie
das Molverhältnis. Nach den vorstehenden Arbeitsweisen
hergestellte Zellen sind als 1 bis 5 numeriert. Diese
Zellen wurden zur Messung elektrischer Kapazitäten
eingesetzt, indem man sie sich bei einem konstanten Strom
von 500 uA entladen ließ, und die Ergebnisse sind in Fig.
4 gezeigt.
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Dann wurden die Zellen, mit deren jeder ein
Belastungswiderstand von 3 KΩ verbunden war, für 1 Monat bei 60º C
stehen gelassen, um sie in einem Überentladungszustand zu
halten, dann mit 500 uA bis auf 2,2 V aufgeladen und bei
einem konstanten Strom von 500 uA entladen, um die
Stunden zu messen, während deren die Spannung auf 1 V
abfiel. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt.
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Wie in Fig. 4 klar gezeigt, ist, wenn das Molverhältnis
von Niobpentaoxid zu Vanadiumpentaoxid in Nr. 1 0,25
ist, die Zeitdauer die kürzeste, und wenn die
Molverhältnisse nicht unter 0,5, in Nr. 2 erwähnt, sind, waren die
Werte für die Zeitdauer, während der die Spannung auf 1 V
abfiel, nahezu konstant.
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Fig. 5 zeigt, daß nach der Überentladung die Zelle Nr. 5
mit einem Molverhältnis von 1,5 einen gewissen Abfall der
Zeitdauer zeigte. Es wird angenommen, daß, da die
Entladung von Vanadiumpentaoxid über die zweite Stufe aufgrund
der Überentladung hinausging, die Reversibilität von
Ladung und Entladung von Vanadiumpentaoxid verloren ging.
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Die obigen Ergebnisse zeigen, daß, wenn das Molverhältnis
von festgepacktem Niobpentaoxid im Bereich von nicht
geringer als 0,5 bis nicht höher als 1 ist, eine hohe
elektrische Kapazität und völlige
Überentladungsbeständigkeit erhalten werden kann.
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Sodann wurde das Molverhältnis von Vanadiumpentaoxid zu
Niobpentaoxid auf 1 : 0,75 eingestellt, so daß ihr
Verhältnis elektrischer Kapazität 1 : 1,5 war, und die
Menge an eingebrachtem Lithium wurde eingestellt, wie in
Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Verhältnis von Lithium in elektrischer Kapazität zu
Vanadiumpentaoxid)
Verhältnis elektrischer Kapazität von Lithium
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Nach der obigen Arbeitsweise hergestellte Zellen sind mit
6 bis 11 durchnumeriert, und diese Zellen wurden dazu
verwendet, sie sich bei einem konstanten Strom von 500 uA
entladen zu lassen. Fig. 6 zeigt ihre
Entladungscharakteristiken und Fig. 7 zeigt die Entladungsdauer,
während der die Spannung auf 1 V abfiel. Dann wurden
Laden und Entladen bei einem konstanten Strom von 500 uA
zwischen 2,2 V und 1,5 V 500 mal wiederholt. Darauf
wurden die Zellen bei 500 uA auf 2,2 V aufgeladen und
dann wurde die Entladungsdauer in Stunden gemessen, indem
sie sich bei 500 uA bis auf 1 V entladen konnten. Fig. 8
zeigt Änderungsverhältnisse (Restverhältnis) der Dauer in
Stunden, basierend auf dem Vergleich mit den in Fig. 6
gezeigten Ausgangsdaten.
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Ähnlich wurde die Entladung der Zellen bei einem
konstanten Strom von 500 uA zwischen 2,2 V und 0 V 100
mal wiederholt. Dann wurden die Zellen bei 500 uA bis auf
2,2 V aufgeladen und dann wurde die Entladungsdauer in
Stunden gemessen, indem man sie sich bei 500 uA bis auf 1
V entladen ließ. Fig. 9 zeigt Änderungsverhältnisse
(Restverhältnis) der Dauer in Stunden, basierend auf dem
Vergleich mit den in Fig. 6 gezeigten Ausgangsdaten.
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Wie in Fig. 6 klar zu ersehen, ist mit steigendem
Lithiumverhältnis die Entladungs-Ausgangsspannung hoch
oder nahe 2 V, und wenn das Verhältnis von Lithium
gegensetzlich oder extrem niedrig ist, wie in Nr. 6, ist
die Entladungs-Ausgangsspannung so niedrig wie etwa 1,5
V. Ferner ist, wie in Fig. 7 klar ist, je größer das
Verhältnis von Lithium ist, desto länger die
Entladungsdauer, und wenn es 1,1 oder höher ist, ist die
Entladungsdauer konstant. Was das Lithiumverhältnis 1,0
in Nr. 7 betrifft, wird angenommen, daß, da ein Teil des
Lithiums, das einmal in Niobpentaoxid hineindotiert
wurde, selbst bei Entladung nicht heraus kam , die
elektrische Kapazität etwas abfiel.
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Und selbst wenn die Menge an Lithium weiter erhöht wird,
ist es nicht immer möglich, eine elektrische Kapazität
äquivalent der von Vanadiumpentaoxid, d.h. 35 mAh (etwa
70 h bei 500 uA) zu erhalten.
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Es wird angenommen, daß dies so ist, weil die Reaktion
von Vanadiumpentaoxid in der oben erwähnten
Reaktionsgleichung nicht n = 1 zeigt und weil die
Reaktionsleistung von Vanadiumpentaoxid aufgrund einer begrenzten
Menge an Elektrolyt in der Zelle abfällt.
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Andererseits zeigt Fig. 8, daß in einer geringen
Entladung selbst nach 500 Zyklen die elektrische Kapazität nur
geringfügig abnimmt, und sie ist recht gut selbst in Nr.
10. Nr. 11 zeigt eine Abnahme zu gewissem Ausmaß in der
elektrischen Kapazität.
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Doch bei starker Ladung und Entladung zwischen 2,2 V und
0 V, in Fig. 9 gezeigt, zeigen die Zellen, in denen die
Menge an Lithium nicht höher als 1,5 im elektrischen
Kapazitätsverhältnis ist, vergleichsweise geringe
Verschlechterung, und wenn sie sich auf 2,0 beläuft,
nimmt die Verschlechterung in gewissem Ausmaß zu. Nr. 11,
in der das elektrische Kapazitätsverhältnis 2,5 ist,
zeigt die Verschlechterung in erheblichem Ausmaß.
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Die Gründe dafür werden wie folgt angesehen. Da
Niobpentaoxid bei Überentladung aufgrund eines erhöhten
Lithiumverhältnisses aufgebraucht wurde, brach das
Kristallgitter teilweise zusammen, und da eine große
Menge Lithiumionen in das oder aus dem Niobpentaoxid
wanderte, schwoll es oder schrumpfte es in großem
Ausmaß. Somit wurde das kompoundierte Mittel aus
Niobpentaoxid teilweise eliminiert und der Wirkungsgrad
bei Ladung und Entladung herabgesetzt. Ferner gibt es,
soweit Nr. 11 betroffen ist, einen zusätzlichen Grund,
daß, da die Reaktion der positiven Elektrode über die
zweite Stufe hinweg verlief, die Charakteristik der
positiven Elektrode sich ebenfalls verschlechterte.
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Aus diesen Gründen ist es vorzuziehen, daß das
Molverhältnis von Lithium zu Vanadiumpentaoxid von nicht
geringer als 1,1 bis nicht höher als 2 ist, und es ist
ferner vorzuziehen, daß das Molverhältnis von Lithium zu
Niobpentaoxid nicht höher als 2 ist.
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Um Vorstehendes zusammenzufassen, sind die bevorzugten
Zusammensetzungsverhältnisse folgende:
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x = Nb&sub2;0&sub5;/V&sub2;O&sub5; 0,5 ≤ x ≤ 1,0 (Molverhältnis)
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y = Li/V&sub2;0&sub5; 1,1 ≤ y ≤ 2,0 (Molverhältnis)
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Unter ihnen ist das folgende besonders vorzuziehen.
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z = Li/Nb&sub2;0&sub5; z ≤ 2,0 (Molverhältnis)
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Die Gewichtsverhältnisse für die obigen sind wie folgt.
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0,73 ≤ x ≤ 1,46
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0,042 ≤ y ≤ 0,076 und
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z ≤ 0,052
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Wenn ferner das Gewicht von Vanadiumpentaoxid als 1
genommen wird, sind die Gewichtsverhältnisse von
Niobpentaoxid und Lithium wie in Fig. 10 gezeigt, in der der
mit ausgezogenen Schräglinien schraffierte Bereich den
Umfang der vorliegenden Erfindung repräsentiert. A + B
repräsentieren den Bereich von Anspruch 1, und B
repräsentiert den Bereich von Anspruch 2. Der mit
gestrichelten Schräglinien schraffierte Bereich repräsentiert den
Bereich des Japanischen Patents KOKOKU (Veröffentlichung
nach Prüfung) Nr. 62-59412.
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Die vorliegende Erfindung ist von dem in dem Japanischen
Patent KOKOKU (Veröffentlichung nach Prüfung) Nr. 62-
59412 beschriebenen Inhalt wesentlich verschieden, und
als Ergebnis einer Studie unter verschiedenen Aspekten
sind erstmals die optimalen Zusammensetzungsverhältnisse
für das erfindungsgemäße Zellensystem gefunden worden. Im
Bereich der vorliegenden Erfindung wird eine
Zellenspannung nahe 2 V erzielt, und zugleich ist es möglich,
eine große Energiedichte, eine lange Ladungs- und
Entladungs-Zyklus-Lebensdauer und ausgezeichnete
Überentladungsbeständigkeit zu erreichen.
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Nun verwendeten die Beispiele einen Elektrolyten, der
durch Mischen von Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan
in einem Volumenverhältnis von 1:1 und Lösen von 1 Mol/l
Lithiumperchlorat in dem Gemisch hergestellt worden war.
Als weiteres Lösungsmittel kann auch Ethylencarbonat,
Butylencarbonat, Ethoxymethoxyethan, 1,2-Diethoxymethan,
2-Methyltetrahydrofuran usw. verwendet werden. Ferner
kann als weiterer gelöster Stoff Lithiumborfluorid,
Lithium-6-fluorarsenat, Lithium-6-fluorphosphat,
Lithiumtrifluormethansulfonat usw. verwendet werden.
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Weiter kann zusätzlich zu einer als Zellenform in den
Beispielen gewählten Münzenform auch eine zylindrische
Form, Kastenform usw. gewählt werden.
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Außerdem kann eine quantitative Messung einer
Lithiummenge in einer Zelle durch chemische oder eine andere
Analyse von in positiven und negativen Elektroden als
Lithiumverbindungen vorhandenem Lithium durchgeführt
werden.