JPS6196669A - 高出カリチウム電池 - Google Patents
高出カリチウム電池Info
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- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 title 1
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- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 21
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
“ 本発明は陰極にリチウム、陽極活物質に塩化チオニ
ールまたは塩化スルフリルを用いるリチウム電池の負荷
投入時の電圧降下を小さくし、しかも高出力が得られる
ようにした高出力リチウム電池に関するものである°。
ールまたは塩化スルフリルを用いるリチウム電池の負荷
投入時の電圧降下を小さくし、しかも高出力が得られる
ようにした高出力リチウム電池に関するものである°。
従来の接衝
一般に、陰極にリチウムを、陽極活物質に塩化チオニー
ルまたは塩化スルフリルを用いるリチウム電池は陽極に
二酸化マンガンまたはフッ化黒鉛を用いる電池に比べて
、エネルギー密度が高く、かつ高出力が得られることは
すでに知られている。この種の電池は電解液としてLi
AlC1aが用いられるのが一般的で、この電解液がリ
チウム極に接触すると、リチウム甑表面にLiClの結
晶粒子が析出する。このLiCl結晶粒子は不導体であ
るため、電解液のLiAlCl4と混合して供給する塩
化チオニールや塩化スルフリルとリチウムの直接接触が
阻止され、この電池の長期保存性能を良好にしている。
ルまたは塩化スルフリルを用いるリチウム電池は陽極に
二酸化マンガンまたはフッ化黒鉛を用いる電池に比べて
、エネルギー密度が高く、かつ高出力が得られることは
すでに知られている。この種の電池は電解液としてLi
AlC1aが用いられるのが一般的で、この電解液がリ
チウム極に接触すると、リチウム甑表面にLiClの結
晶粒子が析出する。このLiCl結晶粒子は不導体であ
るため、電解液のLiAlCl4と混合して供給する塩
化チオニールや塩化スルフリルとリチウムの直接接触が
阻止され、この電池の長期保存性能を良好にしている。
発明が解決しようとする問題点
しかし、このLiC1結晶粒子で形成される不導体膜は
イオン伝導を妨げるため、放電の初期においモミ圧が落
ち込む欠点があり、当然放電電流が大である程落ち込み
も顕著である。また、放電を続けると陽極活物質に塩化
チオニールを用いた電池では 4 Li + 2SOC1z−4LiC1+ SO2+
3の電気化学反応に従って陽極であるカーボン極の表
面にLiC1が生成し、電池性能を低下させている。特
に、高率放電させるとカーボン極の表面気孔近辺にLi
C1が生成し、気孔を閉塞させてしまうので早期に電圧
が低下し、塩化チオニールの利用率を下げることになる
。
イオン伝導を妨げるため、放電の初期においモミ圧が落
ち込む欠点があり、当然放電電流が大である程落ち込み
も顕著である。また、放電を続けると陽極活物質に塩化
チオニールを用いた電池では 4 Li + 2SOC1z−4LiC1+ SO2+
3の電気化学反応に従って陽極であるカーボン極の表
面にLiC1が生成し、電池性能を低下させている。特
に、高率放電させるとカーボン極の表面気孔近辺にLi
C1が生成し、気孔を閉塞させてしまうので早期に電圧
が低下し、塩化チオニールの利用率を下げることになる
。
2 このような問題点を解決する
ために、電解液と陽極活物質の混合溶液を電池とは別の
個所に貯蔵しておき、使用する時にこの混合溶液を電池
へ供給するいわゆるリザーブタイプが考えられているが
、先に説明した問題点を解決しておらず、新たに混合溶
液の供給遅れによる電池性能の立上り遅れという欠点が
生じている。
ために、電解液と陽極活物質の混合溶液を電池とは別の
個所に貯蔵しておき、使用する時にこの混合溶液を電池
へ供給するいわゆるリザーブタイプが考えられているが
、先に説明した問題点を解決しておらず、新たに混合溶
液の供給遅れによる電池性能の立上り遅れという欠点が
生じている。
問題点を解決するための手段
本発明は、リザーブタイプの電池においてあらかじめL
iiBmClmまたはLixBuCIuと陽極活物質の
混合溶液を電池に供給し、しかも別の個所にはAlCI
nと陽極活物質を貯蔵してガスの圧力またはポンプによ
り電池へ直ちに供給できるようにした高出力リチウム電
池である。
iiBmClmまたはLixBuCIuと陽極活物質の
混合溶液を電池に供給し、しかも別の個所にはAlCI
nと陽極活物質を貯蔵してガスの圧力またはポンプによ
り電池へ直ちに供給できるようにした高出力リチウム電
池である。
作用
従来使用していたLiAlC1n電解液ではリチウム極
表面に析出するLiC1結晶粒子は5〜30μmと大き
いの番と対し、L1オBヵCLoまたはLixBuCI
uでは3μm以下と小さく、しかもLiAlC1aの場
合のそれに比べて非晶質に近い。したがって、放電初期
においてもリチウムイオンの移動を妨げるものではない
。またAlCInは強いルイス酸であることから電気化
学反応によってカーボン極表面に析出したLiC1結晶
を溶解する。このため、カーボン極の表面は陽極活物質
に対して常に活性な状態にあり、陽極活物質の利用率が
向上するので電池容量が増大する。
表面に析出するLiC1結晶粒子は5〜30μmと大き
いの番と対し、L1オBヵCLoまたはLixBuCI
uでは3μm以下と小さく、しかもLiAlC1aの場
合のそれに比べて非晶質に近い。したがって、放電初期
においてもリチウムイオンの移動を妨げるものではない
。またAlCInは強いルイス酸であることから電気化
学反応によってカーボン極表面に析出したLiC1結晶
を溶解する。このため、カーボン極の表面は陽極活物質
に対して常に活性な状態にあり、陽極活物質の利用率が
向上するので電池容量が増大する。
実施例
本発明の一実施例を説明する。
第1図は本発明になるリザーブ型リチウム塩化チオニー
ル電池である。1は缶体でこの中に容量的には2セル分
のリチウム極2が1枚、カーボン極3が2枚、ガラス繊
維セパレータ4が2枚収納されている。5はカーボン極
3の集電板で出力端子6と接続されているか、リチウム
極2は出力端子6とは絶縁されて$す、リチウム極用の
集電端子7によって缶体1に接続されている。8はセラ
ミックまたはガラスで、出力端子6と缶体1を電気的に
絶縁している。9はAICIgを貯蔵する貯蔵タンクで
、AlCl3は加圧ガス供給口10から不活性ガスを供
給し、電磁弁11を開にすると同時に、電磁弁12を貯
蔵タンク9と電池が連通するように動作させて電池内に
供給される。また、貯蔵タンク9と電磁弁12の間のパ
イプ中のガスは電磁弁12を貯蔵タンク9とガス排出口
13が連通ずるように動作させると同時に電磁弁14を
も動作させて、ガス排出口13より排出させる。15は
あらかじめ電池内のガラス繊維セパレータ4に含ませて
いたLiaBloCI、oを、AICImが供給され始
めると同時に排液として貯蔵する排液タンクである。
ル電池である。1は缶体でこの中に容量的には2セル分
のリチウム極2が1枚、カーボン極3が2枚、ガラス繊
維セパレータ4が2枚収納されている。5はカーボン極
3の集電板で出力端子6と接続されているか、リチウム
極2は出力端子6とは絶縁されて$す、リチウム極用の
集電端子7によって缶体1に接続されている。8はセラ
ミックまたはガラスで、出力端子6と缶体1を電気的に
絶縁している。9はAICIgを貯蔵する貯蔵タンクで
、AlCl3は加圧ガス供給口10から不活性ガスを供
給し、電磁弁11を開にすると同時に、電磁弁12を貯
蔵タンク9と電池が連通するように動作させて電池内に
供給される。また、貯蔵タンク9と電磁弁12の間のパ
イプ中のガスは電磁弁12を貯蔵タンク9とガス排出口
13が連通ずるように動作させると同時に電磁弁14を
も動作させて、ガス排出口13より排出させる。15は
あらかじめ電池内のガラス繊維セパレータ4に含ませて
いたLiaBloCI、oを、AICImが供給され始
めると同時に排液として貯蔵する排液タンクである。
次に第1図のシステムのシーケンスを説明スる。
電磁弁16を開き、電磁弁17を閉じて真空ラインのパ
イプ18から排液タンク15の中のガスを除去し、排液
タンク15内を真空にして電磁弁16を閉じる。電池の
放電開始と同じに電磁弁11を開き、ついで電磁弁12
を貯蔵タンク9と電池が連通ずるように動作させると、
AlCl5はいつでも貯蔵タンク9から電池内へ供給さ
れる態勢となる。
イプ18から排液タンク15の中のガスを除去し、排液
タンク15内を真空にして電磁弁16を閉じる。電池の
放電開始と同じに電磁弁11を開き、ついで電磁弁12
を貯蔵タンク9と電池が連通ずるように動作させると、
AlCl5はいつでも貯蔵タンク9から電池内へ供給さ
れる態勢となる。
ついで、電磁弁17を開にすると、あらかじめガラス繊
維セパレータ4に含ませておいたLiz13oQmは排
液タンク15へ移動し、代ってAlCl5が電池内のガ
ラス繊維セパレータ4へ供給される。
維セパレータ4に含ませておいたLiz13oQmは排
液タンク15へ移動し、代ってAlCl5が電池内のガ
ラス繊維セパレータ4へ供給される。
このシステムでは電池の放電開始と上述した一連のシー
ケンスは連動するように制御されているので、電解液の
入替えによる電池電圧の切れ目は見当らず、連続して放
電することができた。
ケンスは連動するように制御されているので、電解液の
入替えによる電池電圧の切れ目は見当らず、連続して放
電することができた。
第2図は、直径が100mmの電極をもち、かつ第1図
のように構成した電池に本発明を適用した時の放電特性
で、比較のために従来方式、すなわちLiAlCl4の
みを貯蔵タンクに貯蔵し、ガラス繊維セパレータには初
め含ませていない電池の特性をも示しである。本発明の
あらかじめガラス繊維セパレータに含ませておいて電解
液は塩化チオニールを含む全体量の0.27モル%のL
128IDC11Dを混合したもので、貯蔵タンク内に
は同じく塩化チオニールを含む全体量の4.3モル幹
%のAlCl5を混合した電解液を入
れである。
のように構成した電池に本発明を適用した時の放電特性
で、比較のために従来方式、すなわちLiAlCl4の
みを貯蔵タンクに貯蔵し、ガラス繊維セパレータには初
め含ませていない電池の特性をも示しである。本発明の
あらかじめガラス繊維セパレータに含ませておいて電解
液は塩化チオニールを含む全体量の0.27モル%のL
128IDC11Dを混合したもので、貯蔵タンク内に
は同じく塩化チオニールを含む全体量の4.3モル幹
%のAlCl5を混合した電解液を入
れである。
第2図からもわかるように従来の電池では、放電開始初
期において顕著な電圧降下現象がみられるが、本発明の
電池ではそれが認められない。また、その直後から本発
明の電池は電圧が上昇しているが、これはAlCl3の
効果が現われたものである。従来の電池では電解液の供
給遅れのために電圧の立上り特性が悪いのに対し、本発
明の電池ではそのような欠点がない。
期において顕著な電圧降下現象がみられるが、本発明の
電池ではそれが認められない。また、その直後から本発
明の電池は電圧が上昇しているが、これはAlCl3の
効果が現われたものである。従来の電池では電解液の供
給遅れのために電圧の立上り特性が悪いのに対し、本発
明の電池ではそのような欠点がない。
発明の効果
上述のように本発明になる電池は放電開始直後の電圧の
低下がなく、しかも陽極活物質利用率の向上により、電
池容量が大きいという特徴をもつ点、極めて工業的価値
が大きい。
低下がなく、しかも陽極活物質利用率の向上により、電
池容量が大きいという特徴をもつ点、極めて工業的価値
が大きい。
第1図は本発明番こなるリザーブ型リチウム塩化チオニ
ール電池の部分切欠図、第2図は本発明になるリザーブ
型リチウム塩化チオニール電池と従来電池との放電特性
比較曲線図である。 1は缶体、2はリチウム極、3はカーボン梯、4はガラ
ス繊維セパレータ、 5はカーボン極の集電板、6は出力端子7はリチウム極
用の集電端子、
ール電池の部分切欠図、第2図は本発明になるリザーブ
型リチウム塩化チオニール電池と従来電池との放電特性
比較曲線図である。 1は缶体、2はリチウム極、3はカーボン梯、4はガラ
ス繊維セパレータ、 5はカーボン極の集電板、6は出力端子7はリチウム極
用の集電端子、
Claims (4)
- (1)陰極にリチウム、陽極にカーボン極、陽極活物質
として塩化チオニールまたは塩化スルフリル等オキシハ
ライド物質を用い、陽極活物質とイオン伝導性物質の混
合溶液を絶縁性セパレータに含ませてなるリチウム電池
において、電圧降下を防止する化学物質と高出力を得る
ための化学物質をオキシハライド物質に混合して用いる
ことを特徴とする高出力リチウム電池。 - (2)高出力を得るための化学物質としてAlCl_3
を添加量が1モル%〜6モル%である特許請求の範囲第
1項記載の高出力リチウム電池。 - (3)電圧降下を防止するための化学物質としてLi_
2B_1_0Cl_1_0を添加量が0.1モル%〜0
.35モル%である特許請求の範囲第1項又は第2項記
載の高出力リチウム電池。 - (4)電圧降下を防止するための化学物質としてLi_
2B_1_2Cl_1_2を、添加量が0.1モル%〜
0.35モル%である特許請求の範囲第1項又は第2項
記載の高出力リチウム電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21905284A JPS6196669A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 高出カリチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21905284A JPS6196669A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 高出カリチウム電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6196669A true JPS6196669A (ja) | 1986-05-15 |
Family
ID=16729508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21905284A Pending JPS6196669A (ja) | 1984-10-18 | 1984-10-18 | 高出カリチウム電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6196669A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53123842A (en) * | 1977-04-01 | 1978-10-28 | Mallory & Co Inc P R | Electrochemical cell |
JPS59117070A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-07-06 | エバレディ−、バッテリ−、カンパニ−、インコ−ポレ−テッド | ホウ素含有表面膜を有する負極を使用する非水性電池 |
-
1984
- 1984-10-18 JP JP21905284A patent/JPS6196669A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53123842A (en) * | 1977-04-01 | 1978-10-28 | Mallory & Co Inc P R | Electrochemical cell |
JPS59117070A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-07-06 | エバレディ−、バッテリ−、カンパニ−、インコ−ポレ−テッド | ホウ素含有表面膜を有する負極を使用する非水性電池 |
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