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JPS6220246A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

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Publication number
JPS6220246A
JPS6220246A JP60159722A JP15972285A JPS6220246A JP S6220246 A JPS6220246 A JP S6220246A JP 60159722 A JP60159722 A JP 60159722A JP 15972285 A JP15972285 A JP 15972285A JP S6220246 A JPS6220246 A JP S6220246A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
indium
aluminum
negative electrode
germanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP60159722A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0773044B2 (ja
Inventor
Kazumi Yoshimitsu
由光 一三
Satoshi Kitagawa
聡 北川
Kozo Kajita
梶田 耕三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
Priority to JP60159722A priority Critical patent/JPH0773044B2/ja
Publication of JPS6220246A publication Critical patent/JPS6220246A/ja
Publication of JPH0773044B2 publication Critical patent/JPH0773044B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/40Alloys based on alkali metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は非水電解質二次電池に関する。さらに詳しく
は、充放電特性が良好な非水電解質二次電池に関する。
〔従来の技術〕
従来、リチウムを負極活物質とする非水電解質二次電池
では、金属リチウムが単体で負極に用いられていたが、
充電時の析出リチウムが非常に活性で電解質と反応した
り、リチウムがデンドライト状(樹枝状)に析出し、充
放電の繰り返しによって上記デンドライトが成長し、こ
のデンドライト状に成長したリチウムが正極、負極間を
隔離するセパレータを貫通し、正極、に接触して内部短
絡を生じ、充放電特性が低下するという問題があった。
そのため、リチウム−アルミニウム合金を負極に用いる
ことに、よって、充放電特性を改良することが提案され
ている(たとえば米国特許第4,002゜492号明細
書)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
」1記リチウムーアルミニウム合金は、充電時にリチウ
ムとアルミニウムとの電気化学的合金化反応により、リ
チウムをアルミニウム中に拡散させることによって析出
リチウムの電解質との反応やリチウムのデンドライト成
長を抑制しようとするものであるが、充電時におけるリ
チウムとアルミニウムとの電気化学的合金化反応が充分
に速いとはいえず、必ずしも満足し得るほどの充放電特
性は得られなかった。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので
、■リチウムと、■インジウム、ガリウムおよびゲルマ
ニウムからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を
0,2〜10原子%含むアルミニウム合金とを合金化し
て負極とすることによって、充放電特性の優れた非水電
解質二次電池を提供したものである。
すなわち、アルミニウム中にインジウム、ガリウム、ゲ
ルマニウムなどが少量添加されると、これらの金属がア
ルミニウム中で局在化して粒界を形成する。そして、こ
れらの金属が粒界として存在するアルミニウムにリチウ
ムを電気化学的に合金化させると、合金化が粒界部分か
ら進行し、ついでアルミニウム結晶中にリチウムが拡散
するようになる。したがって、この粒界が多く存在する
ほど電気化学的合金化面積が広く、充電時の合金化が速
くなり、また同様な理由から放電時のリチウムの放出も
速くなる。
アルミニウムとインジウム、ガリウムまたはゲルマニウ
ムとの合金化は、通常、それらの金属の粉末を混合して
加熱溶融する、いわゆる冶金学的合金化によって行われ
るが、このインジウム、ガリウムまたはゲルマニウムを
含有するアルミニウム合金とリチウムとの合金化は、冶
金学的合金化はもとより、電解質の存在下での電気化学
的合金化によっても行うことができる。また、この電気
化学的合金化は電池内で行うこともできるし、また電池
外で行ってもよい。
上記アルミニウム合金中におけるインジウム、ガリウム
、ゲルマニウムなどは、0.2〜10原子%にされる。
これは、インジウム、ガリウム、ゲルマニウムなどが上
記範囲より少なくなると、粒界の形成量が少なく、した
がって、充電時のりヂウムとの合金化や放電時のリチウ
ムの溶出を速める効果が少なくなり、また、上記インジ
ウム、ガリウム、ゲルマニウムなどが前記範囲より多く
なると、アルミニウムとの合金化が均一にできなくなり
、フォイル状(板状)の合金が得られなくなるからであ
る。このような理由から、インジウム、ガリウム、ゲル
マニウムなどの添加量が増えると、リチウム合金電極の
崩れが起こりやすくなり、また、インジウム、ガリウム
、ゲルマニウムなどはある一定量以上では充放電特性を
向上させる効果がそれほど変わらないので、特にインジ
ウム、ガリウム、ゲルマニウムなどが0.2原子%以上
で、かつ5原子%未満の範囲が好ましい。なお、インジ
ウム、ガリウム、ゲルマニウムなどは、それぞれ単独で
アルミニウムと合金化してもよいし、また併用状態で合
金化してもよい。
そして、リチウムと上記アルミニウム合金との合金割合
は、電池の用途に応じて種々に変えられる。一般にはリ
チウムが10〜50原子%の範囲から選ばれるが、特に
リチウムが30〜45原子%の範囲で好ましい結果が得
られる。
〔実施例〕
つぎに実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 厚さ0.1mm、直径7.8mmのリチウム板2枚と、
厚さ0.3mm、直径7.8mmでインジウムを1原子
%含有するアルミニウムーインジウム合金板とを負極材
料に用い、負極缶内に一方のリチウム板、アルミニウム
ーインジウム合金板、他方のリチウム板の順に配置し、
常法に準じて電池組立を行い、電解質の存在下で電気化
学的にリチウムと上記アルミニウムーインジウム合金と
を合金化して負極とした。
上記負極を有する電池を第1図に示す。図中、1はステ
ンレス鋼網製で表面にニッケルメッキを施した負極缶で
、2は負極缶1の内面にスポット溶接したステンレス鋼
網よりなる負極集電体である。3は負極で、前記のよう
にリチウム板、インジウムを1原子%含有するアルミニ
ウムーインジウム合金板およびリチウム板を」二記負極
缶1内に配置して、電解質の存在下で合金化することに
より形成したものである。4は微孔性ポリプロピレンフ
ィルムからなるセパレータ、5はポリプロピレン不織布
からなる電解質吸収体である。6は二硫化チタン(Ti
32)を活物質とし、ポリテトラフルオロエチレンをバ
インダーとして加圧成形した正極で、厚さ0.5mm、
直径7.0mmの円板状をしており、その一方の面には
ステンレス鋼網からなる正極集電体7が配設されている
。8はステンレス鋼製で表面にニッケルメッキを施した
正極缶で、9はポリプロピレン製のガスケットである。
そして、この電池には、4−メチル−1,3−ジオキソ
ラン60容量%、1,2−ジメトキシエタン34.8容
量%およびヘキサメチルホスホリックトリアミド5.2
容量%からなる混合溶媒にL i PF6を1.0mo
171溶解した液状の有機非水電解質が使用されている
。この電池の負極中のリチウムの組成は約35原子%で
、負極理論電気量は20mAhであり、正極の理論電気
量は8 m A hである。上記電解質におりるヘキサ
メチルホスホリックトリアミドはLiPF6を安定化さ
せるための安定剤である。
実施例2 インジウムを1原子%含有するアルミニウムーインジウ
ム合金板に代えて、インジウム含有量が4原子%のアル
ミニウムーインジウム合金板を用いたほかは実施例1と
同様にして非水電解質二次電池を製造した。
比較例 厚さ0.1mm、直径7.8mmのリチウム板2枚と、
厚さ0.3mm、直径7.8mmのアルミニウム板とを
負極材料として用い、負極缶に一方のリチウム板、アル
ミニウム板、他方のリチウム板の順に配置し、電解質の
存在下でリチウムとアルミニウムとを合金化して負極と
したほかは実施例1と同様にして非水電解質二次電池を
製造した。
」1記実施例1〜2の電池および比較例の電池を1.0
mAの定電流で0.5m A hの充放電を1.5〜2
.5Vの電圧範囲でサイクルさせた際の0.5mAh放
電終了時の電池電圧と充放電サイクル数の関係を第2図
に示す。
第2図に示すように、インジウムをそれぞれ1原子%、
4原子%含有するアルミニウムーインジウム合金を用い
た実施例1および2の電池は、アルミニウム単体、つま
りインジウムを含まないアルミニウムを用いた比較例の
電池に比べて、各サイクルにおける0、5m A h放
電終了時の電池電圧が高く、また1、5V終了で見た場
合の0.5mAh放電可能なサイクル数も多く、充放電
特性が優れていた。
実施例3 インジウムを1原子%含有するアルミニウムーインジウ
ム合金板に代えて、ガリウムを1原子%含有するアルミ
ニウムーガリウム合金板を用いたほかは実施例1と同様
にして非水電解質二次電池を製造した。
実施例4 ガリウムを1原子%含有するアルミニウムーガリウム合
金板に代えて、ガリウム含有量が4原子%のアルミニウ
ムーガリウム合金板を用いたほかは実施(+113と同
様にして非水電解質二次電池を創造した。
上記実施例3〜4の電池について、前記実施例1〜2の
電池や比較例の電池と同様の条件下で充放電を繰り返し
、0,5mAh放電終了時の電池電圧と充放電サイクル
数の関係を調べ、比較例の電池の場合と対比させて第3
図に示した。
第3図に示すように、ガリウムをそれぞれ1原子%、4
原子%含有するアルミニウムーガリウム合金を用いた実
施例3および4の電池は、アルミニウム単体、つまりガ
リウムを含まないアルミニウムを用いた比較例の電池に
比べて、各サイクルにおける0、5mAh放電終了時の
電池電圧が高く、また、1.5■終了で見た場合の0.
5m A h放電可能なサイクル数も多く、充放電特性
が優れていた。
実施例5 インジウムを1原子%含有するアルミニウムーインジウ
ム合金板に代えて、ゲルマニウムを1原子%含有するア
ルミニウムーゲルマニウム合金板を用いたほかは実施例
1と同様にして非水電解質二次電池を製造した。
実施例6 ゲルマニウムを1原子%含有するアルミニウムーゲルマ
ニウム合金板に代えて、ゲルマニウム含有量が4原子%
のアルミニウムーゲルマニウム合金板を用いたほかは実
施例5と同様にして非水電解質二次電池を製造した。
上記実施例5〜6の電池について、前記実施例1〜2の
電池や比較例の電池と同様の条件下で充放電を繰り返し
、0.5m A h放電終了時の電池電圧と充放電サイ
クル数の関係を調べ、比較例の電池の場合と対比させて
第4図に示した。
第4図に示すように、ゲルマニウムをそれぞれ1原子%
、4原子%含有するアルミニウムーゲルマニウム合金を
用いた実施例5および6の電池は、アルミニウム単体、
つまりゲルマニウムを含まないアルミニウムを用いた比
較例の電池に比べて、各サイクルにおける0、5m A
 h放電終了時の電池電圧が高く、また1、5V終了で
見た場合の0.5mAh放電可能なサイクル数も多く、
充放電特性が優れていた。
上記実施例では、電解質として、4−メチル−1,3−
ジオキソランと1.2−ジメトキシエタンとを溶媒とす
る液状の有機電解質を用いたが、溶媒の種類、また溶質
の種類も種々変え得る。一般には、たとえば1,2−ジ
メトキシエタン、1.2−ジェトキシエタン、プロピレ
ンカーボネート、γ−ブヂロラクトン、テトラヒドロフ
ラン、2−メヂルテトラヒドロフラン、1.3−ジオキ
ソラン、4−メチル−1,3−ジオキソランなどの単独
または2種以上の混合溶媒に、たとえばL i C]0
4.1−iPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4
などの/8質を1種または2種以上溶解したものが用い
られる。
また、実施例では、正極活物質として、二硫化チタンを
用いたが、それに代えて、たとえば二硫化モリブデン(
MoS2)、三硫化モリブデン(MO33)、二硫化鉄
(FeS2)、硫化ジルコニウム(ZrS2)、二硫化
ニオブ(NbS2)、三硫化リンニッケル(NiPS3
)、バナジウムセレナイド(VSe2)などを用いるこ
とができる。
〔発明の幼果〕
以上説明したように、本発明ではリチウムと、インジウ
ム、ガリウムおよびゲルマニウムよりなる群から選ばれ
た少なくとも1種の金属を0.2〜10原子%含有する
アルミニウム合金とを合金化して負極とすることにより
、充放電特性の優れた非水電解質二次電池を提供するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る非水電解質二次電池の一例を示す
断面図である。第2図は本発明の実施例1〜2の電池と
比較例の電池の充放電サイクルを繰り返したときの0.
5mAh放電終了時の電池電圧と充放電サイクル数との
関係を示す図で、第3図は本発明の実施例3〜4の電池
と比較例の電池の充放電サイクルを繰り返したときの(
1,5m A h放電終了時の電池電圧と充放電サイク
ル数との関係を示す図であり、第4図は本発明の実施例
5〜6の電池と比較例の電池の充放電サイクルを繰り返
したときの0.5mAh放電終了時の電池電圧と充放電
サイクル数との関係を示す図である。 3・・・負極、 6・・・正極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)正極、リチウムイオン伝導性非水電解質および負
    極を備えてなる非水電解質二次電池において、(1)リ
    チウムと、(2)インジウム、ガリウムおよびゲルマニ
    ウムよりなる群から選ばれた少なくとも1種の金属を0
    .2〜10原子%含有するアルミニウム合金とを合金化
    して負極に用いたことを特徴とする非水電解質二次電池
  2. (2)上記アルミニウム合金中のインジウム、ガリウム
    およびゲルマニウムよりなる群から選ばれた少なくとも
    1種の金属の量が0.2原子%以上で、かつ5原子%未
    満である特許請求の範囲第1項記載の非水電解質二次電
    池。
JP60159722A 1985-07-18 1985-07-18 非水電解質二次電池 Expired - Lifetime JPH0773044B2 (ja)

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JPH0773044B2 JPH0773044B2 (ja) 1995-08-02

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0323888A2 (en) * 1988-01-05 1989-07-12 Alcan International Limited Battery
JP2012529747A (ja) * 2009-06-09 2012-11-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 薄膜合金電極
EP3886221A4 (en) * 2018-11-22 2022-08-03 Sumitomo Chemical Company Limited NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR ANHYDROUS SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE, CELL AND LAMINATE

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5197522A (en) * 1975-02-20 1976-08-27 Injiumu gariumumataha tariumuto aruminiumuno denkikagakutekinikatsuseinagokinoyobi sonoseizohoho
JPS6166369A (ja) * 1984-09-08 1986-04-05 Hitachi Maxell Ltd リチウム二次電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5197522A (en) * 1975-02-20 1976-08-27 Injiumu gariumumataha tariumuto aruminiumuno denkikagakutekinikatsuseinagokinoyobi sonoseizohoho
JPS6166369A (ja) * 1984-09-08 1986-04-05 Hitachi Maxell Ltd リチウム二次電池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0323888A2 (en) * 1988-01-05 1989-07-12 Alcan International Limited Battery
EP0323888A3 (en) * 1988-01-05 1992-05-27 Alcan International Limited Battery
JP2012529747A (ja) * 2009-06-09 2012-11-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 薄膜合金電極
EP3886221A4 (en) * 2018-11-22 2022-08-03 Sumitomo Chemical Company Limited NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR ANHYDROUS SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE, CELL AND LAMINATE
US12148924B2 (en) 2018-11-22 2024-11-19 Sumitomo Chemical Company, Limited Anode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, anode, battery, and laminate

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