JP3052314B2 - リチウム電池 - Google Patents

リチウム電池

Info

Publication number
JP3052314B2
JP3052314B2 JP1225267A JP22526789A JP3052314B2 JP 3052314 B2 JP3052314 B2 JP 3052314B2 JP 1225267 A JP1225267 A JP 1225267A JP 22526789 A JP22526789 A JP 22526789A JP 3052314 B2 JP3052314 B2 JP 3052314B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
battery
positive electrode
lithium battery
vanadium
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1225267A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0389462A (ja
Inventor
中島　　剛
ヤザミ ラシッド
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.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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 Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP1225267A priority Critical patent/JP3052314B2/ja
Priority to FR909010826A priority patent/FR2651377B1/fr
Priority to US07/575,564 priority patent/US5017444A/en
Publication of JPH0389462A publication Critical patent/JPH0389462A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3052314B2 publication Critical patent/JP3052314B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/20—Graphite
    • C01B32/21—After-treatment
    • C01B32/22—Intercalation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/5835—Comprising fluorine or fluoride salts
    • 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
    • H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、リチウム電池に関する。
（従来の技術） 近年の急速な電子技術の進展にともない、電子機器の
小型・軽量化は顕著であり、これらの電源となる電池へ
の期待も大きい。すなわち、小型・軽量化という高エネ
ルギー密度化とより優れた貯蔵性とを備えた電池への期
待は大きい。
これらの期待に応える最も有望な電池系として、リチ
ウムを負極としたリチウム電池の開発が活発に行なわれ
ている。
この電池では、正極物質の探索が重大な課題となって
おり、その中でもフッ素と炭素の層間化合物であるフッ
化黒鉛を正極としたリチウム電池は、当初の目標を達成
した、すぐれた特性をもち、すでに商品化されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、さらに高度のエネルギー密度、放電性
能、貯蔵性能を有するリチウム電池の開発が次の目標と
され、活発な研究がなされている。
本発明者らは、種々の黒鉛層間化合物の合成を行な
い、リチウム電池の正極としての適性を検討した結果、
本発明に到達した。
（課題を解決するための手段） すなわち、本発明の要旨は、リチウムを負極とし、Ｃ
xVF6（ｘ＝8.0〜80）で示されるフッ化バナジウム−黒
鉛層間化合物を正極として構成されるリチウム電池にあ
る。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、リチウム電池は、外部に負荷を接続
したときに電子を放出する負極，電子を受ける正極、イ
オン導電性の電解液または固体電解質、正極と負極の電
子的短絡を防止するセパレータから構成される。
本発明に係る電池においては、負極としてＣxVF6（ｘ
＝8.0〜80）で示されるフッ化バナジウム−黒鉛層間化
合物が用いられる。
このようなフッ化バナジウム−黒鉛層間化合物は炭素
材に五フッ化バナジウム（VF5）を反応させて得られ
る。
炭素材としては、特に制限されず、天然黒鉛、石油コ
ークス、ピッチコークス、熱処理により黒鉛化した石油
コークスもしくはピッチコークス、熱分解黒鉛、炭素繊
維等から選択することができる。
五フッ化バナジウムは、金属バナジウム粉末をフッ素
ガスでフッ素化することによって得られるが、フッ素化
したものを、そのまま反応に用いることができる。
たとえば、天然黒鉛と金属バナジウム粉末を別々のNi
製皿に入れ、これらを反応管内に設置し、真空排気しな
がら反応温度（180〜240℃）まで昇温し、フッ素ガスを
0.1〜1atmで導入し、系内を所定圧に保つ。
また、反応温度を140〜160℃とした場合は、200℃で
数時間バナジウムをフッ素化した後降温する。
このようにして得られるフッ化バナジウム−黒鉛層間
化合物の組成はＣxVF6で表わされ、ｘは8.0〜80であ
り、好適には、8.0〜20である。
本発明における上記黒鉛層間化合物において、フッ化
バナジウムが炭素平面一層ごとに入ったステージ１型、
二層ごとに入ったステージ２型、さらに高次のステージ
型、のいずれも使用することができ、高電位、高放電性
を目的とするか、あるいは容量を大きくすることを目的
とするかにより任意に選択することができ、それらを適
宜併用することもできる。
さらに、他の（CF）n，（Ｃ2Ｆ）n等のフッ化黒鉛、
二酸化マンガン等を混合使用することもできる。
フッ化バナジウム−黒鉛層間化合物を正極として用い
る際には、電気絶縁性のフッ化黒鉛と異なり、金属に近
い高導電性を有するので、導電材は不要である。
一方、負極としては、リチウムが用いられるが、リチ
ウム単体もしくはリチウム合金のいずれでもよい。
次に、電解液としては、負極のリチウムが水分と反応
するため、非水系有機溶媒にイオン導電性をもたせるた
めにアルカリ金属塩などの溶質を溶かした有機電解液が
用いられる。有機溶媒としては、リチウムと反応しない
非プロトン性のものが用いられ、さらに広い温度で作動
させ、かつ高いイオン導電性をもたせるために、たとえ
ばプロピレンカーボネート、ブチロラクトン、ジメトキ
シエタン、テトラヒドロフラン等の単独または混合物が
好適である。
また、これらの有機溶媒に溶解させる溶質としては、
溶解度等の点から、過塩素酸リチウム（LiClO4）、ほう
フッ化リチウム（LiBF4）、等が好適である。電解液の
代りにポリエチレンオキサイドのような固体電解質を使
用することもできる。
セパレータは、電池の内部抵抗を小さくするために多
孔体が好適であり、ポリプロピレン等の不織布、ガラス
フィルターなどの耐有機溶媒性材料のものが用いられ
る。
これらの負極、正極、電解液及びセパレータは、たと
えばステンレススチールまたはこれにニッケルメッキし
た電池ケースに組み込むのが一般的である。
電池構造としては、帯状の正極、負極をセパレータを
介してうず巻き状にしたスパイラル構造またはボタン型
ケースにペレット状の正極、円盤状の負極をセパレータ
を介して挿入する方法などが採用される。
本発明に係る電池は、一次電池としてのみならず、充
放電も可能で二次電池としても用いることができる。
この場合も電池構成は同じであるが、電解質としては
過塩素酸リチウム（LiClO4）、ほうフッ化リチウム（Li
BF4）のほか、種々のリチウム塩が使用可能である。
（実施例） 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例１ 負極としてLi金属（リチウムフオイル、16φmm×0.3m
m）、正極にＣxVF6（x:13、粉末試料をペレットにした
もの、16φmm×0.5mm）を用い、プロピレンカーボネー
トの1MLiClO4溶液0.01mlを電解液として、ポリプロピレ
ンのセパレータを用いてボタン型Li電池を構成した。そ
の正極放電特性を図１に示す（ａ＝100μA,b＝10μ
Ａ）。
図１によれば、高い電位（ｉ＝10μＡで3.02V、ｉ＝1
00μＡで2.96V）を示し、電流値を10倍にしても電位が
ほとんど変らず、容量の低下も小さい。
VF6 -のF6ヶに対しLi+が５〜６ヶ配位し、フッ素がほ
とんど電池化学反応に利用される。
図２は、充放電特性（走査速度:1mV/min）を示す。
これによれば、ＣxVF6へのLi+の挿入、脱離が可逆的
に行なわれることが示される。
さらに表１に従来実用化されている２種のLi電池との
性能比較を示す。
すなわち、本発明のLi電池（実施例１）は、放電電位
が高い。容量及びエネルギー密度は、Li/MnO2電池より
よいが、Li/（CF）n電池より低く、２種のLi電池の中間
的性能を有する。
（発明の効果） 本発明のリチウム電池は、高い電位を示し、電流値の
増加によって過電圧が少ししか増加せず、良好な放電特
性とともに、充放電も可能であり、安定で取扱いが容易
であり貯蔵安定性も良好である。
【図面の簡単な説明】
図１及び図２は、それぞれ本発明のLi電池の正極放電特
性及び充放電特性の一例を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−86729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−206062（ＪＰ，Ａ) Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃ ｓ，Ｖｏｌ．40／41（1990）ｐｐ．557 −559 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/02 H01M 4/06 H01M 4/36 - 4/62 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リチウムを負極とし、ＣxVF6（ｘ＝8.0〜8
    0）で示されるフッ化バナジウム−黒鉛層間化合物を正
    極として構成されるリチウム電池。
JP1225267A 1989-08-31 1989-08-31 リチウム電池 Expired - Fee Related JP3052314B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1225267A JP3052314B2 (ja) 1989-08-31 1989-08-31 リチウム電池
FR909010826A FR2651377B1 (fr) 1989-08-31 1990-08-30 Pile au lithium.
US07/575,564 US5017444A (en) 1989-08-31 1990-08-31 Lithium cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1225267A JP3052314B2 (ja) 1989-08-31 1989-08-31 リチウム電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0389462A JPH0389462A (ja) 1991-04-15
JP3052314B2 true JP3052314B2 (ja) 2000-06-12

Family

ID=16826645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1225267A Expired - Fee Related JP3052314B2 (ja) 1989-08-31 1989-08-31 リチウム電池

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5017444A (ja)
JP (1) JP3052314B2 (ja)
FR (1) FR2651377B1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5401597A (en) * 1990-03-29 1995-03-28 Dowty Electronic Components Limited Battery and a method of manufacture therefor
US5300376A (en) * 1992-09-15 1994-04-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Highly conductive electrolyte for use in an ambient temperature rechargeable lithium battery and ambient temperature rechargeable lithium battery including said electrolyte
JP2002100361A (ja) 2000-05-18 2002-04-05 Wilson Greatbatch Ltd 高率細動除去器電池におけるモノフッ化炭素（ＣＦｘ）カソード材料の適切な選択による電池膨張の制御
US7807300B2 (en) * 2006-01-31 2010-10-05 Medtronic, Inc. Resistance-stabilizing additives for electrolyte
US20040161671A1 (en) * 2003-02-13 2004-08-19 Medtronic, Inc. Liquid electrolyte for an electrochemical cell
US20070077488A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Kaimin Chen Power capability of a cathode
US7824805B2 (en) * 2006-01-17 2010-11-02 Medtronic, Inc. Implantable medical device battery
US20070176151A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-02 Kaimin Chen Electrolyte additive for performance stability of batteries
WO2023167196A1 (ja) * 2022-03-03 2023-09-07 国立大学法人京都大学 電極活物質、電極、電気化学デバイス、モジュール及び方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2196293B1 (ja) * 1972-08-18 1975-03-07 Armand Michel
US4041220A (en) * 1972-08-18 1977-08-09 Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (Anvar) Mixed conductors of graphite, processes for their preparation and their use, notably for the production of electrodes for electrochemical generators, and new electrochemical generators
US4686161A (en) * 1985-09-16 1987-08-11 Allied Corporation Method of inhibiting voltage suppression lithium/fluorinated carbon batteries
US4737423A (en) * 1985-12-30 1988-04-12 Allied Corporation Cathode active material for metal of CFX battery
US4863818A (en) * 1986-06-24 1989-09-05 Sharp Kabushiki Kaisha Graphite intercalation compound electrodes for rechargeable batteries and a method for the manufacture of the same
JP2611250B2 (ja) * 1987-08-21 1997-05-21 三菱化学株式会社 フッ化バナジウムーグラファイト層間化合物
US4792504A (en) * 1987-09-18 1988-12-20 Mhb Joint Venture Liquid containing polymer networks as solid electrolytes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．４０／４１（１９９０）ｐｐ．５５７−５５９

Also Published As

Publication number Publication date
FR2651377A1 (fr) 1991-03-01
JPH0389462A (ja) 1991-04-15
US5017444A (en) 1991-05-21
FR2651377B1 (fr) 1992-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5510209A (en) Solid polymer electrolyte-based oxygen batteries
EP1995817B1 (en) Lithium rechargeable battery using ionic liquid
US9088036B2 (en) Rechargeable lithium battery
US20090081545A1 (en) HIGH CAPACITY AND HIGH RATE LITHIUM CELLS WITH CFx-MnO2 HYBRID CATHODE
JP3028582B2 (ja) 非水電解質二次電池
US20090053594A1 (en) Rechargeable air battery and manufacturing method
JP3304187B2 (ja) リチウム２次電池用電解液
CN111602277B (zh) 可再充电的金属卤化物电池
KR100439448B1 (ko) 수성전해액및이를사용하는리튬2차전지
WO1997048141A1 (fr) Batterie secondaire au lithium
EP0627780B1 (en) Non-aqueous liquid electrolyte secondary cell
JP2000067914A (ja) 再充電可能な電気化学電池の低温度での放電のための非水性有機電解液
JP3201414B2 (ja) 充電式リチウム電気化学電池
US20220384855A1 (en) Dual electrolyte approach for high voltage batteries
US7732097B2 (en) Battery
JP3199426B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP2001052737A (ja) 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池
KR20190127946A (ko) 리튬 염 혼합물 및 배터리 전해질로서의 그것의 사용
US6613477B2 (en) Lithium secondary battery
US20190020014A1 (en) Method for making lithium ionic energy storage element
JP3052314B2 (ja) リチウム電池
JP3426869B2 (ja) 非水電解液二次電池
JPH087926A (ja) 非水電解液二次電池
JPH0684542A (ja) 非水系電解液二次電池
JP5533110B2 (ja) リチウム一次電池

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees