JPH04363862A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動用直流電源やメモ
リーバックアップ用電源などに使用される充放電可能な
リチウム二次電池に関する。
リーバックアップ用電源などに使用される充放電可能な
リチウム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、充放電が可能なリチウム二次
電池として、正極に五酸化バナジウム、負極に金属リチ
ウムまたはリチウム合金、電解液にリチウム塩を溶解し
た有機溶媒を用いた電池系があって、これは３ボルトの
高い端子電圧をもっており、エネルギー密度もニッケル
・カドミウム電池の１．５〜２倍もあって、有望な電池
として知られている。
電池として、正極に五酸化バナジウム、負極に金属リチ
ウムまたはリチウム合金、電解液にリチウム塩を溶解し
た有機溶媒を用いた電池系があって、これは３ボルトの
高い端子電圧をもっており、エネルギー密度もニッケル
・カドミウム電池の１．５〜２倍もあって、有望な電池
として知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の前記する五酸化
バナジウム系電池は、その正極が一般的には五酸化バナ
ジウムを９０％前後含有し、カーボンブラックと、結着
剤が夫々数％で構成されていて、五酸化バナジウムは、
１電子反応で（化１）式に示すようにＶ２ Ｏ５ １モ
ル当り、１ファラデー（２６．８アンペア・時）の電気
容量を有している。
バナジウム系電池は、その正極が一般的には五酸化バナ
ジウムを９０％前後含有し、カーボンブラックと、結着
剤が夫々数％で構成されていて、五酸化バナジウムは、
１電子反応で（化１）式に示すようにＶ２ Ｏ５ １モ
ル当り、１ファラデー（２６．８アンペア・時）の電気
容量を有している。
【０００４】
【化１】
【０００５】しかしながら、実際には前記の正極をもつ
電池を放電してみると、反応利用率は高くなく、とくに
高負荷電流で放電したときの放電容量は、７０％前後に
低下してしまうもので、この放電時の正極の反応効率が
低いということが問題であった。
電池を放電してみると、反応利用率は高くなく、とくに
高負荷電流で放電したときの放電容量は、７０％前後に
低下してしまうもので、この放電時の正極の反応効率が
低いということが問題であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、正極を構成する合剤として、五酸化バ
ナジウムまたは八酸化バナジウムまたはこれら両者の混
合物などのバナジウム酸化物を主体とし、これに炭化バ
ナジウムを添加したものを使用したものである。炭化バ
ナジウムの添加量は、広い範囲で有効であるが、正極合
剤の５〜２０重量％がとくに効果的である。
解決するために、正極を構成する合剤として、五酸化バ
ナジウムまたは八酸化バナジウムまたはこれら両者の混
合物などのバナジウム酸化物を主体とし、これに炭化バ
ナジウムを添加したものを使用したものである。炭化バ
ナジウムの添加量は、広い範囲で有効であるが、正極合
剤の５〜２０重量％がとくに効果的である。
【０００７】
【作用】本発明のリチウム二次電池では、五酸化バナジ
ウムや八酸化バナジウムなどのバナジウム酸化物を主体
とする正極に炭化バナジウムを混入したことにより、放
電時において正極の反応効率が大きく向上している。
ウムや八酸化バナジウムなどのバナジウム酸化物を主体
とする正極に炭化バナジウムを混入したことにより、放
電時において正極の反応効率が大きく向上している。
【０００８】これは、炭化バナジウムが半導体的な性質
を有しているために正極を主体となって構成しているバ
ナジウム酸化物の粉末粒子間の電気的接触を良好にする
と同時に、バナジウム酸化物粒子が電解液により、よく
濡れるようになるからである。さらに炭化バナジウムは
、その中にリチウムイオンが出入りし、電池反応活物質
として作用していると考えられる。
を有しているために正極を主体となって構成しているバ
ナジウム酸化物の粉末粒子間の電気的接触を良好にする
と同時に、バナジウム酸化物粒子が電解液により、よく
濡れるようになるからである。さらに炭化バナジウムは
、その中にリチウムイオンが出入りし、電池反応活物質
として作用していると考えられる。
【０００９】また、バナジウム酸化物例えば五酸化バナ
ジウムでは３．５ボルトの高電位を有するが、炭化バナ
ジウムは、このような高電位に対して安定であり、分解
したとしても、バナジウムと炭素に分解するのみであっ
て正極の主体であるバナジウム酸化物に対して悪影響を
及ぼすことは考えられないものである。
ジウムでは３．５ボルトの高電位を有するが、炭化バナ
ジウムは、このような高電位に対して安定であり、分解
したとしても、バナジウムと炭素に分解するのみであっ
て正極の主体であるバナジウム酸化物に対して悪影響を
及ぼすことは考えられないものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００１１】図１において、１は正極端子を兼ねたケー
スで、負極端子を兼ねた封口板２によって封口されてい
る。３は前記ケース１と封口板２とを絶縁しケース１を
密封するポリプロピレン製ガスケット、４はポリプロピ
レン製の微孔膜でできたセパレータで、正極５と負極６
との間に介在し、かつ電解液を含浸したものである。本
実施例における正極５は、炭化バナジウムの添加量の効
果を明らかにするために、五酸化バナジウムを一定量の
２０４ｍｇ（理論電気容量約３０ミリアンペア・時）と
し、これに炭化バナジウム粉末の添加量を夫々、０、１
、２、５、１０、２０、３０、４０重量％とし、導電材
であるカーボンブラックを５重量％、結着剤であるフッ
素樹脂を５重量％の重量比となるように混合して混練し
たものを直径１５ｍｍの大きさのペレットに成形したも
ので、これらを高温真空乾燥によって脱水処理して、正
極として電池を夫々構成したものである。前記の負極６
は、リチウムが５重量％のリチウム・アルミニウム合金
であり、厚さを０．３ｍｍ、直径を１５ｍｍとしたもの
である。そして集電用のネット７が内部に入っている。 なお、電解液は、プロピレンカーボネートと、１、２ジ
メトキシエタンを１：１で混合した溶媒に過塩素酸リチ
ウムを１モル／リットル溶解したものを用いた。電池の
大きさは、直径２０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍとした。
スで、負極端子を兼ねた封口板２によって封口されてい
る。３は前記ケース１と封口板２とを絶縁しケース１を
密封するポリプロピレン製ガスケット、４はポリプロピ
レン製の微孔膜でできたセパレータで、正極５と負極６
との間に介在し、かつ電解液を含浸したものである。本
実施例における正極５は、炭化バナジウムの添加量の効
果を明らかにするために、五酸化バナジウムを一定量の
２０４ｍｇ（理論電気容量約３０ミリアンペア・時）と
し、これに炭化バナジウム粉末の添加量を夫々、０、１
、２、５、１０、２０、３０、４０重量％とし、導電材
であるカーボンブラックを５重量％、結着剤であるフッ
素樹脂を５重量％の重量比となるように混合して混練し
たものを直径１５ｍｍの大きさのペレットに成形したも
ので、これらを高温真空乾燥によって脱水処理して、正
極として電池を夫々構成したものである。前記の負極６
は、リチウムが５重量％のリチウム・アルミニウム合金
であり、厚さを０．３ｍｍ、直径を１５ｍｍとしたもの
である。そして集電用のネット７が内部に入っている。 なお、電解液は、プロピレンカーボネートと、１、２ジ
メトキシエタンを１：１で混合した溶媒に過塩素酸リチ
ウムを１モル／リットル溶解したものを用いた。電池の
大きさは、直径２０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍとした。
【００１２】正極を主体となって構成する五酸化バナジ
ウムに炭化バナジウムの添加量が０から４０重量％まで
の前記８種類の電池を用い、定電流１ミリアンペアで１
０時間の充放電を２０回行ったのち、３．５ボルトの定
電圧、１００オームの保護抵抗で１０時間満充電後、３
ミリアンペアおよび、１０ミリアンペアの定電流で放電
し、２．５ボルトに至るまでの電気容量を測定し、充電
電気容量に対する放電利用率を測定した。その結果を図
２、図３に示す。
ウムに炭化バナジウムの添加量が０から４０重量％まで
の前記８種類の電池を用い、定電流１ミリアンペアで１
０時間の充放電を２０回行ったのち、３．５ボルトの定
電圧、１００オームの保護抵抗で１０時間満充電後、３
ミリアンペアおよび、１０ミリアンペアの定電流で放電
し、２．５ボルトに至るまでの電気容量を測定し、充電
電気容量に対する放電利用率を測定した。その結果を図
２、図３に示す。
【００１３】図２、図３から明らかなように、炭化バナ
ジウムが五酸化バナジウムを主体とする正極に僅かでも
含有すると放電利用率は上昇する。
ジウムが五酸化バナジウムを主体とする正極に僅かでも
含有すると放電利用率は上昇する。
【００１４】そして、とくに、１０ミリアンペア放電の
正極の放電利用率では約５重量％の炭化バナジウムの添
加量から添加効果が大となり、２０重量％でほぼ飽和状
態となる。実際の電池では、大きさが制限されているの
で、炭化バナジウムの添加量は、最小の体積、重量であ
ることが望ましい。したがって、炭化バナジウムの最適
添加量は５〜２０重量％である。
正極の放電利用率では約５重量％の炭化バナジウムの添
加量から添加効果が大となり、２０重量％でほぼ飽和状
態となる。実際の電池では、大きさが制限されているの
で、炭化バナジウムの添加量は、最小の体積、重量であ
ることが望ましい。したがって、炭化バナジウムの最適
添加量は５〜２０重量％である。
【００１５】なお、炭化バナジウム添加の効果は、正極
を主となって構成するバナジウム酸化物が五酸化バナジ
ウム（Ｖ２ Ｏ５ ）の場合に限られるものでなく、勿
論アモルファス状の五酸化バナジウムであっても、八酸
化バナジウム（Ｖ３ Ｏ８ ）、または五酸化バナジウ
ムと八酸化バナジウムとの混合物であっても同様の効果
が得られた。
を主となって構成するバナジウム酸化物が五酸化バナジ
ウム（Ｖ２ Ｏ５ ）の場合に限られるものでなく、勿
論アモルファス状の五酸化バナジウムであっても、八酸
化バナジウム（Ｖ３ Ｏ８ ）、または五酸化バナジウ
ムと八酸化バナジウムとの混合物であっても同様の効果
が得られた。
【００１６】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなように
、本発明によれば炭化バナジウムの添加によって、バナ
ジウム酸化物を主体とする正極の放電利用率、とくに高
負荷放電特性を向上させるものであり、従来より充放電
サイクル寿命の優れたリチウム二次電池を実現するもの
である。
、本発明によれば炭化バナジウムの添加によって、バナ
ジウム酸化物を主体とする正極の放電利用率、とくに高
負荷放電特性を向上させるものであり、従来より充放電
サイクル寿命の優れたリチウム二次電池を実現するもの
である。
【図１】本発明の一実施例におけるコイン形のリチウム
二次電池の断面図
二次電池の断面図
【図２】炭化バナジウムの含有率による正極の３ミリア
ンペア放電利用率の変化を示した図
ンペア放電利用率の変化を示した図
【図３】炭化バナジウムの含有率による正極の１０ミリ
アンペア放電利用率の変化を示した図
アンペア放電利用率の変化を示した図
１ ケース
２ 封口板
４ セパレータ
５ 正極
６ 負極
Claims (2)
- 【請求項１】 バナジウム酸化物を主体とする正極と
、リチウムを主体とする負極と、リチウム塩を溶解した
有機溶媒を主体とする電解液を有する再充電可能なリチ
ウム二次電池であって、前記正極は炭化バナジウムを含
有したリチウム二次電池。 - 【請求項２】 炭化バナジウムの含有量が、正極に対
し、５〜２０重量％である請求項１記載のリチウム二次
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136904A JP2819201B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3136904A JP2819201B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | リチウム二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04363862A true JPH04363862A (ja) | 1992-12-16 |
| JP2819201B2 JP2819201B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=15186291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3136904A Expired - Fee Related JP2819201B2 (ja) | 1991-06-10 | 1991-06-10 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2819201B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008103094A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Samsung Sdi Co Ltd | 非水二次電池 |
| US8187750B2 (en) | 2006-09-19 | 2012-05-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative active material including lithium vanadium oxide for non-aqueous rechargeable battery, and non-aqueous rechargeable battery including same |
-
1991
- 1991-06-10 JP JP3136904A patent/JP2819201B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8187750B2 (en) | 2006-09-19 | 2012-05-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative active material including lithium vanadium oxide for non-aqueous rechargeable battery, and non-aqueous rechargeable battery including same |
| JP2008103094A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Samsung Sdi Co Ltd | 非水二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2819201B2 (ja) | 1998-10-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |