JPS6048866B2 - 一次電池 - Google Patents
一次電池Info
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- JPS6048866B2 JPS6048866B2 JP51082866A JP8286676A JPS6048866B2 JP S6048866 B2 JPS6048866 B2 JP S6048866B2 JP 51082866 A JP51082866 A JP 51082866A JP 8286676 A JP8286676 A JP 8286676A JP S6048866 B2 JPS6048866 B2 JP S6048866B2
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- Japan
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- battery
- electrolyte
- dimethoxyethane
- alkali metal
- tetrahydrofuran
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- 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
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- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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- 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
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は新規な電流を発生する電池に関する。
特に本発明は、アルカリ金属のアノード、非水性電解質
、およびフッ素化炭素材料からなる比較的軽重量のカソ
ードから成るタイプの電流を発生すフる一次電池の改良
に関する。最近高エネルギー密度を有する電池またはボ
ルタ電池の開発に関して、かなり関心が高まつている。
、およびフッ素化炭素材料からなる比較的軽重量のカソ
ードから成るタイプの電流を発生すフる一次電池の改良
に関する。最近高エネルギー密度を有する電池またはボ
ルタ電池の開発に関して、かなり関心が高まつている。
これらの系で研究が行なわれているのは、（ａ）電解質
の溶剤としての有機液体、（ｂ）アノードとしての軽重
量金属たとえばアルカリ金属、および（ｃ）カソード活
性物質としての炭素化合物とくに炭素のフッ素化合物、
を用いたものである。これらに関してはアメリカ特許第
３５３６５３２号および第３５１４３３７号に記載され
ている。本発明の新規な電流を発生する電池は、（ａ）
フッ化水素の存在下で黒鉛と三フッ化塩素とを反応させ
て形成したカソード、（ｂ）アルカリ金属アノード、お
よび（ｃ）非水性電解質溶液、から成る。
の溶剤としての有機液体、（ｂ）アノードとしての軽重
量金属たとえばアルカリ金属、および（ｃ）カソード活
性物質としての炭素化合物とくに炭素のフッ素化合物、
を用いたものである。これらに関してはアメリカ特許第
３５３６５３２号および第３５１４３３７号に記載され
ている。本発明の新規な電流を発生する電池は、（ａ）
フッ化水素の存在下で黒鉛と三フッ化塩素とを反応させ
て形成したカソード、（ｂ）アルカリ金属アノード、お
よび（ｃ）非水性電解質溶液、から成る。
ｊアノードはリチウムであるのが好ましく、電解質は有
機溶剤に無機リチウム塩を溶解した溶液であるのが好ま
しい。本発明の新規な電流を発生する電池は、アノード
、カソードおよび非水性の電解質溶液系から成る。
機溶剤に無機リチウム塩を溶解した溶液であるのが好ま
しい。本発明の新規な電流を発生する電池は、アノード
、カソードおよび非水性の電解質溶液系から成る。
この電池のアノードはアルカリ金属から選ばれる。
このアノードはリチウム金属であるのが好ましい。この
アルカリ金属たとえばリチウムは、集電装置としての役
割をはたすニッケルまたは銀のスクリーンのような他の
金属構造体と接触していてもよい。この電流を発生する
電池のカソードは、フッ化水素の存在下で天然または熱
分解黒鉛のような結晶質の炭素とΞフッ化塩素とを反応
させて作られる炭素化合物をカソード活性物質として有
するものてある。
アルカリ金属たとえばリチウムは、集電装置としての役
割をはたすニッケルまたは銀のスクリーンのような他の
金属構造体と接触していてもよい。この電流を発生する
電池のカソードは、フッ化水素の存在下で天然または熱
分解黒鉛のような結晶質の炭素とΞフッ化塩素とを反応
させて作られる炭素化合物をカソード活性物質として有
するものてある。
カソード活性物質は、グラファイトのような結晶質炭素
を液状のフッ化水素に懸濁させ、その後Ξフッ化塩素を
加えて、この三フッ化塩素が上記−炭素化合物と反応す
るのに十分な時間、この懸濁液を攪拌することにより非
常に簡単に調製できる。
を液状のフッ化水素に懸濁させ、その後Ξフッ化塩素を
加えて、この三フッ化塩素が上記−炭素化合物と反応す
るのに十分な時間、この懸濁液を攪拌することにより非
常に簡単に調製できる。
一般に液状ＨＦ中の炭素懸濁液に対して過剰のΞフッ化
塩素を加える。液状ＨＦ中でΞフッ化塩素と黒鉛とを反
応させ．て得られる物質について、この物質が一般式Ｃ
，。
塩素を加える。液状ＨＦ中でΞフッ化塩素と黒鉛とを反
応させ．て得られる物質について、この物質が一般式Ｃ
，。
Ｈ２Ｆ３ＣｌＦ２ＨＦ２で表わされるものであることが
示唆されている。例えば「ロシア無機化学雑誌（Ｒｕｓ
ｓｉａｎＪＯｕｒｎａｌＯｆｌｎＯｒｇａｎｉｃＣｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ）」第１７巻、第ｍ号１３６６〜１３６８
頁（１９７２）参照。無機アルカリ金属塩を有機溶剤に
溶解して得た溶液を、この電池の電解質として用いる。
このアルカリ金属塩がアノードのアルカリ金属と同一の
アルカリ金属を含んでいることが好ましい。好ましいア
ルカリ金属塩はＬｉＰＦ６，ＬｉｃｅＯ。おょびＬｉＢ
Ｆ４である。好ましい溶剤はテトラヒドロフラン、ジメ
トキシエタン、ジメチルスルフアイト、エチレン・カー
ボネートおよびエチルホルムアミド、ジオキソラン、プ
ロピレン・カーボネートおよびこれらの混合物である。
この有機溶剤は、なかでもテトラヒドロフラン、ジメト
キシエタン、ジメチルスルフアイトおよびこれらの混合
物から選ぶのが好ましい。特に好ましい有機溶剤はテト
ラヒドロフランとジメトキシエタンとの容量比５０：５
０の混合物、およびジメチルスルフアイトとジメトキシ
エタンとの容量比７０：３０の混合物である。このよう
な有機溶剤中の塩の濃度は一般に約１〜２．５モル濃度
の範囲、好ましくは約２ 〜２．５モル濃度の範囲であ
る。実施例１ 枦紙を使つて仕切つた２個の隔室を有する電池を作つた
。
示唆されている。例えば「ロシア無機化学雑誌（Ｒｕｓ
ｓｉａｎＪＯｕｒｎａｌＯｆｌｎＯｒｇａｎｉｃＣｈｅ
ｍｉｓｔｒｙ）」第１７巻、第ｍ号１３６６〜１３６８
頁（１９７２）参照。無機アルカリ金属塩を有機溶剤に
溶解して得た溶液を、この電池の電解質として用いる。
このアルカリ金属塩がアノードのアルカリ金属と同一の
アルカリ金属を含んでいることが好ましい。好ましいア
ルカリ金属塩はＬｉＰＦ６，ＬｉｃｅＯ。おょびＬｉＢ
Ｆ４である。好ましい溶剤はテトラヒドロフラン、ジメ
トキシエタン、ジメチルスルフアイト、エチレン・カー
ボネートおよびエチルホルムアミド、ジオキソラン、プ
ロピレン・カーボネートおよびこれらの混合物である。
この有機溶剤は、なかでもテトラヒドロフラン、ジメト
キシエタン、ジメチルスルフアイトおよびこれらの混合
物から選ぶのが好ましい。特に好ましい有機溶剤はテト
ラヒドロフランとジメトキシエタンとの容量比５０：５
０の混合物、およびジメチルスルフアイトとジメトキシ
エタンとの容量比７０：３０の混合物である。このよう
な有機溶剤中の塩の濃度は一般に約１〜２．５モル濃度
の範囲、好ましくは約２ 〜２．５モル濃度の範囲であ
る。実施例１ 枦紙を使つて仕切つた２個の隔室を有する電池を作つた
。
アノードは拡大したニッケル金属スクリーン上にブレス
したリチウム・リボンからなるものとした。第二の隔室
中のカソードは、過剰の三フッ化塩素を液状ＨＦ中の黒
鉛の懸濁液と混合して得た黒鉛の新鮮なインターカレー
シヨン化合物からなるものであつた。この化合物も拡大
した金属スクリーン上にブレスした。この電池にジメチ
ルスルフアイト中ＬｉＰＦ６の２モル溶液を満たした。
電池の開路電圧は３．２４Ｖであつた。電流密度１０ｍ
Ａ／ＣｌＬでこの電池の放電を行なつた。放電曲線を第
１図に示す。実施例２ 例１と同様な方法および構造を用いて、 ＬｉＰＦ６２モルおよびジメチルスルフアイトの代わり
に他の電解質を用いてテストを行ない、第１表に示した
結果を得た。
したリチウム・リボンからなるものとした。第二の隔室
中のカソードは、過剰の三フッ化塩素を液状ＨＦ中の黒
鉛の懸濁液と混合して得た黒鉛の新鮮なインターカレー
シヨン化合物からなるものであつた。この化合物も拡大
した金属スクリーン上にブレスした。この電池にジメチ
ルスルフアイト中ＬｉＰＦ６の２モル溶液を満たした。
電池の開路電圧は３．２４Ｖであつた。電流密度１０ｍ
Ａ／ＣｌＬでこの電池の放電を行なつた。放電曲線を第
１図に示す。実施例２ 例１と同様な方法および構造を用いて、 ＬｉＰＦ６２モルおよびジメチルスルフアイトの代わり
に他の電解質を用いてテストを行ない、第１表に示した
結果を得た。
表中η丁はテトラヒドロフラン、ＤＭＥはジメトキシエ
タン、ＤＭＳＩはジメチルスルフアイトを意味する。比
較例 比較のために２個の電池を作り、全く同様に放電を行な
つた。
タン、ＤＭＳＩはジメチルスルフアイトを意味する。比
較例 比較のために２個の電池を作り、全く同様に放電を行な
つた。
これらの電池は拡大したニッケル．スクリーン上にブレ
スしたリチウム．リボンからなるリチウム・アノードを
有していた。カソード活性物質も拡大したニッケル・ス
クリーン上にブレスした。ニューヨークのセラニーズ．
コーポレーション．オブ．アメリカ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ
ＣＯｒｐＯｒａｔｉＯｎＯｆＡｍｅｒｉｃａ）がセルガ
ード（Ｃｅｌｇａｒｄ）という名称で市販している微小
孔のあるポリプロピレン製バッグにカソードを入れる−
ことにより、アノードとカソードとを分離した。これら
のアノードとカソードとの間にガラス・マットも配置し
た。この電池に、ニッケル・スクリーン上にブレスした
リチウム・リボンからなるリチウム基準電極も設けた。
この基準電極もガラス・マットによりカソードから分離
した。この基準電極はアノードと反対側のカソード側に
配置した。使用した電解質はジメチルスルフアイトとジ
メトキシエタンとの容量比７０：３０の混合物にＬｉＣ
ｌＯ。を溶解して得た２モル濃度の溶液でつた。一方の
電池（第２図において電池Ａとして示す）におけるカソ
ード活性物質は、アメリカ特許第３５３６５３２号に記
載されているタイプの、式（ＣＦＯ．５）ｎで表わされ
るものであつた。他方の電池（第２図において電池Ｂと
して示す）におけるカソード活性物質は、過剰のＣｌ）
Ｆ３と液体ＨＦ中に懸濁した黒鉛とを反応させて得た化
合物であつた。３１０ｍＡ−Ｈｒｓの理論容量を有する
各電池を、１０ｍＡ／ｄの電流密度で放電した。
スしたリチウム．リボンからなるリチウム・アノードを
有していた。カソード活性物質も拡大したニッケル・ス
クリーン上にブレスした。ニューヨークのセラニーズ．
コーポレーション．オブ．アメリカ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ
ＣＯｒｐＯｒａｔｉＯｎＯｆＡｍｅｒｉｃａ）がセルガ
ード（Ｃｅｌｇａｒｄ）という名称で市販している微小
孔のあるポリプロピレン製バッグにカソードを入れる−
ことにより、アノードとカソードとを分離した。これら
のアノードとカソードとの間にガラス・マットも配置し
た。この電池に、ニッケル・スクリーン上にブレスした
リチウム・リボンからなるリチウム基準電極も設けた。
この基準電極もガラス・マットによりカソードから分離
した。この基準電極はアノードと反対側のカソード側に
配置した。使用した電解質はジメチルスルフアイトとジ
メトキシエタンとの容量比７０：３０の混合物にＬｉＣ
ｌＯ。を溶解して得た２モル濃度の溶液でつた。一方の
電池（第２図において電池Ａとして示す）におけるカソ
ード活性物質は、アメリカ特許第３５３６５３２号に記
載されているタイプの、式（ＣＦＯ．５）ｎで表わされ
るものであつた。他方の電池（第２図において電池Ｂと
して示す）におけるカソード活性物質は、過剰のＣｌ）
Ｆ３と液体ＨＦ中に懸濁した黒鉛とを反応させて得た化
合物であつた。３１０ｍＡ−Ｈｒｓの理論容量を有する
各電池を、１０ｍＡ／ｄの電流密度で放電した。
第２図の放電曲線から、これらの二種類のカソード活性
物質の動作における相違が非常に著しいことがわかる。
本発明に従つて作つた電池は理論容量の６５％に対して
約３Ｖの平らな放電を示した。事実この電池は２．０Ｖ
まで９５％の効率を示したが、フッ素化炭素（ＣＦＯ．
。）ｎを用いた電池では放電の間一貫して６００〜７０
０ｍＶ低かつた。以上の記載は本発明を説明するための
ものであつて、何ら本発明を限定するものではない。
物質の動作における相違が非常に著しいことがわかる。
本発明に従つて作つた電池は理論容量の６５％に対して
約３Ｖの平らな放電を示した。事実この電池は２．０Ｖ
まで９５％の効率を示したが、フッ素化炭素（ＣＦＯ．
。）ｎを用いた電池では放電の間一貫して６００〜７０
０ｍＶ低かつた。以上の記載は本発明を説明するための
ものであつて、何ら本発明を限定するものではない。
第１図は本発明の新規なりソート活性物質を用いた電池
の放電曲線を示す。
の放電曲線を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 非水性電解質溶液、 アルカリ金属アノード、および 結晶質炭素、三フッ化塩素およびフッ化水素から得られ
る、炭素：水素：フツ素：塩素の比１４：３：７：１を
有する化合物をカソード活性物質として有するカソード
から成る電流を発生する電池。 ２ 結晶質炭素材料が黒鉛である特許請求の範囲第１項
記載の電池。 ３ 非水性電解質が有機溶剤に溶解したアルカリ金属塩
の溶液である特許請求の範囲第１項記載の電池。 ４ アノードがリチウムであり、電解質のアルカリ金属
塩がＬｉＰＦ＿６、ＬｉＣｌＯ＿４およびＬｉＢＦ＿４
からなる群から選ばれたものである特許請求の範囲第３
項記載の電池。 ５ 有機溶剤がテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン
およびジメチルスルフアイトおよびこれらの混合物から
選ばれたものである特許請求の範囲第４項記載の電池。 ６ アルカリ金属アノードがリチウムであり、非水性電
解質溶液に用いる溶剤がジメチルスルフアイト、テトラ
ヒドロフラン、ジメトキシエタｂおよびこれらの混合物
からなる群から選ばれ、電解質がＬｉＣｌＯ＿４、Ｌｉ
ＰＦ＿６およびＬｉＢＦ＿４からなる群から選ばれた塩
を含有する、特許請求の範囲囲第１項記載の電池。７
電解質がＬｉＰＦ＿６およびテトラヒドロフランとジメ
トキシエタンとの混合物からなる溶液である特許請求の
範囲第６項記載の電池。 ８ 電解質がテトラヒドロフランとジメトキシエタンと
の混合物に溶解したＬｉＣｌＯ＿４である特許請求の範
囲第６項記載の電池。 ９ 電解質がジメチルスルフアイトとジメトキシエタン
との混合物に溶解したＬｉＣｌＯ＿４である特許請求の
範囲第６項記載の電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US602142 | 1975-08-05 | ||
| US05/602,142 US3990915A (en) | 1975-08-05 | 1975-08-05 | Primary cell for electric batteries |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5220225A JPS5220225A (en) | 1977-02-16 |
| JPS6048866B2 true JPS6048866B2 (ja) | 1985-10-29 |
Family
ID=24410137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51082866A Expired JPS6048866B2 (ja) | 1975-08-05 | 1976-07-12 | 一次電池 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3990915A (ja) |
| JP (1) | JPS6048866B2 (ja) |
| BE (1) | BE844874A (ja) |
| CA (1) | CA1041600A (ja) |
| CH (1) | CH620548A5 (ja) |
| DE (1) | DE2633382A1 (ja) |
| FR (1) | FR2320639A1 (ja) |
| GB (1) | GB1494991A (ja) |
| IT (1) | IT1067499B (ja) |
| NL (1) | NL7607848A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4057676A (en) * | 1977-01-04 | 1977-11-08 | Exxon Research & Engineering Co. | Cell containing carbon-fluorine compound cathode, alkali metal anode and solid halo-aluminum alkali metal compound electrolyte |
| US4052539A (en) * | 1977-01-17 | 1977-10-04 | Exxon Research And Engineering Company | Electrochemical cell with a grahite intercalation compound cathode |
| US4107401A (en) * | 1978-01-24 | 1978-08-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Super high energy density battery |
| US4246327A (en) * | 1979-10-01 | 1981-01-20 | Medtronic, Inc. | High energy-density battery system |
| US4390345A (en) * | 1980-11-17 | 1983-06-28 | Somorjai Gabor A | Fuel compositions and additive mixtures for reducing hydrocarbon emissions |
| JPS6139368A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-02-25 | Daikin Ind Ltd | 電池 |
| US4548881A (en) * | 1985-02-08 | 1985-10-22 | Allied Corporation | High energy density battery with cathode composition |
| 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 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1479146A (fr) * | 1965-08-24 | 1967-04-28 | Trw Inc | Pile à grande puissance |
| JPS4825566B1 (ja) * | 1968-04-17 | 1973-07-30 | ||
| US3852113A (en) * | 1971-12-30 | 1974-12-03 | Osaka Soda Co Ltd | Positive electrode for high energy primary cells and cells using same |
| US3892590A (en) * | 1973-07-16 | 1975-07-01 | Yardney International Corp | Cathode material for use in non-aqueous electrolytes |
| US3871916A (en) * | 1974-04-22 | 1975-03-18 | Union Carbide Corp | Nonaqueous cell utilizing a 3me20x-based electrolyte |
-
1975
- 1975-08-05 US US05/602,142 patent/US3990915A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-06-30 GB GB27229/76A patent/GB1494991A/en not_active Expired
- 1976-07-12 JP JP51082866A patent/JPS6048866B2/ja not_active Expired
- 1976-07-12 CA CA256,770A patent/CA1041600A/en not_active Expired
- 1976-07-13 IT IT25271/76A patent/IT1067499B/it active
- 1976-07-15 NL NL7607848A patent/NL7607848A/xx not_active Application Discontinuation
- 1976-07-24 DE DE19762633382 patent/DE2633382A1/de not_active Withdrawn
- 1976-08-04 FR FR7623817A patent/FR2320639A1/fr active Granted
- 1976-08-04 BE BE169551A patent/BE844874A/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-08-05 CH CH1002976A patent/CH620548A5/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE844874A (fr) | 1977-02-04 |
| CA1041600A (en) | 1978-10-31 |
| JPS5220225A (en) | 1977-02-16 |
| FR2320639A1 (fr) | 1977-03-04 |
| CH620548A5 (ja) | 1980-11-28 |
| NL7607848A (nl) | 1977-02-08 |
| FR2320639B1 (ja) | 1981-06-19 |
| US3990915A (en) | 1976-11-09 |
| DE2633382A1 (de) | 1977-02-24 |
| GB1494991A (en) | 1977-12-14 |
| IT1067499B (it) | 1985-03-16 |
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