JPS63308869A - 非水電解液電池 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、非水電解液電池に関し、さらに詳しくは、重
負荷放電特性が優れている非水電解液電池に関する。

（従来の技術） 近年、エネルギー密度が大きく貯蔵性能が優れた電池と
して、非水電解液電池が注目されている。このような非
水電解液電池の１例を第２図に示す。

図において、正極端子を兼ねる正極缶（１）内には、正
極（２）が着設収納されている。この正極は、酸化銅、
二硫化鉄、二酸化マンガン等を活物質とし、これが導電
材および結着剤と共に混合され、例えばベレット状に成
形されたものである。導電材としては、例えば黒鉛粉末
、結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン
が用いられる。この正極（２）上にはポリプロピレン酸
の不織布からなるセパレータ（３）を介して負極（５）
が積層されている。

セパレータ（３）には、電解液が保持されており、電解
液としては、プロピレンカーポネート、１．２−ジメト
キシエタン、γ−ブチロラクトン等の非水（有機）溶媒
に、過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム等の電解質
を、濃度０．４〜１．０モル／見で溶解せしめたものが
用いられる。

負極（５）は活物質が、リチウム、ナトリウム等の軽金
属であり、これらの金属のフォイルから所定の形状に打
ち抜かれた箔体が使用されている。

さらに、正極端子を兼ねる正極缶（１）の開口部に絶縁
バッキング（封口体）（６）を介して、負極端子を兼ね
る負極缶（４）が冠着され、両極缶（１，４）内に、正
極（２）、セパレータ（３）および負極（５）が、気密
に封口されている。このときの絶縁バッキング（封口体
）としては、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリテトラ
フルオロエチレン等が用いられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の軽金属箔体を用いた場合は、電池
反応に寄与する反応面積が小さいため、重負荷放電特性
が充分に優れているとはいえない。しかも、負極の製造
に際しては、フォイルに打ち抜き加工を施すため端材が
出やすい。このようなことは、ボタン型電池の場合のよ
うに、負極形状がディスク状の場合に特に顕著であり、
平均して約２０％もの部分が使用されず無駄となり、負
極の製造得率が低くなる。

本発明は、従来のような箔体である負極における、上記
したような問題点を解消し、重負荷放電特性が優れ、し
かも負極の製造得率が高い非水電解液電池の提供を目的
とする。

木発明者は上記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねる過
程で、重負荷放電特性を向上せしめるためには、正極、
負極の電池反応に寄与する反応面積を大たちしめること
が有効であるとの事実に着目し、そして、そのためには
負極を粉粒の集合体とすればよいとの着想を抱くに到っ
た。しかも、負極の構成素材を粉粒とすることによって
、従来の打ち抜き加工時におけるフォイルの無駄も解消
しうるとの効果が得られることも確認し、本発明の非水
電解液電池を開発するに到った。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、負極が軽金属粉粒または軽金属合
金粉粒の集合体であることを特徴とする。

本発明の電池は、負極の形態にのみ特徴を有するもので
あって、電池の他の構成部材および相互の結合関係など
は、上述した従来の非水電解液電池の場合と何ら変るこ
とはない。

本発明にかかる軽金属または軽金属合金は、いずれも活
物質として機能するものであり、軽金属の場合は、例え
ば、リチウム、ナトリウム等を挙げることができる。特
に、リチウムは好適である。また、軽金属合金としては
、上記した各軽金属を組合わせ調製した合金、または、
これら上記軽金属もしくは上記軽金属の合金とアルミニ
ウム、インジウム、ガリウム等のような他の金属とを組
合わせてなる合金が挙げられる。特に、リチウムとアル
ミニウムとの合金は好適である。

Ｌｉ−Ａ１合金の場合、リチウムに対するアルミニウム
の割合は４０〜８０重量％であることが好ましい、他の
金属が４０重量％より少ないと粉粒の集合体を維持し難
くなり、８０重量％より多い場合は、合金それ自体の活
量が低下するからである。

本発明にかかる負極は、上記したような軽金属または軽
金属合金の粉粒を後述するような方法で集合（凝集）せ
しめた集合体であり、各粉粒がいわば“おこし”のよう
に集合しているものである。

この集合体において、各粉粒はそれぞれがその独自の粉
粒形状を基本的に維持し、各接触界面でのみ相互に結着
し、全体としては比較的多孔状態にある。

この場合、集合体の多孔度は一概に特定できないが、５
〜４０％程度であればよい、多孔度が大きすぎるとそも
そちが、活物質の量が少ないために電池の放電寿命が短
くなり、また多孔度が小さすぎると、電池反応に寄与す
る反応面積は小さくなって、重負荷放電特性の向上に寄
与しないからである。好ましくは１０〜３０％である。

このような集合体は、例えば軽金属がリチウムの場合に
は、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気中でリチウム箔を
切断後、造粒機で粉粒にするか、軽金属合金がリチウム
−アルミニウムの場合には、溶融・冷却後のインゴット
を粉砕機で粉砕して製造した粉粒を負極缶の中に流入し
、これを所定の比で加圧成形して製造することができる
。この場合、粉粒の平均粒径は、それがあまり小さいと
粉粒状のまま成形するのが困難となり、逆に大きすぎる
と表面積の寄与が減少するので、通常１０〜３００−で
あることが好ましい。

また、加圧成形時に適用する圧は、成形後得られた負極
成形体が、上記した多孔度となるように選定する。例え
ば、平均粒径４５−のＬｉ粉を用いた場合、１〜３０　
ｋｇ／　ｃ＋＊２程度の圧である。

［実施例］ 実施例 （１）正極の製造 酸化銅の粉末１４０ｇ、黒鉛粉末２０ｇおよびポリテト
ラフルオロエチレン２ｇを混合し、得られた混合物０．
０６ｇを２５℃、５　ｋｇ／　ａｙｓ２でベレット状に
加圧成形し、正極とした。

（２）負極の製造 リチウム６０重量％およびアルミニウム４０重量％から
なるリチウム−アルミニウム合金５０ｇのインゴットを
粉砕機により粉末化し、平均粒径４５−の粉末とした。

この粉末ｏ　、０５ｇを負極缶の中に流入し、１５　ｋ
ｇ／　ａｍ２の圧で圧着成形した。このときの負極の多
孔度は２５％であった。

（３）電池の組立て ステンレス鋼製の正極缶の中に上述した正極を着設し、
その上に、ポリプロピレン不織布からなり、プロピレン
カーボネートと１．２−ジメトキシエタン１：１（容量
比）の混合溶媒に過塩素酸リチウムを１モル／交の濃度
で溶解した電解液が含浸保持されているセパレータを載
置し、さらにその上に前述の負極が圧着された負極缶を
冠着した。負極缶の周縁にポリプロピレンからなるバッ
キングを充填し、正極缶の開口端をかしめて、第１図に
示したようなボタン型非水電解液電池を組立てた。

（４）低温重負荷特性試験 製作した電池に５にΩの定抵抗負荷を接続し、−１０℃
にて４　、８　ｒａｓｅｃ／　ｓｅｃのパルスをかけ、
低温重負荷特性を調べた。その結果を第１表に示す。

比較例 負極を板状のリチウムから打ち抜き、その容量が実施例
１の粉末状リチウム合金を負極缶に圧着したときのもの
と同容量になるようにした以外は、実施例１と同様にし
て、ボタン型非水電解液電池を組立゛て、実施例１と同
一の条件で、低温重負荷特性試験を行なった。その結果
も第１表に示す。

本実施例による電池は比較例による電池に比べ、開路電
圧は若干低いが、閉路電圧は高く、その差が小さいこと
から重負荷放電に優れていることがわかる。

［発明の・効果コ 本発明の非水電解液電池を使用した場合、粉末状態の軽
金属またはその合金を負極に用いているので、負極の表
面積が大きくなり、電池の重負荷特性が有利となる。ま
た、負極に粉末状態の軽金属合金を用いた場合には、取
扱いが容易であり、さらに、電池組立て後の初期電圧を
放電電位に近づけるための、予備放電等の操作を必要と
しない。また、従来では、軽金属のフォイルを打ち抜い
ていたので無駄な端材が出ていたが、その無駄がなくな
り、コスト面でも、作業性の面でも優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるボタン型非水電解液電
池の縦断面図であり、第２図は比較例による従来型の非
水電解゛液電池の縦断面図である。 １・・・正極缶 ２・・・正極 ３・・・セパレータ ４・・・電極缶 ５・・・負極（軽金属箔） ５′・・・負極（軽金属またはその合金の粉粒集合体）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）負極が軽金属粉粒または軽金属合金粉粒の集合体
   であることを特徴とする非水電解液電池。
2. （２）該軽金属が、リチウムおよびナトリウムの群から
   選ばれる１種である特許請求の範囲第１項記載の非水電
   解液電池。
3. （３）該軽金属合金が、リチウム、ナトリウム、アルミ
   ニウム、インジウムおよびガリウムの群から選ばれる２
   種以上の金属の合金である特許請求の範囲第１項記載の
   非水電解液電池。
4. （４）該粉粒の平均粒径が、１０〜３００μｍである特
   許請求の範囲第１項記載の非水電解液電池。