JPS60167280A - Electrochemical device capable of recharging - Google Patents

Electrochemical device capable of recharging

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Publication number
JPS60167280A
JPS60167280A JP59023150A JP2315084A JPS60167280A JP S60167280 A JPS60167280 A JP S60167280A JP 59023150 A JP59023150 A JP 59023150A JP 2315084 A JP2315084 A JP 2315084A JP S60167280 A JPS60167280 A JP S60167280A
Authority
JP
Japan
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lithium
alloy
activated carbon
negative electrode
charge
Prior art date
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Pending
Application number
JP59023150A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuharu Koshiba
信晴 小柴
Keigo Momose
百瀬 敬吾
Shiro Nankai
史朗 南海
Ichiro Tanahashi
棚橋 一郎
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • 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

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  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To remarkably increase charge-discharge cycle life by combining a positive electrode comprising activated carbon with a negative electrode comprising lithium alloy. CONSTITUTION:Activated carbon having appropriate pore size, large surface area, high purity, high conductivity, and good molding capability is used for a positive electrode 6 so as to form a large electric double layer. A lithium alloy is used for a negative electrode 3. A metal alone or metal alloy capable of storing and releasing lithium by charge and discharge respectively is used as alloying material with lithium. By combining these positive and negative electrodes, charge-discharge cycle life is remarkably increased.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発BAは、移動用直流電源、バックアップ用電源など
に用いる再充電可能な電気化学装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present BA relates to rechargeable electrochemical devices for use in mobile DC power sources, backup power sources, and the like.

従来例の構成とその問題点 従来、充電可能な二次電池としてはニッケルーカドミウ
ム電池、鉛蓄電池などがあり、さらにエレクトロニクス
機器のバックアップ用電源として、電気二重層を利用し
たキャパシタなどがある。とくに近年では、バックアッ
プ用電源の市場が拡大されており、高信頼性、高エネル
ギーのこの種再充電可能な電気化学装置が要望されてい
る。
Conventional Structures and Problems Conventionally, rechargeable secondary batteries include nickel-cadmium batteries and lead-acid batteries, and capacitors using electric double layers are used as backup power sources for electronic devices. Particularly in recent years, the market for backup power sources has expanded, and there is a demand for highly reliable, high energy rechargeable electrochemical devices of this type.

一方、−次電池として有機電解液を用いたリチウム電池
が実用化されて久しいが、電圧が単セル当たj)3Nr
という高エネルギーで、かつ耐漏液性。
On the other hand, although lithium batteries using organic electrolytes have been put into practical use as secondary batteries for a long time, the voltage per single cell is
It is high energy and leak resistant.

保存特性にすぐれておシ、高エネルギー、高信頼性電池
として市場に定着している。
It has established itself in the market as a high-energy, high-reliability battery with excellent storage characteristics.

このリチウム電池が充電可能となれば、軽薄短小化が進
むエレクトロニクス機器用の主電源あるいはバックアッ
プ電源として最適となる。
If this lithium battery could be recharged, it would be ideal as a main or backup power source for electronic devices, which are becoming smaller and lighter.

これらのことを背景にここ数年間、リチウム金属を負極
とし、有機電解液を用いるリチウム二次電池の開発がさ
かんに行われている。
Against this background, over the past few years, lithium secondary batteries have been actively developed using lithium metal as the negative electrode and organic electrolyte.

しかしながら、充放電サイクル寿命が十分でなく、い棟
だ商品化されていないのが現状である。
However, the current state is that the charge/discharge cycle life is not sufficient and the battery is not commercially available.

その原因は、負極のリチウム金にはそのもの単体では充
放電の再現性が十分でなく、リチウム極の表面にリチウ
ムのテントライトなどを生成し、長期の充放電サイクル
に耐えることができ彦いことにある。また、正極におい
ても、すぐれた充放電サイクル特性を示す活物質がない
The reason for this is that the negative electrode, lithium gold, does not have sufficient reproducibility of charge and discharge when used alone, and lithium tent lights are generated on the surface of the lithium electrode, making it unable to withstand long charge and discharge cycles. It is in. Furthermore, in the positive electrode, there is no active material that exhibits excellent charge/discharge cycle characteristics.

そこで、負極にリチウム金属を用い、正極に電気二重層
を利用した活性炭電極を用いる試みがある。
Therefore, attempts have been made to use lithium metal for the negative electrode and an activated carbon electrode that utilizes an electric double layer for the positive electrode.

活性成極は、非常に大きな有効表面積を有し、正分極に
より、活性炭表面の数人の電解液層に、アニオンを吸着
させ、電気二重層として電気エネルギーをチャージさせ
ることができる。この電気二重層のアニオyの吸着、脱
着により、充放電が可能となるわけである。寸だ、活性
炭自身は、活物質でなく酸化還元反応をほとんど伴わな
いので、自己消耗することがなく、安定した状態で充放
電を繰り返すことができるのである。ただし、活性炭で
あれば何でもよいというわけではなく、活性炭の表面積
や純度、孔径などにより、電気容量や充放電サイクル寿
命外どの特性が異なり、高容量。
Activated polarization has a very large effective surface area, and positive polarization allows anions to be adsorbed to the electrolyte layer on the surface of activated carbon and charged with electrical energy as an electric double layer. Charging and discharging becomes possible through the adsorption and desorption of anio-y from this electric double layer. Activated carbon itself is not an active material and hardly involves redox reactions, so it does not self-deplete and can be repeatedly charged and discharged in a stable state. However, not just any activated carbon will work; characteristics such as electric capacity and charge/discharge cycle life will vary depending on the surface area, purity, pore size, etc. of activated carbon, resulting in high capacity.

長寿命サイクルの活性炭が望せれていた。一方、負極と
して用いるリチウム金属は、リチウムがイオンになった
り金属になったシする酸化還元反応であるが、放電によ
って、電解液中に遊離したリチウムイオンは、充電時に
必ずしも元の位置に戻・らず、樹枝状、泡状のリチウム
極となってしまい、そのために、セパレータ中にリチウ
ム金属が析出して、正負極が短絡したり、リチウム金属
が遊離したシして充放電寿命が必ずしも十分でなかった
Activated carbon with a long life cycle has been desired. On the other hand, lithium metal used as a negative electrode undergoes an oxidation-reduction reaction in which lithium becomes ions or metals, but lithium ions liberated into the electrolyte due to discharge do not necessarily return to their original positions during charging. As a result, lithium metal may precipitate in the separator, causing a short circuit between the positive and negative electrodes, or lithium metal may be liberated, resulting in a dendritic or foam-like lithium electrode, which may result in insufficient charge/discharge life. It wasn't.

しかしながら、リチウム金属の充放電深度を浅くすれば
、充電時のリチウム金属の戻シもよく、数百サイクルで
も可能となる。ただし、これだけでは、長期信頼性の観
点からみると、まだ十分とはいえず、根本的な改善が必
要であった。
However, if the charging/discharging depth of lithium metal is made shallow, lithium metal can be easily returned during charging, and even hundreds of cycles can be achieved. However, this alone was not sufficient from the perspective of long-term reliability, and fundamental improvements were needed.

発明の目的 本発明は、正極に活性炭、負極活物質に1リチウム金属
をそれぞれ用い、有機電解液などの、IIE水電解液を
用いる再充電可能な電気化学装置の特に負極の材料を改
良することにより、充放電サイクル寿命を向上させるこ
とを目的とする。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention uses activated carbon for the positive electrode and 1 lithium metal for the negative active material, respectively, to improve the material of the negative electrode in rechargeable electrochemical devices using an IIE water electrolyte, such as an organic electrolyte. The aim is to improve charge/discharge cycle life.

発明の構成 本発明は、上記の目的を達成するだめ、正極には縦帷≠
≠活性炭を用い、負極には充・放電によりリチウムを吸
蔵・放出する合金化したリチウムを用いるものである。
Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention has a positive electrode having a vertical strip ≠
≠ Activated carbon is used, and the negative electrode uses alloyed lithium that absorbs and releases lithium during charging and discharging.

正極に用いる活性炭としては、電気二重層をよシ多く形
成し易いように、適度な孔径を有し、75一つ表面積の
大きいこと、及び純度にすぐれ、電導性及び成形性にす
ぐれることなどが必要な条件でおる。通常の活性炭粒子
は、表面積が最高でもBKT法で1600ツノf79以
下で、必ずしも大きくはなく、そのために電気容量はあ
まり向上させることができなかった。また、通常の木炭
やヤシガラ炭あるいは石油系炭素材から得られる活性炭
中には、不純物全屈や、賦活工程力とに混入するクロル
イオンなどが残存し、それらが充放電時に触媒作用をし
て電解液を分解し、充放電サイクル寿命を低下させてい
た。
The activated carbon used for the positive electrode must have an appropriate pore size, a large surface area, and have excellent purity, conductivity, and formability so that a large number of electric double layers can be easily formed. under the necessary conditions. Ordinary activated carbon particles have a maximum surface area of 1600 horns f79 or less when measured by the BKT method, which is not necessarily large, and therefore the electric capacity cannot be improved much. In addition, in activated carbon obtained from ordinary charcoal, coconut shell charcoal, or petroleum-based carbon materials, impurities and chlorine ions mixed in with the activation process remain, and these act as catalysts during charging and discharging. The electrolyte was decomposed and the charge/discharge cycle life was reduced.

一タ、活性炭繊維は、一般的には活性 炭粒子に較べ表面積や純度がよく、その中でもとくにノ
ボラック型フェノール樹BWを賦活処理して得られるも
のは他の活性炭繊維に較べさらに表面積が大きく、16
00ノ1?/gから2600アr?/9 まで可能であ
る。また、金属分もきわめて少なく、賦活工程において
もクロルイオンなどのアニオンがほとんど入らず、高純
度である。しかも繊維状でアルので、バインダーを用い
ずに、ah布、 不m布などの布状、クロス状にするこ
とが可能である。
First, activated carbon fibers generally have better surface area and purity than activated carbon particles, and among them, those obtained by activating novolac type phenolic tree BW have an even larger surface area than other activated carbon fibers.
00 no 1? /g to 2600 ar? /9 is possible. Furthermore, the metal content is extremely low, and anions such as chloride ions are hardly introduced during the activation process, resulting in high purity. Moreover, since it is fibrous and made of aluminum, it can be made into fabrics such as ah cloth and non-woven fabric, and cloth without using a binder.

さらに、ノポラゾク型フェノール樹脂から得たものは、
繊維強度が最も強く、耐熱性にすぐれ、しかも布状にし
た場合の密度が均一である。
Furthermore, those obtained from noporazoku type phenolic resins are
It has the highest fiber strength, excellent heat resistance, and has a uniform density when made into cloth.

これらのことから、活性炭繊維は、活性炭粒子に較べ電
気容量が大きく、しかも電解液が分解されにくく、充放
電サイクル寿命が向上するし、中でもノボラック型フェ
ノール樹脂からえた活性炭繊維は最もよい。
For these reasons, activated carbon fibers have a larger electric capacity than activated carbon particles, and the electrolyte is less likely to be decomposed, improving the charge/discharge cycle life. Among them, activated carbon fibers made from novolac type phenolic resin are the best.

また、活性炭繊維は、単独では正極ケースとの電気接触
が必ずしも良好でない。そこで金属集電体を活性炭繊維
の内部あるいは正極ケースと接触する面に設ける必要が
あるが、この場合には、’Ag。
Furthermore, activated carbon fibers alone do not necessarily provide good electrical contact with the positive electrode case. Therefore, it is necessary to provide a metal current collector inside the activated carbon fiber or on the surface that contacts the positive electrode case, but in this case, 'Ag.

Ni 、 Tiなどの金属を活性炭シートの片面に溶射
し、付着した全便を正極ケースに溶接するのが確実で良
い手段である。%に溶射手段において、プラズマ溶射に
よると、金属の付着強度が強く、金属の純度もよい。
A reliable and good method is to thermally spray a metal such as Ni or Ti onto one side of an activated carbon sheet and weld all the adhering feces to the positive electrode case. %, plasma spraying has strong metal adhesion strength and good metal purity.

一方、負極としてリチウム合金を用いる。このリチウム
合金の素材としては、基本的には、充・放電によジリチ
ウムを吸蔵・放出する機能を有する金属単体または合金
とリチウムが用いられ、前記金gtだけ合金をリチウム
イオンを含む非水電解液中で充電によりリチウムを吸蔵
させたシ、通常の合金処方によってリチウムと合金化し
たりしたものを用いることができる。
On the other hand, a lithium alloy is used as the negative electrode. The materials for this lithium alloy are basically a single metal or an alloy that has the function of absorbing and releasing dilithium during charging and discharging, and lithium. It is possible to use a material that has lithium occluded by charging it in a liquid, or one that has been alloyed with lithium using a normal alloy formulation.

前記の金属としては、ビスマス、鉛、M 、 カドミウ
ム、合金としてはこれら四種の中から選んだ少なくとも
二種の金属の合金が好適である。特に、ビスマス、鉛、
錫及びカドミウムよりなる合金は融点が100′C以下
と低くて柔らかく、理由は定かではないが、リチウムを
吸蔵し易く、また電気化学的にリチウムをイオン化遊離
することも容易である。この合金にリチウムを吸蔵させ
ることによって、合金格子中にリチウムが入シ込んでい
くのであるが、充放電した場合にもリチウム金属単体の
場合のように金属表面にリチウムが堆積することはない
。しかも合金中にリチウムが入り込むにしたがって充放
電にあずかるリチウムが合金上でリチウムの樹枝や固ま
りを形成することはないので、充放電サイクル寿命を飛
躍的に向上させることができる。
Preferably, the metals are bismuth, lead, M, and cadmium, and the alloy is an alloy of at least two metals selected from these four types. In particular, bismuth, lead,
An alloy made of tin and cadmium has a low melting point of 100'C or less and is soft, and although the reason is not clear, it is easy to absorb lithium and it is also easy to ionize and liberate lithium electrochemically. By occluding lithium in this alloy, lithium is injected into the alloy lattice, but even when charged and discharged, lithium does not accumulate on the metal surface unlike when lithium metal is used alone. Moreover, as lithium enters the alloy, the lithium that participates in charge and discharge does not form lithium branches or lumps on the alloy, so the charge and discharge cycle life can be dramatically improved.

この合金は、一般的には低融点合金と知られ、半田など
に応用される。その代表例としてはビスマス、鉛、錫、
カドミウムの重量比が50:24:12:14の合金は
ウッド合金として知られている。
This alloy is generally known as a low melting point alloy and is used in solders and other products. Typical examples are bismuth, lead, tin,
An alloy with a weight ratio of cadmium of 50:24:12:14 is known as a Wood alloy.

本発明に用いる負極材料には、このウッド合金に近い組
成のものは最適であるが、必ずしもこれに限るものでは
なく、上記の成分の中で、どれ力)単一金属あるいは二
種類以上の合金でも充分使用可能である。とくにこれら
の成分の中でカドミウムは結着効果が強くカドミウムを
添加したものはリチウムを吸蔵した後でも強い強度を有
する。
For the negative electrode material used in the present invention, a material with a composition close to that of this wood alloy is optimal, but it is not necessarily limited to this. However, it is fully usable. Among these components, cadmium has a particularly strong binding effect, and those to which cadmium is added have strong strength even after lithium is occluded.

さらに、この合金と封口板とを電気導通させる必要があ
るが、この合金だけでは必ずしも十分な電気接触をする
ことができない。それは、リチウムを合金に吸蔵するこ
とにより、合金が硬化し、弾性が減少すること、及び封
口板に電気溶接9玉できないためである。そこで、ニッ
ケルやチタン。
Furthermore, it is necessary to establish electrical continuity between this alloy and the sealing plate, but this alloy alone cannot necessarily provide sufficient electrical contact. This is because by occluding lithium in the alloy, the alloy hardens and its elasticity decreases, and the sealing plate cannot be electrically welded. Therefore, nickel and titanium.

ステンレス鋼、アルミニウムなどのスクリーン又はラス
板からなる金属集電体を合金に圧着するのがよい。この
金属集電体によって合金の弾性をしっかりと保ち、電気
接触を良好にできる。また、金属集電体との電気導電性
をさらに良好となし、チウム合金からなる負極を組み合
わせることにより、充放電サイクル寿命を犬l】に向上
した電気化学装置を実現することができる。
It is preferable to press a metal current collector made of a screen or lath plate of stainless steel, aluminum, etc. to the alloy. This metal current collector maintains the elasticity of the alloy and provides good electrical contact. Further, by further improving the electrical conductivity with the metal current collector and combining it with a negative electrode made of a lithium alloy, it is possible to realize an electrochemical device whose charge/discharge cycle life is significantly improved.

なお、電解液としては、プロピレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン、1.2−ジメトキシエタンなどの単独
または混合液を溶媒とし、Li(JO4゜LiBF4.
LiAd(J4.LiPF6flど〕単独もしくは混合
物を溶質として溶かしたものを用いることができる。
In addition, as the electrolyte, propylene carbonate, γ-
Li(JO4°LiBF4.
LiAd (J4.LiPF6fl, etc.) alone or a mixture thereof can be used as a solute.

実施例の説明 以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。Description of examples Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 繊維化したノボラック型フェノール樹脂を加工して厚さ
0.8間のシート状としだ後、約1000℃で賦活処理
をして、BET法による比表面積2300npgの活性
炭素繊維を得だ。
Example 1 A fibrous novolak phenol resin was processed into a sheet with a thickness of 0.8 mm, and then activated at about 1000°C to obtain activated carbon fibers with a specific surface area of 2300 npg by the BET method. .

次に、この繊維シートの片側に、プラズマダイン社のプ
ラズマトロン溶射装置によって、アルミニウムをプラズ
マ溶射して集電体を形成した。なお、溶射時のプラズマ
雰囲気ガスとしては、アルゴンガスを使用し、アルミニ
ウムを厚さ100〜300μmにコーティングした。こ
のようにして片面にアルミニウムの溶射層をもつ活性炭
素繊維の織布シートを直径14朋の大きさに打ち抜き正
極とする。
Next, a current collector was formed on one side of this fiber sheet by plasma spraying aluminum using a Plasmatron spraying device manufactured by Plasmadyne. Note that argon gas was used as the plasma atmosphere gas during thermal spraying, and aluminum was coated to a thickness of 100 to 300 μm. In this manner, a woven fabric sheet of activated carbon fiber having a sprayed aluminum layer on one side was punched out to a size of 14 mm in diameter to form a positive electrode.

次に、Bi 、 Pb 、 Sn 、 Cdの重量比が
60:24:14:12の合金(ウッド合金)を厚さ5
0μmのシート状に圧延し、これを後の電解液と同組成
の電解液中に浸漬し、リチウム極を対極として電解還元
し、リチウムを前記合金に吸蔵させてリチウム合金とす
る。リチウムの吸蔵量は合金に対し、約10重量%とし
た。これを、ドライエアーの中で乾燥し、直径0.1m
gのニッケル線から構成した60メツシユのスクリーン
を圧着した後、打ち抜き負極材料とした。電解液として
プロピレンカーボネートにL i B F4を1モル/
l!の濃度に溶解したものを準備した。
Next, an alloy (wood alloy) with a weight ratio of Bi, Pb, Sn, and Cd of 60:24:14:12 was made into a 5-thickness alloy.
This is rolled into a 0 μm sheet, immersed in an electrolytic solution having the same composition as the subsequent electrolytic solution, and electrolytically reduced using the lithium electrode as a counter electrode to occlude lithium into the alloy to obtain a lithium alloy. The amount of lithium absorbed was approximately 10% by weight based on the alloy. Dry this in dry air and
After crimping a 60-mesh screen made of nickel wire of 60 g, it was punched out to form a negative electrode material. 1 mol/L i B F4 in propylene carbonate as an electrolyte
l! A solution was prepared at a concentration of .

これらの材料を用いて第1図に示すような電気化学素子
を作った。その大きさは、直径20n。
An electrochemical device as shown in FIG. 1 was made using these materials. Its size is 20n in diameter.

厚さ1.6間である。The thickness is 1.6 mm.

まず、ポリプロピレンからなる絶縁封口リング1を、負
極端子を兼ねたステンレス鋼製封口板2と組み合わせ、
その開口部を上側に静置する。そして、封口板2の中に
リチウム合金からなる負極3を入れ、負極集電体のニッ
ケルスクリーン4を封口板2にスポット溶接する。次に
皿状セパレータ5を入れて前述した電解液を注液する。
First, an insulating sealing ring 1 made of polypropylene is combined with a stainless steel sealing plate 2 that also serves as a negative terminal.
Place the opening on top. Then, a negative electrode 3 made of a lithium alloy is placed in the sealing plate 2, and a nickel screen 4 as a negative electrode current collector is spot welded to the sealing plate 2. Next, a dish-shaped separator 5 is inserted, and the electrolytic solution described above is poured into it.

その後アルミニウムの溶射層からなる集電体6を片面に
形成した活性炭素繊維の織布シートからなる正極7をニ
ッケルを含まないステンレス鋼からなる正極ケース8の
中央部に載置し、スポット溶接した後、前述の電解液を
注液する。この正極ケース内に前述の組立てた封口板を
嵌合し、ケース開口部を内方にかしめて封口する。
Thereafter, a positive electrode 7 made of a woven fabric sheet of activated carbon fiber with a current collector 6 made of a sprayed aluminum layer formed on one side was placed in the center of a positive electrode case 8 made of nickel-free stainless steel, and spot welded. After that, the electrolyte solution mentioned above is injected. The above-described assembled sealing plate is fitted into this positive electrode case, and the case opening is caulked inward to seal it.

このようにして得られた素子をAとする。The element thus obtained is designated as A.

実施例2 繊維化したレーヨンを実施例1と同じ処理をし、。Example 2 The fiberized rayon was treated in the same manner as in Example 1.

他は同様にして素子を作った。これをBとする。Other elements were made in the same manner. Let this be B.

実施例3 繊維化したポリアクリロニトリルを実施例1と同じ処理
をし、同様にして素子Cを作った。
Example 3 Fiberized polyacrylonitrile was treated in the same manner as in Example 1, and element C was produced in the same manner.

実施例4 Bi、Pbの重量比が60:50の組成の合金を用意し
、実施例1と同じ処理で、同じ大きさの負極を作シ、他
は実施例1と全く同じにして素子りを作った。
Example 4 An alloy with a weight ratio of Bi and Pb of 60:50 was prepared, and a negative electrode of the same size was produced using the same process as in Example 1, and a device was manufactured using the same process as in Example 1. made.

実施例5 Pb、Snの重量比が50:50の組成の合金を用意し
、実施例1と同じ処理で、同じ大きさの負極を作り、他
は実施例1と全く同じにして素子Eを作った。
Example 5 An alloy with a composition of Pb and Sn in a weight ratio of 50:50 was prepared, and a negative electrode of the same size was made using the same treatment as in Example 1. Element E was made using the same process as in Example 1, except for the same process as in Example 1. Had made.

実施例6 Bi、Pb、sn0頗此が60 : 30: 20の組
成の合金を用意し、実施例1と同じ処理で、同じ大きさ
の負極を作り、他は実施例1と同様にして素子Fを作っ
た。
Example 6 An alloy with a composition of 60:30:20 of Bi, Pb, and sn0 was prepared, and a negative electrode of the same size was made using the same process as in Example 1. The device was fabricated in the same manner as in Example 1. I made F.

実施例7 Bi 、 Cdの重量比が−to: 30の組成の合金
を用い、他は実施例1と同様にして素子0を作った。
Example 7 Element 0 was produced in the same manner as in Example 1 except that an alloy having a weight ratio of Bi to Cd of -to:30 was used.

実施例8 Pb、Cdの重量比が70:30の組成の合金を用い、
他は実施例1と同様にして素子Hを作った。
Example 8 Using an alloy with a weight ratio of Pb and Cd of 70:30,
Element H was produced in the same manner as in Example 1 in other respects.

比較例1 負極をリチウム金属単体とし、その他は実施例1と全く
同じにして素子1を作った。
Comparative Example 1 Element 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was made of lithium metal alone.

実施例9 BET法による比表面積120077//fの活性炭粒
子に、フッ素樹脂を20重量%添加して混練し、厚さ0
.8NMのシートに成形した後、アルミニウムのラス板
を圧着し、直径14mWに打ち抜いて正極とし、その他
はすべて実施例1と同じにして素子Jを作った。
Example 9 20% by weight of fluororesin was added to activated carbon particles with a specific surface area of 120077//f by the BET method, and kneaded to a thickness of 0.
.. After forming into a sheet of 8 NM, an aluminum lath plate was crimped and punched to a diameter of 14 mW to form a positive electrode. Element J was made in the same manner as in Example 1 in all other respects.

比較例2 宝盈満つと同じ正極を用い、さらに負極をリチウム金属
単体とし、その他は実施例1と同じ素子Kを作った。
Comparative Example 2 Element K was fabricated using the same positive electrode as Hoeimantsu, and using lithium metal alone as the negative electrode, but otherwise the same as in Example 1.

これらの素子について0.3mAの定電流で1時間の充
電及び放電を繰シ返し、放電の維持電圧が1.5vを切
るまでのサイクル数をめた。その結果を次表に示す。
These devices were repeatedly charged and discharged for 1 hour at a constant current of 0.3 mA, and the number of cycles until the discharge sustaining voltage fell below 1.5 V was determined. The results are shown in the table below.

表から明らかなるように、比較例工、す;Xは保つてい
る。
As is clear from the table, the comparative examples were maintained.

また、正極を活性炭繊維とし、負極をリチウム金属とし
た工は正極に活性炭粒子を採用したKよシも充放電サイ
クル数は向上するが、正極を活性炭繊維、負極を合金と
したAに較べかなり低い。
In addition, the number of charge/discharge cycles is improved in case of using activated carbon fiber for the positive electrode and lithium metal for the negative electrode, although the number of charge/discharge cycles is improved by using activated carbon particles for the positive electrode. low.

逆に負極を合金とし、正極を慟素め活性炭粒子としたJ
の場合 、負極にリチウム金属単体を用いだKよりも向
上するが、人に較べると、f<”低い活性炭繊維及び合
金を組み合せる?#p#女紛ね怒相乗的な効果が発揮さ
れる。 ゛ 本=≠≠城母i旨 さらに、A、B、Cの比較により活性炭繊維の中でもノ
ボランク型フェノール樹脂から得たものが一番よいこと
がわかる。
On the other hand, J made the negative electrode an alloy and the positive electrode chlorinated activated carbon particles.
In the case of using lithium metal alone as the negative electrode, it is better than K, but compared to humans, f is lower than that of combining activated carbon fibers and alloys? A synergistic effect is exhibited Furthermore, by comparing A, B, and C, it can be seen that among activated carbon fibers, the one obtained from novolank type phenolic resin is the best.

一方、負極合金はA、D、E、F、G、Hの比較による
と、合金の配合組成が変わっても、特性に大きな差がな
い。ただしその中でも特性の優劣を比較するとウッド合
金上はぼ同じ組成のAが一番よく、つぎにカドミウムの
入ったG、Hがよく、カドミウムの入っていない合金が
やや劣る。
On the other hand, according to a comparison of negative electrode alloys A, D, E, F, G, and H, there is no significant difference in characteristics even if the alloy composition changes. However, when comparing the properties among them, wood alloy A, which has almost the same composition, is the best, followed by G and H, which contain cadmium, and alloys without cadmium are slightly inferior.

ざて、電解液としてLiBF4を1モル/l添加し □
たプロピレンカーボネートを用いたが、必ずしもこれに
限られるものではなく、溶媒として、γ−ブチロラクト
ン、1,2−ジメトキシエタン、メチルカーボネート、
テトラハイドロフラン、ジオキソランなどの単独もしく
は混合液、溶質としてLiClO4,LiAj?(J4
.LiPF6力どのリチウム塩を用いることができる。
Then, add 1 mol/l of LiBF4 as an electrolyte □
Although propylene carbonate was used, it is not necessarily limited to this, and solvents such as γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, methyl carbonate,
Tetrahydrofuran, dioxolane, etc. alone or as a mixture, as a solute LiClO4, LiAj? (J4
.. Any lithium salt such as LiPF6 can be used.

なお、前記の実施例においては扁平なコイン型構造で説
明したが、この他ボタン型あるいは円筒型の素子構造に
おいても同様な効果が期待できる。
Although the above embodiments have been described using a flat coin-shaped structure, similar effects can be expected with other button-shaped or cylindrical element structures.

発明の効果 得ることができる。Effect of the invention Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例における電気化学素子の縦断面図
である。 2・・・・・・封口板、3・・・・:・負極、4・・・
・・−負極集電体、5・・・・・・セパレータ、6・・
・・・−正極、7・・・・・・正゛極集電体、8・・・
・・・正極ケース。
The drawing is a longitudinal cross-sectional view of an electrochemical element in an example of the present invention. 2... Sealing plate, 3...: Negative electrode, 4...
...-Negative electrode current collector, 5... Separator, 6...
...-Positive electrode, 7...Positive electrode current collector, 8...
...Positive electrode case.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)充・放電によりリチウムを吸蔵・放出するリチウ
ム合金からなる負極と、活性炭Wからなる正極と、非水
電解液とから構成した再充電可能な電気化学装置。 (閏 前記リチウム合金が、ビスマス、錫、鉛及びカド
ミウムよりなる群から選んだ少なくとも一種を含む合金
である特許請求の範囲第1項記載の再充電可能な電気化
学装置。 (3) 前記リチウム合金が、ビスマス、錫及び鉛よシ
なる群から選んだ少なくとも一種とカドミウムとを含む
特許請求の範囲第2項記載の再充電可能な電気化学装置
。 気化学装置。
[Scope of Claims] (1) A rechargeable electrochemical device comprising a negative electrode made of a lithium alloy that absorbs and releases lithium through charging and discharging, a positive electrode made of activated carbon W, and a non-aqueous electrolyte. (The rechargeable electrochemical device according to claim 1, wherein the lithium alloy is an alloy containing at least one selected from the group consisting of bismuth, tin, lead, and cadmium. (3) The lithium alloy 3. A rechargeable electrochemical device according to claim 2, wherein the rechargeable electrochemical device comprises cadmium and at least one member selected from the group consisting of bismuth, tin, and lead.
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