JPH0552038B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は非水電解質２次電池の負極の製造方法
に関する。

従来例の構成とその問題点 現在まで、リチウム、ナトリウム等のアルカリ
金属を負極活物質材料として用い、γ−ブチロラ
クトン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボ
ネート、ジメトキシエタン等の溶媒中に、溶質と
して、過塩素酸リチウム、ホウ弗化リチウム、塩
化リチウム等を溶解したいわゆる非水電解質２電
池の開発が進められてきた。

しかし、この種の２次電池はまだ実用化されて
いない。その理由は、充放電回数の寿命が短く、
また、充放電に際しての充放電効率が低いためで
ある。

この性能劣化の原因は主に、正極及び負極活物
質の充放電に際しての、化学的又は物理的可逆性
が低下することである。特に、リチウム等の負極
活物質では、充放電に際して、負極表面上にデン
ドライトが発生し、このデンドライトが充放電効
率を落としている。また、しばしば、このデンド
ライトが充放電をくり返すうちに成長に、セパレ
ータを介して正極と内部短絡し、発熱、発火とい
う危険があつた。

このような負極の欠点を改良するために、リチ
ウム等のアルカリ金属との合金化をはかることが
従来から提案されてきた。たとえば、アルミニウ
ムとの合金化、銀（特開昭56−73860）、又は、水
銀（特開昭57−98978）、鉛（特開昭57−141869）
との合金化、及びウツド合金等の可融合性との合
金化が知られている。ところが、これらの金属又
は合金と、リチウム等のアルカリ金属を負極とし
て用いた場合、これらの負極は放電時にはアルカ
リ金属イオンを放出するために体積が著しく縮小
し、また、充電時にはアルカリ金属イオンを吸蔵
するために著しく膨張し、よつて充放電をくり返
すうちに、これらの負極が集電体より脱離し電極
としての形状を保持しなくなるという現象が発生
するため、充放電効率が急速に劣化するという問
題があつた。

これらの欠点を解決するために、集電体を負極
材料に埋め込むことが提案されているが、製造工
程としては複雑で作業性に乏しいという問題があ
つた。

発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を除去するもの
であり、高エネルギー密度で、充放電のくり返し
においても電極形状を保持し、また、製造工程に
おいて作業性の優れた負極を構成要素にもつ信頼
性の高い非水電解質２次電池の製造方法を提供す
るものである。

発明の構成 本発明の非水電解質２次電池の製造方法は、充
電時にアルカリ金属イオンを吸蔵し、放電時にア
ルカリ金属イオンを放出する負極材料を用いた負
極を構成要素とする電池において、前記負極材料
は、アルカリ金属イオンを含まない状態で集電体
上に圧着されるとともにスポツト溶接され、しか
る後にアルカリ金属イオンを前記負極材料中に吸
蔵させているものである。このため、充放電のく
り返しにおいても、該負極材料が集電体より脱離
することがなく電極形状を保持し、また、製造工
程においても作業性の優れたものである。

実施例の説明 以下本発明の実施例について説明する。

充・放電時におけるアルカリ金属イオン吸蔵・
放出負極材料として、鉛（85wt％）・カドミウム
（15wt％）を用いた。

上記組成の鉛・カドミウム合金をローラーにて
圧延し、厚さ0.2mmにしたあと、１cm×２cmの寸
法に切り出した。この圧延板を、これよりやや面
積の広いニツケルエキスパンドメタル集電体上に
乗せ、1.5tonにてプレスで加圧圧着し、しかるの
ち、ニツケルエキスパンドメタルとこの圧延板を
周辺部８ケ所と中央部１ケ所スポツト溶接にて固
定した。これに、ニツケルリボンをスポツト溶接
で、鉛・カドミウム圧延板のついていない集電体
部分に取り付けた。このようにして作成した電極
をＡとする。

比較のため、従来の電極として、上記組成の
鉛・カドミウム合金圧延板とニツケルエキスパン
ドメタル集電体をスポツト溶接しない以外は同様
の方法で作成した電極をＢとする。

次にこれらの電極Ａ，Ｂをそれぞれ、ニツケル
エキスパンドメタルに圧着した金属リチウム対
極、及び対極と同じ構成の金属リチウム照合電極
と共にガラスセルに組み入れた。

電解液には、プロピレンカーボネートに１モ
ル／の割合で過塩素酸リチウムを溶解したもの
を用い、また、金属リチウム対極に発生するデン
ドライトによる内部短絡を防ぐため、セパレータ
にポリプロピレン不織布を用い、鉛・カドミウム
合金極と金属リチウム対極との間隔を充分にあけ
た。

このように構成した電池を用いて、鉛・カドミ
ウム合金極に対してリチウムイオンの吸蔵・放出
のくり返しを２ｍＡを定電流、金属リチウム照合
電極に対し、0.05〜0.8Vの電位の範囲で行つた。

上記電極Ａ，Ｂを用いた各電池の各サイクルに
おける充放電電流効率の変化の様子を図に示す。

図より明らかなごとく、従来の電極Ｂを用いた
電池では、鉛・カドミウム合金負極材料が充放電
に際して、膨張、縮小をくり返したために、集電
体から脱離したり再び集電体と接触したりし、そ
のために充放電電流効率の乱れが生じ、７サイク
ル目では充分な充放電特性を示さないのが多かつ
た。これに対し、負極材料と集電体をスポツト溶
接にて固定した電極Ａを用いた電池では、充放電
電流効率の乱れがなく、ほとんど性能の低下が見
られないことがわかる。

なお、本実施例では鉛・カドミウム合金を用い
たが、上記組成の鉛・カドミウム合金に限らず、
Sn、Bi、Pb、Cd、In、Hg、Sb、Zn、Agの中か
ら選ばれた１つの金属、あるいは２つ以上の合金
を用いてもよい。

発明の効果 以上のように本発明の非水電解質２次電池の製
造方法は、充・放電時にアルカリ金属イオンを吸
蔵・放出する負極材料を使用した負極を構成要素
にもつ電池において、前記負極材料はアルカリ金
属イオンを含まない状態で集電体上に圧着される
とともにスポツト溶接され、しかる後にアルカリ
金属イオンを前記負極材料に吸蔵させるものであ
り、したがつて充放電をくり返した場合でも負極
材料が集電体より脱離することなく電極形状を保
持し、充放電中に内部抵抗が変動することなく、
平坦でかつ良好な充放電特性を得られ、しかも、
製造工程において作業性の優れた非水電解質２次
電池を得られる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の実施例及び比較例の非水電解質
２次電池における負極の充放電電流効率を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 正極と、アルカリ金属イオン導電性の電解質
   と、充電時にアルカリ金属イオンを吸蔵し放電時
   にアルカリ金属イオンを放出する負極材料を用い
   た負極を構成要素とする電池の製造方法であつ
   て、前記負極材料はアルカリ金属イオンを含まな
   い状態で集電体上に圧着するとともにスポツト溶
   接され、しかる後にアルカリ金属イオンを吸蔵さ
   せていることを特徴とする非水電解質２次電池の
   製造方法。