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JPH0831318B2 - Organic electrolyte battery - Google Patents
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JPH0831318B2 - Organic electrolyte battery - Google Patents

Organic electrolyte battery

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JPH0831318B2
JPH0831318B2 JP61010904A JP1090486A JPH0831318B2 JP H0831318 B2 JPH0831318 B2 JP H0831318B2 JP 61010904 A JP61010904 A JP 61010904A JP 1090486 A JP1090486 A JP 1090486A JP H0831318 B2 JPH0831318 B2 JP H0831318B2
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battery
internal resistance
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anode
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、陰極にLiを用い、陽極に二酸化マンガンを
用いるとともに、電解液に有機溶媒を用いた有機電解質
電池に関するものであり、さらに詳細には、この種の電
池の内部抵抗の改善に関するものである。
The present invention relates to an organic electrolyte battery in which Li is used for the cathode, manganese dioxide is used for the anode, and an organic solvent is used for the electrolytic solution. Relates to the improvement of the internal resistance of this type of battery.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、Liを主体としAlを含む陰極と二酸化マンガ
ンを主体とする陽極と有機電解液よりなり、陽極支配と
された有機電解質電池において、 上記陰極を構成するLiとAlの量の比をLiの厚さt1およ
びAlの厚さt2の比t2/t1で表しこのt2/t1をxとし、Liに
対する二酸化マンガンの重量比(Li/MnO2)をyとした
ときに、 y=0.2x+0.067 y=0.2x+0.080 x≧0.03 で囲まれる領域に含まれるようにLi,Alおよび二酸化マ
ンガンの量を選定することにより、 放電末期における内部抵抗の上昇を抑え、電池の持つ
容量を最後まで有効に利用しようとするものである。
The present invention is composed of a cathode containing Li as a main component, an anode containing Al, an anode mainly containing manganese dioxide, and an organic electrolyte, and in an organic electrolyte battery that is controlled by the anode, the ratio of the amounts of Li and Al constituting the cathode is expressed by the ratio t 2 / t 1 of the thickness t 2 of the thickness t 1 and Al in Li this t 2 / t 1 and x, when the weight ratio of manganese dioxide to Li a (Li / MnO 2) is y , Y = 0.2x + 0.067 y = 0.2x + 0.080 By selecting the amounts of Li, Al and manganese dioxide to be contained in the region surrounded by x ≥ 0.03, the increase in internal resistance at the end of discharge can be suppressed, It aims to use the capacity of the battery effectively until the end.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電気陰性度の大きい金属リチウムを負極活性物質とし
て使用し、陽極に二酸化マンガンを活物質とした有機電
解質電池は、上記金属リチウムの電極電位が極めて低い
ので約3Vと高い電池電圧を示すとともに、上記金属リチ
ウムの単位重量当たりの電気容量が大きいことに起因し
て高いエネルギー密度を有する電池の一つとして知られ
ている。そして、この種の電池では、電解液に有機溶
媒、例えばプロピレンカーボネートに過塩素酸リチウム
等の電解質を溶かしたものが使われ、この電解液中では
金属リチウムにも二酸化マンガンも極めて安定なため、
長期保存においても電池容量の低下がなく、保存性の点
でも非常に良好なものとなっている。
Using a large electronegativity of metallic lithium as the negative electrode active material, the organic electrolyte battery using manganese dioxide as the active material for the anode shows a high battery voltage of about 3 V because the electrode potential of the metallic lithium is extremely low. It is known as one of the batteries having a high energy density due to the large electric capacity per unit weight of metallic lithium. Then, in this type of battery, an organic solvent is used in the electrolytic solution, for example, one in which an electrolyte such as lithium perchlorate is dissolved in propylene carbonate is used, and since both lithium metal and manganese dioxide are extremely stable in this electrolytic solution,
The battery capacity does not decrease even after long-term storage, and the storage stability is very good.

したがって、近年、この有機電解質電池は、長期信頼
性を必要とする電子ウォッチやICメモリーのバックアッ
プ電源として用途が広がりつつある。
Therefore, in recent years, the use of this organic electrolyte battery is expanding as a backup power source for electronic watches and IC memories that require long-term reliability.

ところで、上述の電池においては、従来、放電ととも
に電池の内部抵抗が増加し、さらに、高温での保存によ
っても同様に電池の内部抵抗が大きくなるという欠点が
あり、その改善が大きな課題となっている。上記電池の
内部抵抗の増加は、電池の有効利用の妨げとなり、例え
ば放電末期に大きいパルス電流をとると、高内部抵抗の
ために大きく電池電圧が下がり、大電流をパルスでとる
ような使用には、電池の持つ容量が最後まで有効に利用
できない。
By the way, in the above-described battery, conventionally, there is a drawback that the internal resistance of the battery increases with discharge, and further, the internal resistance of the battery similarly increases even when stored at high temperature, and its improvement is a major problem. There is. The increase in the internal resistance of the battery hinders the effective use of the battery.For example, when a large pulse current is taken at the end of discharge, the battery voltage is greatly decreased due to the high internal resistance, and the battery is used in a large current in pulses. Cannot use the capacity of the battery effectively until the end.

このような内部抵抗の増加の原因としては、先ず第一
に、一般に有機電解液中で金属リチウムは安定である
が、非常に活性であるので、放電進行とともに、あるい
は高温下での保存中に、徐々にこの金属リチウム表面が
有機電解液と反応し、その表面に不活性な化合物被膜が
生成することが考えられる。
As a cause of such an increase in internal resistance, first of all, metallic lithium is generally stable in an organic electrolytic solution, but it is very active, so that it is accompanied by discharge progress or during storage at high temperature. It is considered that the surface of the metallic lithium gradually reacts with the organic electrolytic solution to form an inactive compound film on the surface.

この場合、反応量は電池の容量の点ではほとんど影響
ない程度のものであるが、生成したリチウム表面の被膜
はリチウムのアノード反応を大きく妨げる。このため、
電池の内部抵抗の増加をもたらす。
In this case, the amount of reaction has almost no influence on the capacity of the battery, but the formed film on the surface of lithium greatly hinders the anode reaction of lithium. For this reason,
This causes an increase in the internal resistance of the battery.

そこで、このような欠点を解消するために、例えば米
国特許第4002492号公報や米国特許第4056885号公報には
リチウム・アルミニウム合金を使用することが提案され
ているが、これだけでは満足できる特性のものは得られ
ていない。
Therefore, in order to eliminate such drawbacks, for example, it is proposed to use a lithium-aluminum alloy in U.S. Pat. No. 4,024,492 and U.S. Pat. Has not been obtained.

一般に、二酸化マンガンを陽極活性物質とするリチウ
ム電池の放電反応は、 MnIVO2+Li→Li+MnIIIO2 であると提唱されている。
Generally, the discharge reaction of a lithium battery using manganese dioxide as an anode active material is proposed to be Mn IV O 2 + Li → Li + Mn III O 2 .

このようなリチウム電池においては、放電時、負極の
リチウムが陽極に移行する形態をとり、放電に伴い上記
陽極には放電生成物が増加して内部抵抗が増大する。ま
た、陰極リチウムの移行により、放電末期にはリチウム
極の対向面積の減少が起こり、内部抵抗の急激な上昇を
引き起こす。
In such a lithium battery, during discharge, lithium in the negative electrode is transferred to the positive electrode, and the discharge product increases in the positive electrode along with the discharge to increase the internal resistance. Further, due to the migration of the cathode lithium, the facing area of the lithium electrode decreases at the end of discharge, causing a sharp increase in internal resistance.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このように、従来の有機電解質電池では、放電末期の
内部抵抗の増加は避けられず、電池の有効利用上大きな
妨げとなっている。
Thus, in the conventional organic electrolyte battery, an increase in internal resistance at the end of discharge is unavoidable, which is a great obstacle to effective use of the battery.

そこで本発明は、上述の従来の有機電解質電池の有す
る欠点を解決するために提案されたものであって、放電
末期における内部抵抗の上昇を抑え、内部抵抗の抑制さ
れた領域を拡げ、電池の持つ容量を最後まで有効に利用
できる有機電解質電池を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been proposed in order to solve the drawbacks of the above-mentioned conventional organic electrolyte battery, suppresses the increase in internal resistance at the end of discharge, expands the region where internal resistance is suppressed, It is an object of the present invention to provide an organic electrolyte battery that can effectively utilize the capacity it has until the end.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者は、有機電解質電池の抵抗特性を改善せんも
のと長期に亘り鋭意研究の結果、陰極にアルミニウムを
含むリチウムを用いることによって、表面の不活性化が
抑制され内部抵抗の増加が抑止され、さらに、これらリ
チウム及びアルミニウムや陽極に使用する二酸化マンガ
ンの量を所定の範囲に設定することにより、内部抵抗が
抑制される領域を広いものとすることができることを見
出すに至った。
The present inventor has conducted extensive research over a long period of time with the aim of improving the resistance characteristics of the organic electrolyte battery, and by using lithium containing aluminum for the cathode, suppresses surface deactivation and suppresses an increase in internal resistance. Further, it has been found that by setting the amounts of lithium and aluminum and manganese dioxide used for the anode within a predetermined range, it is possible to widen the region where the internal resistance is suppressed.

Liを主体としAlを含む陰極と二酸化マンガンを主体と
する陽極と有機電解液よりなり、陰極Liの容量が陽極の
容量よりも大とされるとともに、上記陰極を構成するLi
とAlの量の比をLiの厚さt1およびAlの厚さt2の比t2/t1
で表しこのt2/t1をxとし、Liに対する二酸化マンガン
の重量比(Li/MnO3)をyとしたときに、 y=0.2x+0.067 y=0.2x+0.080 x≧0.03 で囲まれる領域に含まるようにLi,Alおよび二酸化マン
ガンの量を選定したことを特徴とするものである。
It is composed of a cathode containing Li as a main component, an anode containing Al, an anode mainly containing manganese dioxide, and an organic electrolytic solution, and the capacity of the cathode Li is set to be larger than the capacity of the anode.
The ratio of the amount of Al to the thickness of Li t 1 and the ratio of the thickness of Al t 2 t 2 / t 1
Where t 2 / t 1 is x and the weight ratio of manganese dioxide to Li (Li / MnO 3 ) is y, it is surrounded by y = 0.2x + 0.067 y = 0.2x + 0.080 x ≧ 0.03 It is characterized in that the amounts of Li, Al and manganese dioxide are selected so as to be included in the region.

本発明の有機電解質電池は、例えば第1図に示すよう
に、表面にアルミニウム箔(1)を貼り付けた金属リチ
ウム(2)を陰極活性物質とし、電解二酸化マンガン等
の二酸化マンガンペレット(3)を陽極活性物質とする
とともに、これらを有機電解液を含有するセパレータ
(4)を介して陰極罐(5)及び陽極罐(6)内に充填
して構成されるものである。有機電解液としては、一般
に、炭酸プロピレン,ブチロラクトン,テトラヒドロフ
ラン,1,2−ジメトキシエタン,1,3−ジオキソラン等の単
独もしくは2種以上の混合溶媒に、過塩素酸リチウムま
たはホウフッ化リチウム等の電解質を溶解させたもの等
が使用される。
In the organic electrolyte battery of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, metal lithium (2) having an aluminum foil (1) attached to the surface is used as a cathode active material, and manganese dioxide pellets (3) such as electrolytic manganese dioxide are used. Is used as the anode active material, and these are filled in the cathode can (5) and the anode can (6) through the separator (4) containing the organic electrolyte. As the organic electrolytic solution, generally, propylene carbonate, butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dioxolane, etc., or a mixed solvent of two or more kinds, and an electrolyte such as lithium perchlorate or lithium borofluoride. What melt | dissolved etc. is used.

ここで、先ず、上記陰極活性物質においては、金属リ
チウム(2)の量とアルミニウム箔(1)の量の比が重
要であって、金属リチウム(2)の厚さをt1,アルミニ
ウム箔(1)の厚さをt2としたときに、これらの比t2/t
1(以下、xとする。)が0.03以上であることが好まし
い。この値が0.03未満であると、すなわちリチウムの量
が多すぎると、内部抵抗の増加を充分に抑制することが
できない。また、上記xの値が0.03以上であれば、放電
末期における内部抵抗が抑えられるが、あまり大きすぎ
ると、すなわちアルミニウムの量が多すぎると、電気容
量が減少する虞れがある。この原因については、その詳
細は不明であるが、金属リチウムが、このリチウムに貼
り付けたアルミニウム箔中に拡散し、アルミニウム箔が
Li−Al合金となり、電池反応に直接寄与できないLiが生
じるためと考えられる。したがって、実用的な範囲とし
ては、0.03≦x≦0.10である。
Here, first, in the cathode active material, the ratio of the amount of metallic lithium (2) to the amount of aluminum foil (1) is important, and the thickness of metallic lithium (2) is t 1 , and the aluminum foil ( When the thickness of 1) is t 2 , these ratios t 2 / t
1 (hereinafter, referred to as x) is preferably 0.03 or more. If this value is less than 0.03, that is, if the amount of lithium is too large, the increase in internal resistance cannot be sufficiently suppressed. Further, if the value of x is 0.03 or more, the internal resistance at the end of discharge is suppressed, but if it is too large, that is, if the amount of aluminum is too large, the electric capacity may decrease. Although the details of this cause are unknown, metallic lithium diffuses into the aluminum foil attached to the lithium, and the aluminum foil is
This is considered to be because Li-Al alloy is formed, and Li that cannot directly contribute to the battery reaction is generated. Therefore, as a practical range, 0.03 ≦ x ≦ 0.10.

なお、この例では金属リチウムの表面にアルミニウム
箔を貼り付けているが、アルミニウムはリチウム表面に
合金の状態で含まれていてもよい。この場合にも、アル
ミニウムの量は、前述のような厚さの比に対応するよう
な組成となっていればよい。
In this example, the aluminum foil is attached to the surface of metallic lithium, but aluminum may be contained in the state of alloy on the surface of lithium. Also in this case, the amount of aluminum may be such that the composition corresponds to the thickness ratio as described above.

一方、上述のように陰極活性物質である金属リチウム
の表面にアルミニウムを含有させると、電池反応に関与
する実質的なリチウムの量が減少する。従って、内部抵
抗の抑制された領域を広げるためには、陰極リチウムの
容量を陰極の容量より大きく、すなわち陽極支配とし、
さらにアルミニウムの含有量も考慮してリチウムと二酸
化マンガンの重量比を適正なものとする必要がある。
On the other hand, as described above, when aluminum is contained on the surface of metallic lithium that is a cathode active material, the substantial amount of lithium involved in the battery reaction is reduced. Therefore, in order to expand the region where the internal resistance is suppressed, the capacity of the cathode lithium is larger than the capacity of the cathode, that is, the anode is dominant,
Further, the weight ratio of lithium to manganese dioxide needs to be optimized in consideration of the content of aluminum.

本発明者の実験によれば、上記リチウムとアルミニウ
ムの比xと、リチウムと二酸化マンガンの重量比yとは
相関関係にあり、これらが y=0.2x+0.064〜y=0.2x+0.067 なる関係にある領域で、陰極と陽極との容量が同等とな
り、電池容量は最大値を示すことがわかった。本発明で
は、陽極支配という観点から、 y≧0.2x+0.067 とする。すなわち、リチウムと二酸化マンガンの重量比
yが大きくなるに従い、陰極容量の方が増し、内部抵抗
の抑制された領域が広がってくる。ただし、上記重量比
yが大きくなると、電池容量は減少の方向にあり、実用
的には、放電容量の点から、 y≦0.2x+0.080 とするのが好ましい。
According to the experiments conducted by the present inventor, there is a correlation between the lithium-to-aluminum ratio x and the lithium-to-manganese dioxide weight ratio y, which are y = 0.2x + 0.064 to y = 0.2x + 0.067. It was found that the cathode and the anode had the same capacity in the region of 1 and the battery capacity had the maximum value. In the present invention, from the viewpoint of controlling the anode, y ≧ 0.2x + 0.067. That is, as the weight ratio y of lithium and manganese dioxide increases, the cathode capacitance increases and the region where the internal resistance is suppressed expands. However, as the weight ratio y increases, the battery capacity tends to decrease, and in practical terms, y ≦ 0.2x + 0.080 is preferable from the viewpoint of discharge capacity.

なお、ここで、上記二酸化マンガンの量は、市販の電
解二酸化マンガンを200〜600℃で熱処理して得たものの
重量とする。
The amount of manganese dioxide is the weight of the commercially available electrolytic manganese dioxide obtained by heat treatment at 200 to 600 ° C.

〔作用〕[Action]

このように、有機電解質電池の陰極活性物質にアルミ
ニウムを含む金属リチウムを用いるとともに、これらア
ルミニウム量とリチウム量の比を所定の範囲に設定し、
リチウム量と陽極の二酸化マンガン量の比yを上記アル
ミニウム量とリチウム量の比xに対応して所定の範囲に
設定することにより、陰極表面の不活性化が防止され内
部抵抗の増加が抑制されるとともに、この内部抵抗の抑
制された領域の拡大が図られる。
Thus, while using metallic lithium containing aluminum as the cathode active material of the organic electrolyte battery, the ratio of the amount of aluminum and the amount of lithium is set within a predetermined range,
By setting the ratio y of the amount of lithium and the amount of manganese dioxide of the anode to a predetermined range corresponding to the ratio x of the amount of aluminum and lithium, inactivation of the cathode surface is prevented and increase in internal resistance is suppressed. In addition, the area where the internal resistance is suppressed is expanded.

〔実施例〕〔Example〕

実験例1 市販の電解二酸化マンガンを300℃で約5時間熱処理
したもの88.9重量部に、9.3重量部のグラファイトを加
え、さらに1.8重量部のポリテトラフルオルエチレン
(商品名テフロン)をバインダとして加えて陽極ミック
スとし、これを直径15.5mm、重量0.655gに成形して、陽
極ペレットを作製した。
Experimental Example 1 To 88.9 parts by weight of commercially available electrolytic manganese dioxide heat-treated at 300 ° C. for about 5 hours, 9.3 parts by weight of graphite was added, and further, 1.8 parts by weight of polytetrafluoroethylene (trade name Teflon) was added as a binder. To obtain an anode mix, which was molded into a diameter of 15.5 mm and a weight of 0.655 g to prepare anode pellets.

次に、厚さ0.40mmのリチウム箔を直径15.5mmに打ち抜
き、アノードカップに貼り付け、さらにこのリチウム箔
上に、厚さ0.007mmから0.06mmの厚さのアルミニウム箔
を同じ直径に打ち抜いて押しつけ、貼り合わせてリチウ
ム陰極を形成した。
Next, a 0.40 mm thick lithium foil is punched to a diameter of 15.5 mm and attached to an anode cup, and an aluminum foil with a thickness of 0.007 mm to 0.06 mm is punched and pressed onto this lithium foil. Then, they were bonded together to form a lithium cathode.

さらに、このリチウム陰極上にセパレータを置き、プ
ラスチックのガスケットをはめこみ、電解液として1Mol
/のLiClO4を溶解したプロピレンカーボネートを注入
し、先の陽極ペレットを入れてカソードカンをかぶせ、
シールして第1図に示すような有機電解質電池を組み立
てた。
In addition, place a separator on this lithium cathode, insert a plastic gasket, and use 1Mol as an electrolyte.
Inject propylene carbonate in which / LiClO 4 was dissolved, put the above anode pellets and cover with a cathode can,
After sealing, an organic electrolyte battery as shown in FIG. 1 was assembled.

ここで、Al/Liの厚さの比が0.00175のものを試料1,0.
037のものを試料2,0.074のものを試料3,0.112のものを
試料4,0.150のものを試料5とした。
Here, the sample with an Al / Li thickness ratio of 0.00175 is Sample 1.0.
The sample of 037 was sample 2, the sample of 0.074 was sample 3, the sample of 0.112 was sample 4, and the sample of 0.150 was sample 5.

また、アルミニウム箔を貼り合わせないで上記各試料
と同様の方法で有機電解質電池を組み立て、これを比較
例とした。
In addition, an organic electrolyte battery was assembled in the same manner as each of the above samples without attaching the aluminum foil, and this was used as a comparative example.

上述の各試料及び比較例について、その内部抵抗の変
化を調べた。結果を第2図に示す。
Changes in the internal resistance of each of the above-mentioned samples and comparative examples were examined. Results are shown in FIG.

この第2図により、アルミニウム箔を貼り付けたリチ
ウム陰極の電池は、比較例に比べて非常に内部抵抗が低
く、放電中や保存中に内部抵抗の変化が少ない電池であ
ることがわかった。
From this FIG. 2, it was found that the lithium cathode battery to which the aluminum foil was attached had a much lower internal resistance than the comparative example, and the internal resistance did not change much during discharge and storage.

この傾向をより明確なものとするために、Al/Liの厚
さの比と、80%放電後の電池の内部抵抗の関係を調べ
た。結果を第4図に示す。この第4図より、Alの含有量
を増やすのに伴って、内部抵抗が急激に減少することが
わかる。
In order to clarify this tendency, the relationship between the Al / Li thickness ratio and the internal resistance of the battery after 80% discharge was investigated. Results are shown in FIG. It can be seen from FIG. 4 that the internal resistance sharply decreases as the Al content increases.

しかしながら、これだけでは次のような不具合も発見
された。すなわち、リチウムにアルミニウム箔を貼り付
けた電池においては、Al/Liの厚さの比が増大するにつ
れ第2図に示すように内部抵抗の低い、かつ放電中の抵
抗変化の少ないものとなるが、第3図に示すように電気
容量は逆に減り、その減少する量はAl/Liの厚さの比が
大きくなるほど大きい。
However, the following defects were discovered by this alone. That is, in a battery in which an aluminum foil is attached to lithium, as the Al / Li thickness ratio increases, the internal resistance becomes low and the resistance change during discharge is small, as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the electric capacity decreases conversely, and the amount of decrease decreases as the Al / Li thickness ratio increases.

したがって、アルミニウム箔を貼り付けたリチウムを
陰極とした有機電解質電池では、Li/MnO2の重量比をAl
の含有量を考慮して求める必要がある。
Therefore, in an organic electrolyte battery with a lithium cathode attached to an aluminum foil, the weight ratio of Li / MnO 2 is Al
It is necessary to take into consideration the content of.

そこで、本発明者は、アルミニウム箔を貼り付けたリ
チウムを陰極とした有機電解質電池のLi/MnO2の適正な
重量比を次のような実験によりもとめた。
Therefore, the present inventor found the appropriate weight ratio of Li / MnO 2 of the organic electrolyte battery having lithium as a cathode to which an aluminum foil was attached as the cathode by the following experiment.

実験例2 実験例1により、80%の放電時まで好ましい内部抵抗
値(15Ω以下)を示すのは、Al/Liの厚さの比が0.03以
上であることがわかった。
Experimental Example 2 From Experimental Example 1, it was found that the preferable internal resistance value (15Ω or less) up to 80% discharge was that the Al / Li thickness ratio was 0.03 or more.

そこで、アノードアップのリチウム箔に種々の厚さの
アルミニウム箔を貼り付け、Al/Liの厚さの比が0.03か
ら0.10となるものを用意した。
Therefore, aluminum foils of various thicknesses were attached to the anode-up lithium foils, and Al / Li thickness ratios of 0.03 to 0.10.

さらに、陽極ペレットとして、種々の重量のMnO2(30
0℃,4時間熱処理)を含むもの用意して、先の実験例1
と同様に第1図に示すような構成の有機電解質電池を組
み立てた。ただし、電池の外径は20mm,高さが2.45mmと
なるように設定した。
Furthermore, as anode pellets, various weights of MnO 2 (30
Heat treatment for 4 hours at 0 ℃)
Similarly to the above, an organic electrolyte battery having a structure as shown in FIG. 1 was assembled. However, the outer diameter of the battery was set to 20 mm and the height was set to 2.45 mm.

得られた各電池はAl/Liの厚さの比が0.03から0.10
で、かつLi/MnO2重量比が0.60から0.90のものであっ
た。
Each of the obtained batteries had an Al / Li thickness ratio of 0.03 to 0.10.
And the Li / MnO 2 weight ratio was from 0.60 to 0.90.

これら各電池を3KΩの定抵抗で放電させ、その容量を
測定した。結果を次表に示す。
Each of these batteries was discharged with a constant resistance of 3 KΩ, and the capacity was measured. The results are shown in the table below.

この表中、カッコで示した数字は、陽極の容量が陰極
リチウムの容量より大きい,すなわち陰極支配の電池で
ある場合を示し、この場合には内部抵抗の抑制された領
域が狭いものとなる。
In this table, the numbers in parentheses show the case where the capacity of the anode is larger than the capacity of the cathode lithium, that is, the battery is controlled by the cathode, and in this case, the region where the internal resistance is suppressed is narrow.

本発明者は、上記表中の各サンプルのうちAl/Liの厚
さの比xが0.05で、かつLi/MnO2重量比yが0.065のもの
を試料6,yが0.07のものを試料7,yが0.076のものを試料
8,yが0.082のものを試料9として、それぞれ内部抵抗の
変化の様子と放電特性を調べた。内部抵抗の変化の様子
を第5図に、放電特性を第6図にそれぞれ示す。なお、
試料6は、陰極支配の電池である。
The inventor of the present invention has shown that among the samples in the above table, the sample having the Al / Li thickness ratio x of 0.05 and the Li / MnO 2 weight ratio of y of 0.065 was sample 6, and the sample having y of 0.07 was sample 7. , y is 0.076
Samples 9 having 8, y of 0.082 were examined for changes in internal resistance and discharge characteristics. The change in internal resistance is shown in FIG. 5, and the discharge characteristic is shown in FIG. In addition,
Sample 6 is a cathode-dominated battery.

これら第5図及び第6図より、陰極支配の電池である
試料6においては、内部抵抗の抑制される領域が狭く、
電池容量の有効利用の観点からは本発明各試料(試料7
及び試料8)に比べて不利であることがわかった。
From FIG. 5 and FIG. 6, in the sample 6 which is a cathode-dominated battery, the region where the internal resistance is suppressed is narrow,
From the viewpoint of effective utilization of battery capacity, each sample of the present invention (Sample 7
And was found to be disadvantageous compared to sample 8).

以上の実験結果より、本発明者は次のような結論を得
るに至った。すなわち、上記表より、Al/Liの厚さの比
xとLi/MnO2重量比yがy=0.2x+0.064〜y=0.2x+0.
067なる関係にあるときに電池容量が最大となる。した
がって、少なくともy≧0.2x+0.067であれば、陽極支
配の電池となり、内部抵抗の抑制された領域が広いもの
となるものと考えられる。これは、第5図及び第6図か
らも裏付けられた。一方、上記表より、y≧0.2x+0.06
7の領域では、Li/MnO2重量比yが大きくなるにつれ、電
池容量が減少してくる。そこで、実用的な範囲を考える
と、y≦0.2x+0.080とするのが良い。
From the above experimental results, the present inventor has come to the following conclusions. That is, from the above table, the Al / Li thickness ratio x and the Li / MnO 2 weight ratio y are y = 0.2x + 0.064 to y = 0.2x + 0.
067 has the maximum battery capacity. Therefore, if at least y ≧ 0.2x + 0.067, it is considered that the battery is controlled by the anode, and the region where the internal resistance is suppressed becomes wide. This is also confirmed from FIGS. 5 and 6. On the other hand, from the above table, y ≧ 0.2x + 0.06
In the region of 7, the battery capacity decreases as the Li / MnO 2 weight ratio y increases. Therefore, considering a practical range, y ≦ 0.2x + 0.080 is preferable.

これらの実験結果より、本発明の範囲は、 y=0.2x+0.067 y=0.2x+0.080 で囲まれた領域とする。これを図示すれば、第7図に斜
線で示す領域となる。
From these experimental results, the range of the present invention is a region surrounded by y = 0.2x + 0.067 y = 0.2x + 0.080. If this is illustrated, the area shown by the diagonal lines in FIG.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の有機電解
質電池においては、陰極にアルミニウムを含む金属リチ
ウムを用いるとともに、このリチウム量と陽極の二酸化
マンガン量を上記アルミニウムの含有量を考慮して設定
しているので、内部抵抗が非常に小さくなっている。
As is clear from the above description, in the organic electrolyte battery of the present invention, the metallic lithium containing aluminum is used for the cathode, and the lithium amount and the manganese dioxide amount of the anode are set in consideration of the aluminum content. Therefore, the internal resistance is very small.

また、本発明の有機電解質電池は、内部抵抗の抑制さ
れた領域が広く、電池の持つ容量を最後まで有効に利用
できるものとなる。
Further, the organic electrolyte battery of the present invention has a wide area where the internal resistance is suppressed, and the capacity of the battery can be effectively utilized to the end.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る有機電解質電池の断面図である。 第2図はAl/Liの厚さの比の変化に伴う内部抵抗変化を
示す特性図、第3図はAl/Liの厚さの比の変化に伴う放
電電圧カーブの変化を示す特性図である。 第4図はAl/Liの厚さの比と80%放電時の内部抵抗値の
関係を示す特性図である。 第5図はAl/Liの厚さの比を一定としたときのLi/MnO2
量比の変化に伴う内部抵抗の変化を示す特性図であり、
第6図はLi/MnO2重量比の変化に伴う放電電圧カーブの
変化を示す特性図である。 第7図は内部抵抗および電池容量の点で好ましい範囲を
Al/Liの厚さの比(x)とLi/MnO2重量比(y)の関係と
して示す特性図である。 1……アルミニウム箔 2……金属リチウム 3……二酸化マンガンペレット 4……セパレータ
FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic electrolyte battery according to the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a change in internal resistance with a change in the Al / Li thickness ratio, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in a discharge voltage curve with a change in the Al / Li thickness ratio. is there. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the Al / Li thickness ratio and the internal resistance value at 80% discharge. FIG. 5 is a characteristic diagram showing changes in internal resistance with changes in the Li / MnO 2 weight ratio when the Al / Li thickness ratio is constant,
FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in the discharge voltage curve with changes in the Li / MnO 2 weight ratio. Fig. 7 shows the preferable range in terms of internal resistance and battery capacity
The ratio of the thickness of the Al / Li (x) and Li / MnO 2 weight ratio is a characteristic diagram showing a relationship (y). 1 …… Aluminum foil 2 …… Metallic lithium 3 …… Manganese dioxide pellets 4 …… Separator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Liを主体としAlを含む陰極と二酸化マンガ
ンを主体とする陽極と有機電解液よりなり、 陰極Liの容量が陽極の容量よりも大とされるとともに、 上記陰極を構成するLiとAlの量の比をLiの厚さt1および
Alの厚さt2の比t2/t1で表しこのt2/t1をxとし、Liに対
する二酸化マンガンの重量比(Li/MnO3)をyとしたと
きに、 y=0.2x+0.067 y=0.2x+0.080 x≧0.03 で囲まれる領域に含まれるようにLi,Alおよび二酸化マ
ンガンの量を選定したことを特徴とする有機電解質電
池。
1. A cathode comprising Li as a main component and Al as a main component, an anode mainly as a manganese dioxide, and an organic electrolyte, wherein the capacity of the cathode Li is larger than the capacity of the anode, and the Li constituting the cathode is formed. The ratio of the amount of Al to the thickness of Li t 1 and
Representing the ratio t 2 / t 1 of the thickness t 2 of Al, where t 2 / t 1 is x, and the weight ratio of manganese dioxide to Li (Li / MnO 3 ) is y, y = 0.2x + 0. An organic electrolyte battery characterized in that the amounts of Li, Al and manganese dioxide are selected so that they are contained in a region surrounded by y = 0.2x + 0.080 x ≧ 0.03.
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