锂一次电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂一次电池，其具备：正极板，其具有含有氟化石墨作为正极活性物质的正极合剂层和附着正极合剂层的正极集电体；负极板，其含有金属锂或锂合金作为负极活性物质；介于正极与负极之间的隔膜；非水电解液。正极集电体含有含铌不锈钢。不锈钢中含有的铌的含量优选为0.2质量％以上，能够将隔膜的厚度规定为50μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用氟化石墨作为正极活性物质的锂一次电池，特别是涉及正极中所用的集电体的改进。
技术介绍
含有锂等轻金属作为负极活性物质、含有二氧化锰或氟化石墨作为正极活性物质的锂一次电池具有高电压且高能量密度、自放电少等优良的特征，因此被用于多种电子设备。锂一次电池具有非常长的贮藏寿命，在常温下可长期保存10年以上，因此广泛用作各种仪表的主电源或存储器后备电源。在锂一次电池中，含有通过在200 700°C的高温下使碳材料和氟气反应得到的氟化石墨作为正极活性物质且含有金属锂或锂合金作为负极活性物质的电池，已知热稳定 性及化学稳定性优良，长期保存特性也优良。另外，氟化石墨具有大约864mAh/g的容量密度，因此通过采用氟化石墨，能够得到高容量的锂一次电池。最近，在汽车、产业设备等中也开始使用锂一次电池。在这些用途中，要求从高温区到低温区的大范围的使用温度区。可是，在锂一次电池的正极活性物质即氟化石墨中，含有源自原料的微量的游离氟。因此，如果在高温下保存锂一次电池，则因游离氟和微量的水分的反应而生成氢氟酸，出现氢氟酸腐蚀正极集电体的现象。因而，在以往的锂一次电池使用金属钛作为正极集电体。其理由是因为金属钛对正极活性物质即氟化石墨的化学稳定性优良，对非水电解液的耐蚀性高。在金属钛表面形成薄的氧化被膜，因而认为耐蚀性高(参照专利文献I)。此外，通过对金属钛制的正极集电体进行加热加湿处理，可形成更稳定的氧化被膜。通过形成稳定的氧化被膜，不仅可抑制氢氟酸对正极集电体的腐蚀，而且还能使内部电阻稳定(专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特公昭52-45888号公报专利文献2 :日本特开2006-221834号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，即使在采用金属钛作为正极集电体的情况下，因在85°C以上的高温区中氢氟酸的生成量增加而破坏金属钛的氧化被膜。因此，在如此的高温区的保存时，出现钛向非水电解液中溶出，在负极板即金属锂或锂合金的表面以树枝状析出的现象。在负极板表面析出的钛贯通隔膜，成为引起内部短路的原因。因而，在以往的锂一次电池中，采取了通过重叠使用两片较厚的聚丙烯制的无纺布作为隔膜来防止发生内部短路的对策等。因此，在以往的锂一次电池中，不能降低隔膜的厚度，尽管氟化石墨具有864mAh/g的大容量密度，但是作为电池整体的高容量化具有界限。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种高温保存特性优良、且不需要采用较厚的隔膜的高容量的锂一次电池。用于解决课题的手段本专利技术涉及一种锂一次电池，其具备正极板，其具有含有氟化石墨作为正极活性物质的正极合剂层和附着所述正极合剂层的正极集电体；负极板，其含有金属锂或锂合金作为负极活性物质；介于所述正极与所述负极之间的隔膜；非水电解液。所述正极集电体含有含铌(Nb)不锈钢。专利技术效果在本专利技术中，由于采用对氢氟酸的耐性高的正极集电体，因而可降低发生内部短·路的顾虑。因而，能够提供不需要增加隔膜厚度的、高容量且高温保存特性优良的锂一次电池。附图说明图I是将本专利技术的一个实施方式的锂一次电池的一部分形成断面的主视图。具体实施例方式本专利技术的锂一次电池具备中间夹着隔膜地卷绕或层叠正极板和负极板而构成的电极组，所述正极板具有含有氟化石墨作为正极活性物质的正极合剂层和附着正极合剂层的正极集电体，所述负极板含有金属锂或锂合金作为负极活性物质。电极组与非水电解液一同被封入外包装体内。这里，正极集电体由含铌不锈钢而形成。通过采用含铌不锈钢，可抑制正极集电体的腐蚀。因而，可抑制从正极集电体溶出的金属在负极板即金属锂或锂合金的表面析出的现象。所以，能够得到高温保存特性优良的锂一次电池。即使正极集电体中所用的不锈钢中含有的铌的量为少量，也可得到与其量相应的效果，但优选采用铌含量为0. 2质量％以上的不锈钢。通过将铌含量规定为0. 2质量％以上，抑制正极集电体腐蚀的效果增大，锂一次电池的高温保存特性的提高效果也增大。作为正极集电体的形态，优选为由含铌不锈钢形成的薄板，在易于保持正极合剂层这点上更优选具有网眼或细孔的多孔质薄板。作为多孔质薄板的具体例，可列举出拉网金属、网状物、冲孔金属等。隔膜的材质一般只要是锂一次电池可采用的材料就不特别限定，但关于隔膜的厚度，从锂一次电池的高容量化的观点出发，优选规定为50 以下，更优选规定为IOym以上且50 m以下，进一步优选规定为10 m以上且30 y m以下。在本专利技术中，因抑制了正极集电体的腐蚀，所以在负极板的表面难以析出树枝状的金属。因此，即使如上所述减薄隔膜的厚度，发生内部短路的可能性也非常小。接着，对本专利技术的具体的实施方式进行说明，但以下的实施方式只不过是本专利技术的具体例的一部分，并不限定本专利技术的技术范围。(正极板)正极板具备含有氟化石墨作为正极活性物质的正极合剂层和附着正极合剂层的正极集电体。正极合剂层例如以埋设正极集电体的方式形成在薄板状的正极集电体的两面。正极合剂层中，除氟化石墨以外，还可含有氟树脂等树脂材料作为粘结剂。正极合剂层也可以含有碳材料等导电性材料作为导电剂。氟化石墨可通过使初始材料即碳材料在200°C 700°C的高温下与氟气等氟材料反应来得到。也就是说，通过按碳原子(C)和氟原子(F)的摩尔比为I : z使碳材料和氟材料反应，能够得到C和F按I : z的比例结合而成的氟化碳(CFz)的集合体。作为初始材料的碳材料，没有特别的限定，可列举出石油焦炭、石墨、乙炔黑等。氟化石墨例如能够用式(CFx)n(0.25彡X彡I. 15、n为I以上的整数)表示。氟原子的相对于碳原子的比率(氟化度)相对越低，作为正极活性物质的容量越小，但导电性或放电电位提高，C-F键稳定。相反，氟化度相对越高，作为正极活性物质的容量越增大，但导电性或放电电位下降。所以，通过混合采用具有多种氟化度的氟化石墨，能控制放电电位、导电性、大电流放电特性等。 氟化石墨的体积粒度分布中的累积频率达到50%时的粒径D50例如优选为5 30iim，更优选为10 20iim。通过使D50为上述范围，氟化石墨在正极合剂中的分散性良好，能够调制氟化石墨与粘结剂或导电剂的量的平衡优良的正极合剂。使正极合剂层附着的正极集电体由含铌不锈钢形成。正极活性物质相对于锂具有3. 0 3. 6V的电位，因此，以往采用不含在该电位范围形成稳定的氧化被膜的钛、铝、铌的不锈钢等作为正极集电体的材料。可是，在85°C以上的高温区，因正极活性物质即氟化石墨与非水电解液中的水分的作用而生成的氢氟酸量增加。所以，为了得到高温保存特性优良的锂一次电池，在正极集电体材料的选择中，需要充分考虑到对氢氟酸的耐蚀性。不含钛、铝、铌的不锈钢对氢氟酸的耐蚀性不充分，因此在85°C以上的高温区，金属元素从正极集电体向非水电解液中溶出。另一方面，含铌不锈钢对氢氟酸的耐蚀性优良。这是因为铌的氧化被膜对氢氟酸的耐蚀性优良。在含铌不锈钢表面形成铌的氧化被膜。因而，正极集电体对氢氟酸的耐蚀性提高，即使在85°C以上的高温区，金属也不从正极集电体向非水电解液中溶出，可得到高温保存特性优良的锂一次电池。优选将正极集电体中所用的不锈钢中的铌含量规定为0. 2质量％以上。这是因为，通过将铌含量规定为0. 2质量％以上，能够在不锈钢表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田原伸一郎，清水敏之，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：