[發明專利]鋰一次電池

有效

• 申請號: 201180055046.8
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN103210535A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 布目潤;加藤文生;谷川太志;福原佳樹
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M6/16
• 分類號: H01M6/16;C22C24/00;H01M4/40;H01M4/58
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及使用二硫化鐵作為正極活性物質的鋰一次電池。

背景技術

使用二硫化鐵作為正極活性物質的鋰一次電池（以下簡稱為鋰一次電池）由于平均放電電壓接近1.5V，因此具有與其它1.5V級的一次電池例如錳電池、堿錳電池等的互換性，其實用價值高。另外，由于作為正極活性物質的二硫化鐵的理論容量高達約894mAh/g，作為負極活性物質的鋰的理論容量高達約3863mAh/g，因此，作為高容量且輕量的一次電池，其實用價值高。

其中，經由隔離件將正極與負極卷繞成螺旋狀構成電極組、并將該電極組與非水電解液一起收容到圓筒狀的電池外殼的鋰一次電池由于正極與負極的相向面積大，因此具有優異的高負荷放電特性。

順便提一下，作為正極活性物質的二硫化鐵可在工業上合成，在自然界中作為黃鐵礦（Pyrite）存在。因此，如果將黃鐵礦粉碎來制作正極活性物質，可以降低正極活性物質的材料成本。

然而，天然礦石中含有雜質或者在將天然礦石粉碎而制作正極活性物質的粉末的過程中，二硫化鐵有時與水、空氣反應，生成硫酸鐵。正極活性物質中存在這種雜質時，有可能的是，存在雜質從正極中溶解到非水電解液中、鐵離子等移動到負極而在負極上析出的可能。結果，生長的鐵的樹枝狀結晶貫通隔離件，引起微小短路時，會發生放電特性降低的問題。

針對這種問題，專利文獻1中記載了一種技術，其通過將作為正極活性物質的二硫化鐵的pH值調整至規定的最小值，降低雜質的溶解性，抑制樹枝狀結晶的生成，由此來防止微小短路。

另一方面，作為負極活性物質的鋰以鋰箔的形式用于負極時，由于拉伸強度弱，因此在卷繞的電極組中，有可能一部分負極斷裂，使放電性能降低。另外，斷裂的負極貫通隔離件時，具有發生內部短路的問題。

針對這種問題，專利文獻2中記載了一種技術，通過在負極中使用與鋁合金化的鋰合金，提高鋰合金箔的拉伸強度，防止負極的斷裂。

另外，專利文獻3中，作為可與鋰合金化的鋁以外的金屬，列舉出了汞、鋅、鎂。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特表2008-525966號公報

專利文獻2：日本特表2005-529467號公報

專利文獻3：日本特開昭60-175374號公報

發明內容

發明要解決的問題

如上所述，具備正極與負極經由隔離件卷繞而成的電極組的鋰一次電池具有優異的高負荷放電特性。

然而，僅僅高負荷放電特性優異不能廣泛地應對消費者的需求。因此，期望有不僅高負荷放電特性優異且中負荷放電特性也優異的鋰一次電池。

本發明目的是提供通用性高的鋰一次電池，該鋰一次電池具備以二硫化鐵為正極活性物質的正極、以鋰為負極活性物質的負極經由隔離件卷繞而成的電極組，其在維持高負荷放電特性的同時，提高了中負荷放電特性。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題，本發明在正極使用二硫化鐵的鋰一次電池中采用負極使用含有規定量的鎂和錫中的至少一者的鋰合金的構成。

即，本發明的特征在于，其是具備以二硫化鐵為正極活性物質的正極、以鋰合金為負極活性物質的負極、正極與負極經由隔離件卷繞而成的電極組、以及非水電解液的鋰一次電池，鋰合金含有0.02～0.2摩爾%的鎂和錫中的至少一者。

發明的效果

根據本發明，在正極使用二硫化鐵的鋰一次電池中，可以提供維持高負荷放電特性，同時提高中負荷放電特性的通用性高的鋰一次電池。

附圖說明

圖1所示為鋰一次電池的中負荷放電特性的圖。

圖2所示為本發明的一個實施方式的鋰一次電池的構成的半截面圖。

具體實施方式

如上所述，只要使用天然的二硫化鐵作為正極活性物質，就不可避免地在正極活性物質中含有雜質。另外，即使使用高純度的二硫化鐵，在制造過程中，二硫化鐵與水、空氣反應，生成了硫化鐵，因而在正極活性物質中也還是存在這種雜質。

據認為，這種雜質在正極活性物質中含有時，鐵離子、硫酸根離子從正極活性物質溶解到非水電解液中，以某些化合物的形式析出到負極。

以往，對像這樣因為在負極上析出的雜質的樹枝狀結晶導致的內部短路問題進行了研究，本申請的發明人研究了負極上析出的雜質對鋰的反應的影響，結果獲得了以下的認識。