[发明专利]锂一次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用氟化碳作为正极活性物质的锂一次电池。

背景技术

在锂一次电池中，使用锂等轻金属作为负极活性物质，使用二氧化锰和氟化碳等作为正极活性物质。这样的锂一次电池具有其它的一次电池所没有的特长：如具有高电压和高能量密度，同时自放电少，而且具有非常长的储藏寿命等。因此，在很多的电子设备中得到应用。

其中，以氟化碳为正极活性物质、金属锂或其合金为负极活性物质的锂一次电池作为热以及化学上稳定、且长期保存特性优良的电池是为人所知的。氟化碳通过使碳素材料在200～700℃与氟气反应而调配，具有864mAh/g这样大的容量密度。以下，将这种锂一次电池称为CF锂一次电池。

CF锂一次电池由于在常温下具有优良的10年以上的长期保存特性，因而广泛地用作各种仪表的主电源和存储备份电源。但是，其低温放电特性比使用二氧化锰作为正极活性物质的锂一次电池差。

最近，在汽车和产业机器等中，迫切期望需要从高温区域到低温区域这样广泛的使用温度区域的用途。为了使CF锂一次电池扩展到这样的用途，重要的是改善低温放电特性。

在CF锂一次电池中，通过锂离子向层状的氟化碳层间的插入反应而进行放电。因此，为了改善低温放电特性，重要的是使锂离子容易进入层间或加快锂离子在层间内的扩散速度。于是，以为了提高低温放电特性而加快锂离子在层间内的扩散速度为目的，提出了在非水电解液中使用1，2-二甲氧基乙烷等低沸点溶剂的锂一次电池(例如，专利文献1)。

但是，如果使用这样的非水电解液，则在60℃以上的高温区域保存时，电池的内部阻抗增加。这起因于以下的现象。非水电解液特别是低沸点溶剂在正极表面发生分解。同时从正极生成氢氟酸。该氢氟酸与负极的锂反应，从而在负极表面上形成高阻抗覆盖膜即氟化锂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭58-12991号公报

发明内容

本发明涉及一种低温放电特性和高温保存特性两者均优良的锂一次电池。本发明的锂一次电池具有：含有氟化碳作为正极活性物质的正极，含有锂金属作为负极活性物质的负极，介于正极与负极之间的隔膜以及非水电解液。氟化碳含有未氟化的碳成分。且氟化碳的(001)面的面间距为而且，氟化碳的(001)面的X射线衍射峰值相对于未氟化的碳成分的(002)面的X射线衍射峰值之比为30～50。其特征在于使用这样的氟化碳。

根据本发明，在低温下的放电特性优良，而且在高温保存时可以抑制非水电解液特别是低沸点溶剂的分解，还可以抑制电池的内部阻抗的上升。

附图说明

图1是本发明的实施方式的锂一次电池的半剖主视图。

具体实施方式

下面就本发明的实施方式进行说明。此外，以下所示的实施方式是使本发明具体化的一个例子，并不限定本发明的技术范围。

图1是本发明的实施方式的锂一次电池的示意剖面图。该锂一次电池具有正极1、负极2、介于正极1与负极2之间的隔膜3以及非水电解液(未图示)。正极1含有氟化碳作为活性物质。负极2含有锂金属作为活性物质。此外，图1表示圆筒形的锂一次电池，但本发明不限定于该电池形状，也可以适用于硬币形电池等。

正极1采用如下的方法进行制作。在混合氟化碳和导电剂后，通过添加粘结剂和水进行混炼，从而调配出正极合剂。作为导电剂，可以列举出人造石墨、天然石墨等石墨粉末，或混合了石墨粉末和乙炔黑等碳黑的材料。关于其配合量，只要是氟化碳的填充量较高、并且能够形成导电路径而降低正极中的电阻的量即可。特别地，导电剂相对于100重量份的氟化碳的配合量优选为5～15重量份。

将该正极合剂填充在金属板网(expand metal)、网、冲孔金属板等具有网格状或细孔的芯材中，从而制作出正极中间体。将该正极中间体进行压延后，剪裁为规定尺寸，剥离正极合剂的一部分，并将正极集电体焊接在该部分上。这样便制作出带状的正极1。

带状的负极2通过将引线5接合在金属锂、Li-Al、Li-Sn、Li-NiSi、Li-Pb等锂合金上而制作。

正极1、负极2通过与介于其间的隔膜3一起卷绕成螺旋状而构成电极组10。电极组10与非水电解液(未图示)一起收纳在壳体9中。作为非水电解液的有机溶剂，只要是在锂一次电池的非水电解液中通常使用的有机溶剂就没有特别的限定。也就是说，作为有机溶剂，可以使用γ-丁内酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、1，2-二甲氧基乙烷等。