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JP2965674B2 - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

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JP2965674B2
JP2965674B2 JP2319167A JP31916790A JP2965674B2 JP 2965674 B2 JP2965674 B2 JP 2965674B2 JP 2319167 A JP2319167 A JP 2319167A JP 31916790 A JP31916790 A JP 31916790A JP 2965674 B2 JP2965674 B2 JP 2965674B2
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Japan
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secondary battery
lithium
lithium secondary
electrode body
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豊広 前田
喜照 中川
昭弘 馬淵
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OOSAKA GASU KK
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OOSAKA GASU KK
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はリチウム二次電池、さらに詳しくは結晶子サ
イズに異方性のある炭素材または黒鉛材を負極体におけ
るリチウム担持体に用いた放電容量が大である優れたリ
チウム二次電池に関する。
従来の技術 負極活物質としてリチウム、正極活物質として金属カ
ルコゲン化物、金属酸化物や共役系高分子物質を用い、
電解液として非プロトン性有機溶媒に種々の塩を溶解さ
せたものを用いた、いわゆるリチウム二次電池は高エネ
ルギー密度型二次電池の一種として注目され、盛んに研
究が行われている。
しかしながら、従来のリチウム二次電池では、負極活
物質としてのリチウムは箔状の如き単体で用いられるこ
とが多く、充放電を繰り返すうちに、樹枝状リチウムが
析出して両極が短絡するため充放電のサイクル寿命が短
いという欠点を有する。
そこで、アルミニウムや、鉛、カドニウムおよびイン
ジウムを含む可融性合金を用い、充電時にリチウムを合
金として析出させ、放電時には合金からリチウムを溶解
させる方法が提案されている[米国特許第400249号(19
77)参照]。しかし、このような方法では、樹枝状リチ
ウムの析出は抑止できるが、エネルギー密度は低下す
る。
さらに、放電容量を向上させることを目的に、リチウ
ムをカーボン材に担持させようという試みも種々行われ
ている。例えば、種々の繊維状、あるいは粉末状のカー
ボン材を用いる試みがなされている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、カーボン材をリチウムの担持体を用い
た従来のリチウム二次電池でも、放電容量が未だ十分で
はなく、この点をさらに改良したリチウム二次電池の出
現が要望されていた。
課題を解決するための手段 かかる事情に鑑み、本発明者らは、鋭意研究を重ねた
結果、結晶子サイズに特定の異方性を有する炭素材また
は黒鉛材をリチウムの担持体として用いることにより、
意外にも前記課題を解決できることを見い出し、本発明
を完成するに至った。
即ち、本発明は、結晶子サイズに異方性を有する炭素
材または黒鉛材に負極活物質を担持させ、該負極活物質
がリチウム金属またはリチウムイオンであって、該結晶
子サイズにおけるc軸方向サイズ(以下、Lcという)お
よびa軸方向サイズ(以下、Laという)がLa/Lc≧1.5の
関係を有することを特徴とするリチウム二次電池用負極
体、および当該負極体を用いたリチウム二次電池を提供
するものである。
まず、本発明で用いる特別のカーボン材について説明
する。
カーボン材としては、ブロック、繊維、フィルム、粉
体等の形態を問わないが、これらを構成する微結晶集合
体において結晶子サイズに異方性を有するものを用い
る。
即ち、添付の図面第1図を参照して、LcおよびLaが、
La/Lc≧1.5の関係を満たすもの、換言すれば、結晶子が
いわば平板状であるカーボン材を用いる(第1図ではLb
を省略して示す)。
六炭素環網目平面はa軸およびb軸で形成される平面
に平行であるので、平面層間の面積が大きくなる。ま
た、平板内での結晶欠陥は少なくなる。その結果反応物
質(層間挿入物質)の保持容量が大きくなり、放電容量
が増大する。また、平面層の面積が大となることによる
電子の非局在化によっても放電容量が増加する。もし、
La/Lcが1.5未満になると、かかる効果を奏することがで
きない。
殊に、La/Lc≧1.5の関係を満たしつつ、La≧150Åの
場合に放電容量が高くなる。
従って、また、本発明は、結晶子サイズに異方性を有
する炭素材または黒鉛材に負極活物質を担持させ、該負
極活物質がリチウム金属またはリチウムイオンであっ
て、該結晶子サイズにおけるLcおよびLaがLa≧150Åか
つLa/Lc≧1.5の関係を有することを特徴とするリチウム
二次電池用負極体および当該負極体を用いたリチウム二
次電池を提供するものである。
本発明においては、炭素材、黒鉛材はバインダーを添
加して成型した後、対極にリチウム金属を用いて非水溶
媒中で適度に還元処理を行うことによって容易に負極体
とすることができる。
上記した如く、本発明のリチウム二次電池は負極に特
徴を有するものであり、正極あるいは電解液としては従
来より用いられていたものを使用できる。
即ち、正極活物質としては、例えば、TiS2、MoS3、Nb
Se3、FeS、VS2、VSe2等の層状構造を有する金属カルコ
ゲン化物、CoO2、Cr3O5、TiO2、CuO、V3O6、Mo3O、V2O5
(・P2O5)、MnO2(・Li2O)等の金属酸化物、ポリアセ
チレン、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリチオ
フェン、ポリピロール等の導電性を有する共役系高分子
物質等を用いることができる。好ましくは、V2O5、MnO2
を用いる。
また、電解液としては、例えば、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、テ
トラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジ
オキソラン、4−メチルジオキソラン、スルホラン、1,
2−ジメトキシエタン、ジメチルスルホキシド、アセト
ニトリル、ジエチレングリコール−ジメチルエーテル、
N,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性溶媒、好
ましくはテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロ
フラン、ジオキソラン、4−メチルジオキソランの如き
強い還元雰囲気でも安定なエーテル系溶媒、あるいは前
記溶媒の2種以上の混合溶媒に、LiBF4、LiClF4、LiAsF
6、LiAlO4、LiPF6、LiCl、LiI、LiAlCl4、LiSbF6等の溶
媒和しにくいアニオンを生成する塩を溶解させたものを
用いることができる。
その他、通常使用される多孔質ポリプロピレン製不織
布をはじめとするポリオレフィン系の多孔質膜等のセパ
レータ、集電体、ガスケット、封口板、ケース等の電池
構成要素と本発明のカーボン負極を使用し、常法によっ
て、円筒型、角型あるいはボタン型等の形態のリチウム
二次電池を組み立てることができる。
かくして得られる本発明のリチウム二次電池は、充電
時に負極担持体にてリチウムが層間化合物をつくって担
持され、放電時には担持体からリチウムが放出され、放
電容量が大きいことを利用して、ポータブル電子機器の
電源や各種メモリーやソーラーのバックアップ等に好適
に用いることができる。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明す
る。
実施例1 [結晶子サイズに異方性を有するカーボン材の調製] 出発原料としてメソカーボンマイクロビーズを用い、
還元雰囲気中、1000℃にて1時間炭化し、続いて窒素雰
囲気中、2800℃にて1時間黒鉛化処理してサイズ異方性
カーボン材を得た。このカーボン材のLaは2390ÅでLa/L
c比は4.1であった。
[負極体の作成] このカーボン材とバインダーとしてのポリエチレン粉
末を重量比90:10で混合し、その30mgを加圧成型するこ
とによってペレット状とした。
このペレットを陰極とし、1モル/の濃度にLiClO4
を溶解させたプロピレンカーボネート中で陽極をリチウ
ム金属に選定し、電流密度0.5mA/cm2、電解時間13時間
の条件でカソード還元することによりリチウムを担持さ
せて負極体を作成した。
[電池の作成] 前記にて得られた負極体の他、正極体として電解二酸
化マンガンを、電解液として1モル/の濃度にLiClO4
を溶解させたプロピレンカーボネートを用い、その他通
常の電池構成要素を用いてリチウム二次電池を作成し
た。その断面図を添付の第2図に示す。第2図中、1は
負極体、2は正極体、3はセパレータ、4は集電層、5
は負極缶、6は正極缶、7は絶縁パッキングを意味す
る。この電池は3.6Vの平均作動電圧を示した。
[電池特性の測定] 本実施例で得られたリチウム二次電池の放電容量特性
を測定した。
測定は、通常、0.636mA(0.5mA/cm2、0.9cmφ)の定
電流充放電下で行った。
放電容量は、電池電圧が2.0Vに低下するまでの容量と
した。
対照として、Laが151ÅでLa/Lc比が0.5のカーボン材
をリチウム担持体として用いたリチウム二次電池につい
ても同条件下で測定を行った。
結果を第1表に示す。
第1表より明らかな如く、La/Lcが1.5未満である場合
と異なり、1.5以上であると放電容量特性が優れている
ことが分かる。
発明の効果 本発明により、放電容量特性に優れたリチウム二次電
池およびその負極体が提供される。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明で用いるカーボン材における結晶子の模
式図である。 第2図は実施例1で作成したリチウム二次電池を示す断
面図である。 図面中の符号は以下の意味を有する。 1:負極体、2:正極体、3:セパレータ、4:集電層、5:負極
缶、6:正極缶、7:絶縁パッキング
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−28174(JP,A) 特開 平3−289068(JP,A) 特開 平3−245473(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/00 - 4/58 H01M 10/40

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】結晶子サイズに異方性を有するメソカーボ
    ンマイクロビーズの炭素材または黒鉛材に負極活物質を
    担持させ、該負極活物質がリチウム金属またはリチウム
    イオンであって、該結晶子サイズにおけるLcおよびLaが
    La/Lc≧1.5[式中、Lcはc軸方向の結晶子の大きさ、La
    はa軸方向の結晶子の大きさを意味する]の関係を有す
    ることを特徴とするリチウム二次電池用負極体。
  2. 【請求項2】請求項第(1)記載の負極体を用いたこと
    を特徴とするリチウム二次電池。
  3. 【請求項3】結晶子サイズに異方性を有するメソカーボ
    ンマイクロビーズの炭素材または黒鉛材に負極活物質を
    担持させ、該負極活物質がリチウム金属またはリチウム
    イオンであって、該結晶子サイズにおけるLcおよびLaが
    La≧150ÅかつLa/Lc≧1.5[式中、Lcはc軸方向の結晶
    子の大きさ、Laはa軸方向の結晶子の大きさを意味す
    る]の関係を有することを特徴とするリチウム二次電池
    用負極体。
  4. 【請求項4】請求項第(3)記載の負極体を用いたこと
    を特徴とするリチウム二次電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06310144A (ja) * 1993-04-23 1994-11-04 Yuasa Corp 二次電池
CN1088266C (zh) * 1994-04-08 2002-07-24 索尼公司 非水电解液二次电池
JP3556270B2 (ja) 1994-06-15 2004-08-18 株式会社東芝 リチウム二次電池
EP0903799B1 (en) 1997-09-19 2003-03-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery and its anode
CN108622872B (zh) * 2018-05-18 2020-09-29 国家能源投资集团有限责任公司 无定形碳材料及制备方法与用途

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1330022C (zh) * 2003-11-20 2007-08-01 三星Sdi株式会社 用于锂二次电池的正极和包括该正极的锂二次电池

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