JP5573989B2 - 負極活物質、負極、電池、負極の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は本開示の実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。この電池は、例えば、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出に基づく容量により表されるリチウムイオン二次電池である。
の細孔の種類は、そのサイズ(径の大きさ)の違いによってミクロ孔(径が2nm以下の
もの)、メソ孔(径が2nm以上50nm以下のもの)およびマクロ孔(50nm以上のも
の)に分類されている。
m-1 以下の範囲に現れるピークの強度であり、Bは1350cm-1 以上1370cm-1
以下の範囲に現れるピークの強度である。
0.05≦B/A≦0.2 ……(1)
図3は、第2の電池の分解斜視構成を表している。この電池は、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。このフィルム状の外装部材40を用いた電池構造は、いわゆるラミネートフィルム型と呼ばれている。
図6は、第3の電池の分解斜視構成を表している。この電池は、正極51を外装缶54に貼り付けると共に負極52を外装カップ55に収容し、それらを電解液が含浸されたセパレータ53を介して積層したのちにガスケット56を介してかしめたものである。この外装缶54および外装カップ55を用いた電池構造は、いわゆるコイン型と呼ばれている。
はじめに、窒素吸着測定による吸着等温線のαsプロット解析によって求められる全表面積に対する外表面積の割合が16%であり、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50 )が30μmであり、窒素吸着測定に基づきBET法によって決定される比表面積
が1.6m2 /gであるメソフェーズ黒鉛小球体を用意した。なお、窒素吸着測定については全自動ガス吸着装置(Beckman Coulter社製のOMNISORP 100CX)により行い、77K
におけるメソフェーズ黒鉛小球体の吸着等温線を得た。
メソフェーズ黒鉛小球体における全表面積に対する外表面積の割合、中位径D50、および比表面積を後出の表1に示したようにそれぞれ変化させたことを除き、他は実施例1と同様にしてテストセル(図7)を作製した。
Claims (18)
- 細孔が設けられたメソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物を含み、
前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、全表面積に対する外表面積の割合が10%以上50%以下のものである負極活物質。
(但し、全表面積および外表面積は、窒素吸着測定と共にαsプロット解析を行うことにより決定され、全表面積は、メソフェーズ黒鉛小球体における内部の細孔表面と外表面積との総和を示し、外表面積は、全表面積からミクロ孔の表面積を除外した表面積を示す。) - 前記全表面積に対する前記外表面積の割合が、15%以上27%以下である
請求項1に記載の負極活物質。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、窒素吸着測定に基づきBET法によって決定される比表面積が0.1m2 /g以上5m2 /g以下のものである
請求項1または請求項2に記載の負極活物質。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が5μm以上50μm以下のものである
請求項1または請求項2に記載の負極活物質。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、X線広角回折法により算出されるC軸方向の格子面間隔d002が0.3354nm以上0.3370nm以下であり、かつ、C軸方向の結晶子の大きさが80nm以上のものである
請求項1または請求項2に記載の負極活物質。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、アルゴンイオンレーザ光を用いたラマンスペクトルが以下の条件式(1)を満たすものである
請求項1または請求項2に記載の負極活物質。
0.05≦B/A≦0.2 ……(1)
但し、
A:1570cm-1 以上1620cm-1 以下の範囲に現れるピークの強度
B:1350cm-1 以上1370cm-1 以下の範囲に現れるピークの強度 - 負極集電体に設けられた負極活物質層を有し、
前記負極活物質層は、細孔が設けられたメソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物を負極活物
質として含み、
前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、全表面積に対する外表面積の割合が10%以上50%以下のものである
負極。
(但し、全表面積および外表面積は、窒素吸着測定と共にαsプロット解析を行うことにより決定され、全表面積は、メソフェーズ黒鉛小球体における内部の細孔表面と外表面積との総和を示し、外表面積は、全表面積からミクロ孔の表面積を除外した表面積を示す。) - 前記全表面積に対する前記外表面積の割合が、15%以上27%以下である
請求項7に記載の負極。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、窒素吸着測定に基づきBET法によって決定される比表面積が0.1m2 /g以上5m2 /g以下のものである
請求項7または請求項8に記載の負極。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、レーザ回折式粒度分布計による中位径(D50)が5μm以上50μm以下のものである
請求項7または請求項8に記載の負極。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、X線広角回折法により算出されるC軸方向の格子面間隔d002が0.3354nm以上0.3370nm以下であり、かつ、C軸方向の結晶子の大きさが80nm以上のものである
請求項7または請求項8に記載の負極。 - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、アルゴンイオンレーザ光を用いたラマンスペクトルが以下の条件式(1)を満たすものである
請求項7または請求項8に記載の負極。
0.05≦B/A≦0.2 ……(1)
但し、
A:1570cm-1 以上1620cm-1 以下の範囲に現れるピークの強度
B:1350cm-1 以上1370cm-1 以下の範囲に現れるピークの強度 - 前記負極活物質層の体積密度が1.50g/cm3以上1.80g/cm3以下である
請求項7から請求項12のいずれか1項に記載の負極。 - 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
前記負極は、負極集電体に設けられた負極活物質層を有し、
前記負極活物質層は、細孔が設けられたメソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物を負極活物
質として含み、
前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物は、全表面積に対する外表面積の割合が10%以上50%以下のものである
電池。
(但し、全表面積および外表面積は、窒素吸着測定と共にαsプロット解析を行うことにより決定され、全表面積は、メソフェーズ黒鉛小球体における内部の細孔表面と外表面積との総和を示し、外表面積は、全表面積からミクロ孔の表面積を除外した表面積を示す。) - 前記全表面積に対する前記外表面積の割合が、15%以上27%以下である
請求項14に記載の電池。 - 前記負極活物質層の体積密度が1.50g/cm3以上1.80g/cm3以下である
請求項14または請求項15に記載の電池。 - 負極集電体に、細孔が設けられたメソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物を含む負極活物質層を形成することと、
前記負極活物質層を、その体積密度が1.50g/cm3以上1.80g/cm3以下となるようにプレス成型することと
を含み、
前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物として、全表面積に対する外表面積の割合が10%以上50%以下のものを用いる
負極の製造方法。
(但し、全表面積および外表面積は、窒素吸着測定と共にαsプロット解析を行うことにより決定され、全表面積は、メソフェーズ黒鉛小球体における内部の細孔表面と外表面積との総和を示し、外表面積は、全表面積からミクロ孔の表面積を除外した表面積を示す。) - 前記メソフェーズ小球体の球晶黒鉛化物として、全表面積に対する外表面積の割合が15%以上27%以下のものを用いる
請求項17に記載の負極の製造方法。
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