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JPH0888022A - Secondary battery and manufacture of secondary battery - Google Patents

Secondary battery and manufacture of secondary battery

Info

Publication number
JPH0888022A
JPH0888022A JP7163675A JP16367595A JPH0888022A JP H0888022 A JPH0888022 A JP H0888022A JP 7163675 A JP7163675 A JP 7163675A JP 16367595 A JP16367595 A JP 16367595A JP H0888022 A JPH0888022 A JP H0888022A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
secondary battery
conductor
battery according
active material
Prior art date
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Granted
Application number
JP7163675A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3245009B2 (en
Inventor
Soichiro Kawakami
総一郎 川上
Shinya Mishina
伸也 三品
Naoya Kobayashi
直哉 小林
Masaya Asao
昌也 浅尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP16367595A priority Critical patent/JP3245009B2/en
Publication of JPH0888022A publication Critical patent/JPH0888022A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3245009B2 publication Critical patent/JP3245009B2/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE: To increase the energy density and lengthen the cycle life by covering the projecting part of a conductive body of a negative electrode with an insulator or a semiconductor film. CONSTITUTION: A projecting part 110 of a negative electrode conductor 100 is covered with an insulator or a semiconductor film 101 except for a region coming in contact with an electrolyte between the projecting parts 110. By charging, an active material 105 is deposited in the part coming in contact with the electrolyte of the conductor 100, but since the projecting part 110 is covered with the film 101, electric field is not concentrated on the projecting part 110. The electric field is concentrated on the bottom of a pore, coming in contact with the electrolyte, between the projecting parts to deposit the active material 105, and the active material 105 comes in contact with the projecting part 110 or the film 101 by continuing deposition. The growing direction of the active material 105 is suppressed, and the growth of dendrites is prevented or suppressed. If the total volume of pores formed with the film 101 is more than the total volume of the active material 105 deposited on charging, the contact area of the active material 105 with the electrolyte can be reduced, the growth of dendrites is retarded to lengthen the cycle life.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は2次電池及びその製造方
法に関し、更に詳しくは、充電・放電を繰り返し行って
も安全性が高く、特に、充放電の繰り返しによって発生
するデンドライト(樹枝状結晶)の成長を抑えることの
できる二次電池及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery and a method for manufacturing the same, and more specifically, it is highly safe even when charging and discharging are repeated, and in particular, dendrite (dendritic crystal) generated by repeated charging and discharging. (2) A secondary battery capable of suppressing the growth and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大気中に含まれるCO2 の増加に
よる温室効果で地球の温暖化が生じる可能性が指摘され
ている。火力発電では化石燃料などの燃焼させて得られ
る熱エネルギーを電気エネルギーに変換しているが、燃
料に伴ってCO2 やNOx などが排出されるため新たな
火力発電所の建設が難しくなってきている。また発電機
は効率などの面からも定常運転されるため、発電機の有
効利用として余剰電力である夜間電力を一般家庭に設置
した二次電池に蓄えて負荷を平準化する、いわゆるロー
ドレベリングを行うことが提唱されつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, it has been pointed out that the global warming may occur due to the greenhouse effect due to an increase in CO 2 contained in the atmosphere. In thermal power generation, thermal energy obtained by burning fossil fuels and the like is converted into electric energy, but it is difficult to construct a new thermal power plant because CO 2 and NO x are emitted with the fuel. ing. In addition, since the generator operates normally in terms of efficiency as well, so-called load leveling is used to level the load by storing night power, which is surplus power, in a secondary battery installed in a general household as an effective use of the generator. It is being advocated to do so.

【0003】また、COx 、NOx 、CHx などを含む
大気汚染に係わるといわれる物質を排出しない電気自動
車のための軽量で高エネルギー密度の二次電池の開発の
要求、ブック型パーソナルコンピュータやワードプロセ
ッサーあるいはビデオカメラや携帯電話などのポータブ
ル機器の電源として使用可能な小型・軽量で容量が大き
い高性能な二次電池への要求がますます高まっている。
Further, there is a demand for development of a lightweight and high energy density secondary battery for an electric vehicle which does not emit substances such as CO x , NO x and CH x which are said to be related to air pollution, a book type personal computer and There is an ever-increasing demand for small, lightweight, high-performance secondary batteries that can be used as power sources for word processors or portable devices such as video cameras and mobile phones.

【0004】上記高性能な二次電池のひとつとしてリチ
ウムイオンを層間化合物に導入したものを正極活物質
に、カーボンを負極活物質に用いたロッキングチェアー
型リチウムイオン電池の開発が進み、一部実用化されつ
つある。しかし、現在手にすることのできるリチウムイ
オン電池は、金属リチウムを負極活物質に使用するリチ
ウム電池本来の特徴である高エネルギー密度を達成して
いるとはいえない。
As one of the above high performance secondary batteries, a rocking chair type lithium ion battery using lithium ion as an intercalation compound as a positive electrode active material and carbon as a negative electrode active material has been developed, and some of them have been put into practical use. It is being converted. However, the lithium-ion batteries that can be obtained now cannot be said to have achieved the high energy density that is the original feature of lithium batteries that use metallic lithium as the negative electrode active material.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】リチウム二次電池は充
電時に負極に樹枝状リチウムが析出する場合がある。樹
枝状リチウムが発生し、成長すると、最悪の場合、正極
と負極の間に通常設けられているセパレータを突き破っ
て正極まで達し短絡したり、そこまでならずとも自己放
電の原因となったりすることもある。
In a lithium secondary battery, dendritic lithium may be deposited on the negative electrode during charging. When dendritic lithium is generated and grows, in the worst case, it may break through the separator normally provided between the positive and negative electrodes and reach the positive electrode, causing a short circuit, or even causing self-discharge. There is also.

【0006】高エネルギーの密度の二次電池として注目
されている。リチウム金属を負極に用いる高容量のリチ
ウム蓄電池の充分な実用化がなされていない原因の一つ
は、前述したような充放電の繰り返しによって発生し、
短絡の主原因になるリチウムのデンドライトの発生を充
分に抑えることに成功していないためである。過充電や
充放電の繰り返しによりリチウムデンドライトが成長し
て負極と正極が短絡した場合、電池の持つエネルギーが
短時間で消費されるため、電池は発熱したり、電解液の
溶媒が熱などにより分解し又は気化してガスを発生して
電池内の内圧が高まったりする場合もある。
Attention has been paid to secondary batteries with high energy density. One of the reasons why a high-capacity lithium storage battery using a lithium metal as a negative electrode has not been sufficiently put into practical use is caused by repeated charging and discharging as described above,
This is because we have not succeeded in sufficiently suppressing the generation of lithium dendrites that are the main cause of short circuits. When lithium dendrite grows due to repeated overcharging and charging / discharging and the negative electrode and positive electrode are short-circuited, the battery's energy is consumed in a short time, causing the battery to generate heat and the solvent of the electrolyte solution to decompose due to heat. In some cases, the gas may vaporize to generate gas and the internal pressure in the battery may increase.

【0007】いずれにしても、樹枝状結晶(デンドライ
ト)の発生と成長は電池内部での短絡による電池性能の
低下や寿命の低下を招く場合がある。
In any case, the generation and growth of dendrites may cause deterioration of battery performance and life due to a short circuit inside the battery.

【0008】また、リチウムの反応性を抑えデンドライ
トの発生を抑えるために負極にリチウム−アルミニウム
などのリチウム合金を使用する方法も試みられている。
しかしながら、デンドライトの発生を抑制できても高エ
ネルギー密度でかつサイクル寿命が充分に長いものは実
用化に至っていないのが現状である。
Also, a method of using a lithium alloy such as lithium-aluminum for the negative electrode has been attempted in order to suppress the reactivity of lithium and suppress the generation of dendrites.
However, under the present circumstances, those having a high energy density and a sufficiently long cycle life have not been put into practical use even though the generation of dendrites can be suppressed.

【0009】負極にリチウム合金を使用する例として
は、たとえば、特開昭63−13264号公報、特開平
5−47381号公報、特開平5−190171号公報
などに示されている。
Examples of using a lithium alloy for the negative electrode are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 63-13264, 5-47381 and 5-190171.

【0010】特開平5−190171号公報を例にとっ
てより具体的に説明すると、特開平5−190171号
公報には、サイクル特性寿命が長く保存後のサイクル特
性の優れた非水電解質二次電池とするために負極をアル
ミニウムとマンガンから成る合金にアルミニウムよりも
電気化学的に貴な金属(たとえば、バナジウム、クロ
ム、チタン)から選ばれる少なくとも一種を添加した合
金からなる基体材料と、活物質であるリチウムの合金で
構成し、それによって合金中にリチウムとの反応の活性
点を増加させ反応の局在化を抑制することが開示されて
いる。
[0010] To be more specific, taking Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-190171 as an example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-190171 discloses a non-aqueous electrolyte secondary battery having a long cycle characteristic life and excellent cycle characteristics after storage. In order to achieve this, the negative electrode is an active material and a base material made of an alloy in which at least one selected from a metal electrochemically more precious than aluminum (for example, vanadium, chromium, titanium) is added to an alloy made of aluminum and manganese. It is disclosed to be composed of an alloy of lithium, thereby increasing the active sites of the reaction with lithium and suppressing the localization of the reaction in the alloy.

【0011】さらに、特開昭63−114057号公報
には、充放電サイクル特性を改善させるために、二次電
池の負極に、繊維状アルミニウムとリチウムと合金化し
ない金属繊維との混合焼結体を基体とし、リチウム−ア
ルミニウム合金を活物質とすることが開示されている。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 63-114057, in order to improve charge / discharge cycle characteristics, a mixed sintered body of a fibrous aluminum and a metal fiber which is not alloyed with lithium is used as a negative electrode of a secondary battery. Is disclosed as a base material and a lithium-aluminum alloy as an active material.

【0012】更に、特開昭5−234585号公報には
リチウム金属からなる基材の表面に、リチウム金属との
金属間化合物を生成しにくい金属粉末を一様に付着させ
デンドライトの析出が少なくし、充電効率を高く、サイ
クル寿命を向上させる電池が示されている。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 234585/1993, metal powder which hardly forms an intermetallic compound with lithium metal is uniformly attached to the surface of a base material made of lithium metal to reduce dendrite precipitation. , Batteries with high charging efficiency and improved cycle life have been shown.

【0013】しかしながら、基材であるリチウム金属は
充放電により膨張、縮小をくり返し、付着させた粉末の
脱落や基材のクラックを生じる結果、上述したように負
極の充分な集電性の維持やデンドライトの析出の抑制が
充分にできなくなる場合がある。
However, the lithium metal which is the base material repeatedly expands and contracts due to charge and discharge, resulting in the falling of the adhered powder and the cracking of the base material. As a result, as described above, it is possible to maintain the sufficient current collecting ability of the negative electrode. Dendrite precipitation may not be sufficiently suppressed.

【0014】また、JOURNAL OF APPLI
ED ELECTROCHEMISTRY 22,62
0−627,(1992)には、表面をエッチング処理
したアルミニウム箔を負極に用いたリチウム二次電池の
報告がされている。しかし、充放電サイクルを実用域ま
で繰り返すと充放電の繰り返しでアルミニウム箔がが膨
張収縮を繰り返す結果、アルミニウム箔に亀裂が入り、
集電性の低下とともにデンドライトの成長が起こる場合
がある。したがってこの場合も実用レベルでの充分な長
サイクル寿命の電池は得られているとは必ずしもいえな
い。
In addition, JOURNAL OF APPLI
ED ELECTROCHEMISTRY 22,62
0-627, (1992) reported a lithium secondary battery using an aluminum foil whose surface was etched as a negative electrode. However, when the charge / discharge cycle is repeated to a practical range, the aluminum foil repeatedly expands and contracts due to repeated charge / discharge, resulting in cracks in the aluminum foil.
Growth of dendrites may occur with a decrease in current collection. Therefore, in this case as well, it cannot always be said that a battery having a sufficiently long cycle life at a practical level has been obtained.

【0015】このようにエネルギー密度が高く、サイク
ル寿命の充分に長い負極を有するリチウム二次電池の出
現が待ち望まれているのに対して、現実には未だ解決す
べき問題点を有しているのが実情である。
While the advent of a lithium secondary battery having a negative electrode having such a high energy density and a sufficiently long cycle life is awaited, in reality, it still has a problem to be solved. Is the reality.

【0016】また、亜鉛や亜鉛合金を負極に用いた、ニ
ッケル亜鉛電池,空気亜鉛電池においても、エネルギー
密度が高く注目されているが、上記金属リチウムやリチ
ウム合金、アルミニウムを負極に用いたリチウム二次電
池と同様に、負極発生するデンドライトの問題を有して
おり、高エネルギー密度で実用上充分にサイクル寿命の
長い電池は得られていないのが実情である。
Further, nickel zinc batteries and zinc-air batteries, which use zinc or zinc alloy as the negative electrode, are also attracting attention because of their high energy densities. Similar to the secondary battery, it has a problem of dendrite generated in the negative electrode, and in reality, a battery having a high energy density and a practically long cycle life has not been obtained.

【0017】このように、エネルギー密度が充分に高
く、サイクル寿命が充分に長い、リチウム二次電池、ニ
ッケル亜鉛二次電池,空気亜鉛二次電池、臭素亜鉛二次
電池等の二次電池の開発が望まれているのに対して、現
実には未だ解決すべき問題点を有しているのが実情であ
る。
As described above, the development of secondary batteries such as a lithium secondary battery, a nickel zinc secondary battery, an air zinc secondary battery and a bromine zinc secondary battery, which have a sufficiently high energy density and a sufficiently long cycle life. However, in reality, there are still problems to be solved in reality.

【0018】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、エネルギー密度が高く、サイクル寿命の長い
二次電池及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a secondary battery having a high energy density and a long cycle life, and a method for manufacturing the same.

【0019】また本発明は、電池の構成が煩雑でなく、
作製方法や手順も煩雑でなく、作業性にも優れ、低コス
ト、高信頼性を有する二次電池及びその製造方法を提供
することを目的とする。
Further, according to the present invention, the structure of the battery is not complicated,
An object of the present invention is to provide a secondary battery which is not complicated in manufacturing method and procedure, is excellent in workability, has low cost, and has high reliability, and a manufacturing method thereof.

【0020】更に本発明は、デンドライトの発生や成長
を抑制でき、性能のばらつきが少ない二次電池及びその
製造方法を提供することを目的とする。
A further object of the present invention is to provide a secondary battery capable of suppressing the generation and growth of dendrites and having less variation in performance, and a method for manufacturing the secondary battery.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の二次電
池は負極と、該負極とセパレータを介して設けられた正
極と、前記負極及び前記正極に間接して設けられた電解
質と、を有する二次電池であって、前記負極の導電体の
突起部分が少なくとも絶縁体または半導体で被覆されて
いることを特徴とする。
The secondary battery of the present invention comprises a negative electrode, a positive electrode provided via the negative electrode and a separator, and an electrolyte indirectly provided on the negative electrode and the positive electrode. The secondary battery having the above-mentioned structure is characterized in that the protruding portion of the conductor of the negative electrode is covered with at least an insulator or a semiconductor.

【0022】本発明の二次電池の製造方法は負極と、該
負極とセパレーターを介して設けられた正極と、前記負
極及び正極間に設けられた電解質と、を有する二次電池
の製造方法であって、少なくとも負極の導電体材料表面
を電解液中で陽極酸化、陽極析出、陰極析出、電解重
合、電気泳動電着から選択される一種類以上の電気化学
的方法を用いて、前記導電体表面の突起部に絶縁体また
は半導体を形成する工程を有することを特徴とする。
The method for producing a secondary battery according to the present invention is a method for producing a secondary battery having a negative electrode, a positive electrode provided via the negative electrode and a separator, and an electrolyte provided between the negative electrode and the positive electrode. And at least the surface of the conductor material of the negative electrode in the electrolytic solution, by using one or more electrochemical methods selected from anodizing, anodic deposition, cathodic deposition, electrolytic polymerization, electrophoretic electrodeposition, the conductor The method is characterized by including a step of forming an insulator or a semiconductor on the protrusions on the surface.

【0023】本発明者は上記した問題点を鑑みデンドラ
イトの発生について検討を重ねたところ、電気力線の集
中と関連があると考えた。そこで、本発明者はモデル実
験を行った。
The inventors of the present invention have made repeated studies on the occurrence of dendrites in view of the above problems, and have thought that it is related to the concentration of lines of electric force. Therefore, the inventor conducted a model experiment.

【0024】図5(a)及び図5(b)は夫々、負極の
一部の模式的切断面図である。図5(a)に示される負
極は突起部501を有する導電体負極500の形状とさ
れ、図5(b)に示される負極は導電体負極500の表
面の一部が絶縁膜で被覆された構成とされている。
5 (a) and 5 (b) are schematic sectional views of a part of the negative electrode, respectively. The negative electrode shown in FIG. 5A has a shape of a conductor negative electrode 500 having a protrusion 501, and the negative electrode shown in FIG. 5B has a surface of the conductor negative electrode 500 partially covered with an insulating film. It is configured.

【0025】本発明者はこのような形状・構成とした電
気力線が集中する箇所が存在すると考えられる負極を用
いてモデル実験を行った。
The present inventor conducted a model experiment using a negative electrode having such a shape and configuration in which the lines of electric force are considered to be concentrated.

【0026】なお、図中502は夫々の導電体負極50
0に対向して配置された正極である。図中、電解液とセ
パレータは負極と正極との間に夫々配されるが、図にお
いてはそれらは省略されている。
In the figure, reference numeral 502 indicates each conductor negative electrode 50.
It is a positive electrode arranged so as to face 0. In the figure, the electrolytic solution and the separator are respectively arranged between the negative electrode and the positive electrode, but they are omitted in the figure.

【0027】また、図中の矢印は充電時における電気力
線を模式的に表わしている。図示されるように、図5
(a)では突起部501に電気力線は集中し、図5
(b)では絶縁体膜503で覆われていない部分に電気
力線が集中すると考えられる。
The arrows in the figure schematically represent the lines of electric force during charging. As shown in FIG.
In FIG. 5A, the lines of electric force are concentrated on the protrusion 501, and FIG.
In (b), it is considered that the lines of electric force are concentrated on the portion not covered with the insulator film 503.

【0028】上記モデル実験用導電体負極500に、ニ
ッケルまたはチタン箔を使用して図5(a)に示される
ような突起部501及び図5(b)に示されるような絶
縁被膜503を設けて、充電反応でリチウムを導電体負
極500に高電流密度で析出させたところ、電気力線が
集中すると思われる箇所に、リチウムのデンドライト析
出が観察された。この結果は、負極表面の電界強度の高
低、すなわち導電体負極表面の突起部あるいは不均一な
絶縁被膜の存在が、リチウムのデンドライト成長の原因
の一つに成り得ることを示唆するものである。
A nickel or titanium foil is used to form a protrusion 501 as shown in FIG. 5 (a) and an insulating coating 503 as shown in FIG. 5 (b) on the model experimental conductor negative electrode 500. Then, when lithium was deposited on the conductor negative electrode 500 at a high current density by a charging reaction, dendrite deposition of lithium was observed at a place where electric lines of force seemed to be concentrated. This result suggests that the level of the electric field strength on the surface of the negative electrode, that is, the presence of the protrusions or the nonuniform insulating coating on the surface of the negative electrode of the conductor may be one of the causes of the dendrite growth of lithium.

【0029】実際、例えば上記導電体負極としてリチウ
ム金属箔を使用する時に、電池のインピーダンスを低減
するために正負極同士を加圧して正極負極間の距離を縮
めると、リチウムは柔らかい金属なので正極の凹凸が加
圧により転写され、突起部が形成される可能性がある。
また、リチウムは取扱雰囲気中あるいは電解液中の不純
物と反応し、炭酸リチウムや水酸化リチウムやフッ化リ
チウムなどの不均一な絶縁膜を表面に形成している可能
性がある。
In practice, for example, when using a lithium metal foil as the conductor negative electrode, if the positive and negative electrodes are pressed together to reduce the distance between the positive and negative electrodes in order to reduce the impedance of the battery, lithium is a soft metal and the positive electrode The unevenness may be transferred by pressure and a protrusion may be formed.
Further, lithium may react with impurities in the handling atmosphere or in the electrolytic solution to form a non-uniform insulating film such as lithium carbonate, lithium hydroxide or lithium fluoride on the surface.

【0030】従って、図5(a)及び図5(b)で示さ
れるようなモデルでの説明した現象が実際に生じている
可能性が高い。
Therefore, it is highly possible that the phenomenon described in the model as shown in FIGS. 5A and 5B actually occurs.

【0031】上記したような原因によるリチウムのデン
ドライト成長を抑制する為には、突起部と不均一な絶縁
被膜をなくす或いは削減することで効果的である。その
ためには、負極表面を鏡面研磨してミクロな突起までな
くし、鏡面研磨後にも表面に傷がつかないように充分な
配慮が必要になってくる。
In order to suppress the dendrite growth of lithium due to the above causes, it is effective to eliminate or reduce the protrusion and the non-uniform insulating coating. For that purpose, it is necessary to give sufficient consideration so that the surface of the negative electrode is mirror-polished to eliminate even microscopic protrusions and that the surface is not scratched even after mirror-polishing.

【0032】あるいは、炭酸リチウムや水酸化リチウム
などで覆われているリチウム、あるいは金属酸化被膜で
覆われている金属の絶縁被膜を完全に又は実質的に完全
に除去することが必要になってくる。
Alternatively, it becomes necessary to completely or substantially completely remove lithium covered with lithium carbonate, lithium hydroxide or the like, or a metal insulating film covered with a metal oxide film. .

【0033】ところが、リチウムのような柔らかい金属
に鏡面研磨を施すことはたいへん難しく、また、リチウ
ム金属の絶縁被膜をなくす為には、負極表面が周囲雰囲
気や周囲物質と不要な反応を生じ不要な反応生成物(絶
縁被膜)を負極表面に形成しないように、負極表面を負
極と反応しない不活性ガス下あるいは真空下で清浄化し
た後、電池の組立までの工程すべてを不活性ガス下ある
いは真空下で行う必要があるだけでなく、電解液と負極
とが反応して絶縁被膜を形成するような不純物が電解液
中に存在しないあるいは実質的に存在しないようにする
必要がある。
However, it is very difficult to perform mirror-polishing on a soft metal such as lithium, and in order to eliminate the insulating coating of lithium metal, the surface of the negative electrode causes unnecessary reaction with the surrounding atmosphere and surrounding substances, which is unnecessary. To prevent the formation of reaction products (insulating coatings) on the negative electrode surface, clean the negative electrode surface under an inert gas or vacuum that does not react with the negative electrode, and then perform all the steps up to battery assembly under an inert gas or vacuum. Not only does it have to be performed below, but it is also necessary that impurities that react with the electrolytic solution and the negative electrode to form an insulating coating are not present or substantially not present in the electrolytic solution.

【0034】しかしながら、実際にはリチウムや亜鉛は
電解液中でも表面が経時変化するため、厳密に表面を管
理することは難しく、また、上記負極表面の鏡面研磨や
清浄化が行えたとしても電池の製造コストを引き上げる
ことに成り、また、性能のばらつき要因となり得るもの
である。
However, in practice, the surface of lithium and zinc changes with time even in the electrolytic solution, so that it is difficult to strictly control the surface, and even if the above-mentioned negative electrode surface can be mirror-polished or cleaned, This will increase the manufacturing cost and can be a factor of variation in performance.

【0035】そこで、本発明者は、もっと簡便なデンド
ライト成長の抑制技術についてさらに鋭意研究を重ね
た。その結果、導電体表面の突起部分を絶縁体膜または
半導体膜で被覆した負極を使用することによって、充電
時に発生するリチウムや亜鉛などのデンドライト成長が
効果的に抑えられることを見いだした。
Therefore, the present inventor has further earnestly studied a simpler technique for suppressing dendrite growth. As a result, they have found that by using a negative electrode in which the protruding portion on the surface of the conductor is covered with an insulator film or a semiconductor film, dendrite growth of lithium, zinc or the like that occurs during charging can be effectively suppressed.

【0036】つまり、本発明は、充放電時に、電極に形
成された凸部や突起あるいは不均一な表面状態による電
界集中に伴うデンドライトの発生と成長を、該凸部や突
起を絶縁体膜や半導体膜で被覆することで、最表面での
電界集中をなくし、あるいは減少させて、問題が生じる
ようなデンドライトの発生と成長を抑制する。
That is, according to the present invention, the generation and growth of dendrites due to the concentration of an electric field due to the projections or projections formed on the electrodes or the non-uniform surface state during charging and discharging are prevented by the projections or projections being formed into an insulating film or By covering with the semiconductor film, the concentration of the electric field on the outermost surface is eliminated or reduced, and the generation and growth of dendrites that cause a problem are suppressed.

【0037】また、本発明は、電極の上記凸部や突起に
絶縁体膜や半導体膜を形成する方法を提供する。
The present invention also provides a method of forming an insulating film or a semiconductor film on the above-mentioned convex portions or projections of the electrode.

【0038】本発明での“凸部”や“突起部”は、充放
電時に、負極及び正極の導電体表面で、局所的に電界強
度の大きい箇所を形成するような、電極エッジ部のバリ
や表面の凸部や突起部をいう。上記突起部の絶縁体膜あ
るいは半導体膜での被覆が、リチウムや亜鉛の負極活物
質のデンドライト成長の防止に、より効果を現す突起部
の大きさは、突起部の曲率半径と印加電圧にもよるが、
一般的には正極と負極間との距離の1/100程度以上
の大きさとするのが望ましい。
The "projections" and "protrusions" in the present invention are burrs at the edge of the electrode that form locally high electric field strength portions on the surfaces of the negative and positive conductors during charge and discharge. Or a convex portion or a protruding portion on the surface. The insulating film or the semiconductor film covering the protrusions is more effective in preventing dendrite growth of the negative electrode active material of lithium or zinc. The size of the protrusions depends on the radius of curvature of the protrusions and the applied voltage. According to
Generally, it is desirable that the size is about 1/100 or more of the distance between the positive electrode and the negative electrode.

【0039】[0039]

【実施例】図1(a)及び図1(b)に、夫々本発明の
二次電池に適用可能な負極の好適な一例の模式的断面図
を示した。図1(a)は、負極を構成する導電体100
が集電電極を兼ね、電解液(不図示)と接触する正極
(不図示)と対向する面の突起部110が絶縁体膜ある
いは半導体膜101で被覆されている場合で、図1
(b)は、導電体粉100に導電補助剤104を混合し
て結着剤103で集電電極102に結着させ形成した負
極の突起部110が絶縁体膜あるいは半導体膜101で
被覆されているものである。いずれも、負極中の導電体
表面が完全に絶縁体膜あるいは半導体膜で被覆されてい
るものではなく、導電体が電解液に接触する領域が存在
している(図では突起部110間の開口部に存在)。
EXAMPLES FIGS. 1 (a) and 1 (b) show schematic cross-sectional views of preferred examples of negative electrodes applicable to the secondary battery of the present invention. FIG. 1A shows a conductor 100 that constitutes a negative electrode.
1 also serves as a collector electrode, and the protrusion 110 on the surface facing the positive electrode (not shown) in contact with the electrolytic solution (not shown) is covered with the insulator film or the semiconductor film 101.
(B) shows that the negative electrode protrusion 110 formed by mixing the conductive powder 100 with the conductive auxiliary agent 104 and binding it to the collector electrode 102 with the binder 103 is covered with the insulator film or the semiconductor film 101. There is something. In both cases, the surface of the conductor in the negative electrode is not completely covered with the insulator film or the semiconductor film, and there is a region where the conductor comes into contact with the electrolytic solution (in the figure, the openings between the protrusions 110). Present in the department).

【0040】図1(c)は、導電体負極100に開口す
る、絶縁体あるいは半導体皮膜101で形成された細孔
に、充電時に活物質105が析出した時のイメージの一
例を説明するための模式的断面図である。
FIG. 1C illustrates an example of the image when the active material 105 is deposited during charging in the pores formed in the conductor negative electrode 100 and formed in the insulator or semiconductor film 101. It is a schematic sectional view.

【0041】充電によって、電解液に接している導電体
100部分には活物質105が析出する。ここで突起部
110があると、そこに電界が集中し電気力線に沿って
活物質105が析出するが、図示されるように突起部1
10が絶縁体膜あるいは半導体膜101で被覆されてい
るため突起部110には電界が集中しない。電界は突起
部110間の開口部(細孔の底部など)の導電体100
にかかる。そして、この部分に活物質105が析出す
る。また、図1(c)に示されるように、活物質105
の析出が進むと活物質105は突起部110又は突起部
110の絶縁体膜あるいは半導体膜101と接するので
活物質105の成長方向は抑制されデンドライトの成長
は防止される又は抑制される。また、活物質105が電
解液と、接する面積が減少するので、デンドライトの発
生の可能性も小さくなる。
By charging, active material 105 is deposited on the portion of conductor 100 in contact with the electrolytic solution. If there is a protrusion 110 here, the electric field is concentrated there and the active material 105 is deposited along the lines of electric force.
Since 10 is covered with the insulator film or the semiconductor film 101, the electric field is not concentrated on the protrusion 110. The electric field is applied to the conductor 100 at the openings (bottoms of pores) between the protrusions 110.
Take Then, the active material 105 is deposited on this portion. In addition, as shown in FIG. 1C, the active material 105
When the precipitation of the active material 105 progresses, the active material 105 contacts the protrusion 110 or the insulator film of the protrusion 110 or the semiconductor film 101, so that the growth direction of the active material 105 is suppressed and the growth of dendrites is prevented or suppressed. Further, since the area where the active material 105 is in contact with the electrolytic solution is reduced, the possibility of dendrite generation is reduced.

【0042】図2は、上記負極を使用し正極とセパレー
タ及び電解質を組み合わせた二次電池の模式的構成図で
ある。図2において、200は集電電極、201は突起
部が絶縁体膜あるいは半導体膜で被覆されている導電
体、202は負極、203は正極、204は電解質(電
解液)、205はセパレータ、206は負極端子、20
7は正極端子、208は電池ケース、である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a secondary battery in which the above-mentioned negative electrode is used and a positive electrode is combined with a separator and an electrolyte. In FIG. 2, 200 is a collector electrode, 201 is a conductor whose protrusion is covered with an insulator film or a semiconductor film, 202 is a negative electrode, 203 is a positive electrode, 204 is an electrolyte (electrolyte), 205 is a separator, 206 Is the negative terminal, 20
7 is a positive electrode terminal, and 208 is a battery case.

【0043】本発明の負極表面の少なくとも導電性の突
起部等の局所的電界集中部は絶縁体膜あるいは半導体膜
で被覆されていることによって、二次電池を構成した場
合、充電時の電界印加時に負極表面の突起部等に電界集
中が起きることがなくなり、結果として、負極表面の電
流密度により均一化されリチウムや亜鉛等のデンドライ
ト成長が抑制されることになる。
When a secondary battery is constructed by forming at least a local electric field concentration portion such as a conductive protrusion on the surface of the negative electrode of the present invention with an insulator film or a semiconductor film, an electric field is applied during charging. At some time, electric field concentration does not occur on the protrusions and the like on the surface of the negative electrode, and as a result, the current density on the surface of the negative electrode makes the electric field uniform and suppresses the growth of dendrites such as lithium and zinc.

【0044】また、本発明の負極の導電体と絶縁体膜ま
たは半導体膜から形成された細孔の全容積が、充電時に
析出する活物質の全体積以上とすれば、析出する活性な
活物質の電解液との接触面積を低減する可能になり、デ
ンドライト成長がより抑制され、よりサイクル寿命の長
い二次電池を形成することが可能になる。
If the total volume of the pores formed from the conductor of the negative electrode of the present invention and the insulator film or the semiconductor film is equal to or more than the total volume of the active material deposited during charging, the active active material deposited It becomes possible to reduce the contact area with the electrolytic solution, the dendrite growth is further suppressed, and it is possible to form a secondary battery having a longer cycle life.

【0045】本発明では、負極を構成する導電体の表面
の少なくとも突起部等の局所的電界集中部を被覆する絶
縁体膜または半導体膜が、陽極酸化膜、陽極析出、陰極
析出、モノマーまたはオレゴマーの電解重合膜、電気泳
動電着膜によるポリマーまたは酸化物膜、から選択され
る一種類以上の膜で形成されるのが望ましい。
In the present invention, the insulator film or the semiconductor film covering at least the local electric field concentration portion such as the protrusions on the surface of the conductor constituting the negative electrode is an anodic oxide film, anodic deposition, cathodic deposition, monomer or olegomer. It is desirable that the film is formed of one or more kinds of films selected from the electrolytic polymerized film, the polymer or oxide film formed by the electrophoretic electrodeposition film.

【0046】また、本発明では少なくとも導電体材料よ
り成る負極表面を、処理電解液中で陽極酸化、陽極析
出、陰極析出、電解重合、電気泳動電着から選択される
一種類以上の電気化学的な方法を用いて、特に負極表面
の突起部に選択的に絶縁体膜または半導体膜を形成する
ことが好ましい。
In the present invention, the surface of the negative electrode made of at least a conductive material is subjected to at least one type of electrochemical treatment selected from anodic oxidation, anodic deposition, cathodic deposition, electrolytic polymerization, and electrophoretic electrodeposition in the treatment electrolytic solution. It is preferable to selectively form an insulator film or a semiconductor film on the protrusions on the surface of the negative electrode by using such a method.

【0047】上記電気化学的皮膜形成方法は、電界密度
の大きい箇所から選択的に反応が起きるので、電界強度
の大きい導電体の突起部などに集中的に被膜を形成する
ことができ比較的簡単に見かけ上の電界を均一化でき
る。
In the above-mentioned electrochemical film forming method, since the reaction is selectively caused from the place where the electric field density is large, it is possible to form the film intensively on the protrusions of the conductor having the high electric field strength, which is relatively simple. The apparent electric field can be made uniform.

【0048】上記手法の内、陽極酸化を負極導電体の金
属に施す時の反応では、金属イオンを溶出させ同時に金
属酸化膜物を析出する反応が起こるので、孔が形成され
て比表面積を高めることができるので、突起部等の局所
的電界集中部を有する導電体表面を絶縁体膜または半導
体膜で被覆する方法としてより好ましい。なお、負極が
高比表面積を有することは、充電時の実質的な電流密度
を下げることができ、活物質がリチウムである亜鉛の場
合、デンドライト成長を抑えることができることにな
る。
Among the above methods, in the reaction when anodizing the metal of the negative electrode conductor, the reaction of eluting the metal ions and simultaneously depositing the metal oxide film substance occurs, so that holes are formed and the specific surface area is increased. Therefore, it is more preferable as a method of covering the surface of the conductor having the local electric field concentration portion such as the protrusion with the insulator film or the semiconductor film. The fact that the negative electrode has a high specific surface area can reduce the substantial current density during charging, and can suppress dendrite growth when the active material is zinc, which is lithium.

【0049】さらに、上記処理電解液に負極を構成する
導電体をエッチング溶解する成分を含有している電解液
を用いることによって、負極の導電体に導通する細孔を
多数有した絶縁体または半導体皮膜を負極の導電体表面
に形成することができ、活物質がリチウムあるいは亜鉛
の場合、デンドライト成長をより抑えることができるこ
とになる。
Furthermore, by using an electrolytic solution containing a component that etches and dissolves the conductor constituting the negative electrode in the treatment electrolytic solution, an insulator or semiconductor having a large number of pores that conduct to the conductor of the negative electrode. A film can be formed on the conductor surface of the negative electrode, and when the active material is lithium or zinc, dendrite growth can be further suppressed.

【0050】またさらに、上記負極の処理の前あるいは
後あるいは前後で、負極表面をエッチング処理を施すこ
とによって処理電解液中での陽極酸化、陽極析出、陰極
析出、電解重合、電気泳動電着の電気化学処理前のエッ
チング処理は、負極の比表面積を高めることができる。
負極の比表面積を増すことは充電時の実質的な電流密度
を低下させることになり、活物質のデンドライト成長や
電池の電解液の分解反応などの副反応を抑えることにな
る。
Furthermore, before, after, or before or after the treatment of the negative electrode, the negative electrode surface is subjected to an etching treatment so that anodization, anodic deposition, cathodic deposition, electrolytic polymerization, or electrophoretic electrodeposition in the treated electrolytic solution can be performed. The etching treatment before the electrochemical treatment can increase the specific surface area of the negative electrode.
Increasing the specific surface area of the negative electrode lowers the substantial current density during charging, and suppresses side reactions such as dendrite growth of the active material and decomposition reaction of the battery electrolyte.

【0051】処理電解液中での陽極酸化、陰極酸化、電
解重合、電気泳動電着の処理後のエッチング処理は、負
極を構成する導電体と導通する絶縁体膜または半導体膜
に開孔した細孔容積を増やすことができる。前記図1
(c)の説明で述べたように、細孔容積を増やすことに
よって、充電時に析出するリチウムや亜鉛の活性な活物
質の反応面積を低減することになり、結果として充放電
サイクル寿命を延ばすことが可能になる。
The etching treatment after the treatments of anodic oxidation, cathodic oxidation, electrolytic polymerization, and electrophoretic electrodeposition in the treatment electrolytic solution is performed by forming fine holes in the insulator film or semiconductor film that are electrically connected to the conductor forming the negative electrode. Pore volume can be increased. FIG. 1
As described in the explanation of (c), by increasing the pore volume, the reaction area of the active active material of lithium or zinc deposited during charging is reduced, and as a result, the charge / discharge cycle life is extended. Will be possible.

【0052】さらに、上記陽極酸化、陽極(アノード)
析出、陰極(カソード)析出、電解重合、電気泳動電
着、電気化学エッチングの電気化学的皮膜形成処理が処
理電解液中で対向電極と被処理体である二次電池用負極
間に、直流電界、交流電界、パルス電界、これらを組み
合わせた電界、から選択される電界を印加して処理する
ことは好ましい。交流電界を印加する場合は、絶縁体膜
または半導体膜の形成のための堆積反応を容易にし、堆
積反応とエッチング反応を同時に行うことが可能であ
り、負極を構成する導電体に導通する細孔を形成しやす
くなる。また、パルス電界を印加する場合は、電解液の
抵抗が高い場合にも、負極表面の突起部への絶縁体膜ま
たは半導体膜の形成の制御が容易になる。
Further, the above-mentioned anodic oxidation, anodic (anode)
Electrochemical film forming treatments such as deposition, cathode deposition, electrolytic polymerization, electrophoretic electrodeposition, and electrochemical etching are performed in the treatment electrolyte solution between the counter electrode and the negative electrode for the secondary battery, which is the object to be treated, by applying a DC electric field. It is preferable to apply and process an electric field selected from an alternating current electric field, a pulsed electric field, and an electric field combining these. When an AC electric field is applied, it is possible to facilitate the deposition reaction for forming the insulator film or the semiconductor film, and to simultaneously perform the deposition reaction and the etching reaction, and the pores that conduct to the conductor that constitutes the negative electrode. Easier to form. In addition, when a pulsed electric field is applied, even if the resistance of the electrolytic solution is high, it becomes easy to control the formation of the insulator film or the semiconductor film on the protrusion on the negative electrode surface.

【0053】さらに、本発明では、上記電気化学的被膜
形成処理やエッチング処理に水溶液を用いる場合、水と
混合する沸点200℃以下の有機溶媒に処理後の負極を
浸漬し、負極中の水分を該有機溶媒で置換した後、減圧
乾燥することが望ましい。
Further, in the present invention, when an aqueous solution is used for the above-mentioned electrochemical film forming treatment or etching treatment, the treated negative electrode is immersed in an organic solvent having a boiling point of 200 ° C. or less which is mixed with water to remove water in the negative electrode. After substituting with the organic solvent, it is desirable to dry under reduced pressure.

【0054】前記電解液に水溶液を用い電気化学的に形
成した半導体あるいは絶縁体の被膜は、多数の細孔の細
孔の奥深くに水分を吸着して形成されるため、通常の乾
燥方法だけでは十分に水分を除去できず、特に負極活物
質がリチウムである場合の二次電池を用いた場合には、
吸着水分と充電時に析出するリチウムが反応して、放電
容量が低下する問題が起きることになる。この有機溶剤
による置換処理は、負極の吸着水分の除去に効果があ
り、二次電池充電時にリチウムの析出より形成される放
電溶出不能なリチウム化合物を低減することができる。
A film of a semiconductor or an insulator formed electrochemically by using an aqueous solution as the electrolytic solution is formed by adsorbing water deep inside the pores of a large number of pores. When the secondary battery in which the water content cannot be sufficiently removed and the negative electrode active material is lithium is used,
The adsorbed water reacts with lithium deposited during charging, which causes a problem that the discharge capacity decreases. The replacement treatment with the organic solvent is effective in removing the adsorbed water content of the negative electrode, and can reduce the lithium compound that cannot be eluted by discharge due to the deposition of lithium during charging of the secondary battery.

【0055】すなわち、上記有機溶剤に浸して吸着水分
を置換することによって、有機溶剤が負極細孔中に残留
しても水分と析出リチウムのような反応は避けられ、さ
らに水と共沸混合物を作る溶剤を用いた場合には、蒸発
する沸点を水の沸点より下げることができるので、乾燥
による脱水が容易になる。
That is, by substituting the adsorbed moisture by immersing it in the above organic solvent, even if the organic solvent remains in the negative electrode pores, a reaction such as moisture and precipitated lithium is avoided, and water and an azeotropic mixture are further mixed. When the solvent to be prepared is used, the boiling point of evaporation can be made lower than the boiling point of water, so that dehydration by drying becomes easy.

【0056】したがって、上記有機溶媒は負極の乾燥時
に除去が容易であることが好ましく、置換処理に使用す
る有機溶媒の沸点は、200℃以下であることが好まし
く、100℃以下であることがより好ましい。
Therefore, it is preferable that the organic solvent is easily removed when the negative electrode is dried, and the boiling point of the organic solvent used for the substitution treatment is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower. preferable.

【0057】またさらに、上記陽極酸化、陰極酸化、電
解重合、電気泳動電着、などの電気化学的手法で負極表
面の突起部に選択的に絶縁体膜または半導体膜を形成し
た後に、撥水処理を施すことは望ましい。これによっ
て、二次電池の充電時に析出する金属リチウムと反応す
る水分の吸着を一層低減することが可能になる。
Furthermore, after an insulator film or a semiconductor film is selectively formed on the protrusions on the negative electrode surface by an electrochemical method such as the above-mentioned anodic oxidation, cathodic oxidation, electrolytic polymerization, electrophoretic electrodeposition, etc., water repellency is obtained. It is desirable to apply treatment. This makes it possible to further reduce the adsorption of water that reacts with metallic lithium deposited during charging of the secondary battery.

【0058】(負極)本発明の負極は、導電体を有し、
負極を構成する導電体の例としてはアルミニウム、チタ
ン、マグネシウム、タングステン、モリブデン、鉛、シ
リコン、ゲルマニウム、ジルコニウム、タリウム、ニオ
ブ、ハフニウム、アンチモン、銅、ニッケル、クロム、
白金、金、から選択される一種以上の元素から成る材料
が挙げられる。ステンレススチールのような材料も使用
できる。
(Negative Electrode) The negative electrode of the present invention has a conductor,
Examples of the conductor forming the negative electrode include aluminum, titanium, magnesium, tungsten, molybdenum, lead, silicon, germanium, zirconium, thallium, niobium, hafnium, antimony, copper, nickel and chromium,
A material composed of one or more elements selected from platinum and gold can be mentioned. Materials such as stainless steel can also be used.

【0059】上記導電体の形状としては、板状、箔状、
スポンジ状、パンチングメタル、エキスパンドメタル、
メッシュ状、織物状、粉末状、フレーク状、繊維状、な
どいずれの形状も採用できる。粉末状、フレーク状、繊
維状、などそのままで電極形状を保持可能でないもの
は、無機ガラスや有機樹脂の結着剤を添加して成形する
か、さらにそれらを焼結して使用することもできる。
The conductor has a plate shape, a foil shape,
Sponge-like, punching metal, expanded metal,
Any shape such as a mesh shape, a woven shape, a powder shape, a flake shape, and a fiber shape can be adopted. For powders, flakes, fibers, etc. that cannot retain the electrode shape as it is, they can be molded by adding a binder of inorganic glass or organic resin, or can be used by sintering them. .

【0060】上記結着剤のほかに、集電性を向上させる
為に導電補助剤を添加してもよい。結着剤としては、特
に電池内の電解液の安定なものが好ましく、たとえば、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、
ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン
コポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンタ−ポリマ
ー、などが挙げられる。導電補助剤としては、カーボン
ブラック(たとえばケッチェンブラック、アセチレンブ
ラック),グラファイトなどの炭素粉及び炭素繊維が使
用できる。
In addition to the above-mentioned binder, a conductive auxiliary agent may be added to improve the current collecting property. The binder is preferably a stable electrolyte in the battery, for example,
Polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride,
Examples include polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymers, ethylene-propylene-dienter-polymers, and the like. As the conductive auxiliary agent, carbon powder (for example, Ketjen black, acetylene black), carbon powder such as graphite, and carbon fiber can be used.

【0061】もちろん、粉末状、フレーク状、繊維状、
などの導電体を結着剤で、板状、箔状、スポンジ状、パ
ンチングメタル、エキスパンドメタル、メッシュ状、織
物状の、導電体に塗布結着させて、負極を形成しても構
わない。塗布方法としては、スクリーン印刷、コーター
塗布、スプレー塗布などの方法が採用できる。
Of course, powder, flakes, fibers,
The negative electrode may be formed by applying and binding a conductor such as a plate, foil, sponge, punching metal, expanded metal, mesh, or fabric with a binder. As a coating method, methods such as screen printing, coater coating, and spray coating can be adopted.

【0062】本発明の負極として採用する負極の処理
は、前記箔状、粉末状などの導電体より形成された負極
を、電気化学処理して負極表面の少なくとも導電性の突
起部に絶縁体膜または半導体膜を形成する、また、必要
に応じて電気化学的膜形成の前後でエッチング処理を施
すものである。
The treatment of the negative electrode used as the negative electrode of the present invention is carried out by electrochemically treating the negative electrode formed of a conductor such as the foil or powder to form an insulator film on at least the conductive protrusions on the surface of the negative electrode. Alternatively, a semiconductor film is formed, and if necessary, an etching treatment is performed before and after the electrochemical film formation.

【0063】電気化学的被膜形成方法としては、前述し
たように陽極酸化、陽極析出、陰極析出、電解重合、電
気泳動電着、などの方法が採用できる。
As the method for forming the electrochemical coating, methods such as anodic oxidation, anodic deposition, cathodic deposition, electrolytic polymerization, and electrophoretic electrodeposition as described above can be employed.

【0064】陽極酸化の方法としては、負極を構成する
導電体がアルミニウム、チタン、マグネシウム、タング
ステン、モリブデン、鉛、シリコン、ゲルマニウム、ジ
ルコニウム、タリウム、ニオブ、ハフニウム、アンチモ
ン、などの元素を含有している場合、処理電解液とし
て、硫酸、しゅう酸、りん酸、クロム酸、ほう酸、スル
ホサリチル酸、pフェノールスルホン酸、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、りん酸ナトリ
ウム、ほう酸アンモニウム、酒石酸アンモニウム、りん
酸アンモニウム、マロン酸、などの水溶液を使用でき、
その種類や溶液濃度を選択することによって、及び/又
は、電界印加の条件を選ぶことによって、酸化被膜の厚
みや密度、細孔容積や密度などの最適化を図ることがで
きる。また、導電体が化学的に溶解する成分を添加する
か処理電解液を選択するかによって、導電体の素地と導
通する細孔を被膜に形成することが一層容易になる。
As a method of anodic oxidation, the conductor forming the negative electrode contains an element such as aluminum, titanium, magnesium, tungsten, molybdenum, lead, silicon, germanium, zirconium, thallium, niobium, hafnium or antimony. If so, the treating electrolyte is sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, boric acid, sulfosalicylic acid, p-phenol sulfonic acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium phosphate, ammonium borate, ammonium tartrate. , Aqueous solution of ammonium phosphate, malonic acid, etc. can be used,
The thickness and density of the oxide film, the pore volume and the density can be optimized by selecting the type and the solution concentration and / or by selecting the conditions for applying the electric field. Further, depending on whether a component in which the conductor is chemically dissolved is added or a treatment electrolyte is selected, it becomes easier to form pores in the coating film that are electrically connected to the base material of the conductor.

【0065】処理電解液中での陽極(アノード)析出の
方法としては、処理電解液に、ニッケル、コバルト、マ
ンガン、銅、イリジウム、などの低原子価の単純塩ある
いは錯体の水溶液などを使用して、アノード酸化して、
酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化銅、
酸化イリジウム、などの酸化膜を形成する方法が採用で
きる。
As a method for depositing an anode in the treatment electrolytic solution, an aqueous solution of a low-valent simple salt or complex such as nickel, cobalt, manganese, copper or iridium is used as the treatment electrolytic solution. And anodic oxidation,
Nickel oxide, cobalt oxide, manganese oxide, copper oxide,
A method of forming an oxide film such as iridium oxide can be used.

【0066】処理電解液中での陰極(カソード)析出の
方法としては、処理電解液に、タングステン、モリブデ
ン、バナジウム、などの高原子価のオキソ酸塩の水溶液
などを使用して、カソード還元して、酸化タングステ
ン、酸化モリブデン、酸化バナジウム、などの酸化膜を
形成する方法が採用できる。
The method of depositing the cathode in the treatment electrolyte solution is to carry out the cathode reduction by using an aqueous solution of a high-valent oxo acid salt such as tungsten, molybdenum, vanadium, etc. in the treatment electrolyte solution. Then, a method of forming an oxide film of tungsten oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, or the like can be employed.

【0067】電解重合の方法は、処理電解液中にモノマ
ーまたはオレゴマーを添加して、電界を印加して重合皮
膜を形成する方法である。重合皮膜が導電性を有するよ
うになるモノマーまたはオレゴマーの添加は通常は適さ
ないが、導電性が充分低い場合には適用することも可能
である。添加するモノマーの例としては、ジベンゾクラ
ウンエーテル、フラン、などが挙げられる。なお、電界
重合の処理電解液はリチウム電池に使用する電解液を使
用することもできる。
The electrolytic polymerization method is a method in which a monomer or an olegomer is added to a treated electrolytic solution and an electric field is applied to form a polymerized film. The addition of a monomer or olegomer that renders the polymer coating electrically conductive is usually not suitable, but can be applied if the electrical conductivity is sufficiently low. Examples of the added monomer include dibenzocrown ether and furan. The electrolytic solution used for the electrolytic polymerization may be the electrolytic solution used for lithium batteries.

【0068】電気泳動電着の方法としては、通常電着塗
装に用いられている電着塗料用ポリマー溶液、あるいは
界面活性剤を添加した添加した無機酸化物のゾル溶液が
使用できる。選択的に負極表面の突起部に被膜を形成さ
せるためには、電解液及び添加物の濃度、電解印加の条
件、を適宜選択すれば良い。
As the electrophoretic electrodeposition method, a polymer solution for an electrodeposition coating which is usually used for electrodeposition coating or a sol solution of an inorganic oxide added with a surfactant can be used. In order to selectively form a coating film on the protrusions on the surface of the negative electrode, the concentrations of the electrolytic solution and the additive and the conditions for electrolytic application may be appropriately selected.

【0069】負極活物質がリチウムの場合において、正
極活物質にリチウム元素を含有する活物質を使用する場
合には、上記方法で作製する負極をそのまま使用すれば
よい。負極にリチウムがなくとも充電によって正極活物
質からのリチウムが析出して負極活物質として機能す
る。又正極活物質にリチウム元素を含有しない活物質を
使用する場合には、導電体にリチウムを混合して上記負
極を形成するか、上記負極の導電体にリチウム合金を採
用する。
When the negative electrode active material is lithium and an active material containing a lithium element is used as the positive electrode active material, the negative electrode produced by the above method may be used as it is. Even if there is no lithium in the negative electrode, lithium from the positive electrode active material is deposited by charging and functions as a negative electrode active material. When an active material containing no lithium element is used as the positive electrode active material, lithium is mixed with a conductor to form the negative electrode, or a lithium alloy is used as the conductor of the negative electrode.

【0070】負極活物質が亜鉛の場合は、予め上記方法
で形成した負極に亜鉛を電気化学的にメッキを施し、析
出させた負極を使用するか、導電体に亜鉛を混合して上
記負極を形成するか、上記負極の導電体に亜鉛合金を採
用すればよい。
When the negative electrode active material is zinc, the negative electrode previously formed by the above method is electrochemically plated with zinc and the negative electrode deposited is used, or the negative electrode is prepared by mixing zinc with a conductor. It may be formed or a zinc alloy may be adopted as the conductor of the negative electrode.

【0071】(エッチング処理)本発明の負極のエッチ
ング処理が、電解液中での陽極酸化、陽極析出、陰極析
出、電解重合、電気泳動電着などの電気化学的被膜形成
処理前においては、負極の比表面積を高める効果があ
る。また、電気化学的被膜形成処理後のエッチング処理
においては、負極を構成する導電体と導通する絶縁体又
は半導体膜に開口した細孔容積を増やす効果がある。
(Etching Treatment) The etching treatment of the negative electrode of the present invention is carried out before the electrochemical coating forming treatment such as anodic oxidation in the electrolytic solution, anodic deposition, cathodic deposition, electrolytic polymerization, electrophoretic electrodeposition. Has the effect of increasing the specific surface area. Further, in the etching process after the electrochemical film forming process, there is an effect of increasing the volume of pores opened in the insulator or the semiconductor film which is electrically connected to the conductor forming the negative electrode.

【0072】エッチング方法としては、化学エッチン
グ、電気化学エッチング、プラズマエッチングなどの手
法が好適に採用できる。
As the etching method, methods such as chemical etching, electrochemical etching, plasma etching and the like can be preferably adopted.

【0073】化学エッチングは、酸あるいはアルカリと
反応させて、エッチングするものである。具体例として
は、以下のようなものがある。
In the chemical etching, etching is performed by reacting with acid or alkali. The following are specific examples.

【0074】例えば、負極を構成する導電体がアルミニ
ウムである場合のエッチング液としては、りん酸、硫
酸、塩酸、硝酸、フッ化水素酸、酢酸、などの酸、水酸
化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、エチ
レンジアミン、などの塩基、及びこれらの混合溶液など
が用いられる。負極を構成する導電体がニッケルの場合
のエッチング液としては、硝酸、などの希酸が、用いら
れる。負極を構成する導電体が銅の場合のエッチング液
としては、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸などの有機酸、塩化
第二銅溶液、塩化第二鉄溶液、アンモニア水、などが使
用できる。負極を構成する導電体がチタンの場合のエッ
チング液としては、フッ酸、りん酸、などが使用でき
る。
For example, when the conductor forming the negative electrode is aluminum, the etching solution is an acid such as phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, acetic acid, potassium hydroxide, sodium hydroxide, Bases such as lithium hydroxide and ethylenediamine, and mixed solutions thereof are used. A dilute acid such as nitric acid is used as an etching solution when the conductor forming the negative electrode is nickel. When the conductor forming the negative electrode is copper, an organic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or acetic acid, a cupric chloride solution, a ferric chloride solution, or ammonia water can be used as the etching solution. When the conductor forming the negative electrode is titanium, hydrofluoric acid, phosphoric acid, or the like can be used as the etching solution.

【0075】電気化学エッチングは、電解液中で対極間
に電界を印加して、電気化学的に金属イオンとして溶出
させるものである。負極を構成する導電体がアルミニウ
ムの場合の電解液としては、りん酸、硫酸、クロム酸の
混合溶液などが用いられる。負極を構成する導電体が銅
の場合のエッチング液としては、りん酸溶液などが使用
できる。
In the electrochemical etching, an electric field is applied between counter electrodes in an electrolytic solution to electrochemically elute it as metal ions. When the conductor forming the negative electrode is aluminum, a mixed solution of phosphoric acid, sulfuric acid and chromic acid is used as the electrolytic solution. A phosphoric acid solution or the like can be used as an etching solution when the conductor forming the negative electrode is copper.

【0076】プラズマエッチングは、エッチング用のガ
スをプラズマ化して、反応性のイオンやラジカルを反応
させてエッチングする方法である。原料のエッチングガ
スとしては、テトラクロロメタン、テトラフルオロメタ
ン、塩素、トリクロロモノフルオロメタン、ジクロロジ
フルオロメタン、クロロトリフルオロメタン、などが使
用できる。
Plasma etching is a method in which an etching gas is turned into plasma and reactive ions and radicals are reacted to perform etching. As the raw material etching gas, tetrachloromethane, tetrafluoromethane, chlorine, trichloromonofluoromethane, dichlorodifluoromethane, chlorotrifluoromethane, or the like can be used.

【0077】(撥水処理)前記電気化学的被膜形成法に
て、負極表面の突起部に絶縁体膜または半導体膜を形成
した後、撥水処理を施して、水分の吸着を低減すること
は好ましい。撥水処理の方法としては、フッ素樹脂を塗
布コーティング、プラズマコーティング、スパッタリン
グで被覆する方法の他に、金属塩のメッキ処理液にフッ
素樹脂のオレゴマーと界面活性剤を分散させた液を使用
して、電解メッキ、あるいは化学(無電解)メッキをす
る方法が好適に採用できる。
(Water repellent treatment) After the insulator film or the semiconductor film is formed on the protrusions on the surface of the negative electrode by the electrochemical film forming method, the water repellent treatment is applied to reduce the adsorption of water. preferable. As a method of water repellent treatment, in addition to a method of coating a fluororesin by coating, plasma coating, or sputtering, a solution in which a fluororesin olegomer and a surfactant are dispersed in a plating solution of a metal salt is used. The method of electrolytic plating or chemical (electroless) plating can be preferably adopted.

【0078】(負極の表面被覆)本発明の電池の負極表
面をリチウムイオンを選択的に透過して、析出するリチ
ウム金属は透過しない絶縁体膜または半導体膜の被膜で
被覆することによって、充電時のデンドライト発生の抑
制効果をさらに高めることができる。
(Negative Electrode Surface Coating) By coating the surface of the negative electrode of the battery of the present invention with a film of an insulating film or a semiconductor film which selectively permeates lithium ions and does not permeate precipitated lithium metal, during charging. The effect of suppressing the generation of dendrites can be further enhanced.

【0079】本発明の負極表面を被覆する材料として
は、リチウムイオンを透過できる細口あるいは分子構造
を有するものを使用する。リチウムイオンを透過できる
分子構造を有するもの例としては、大冠状エーテルの構
造、エーテル結合を有する構造などを有する高分子が挙
げられる。リチウムイオンを透過できる細口を積極的に
作製する方法としては、被膜材料の塗液中に電解質塩な
どの塗膜形成後溶出可能な材料を混合しておく、発泡剤
または容易に熱分解する材料などを混合しておき、細口
を作製する方法が採用できる。
As a material for coating the surface of the negative electrode of the present invention, a material having a narrow mouth or a molecular structure capable of transmitting lithium ions is used. Examples of those having a molecular structure capable of penetrating lithium ions include polymers having a structure of a large crown ether, a structure having an ether bond, and the like. As a method of positively producing a fine mouth through which lithium ions can pass, a foaming agent or a material that is easily pyrolyzed is prepared by mixing a coating solution for the coating material with a material such as an electrolyte salt that can be eluted after forming the coating film. It is possible to adopt a method of preparing a narrow mouth by mixing the above.

【0080】(正極)正極は、通常、正極活物質を有
し、必要に応じて集電体、導電補助剤、結着剤などを有
する。例えば正極活物質と導電補助剤と結着剤などを混
合し、集電体上に成形して作製する。正極に使用する導
電補助剤は、粉体状あるいは繊維状の、アルミニウム、
銅、ニッケル、ステンレススチール、黒鉛、又はカーボ
ンブラック(たとえばケッチェンブラック、アセチレン
ブラック)などの非晶質カーボン、が使用できる。
(Positive Electrode) The positive electrode usually has a positive electrode active material and, if necessary, a current collector, a conductive auxiliary agent, a binder and the like. For example, a positive electrode active material, a conductive auxiliary agent, a binder and the like are mixed and molded on a current collector. The conductive additive used for the positive electrode is powdery or fibrous aluminum,
Copper, nickel, stainless steel, graphite, or amorphous carbon such as carbon black (eg Ketjen black, acetylene black) can be used.

【0081】結着剤としては、電解液に安定なものが好
ましく、たとえば、電解液が非水溶媒系では、ポリテト
ラフルオロエチレン、ポリフッ化ビリニデン、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンコポリマ
ー、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー、など
のフッ素樹脂やポリオレフィンが挙げられる。電解液が
水溶液系の場合には、ポリビニルアルコールやセルロー
スやポリアミドなども使用できる。
The binder is preferably one which is stable in the electrolytic solution. For example, when the electrolytic solution is a non-aqueous solvent system, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene. Fluorine resins such as diene terpolymers and polyolefins. When the electrolytic solution is an aqueous solution, polyvinyl alcohol, cellulose, polyamide or the like can be used.

【0082】集電体は充放電時の電極反応で効率よく消
費する電流を供給するあるいは発生する電流を集電する
役目を担っている。したがって、電導度が高く、かつ電
池反応に不活性な材質が望ましい。好ましい材質として
は、ニッケル、チタニウム、銅、アルミニウム、ステン
レススチール、白金、パラジウム、金、亜鉛、各種合
金、及び上記材料の二種以上の複合金属が挙げられる。
集電体の形状としては、板状、箔状、メッシュ状、スポ
ンジ状、繊維状、パンチングメタル、エキスパンドメタ
ル、などの形状が採用できる。
The current collector has a role of supplying a current that is efficiently consumed by the electrode reaction during charging / discharging or collecting a current that is generated. Therefore, a material having high electric conductivity and inert to the battery reaction is desirable. Preferable materials include nickel, titanium, copper, aluminum, stainless steel, platinum, palladium, gold, zinc, various alloys, and composite metals of two or more of the above materials.
As the shape of the current collector, a plate shape, a foil shape, a mesh shape, a sponge shape, a fiber shape, a punching metal, an expanded metal, or the like can be adopted.

【0083】(負極活物質がリチウムの場合の正極活物
質)負極活物質がリチウムの電池では、正極活物質は、
リチウム元素を含有する遷移金属酸化物や遷移金属硫化
物が好適に用いられる。遷移金属酸化物や遷移金属硫化
物の遷移金属元素としては、部分的にd殻あるいはf殻
を有する元素で、Sc,Y,ランタノイド,アクチノイ
ド,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,
W,Mn,Tc,Re,Fe,Ru,Os,Co,R
h,Ir,Ni,Pd,Pt,Cu,Ag,Auを用い
る。主には、第一遷移系列金属のTi,V,Cr,M
n,Fe,Co,Ni,Cuを使用するのが好ましい。
上記正極活物質にリチウムを含有させる為には、遷移金
属酸化物や遷移金属硫化物の調製時にリチウム化合物を
反のうっせて調製すればよい。
(Positive Electrode Active Material When Negative Electrode Active Material is Lithium) In a battery in which the negative electrode active material is lithium, the positive electrode active material is
A transition metal oxide or a transition metal sulfide containing a lithium element is preferably used. The transition metal element of the transition metal oxide or the transition metal sulfide is an element partially having a d-shell or f-shell, and is Sc, Y, a lanthanoid, an actinide, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr. , Mo,
W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, R
h, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag and Au are used. Mainly, Ti, V, Cr, M of the first transition series metals
Preference is given to using n, Fe, Co, Ni, Cu.
In order to contain lithium in the positive electrode active material, a lithium compound may be prepared by reacting the transition metal oxide or the transition metal sulfide during preparation.

【0084】(負極活物質が亜鉛の場合の正極活物質)
負極活物質が亜鉛であるニッケル亜鉛電池では、正極活
物質に酸化水酸化ニッケルを用いるのが好ましい。負極
活物質が亜鉛である空気亜鉛電池では、正極活物質は酸
素であり、正極は通常集電体と触媒と撥水材を有する。
触媒には多孔質炭素,多孔質ニッケル,酸化銅などが用
いられる。撥水材としては、多孔質の四フッ化エチレン
樹脂のようなフッ素樹脂が用いられる。
(Positive Electrode Active Material When Negative Electrode Active Material is Zinc)
In a nickel-zinc battery in which the negative electrode active material is zinc, it is preferable to use nickel oxide hydroxide as the positive electrode active material. In an air zinc battery in which the negative electrode active material is zinc, the positive electrode active material is oxygen, and the positive electrode usually has a current collector, a catalyst, and a water repellent material.
Porous carbon, porous nickel, copper oxide, etc. are used for the catalyst. As the water repellent material, a fluororesin such as a porous tetrafluoroethylene resin is used.

【0085】負極活物質が亜鉛である亜鉛臭素電池で
は、正極活物質には臭素を用いる。
In a zinc bromine battery in which the negative electrode active material is zinc, bromine is used as the positive electrode active material.

【0086】(セパレータ)セパレーターとしては、負
極と正極の短絡を防ぐ役割を持っている。また、電解液
を保持する役目を有する場合もある。セパレーターはリ
チウムイオンや水酸化イオンなど電池反応に関与するイ
オンが移動できる細孔を有し、電池内の電解液に不溶で
安定である必要があるため、ガラス,ポリプロピレン,
ポリエチレン,フッ素樹脂,ポリアミドなどの不織布あ
るいはミクロポア構造の材料のものが用いられる。ま
た、微細孔を有する金属酸化物フィルムあるいは金属酸
化物を複合化した樹脂フィルムも使用できる。特に多層
状構造をした金属酸化物フィルムを使用した場合には、
デンドライトが貫通しにくく短絡防止に効果がある。難
燃材であるフッ素樹脂フィルムあるいは不燃材であるガ
ラスや金属酸化物フィルムを用いた場合には、より安全
性を高めることができる。
(Separator) The separator has a role of preventing a short circuit between the negative electrode and the positive electrode. It may also have a role of holding the electrolytic solution. Since the separator has pores through which ions involved in the battery reaction such as lithium ions and hydroxide ions can move, and is required to be insoluble and stable in the electrolyte solution in the battery, glass, polypropylene,
A non-woven fabric such as polyethylene, fluororesin or polyamide, or a material having a micropore structure is used. Further, a metal oxide film having fine pores or a resin film in which a metal oxide is composited can also be used. Especially when using a metal oxide film having a multilayer structure,
Dendrite is less likely to penetrate and is effective in preventing short circuits. When a fluororesin film which is a flame retardant material or a glass or metal oxide film which is a nonflammable material is used, the safety can be further enhanced.

【0087】(電解質)電解質はそのままの状態で使用
する場合のほかに、溶媒を溶解した溶液にポリマーなど
のゲル化剤を添加して固定化したものを使用することが
できる。一般的には、溶媒に電解質を溶かした電解液を
多孔性のセパレーターに保液させて使用する。
(Electrolyte) In addition to the case where the electrolyte is used as it is, a solution in which a solvent is dissolved and a gelling agent such as a polymer is added and immobilized can be used. Generally, an electrolyte solution obtained by dissolving an electrolyte in a solvent is used by holding it in a porous separator.

【0088】電解質の導電率は高ければ高いほど好まし
く、少なくとも25℃での導電率は1×10-3S/cm
以上であることが望ましく、5×10-3S/cm以上あ
ることがより好ましい。
The higher the conductivity of the electrolyte, the more preferable, and the conductivity at least at 25 ° C. is 1 × 10 −3 S / cm.
It is desirable that it is at least 5 × 10 −3 S / cm, and more desirably at least 5 × 10 −3 S / cm.

【0089】(負極活物質がリチウムの場合)電解質
は、H2 SO4 、HC1、HNO3 などの酸、リチウム
イオン(Li+)とルイス酸イオン(SF4 −、PF6
−、ClO4 −、CF3 SO3 −、BPh4 −(Ph:
フェニル基))から成る塩、およびこれらの混合塩を用
いるのが好ましい。上記支持電解質のほかには、ナトリ
ウムイオン,カリウムイオン,テトラアルキルアンモニ
ウムイオン,などの陽イオンとルイス酸イオンとの塩も
好適に使用できる。上記塩は、減圧下で加熱したりし
て、十分な脱水及び脱酸素しておくことが望ましい。
(When the negative electrode active material is lithium) The electrolyte is an acid such as H 2 SO 4 , HC 1 or HNO 3 , lithium ion (Li + ) and Lewis acid ion (SF 4 −, PF 6).
-, ClO 4 -, CF 3 SO 3 -, BPh 4 - (Ph:
Preference is given to using salts consisting of phenyl groups)) and mixed salts thereof. In addition to the above supporting electrolyte, a salt of a cation such as sodium ion, potassium ion, tetraalkylammonium ion and Lewis acid ion can also be preferably used. It is desirable that the above salt be sufficiently dehydrated and deoxidized by heating under reduced pressure.

【0090】電解質の溶媒としては、アセトニトリル、
ベンゾニトリル、プロピレンカーボネイト、エチレンカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ニ
トリベンゼン、ジクロロエタン、ジエトキシエタン、
1,2−ジメトキシエタン、クロロベンゼン、γ−ブチ
ロラクトン、ジオキソラン、スルホラン、ニトロメタ
ン、ジメチルサルファイド、ジメチルサルオキシド、ジ
メトキシエタン、ギ酸メチル、3−メチル−2−オキダ
ゾリジノン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−プロ
ピルシドノン、二酸化イオウ、塩化ホスホリル、酸化チ
オニル、塩化スルフリル、など、およびこれらの混合的
が好適に使用できる。
As a solvent for the electrolyte, acetonitrile,
Benzonitrile, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dimethylformamide, tetrahydrofuran, nitribenzene, dichloroethane, diethoxyethane,
1,2-dimethoxyethane, chlorobenzene, γ-butyrolactone, dioxolane, sulfolane, nitromethane, dimethyl sulfide, dimethylsulfoxide, dimethoxyethane, methyl formate, 3-methyl-2-oxazolidinone, 2-methyltetrahydrofuran, 3-propylsydnone , Sulfur dioxide, phosphoryl chloride, thionyl oxide, sulfuryl chloride, and the like, and mixtures thereof can be preferably used.

【0091】上記溶媒は、活性アルミナ、モレキューラ
シーブ、五酸化リン、塩化カルシウムなどで脱水する
か、溶媒によっては、不活性ガス中でアルカリ金属共存
下で蒸留として不純物除去と脱水をも行うのがよい。
The above solvent is dehydrated with activated alumina, molecular sieve, phosphorus pentoxide, calcium chloride or the like, or depending on the solvent, the removal of impurities and dehydration are also carried out by distillation in the presence of an alkali metal in an inert gas. Is good.

【0092】電解液の漏洩を防止するために、ゲル化す
ることが好ましい。ゲル化剤としては電解液の溶媒を吸
収して膨潤するようなポリマーを用いるのが望ましく、
ポリエチレンオキサイドイやポリビニルアルコール、ポ
リアクリルアミドなどのポリマーが用いられる。
Gelation is preferable in order to prevent leakage of the electrolytic solution. As the gelling agent, it is desirable to use a polymer that absorbs the solvent of the electrolytic solution and swells,
Polymers such as polyethylene oxide, polyvinyl alcohol and polyacrylamide are used.

【0093】(負極活物質が亜鉛の場合)電解質として
は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウ
ム、などのアルカリ及び臭化亜鉛などの塩が使用され
る。
(When the negative electrode active material is zinc) As the electrolyte, alkalis such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide and salts such as zinc bromide are used.

【0094】電解液の漏洩を防止するために、ゲル化す
ることが好ましい。ゲル化剤としては電解液の溶媒を吸
収して膨潤するようなポリマーを用いるのが望ましく、
ポリエチレンオキサイド、ポリビニールアルコール、ポ
リアクリルアミドなどのポリマーやデンプンが用いられ
る。
Gelation is preferable in order to prevent leakage of the electrolytic solution. As the gelling agent, it is desirable to use a polymer that absorbs the solvent of the electrolytic solution and swells,
Polymers such as polyethylene oxide, polyvinyl alcohol and polyacrylamide, and starch are used.

【0095】(電池の形状及び構造)実際の電池の形状
としては、偏平形や円筒形や直方体形、シート形などの
電池がある。スパイラル構造円筒形では、負極と正極の
間にセパレーターをはさんで巻くことによって電極面積
を大きくすることができ、充放電時に大電流を流すこと
ができる。また、直方体形では、二次電池を収納する機
器の収納スペースを有効利用することができる。構造と
しても、単層式と多層式などの構造がある。
(Battery Shape and Structure) Actual battery shapes include flat type, cylindrical type, rectangular parallelepiped type and sheet type batteries. In the spiral cylindrical structure, the electrode area can be increased by winding a separator between the negative electrode and the positive electrode, and a large current can be flowed during charging and discharging. Further, in the rectangular parallelepiped shape, the storage space of the device that stores the secondary battery can be effectively used. As for the structure, there are structures such as a single layer type and a multilayer type.

【0096】図3は、単層式偏平型電池、図4は、スパ
イラル構造円筒形電池の概略断面図の一例である。図3
と図4において、300は負極集電体、301は負極活
物質、303は正極活物質、304は正極集電体、30
5は負極端子(負極キャップ)、306は正極缶、30
7は電解質とセパレーター、310は絶縁パッキング、
311は絶縁板、である。
FIG. 3 is an example of a schematic sectional view of a single-layer flat type battery, and FIG. 4 is a schematic sectional view of a spiral structure cylindrical battery. FIG.
4, reference numeral 300 denotes a negative electrode current collector, 301 denotes a negative electrode active material, 303 denotes a positive electrode active material, 304 denotes a positive electrode current collector, 30
5 is a negative electrode terminal (negative electrode cap), 306 is a positive electrode can, 30
7 is electrolyte and separator, 310 is insulating packing,
311 is an insulating plate.

【0097】図5や図6の電池の組立の一例としては、
負極活物質301と成形した正極活物質303でセパレ
ーター307を挟んで正極缶306に組み込み電解質を
注入した後、負極キャップ305と絶縁パッキング31
0を組、かしめて電池を作製する。
As an example of assembling the battery shown in FIGS. 5 and 6,
After the separator 307 is sandwiched between the negative electrode active material 301 and the molded positive electrode active material 303, and the electrolyte is injected into the positive electrode can 306, the negative electrode cap 305 and the insulating packing 31 are inserted.
0 is assembled and caulked to produce a battery.

【0098】なお、リチウム電池の材料の調製、および
電池の組立は、水とリチウムとの反応を防止し、また、
電池内部での水とリチウムの反応により劣化を防止する
ために水分が十分除去された乾燥空気中、あるいは乾燥
不活性ガス中で行うのが望ましい。
Preparation of the material for the lithium battery and assembly of the battery prevent the reaction between water and lithium, and
It is desirable to carry out in dry air from which water is sufficiently removed or in a dry inert gas in order to prevent deterioration due to the reaction of water and lithium inside the battery.

【0099】(絶縁パッキング)絶縁パッキング310
の材料としては、絶縁性を有した封止物であればよくフ
ッ素樹脂,ポリアミド樹脂,ポリスルフォン樹脂,各種
ゴム等が好適に使用できる。封口方法としては、図3と
図4のように絶縁パッキングなどのガスケットを用いた
かしめ以外にも、ガラス封管,接着剤,溶接,半田付け
などの方法が好適に用いられる。
(Insulating packing) Insulating packing 310
As a material for the above, any sealing material having an insulating property may be used, and a fluororesin, a polyamide resin, a polysulfone resin, various rubbers and the like can be preferably used. As the sealing method, in addition to caulking using a gasket such as an insulating packing as shown in FIGS. 3 and 4, a method such as a glass sealing tube, an adhesive, welding, and soldering is preferably used.

【0100】また、図4の絶縁板の材料としては、各種
有機樹脂材料やセラミックスが好適に用いられる。
Various organic resin materials and ceramics are preferably used as the material of the insulating plate of FIG.

【0101】(外缶)実際の電池の正極缶306や負極
キャップ305の材料としては、ステンレススチール、
特にチランクラッドステンレスや銅クラッドステンレ
ス、ニッケルメッキ鋼板などが好適に用いられる。
(Outer can) As the material of the positive electrode can 306 and the negative electrode cap 305 of the actual battery, stainless steel,
Particularly, Tilan-clad stainless steel, copper-clad stainless steel, nickel-plated steel plate and the like are preferably used.

【0102】図3と図4では正極缶306が電池ケース
を兼ねているが、電池ケースの材料としては、ステンレ
ススチール以外にも亜鉛などの金属、ポリプロピレンな
どのプラスチック、あるいは金属やガラス繊維とプラス
チックの複合材を好適に用いることができる。
In FIGS. 3 and 4, the positive electrode can 306 also serves as a battery case, but as the material of the battery case, metal such as zinc other than stainless steel, plastic such as polypropylene, or metal or glass fiber and plastic is used. The composite material of can be preferably used.

【0103】(安全弁)図3と図4には図示されていな
いが、何らかのの原因で電池の内圧が高まったときの安
全策としては、電池内の圧力を下げる為ゴム、スプリン
グ、等の弾性体や金属ボール、破裂箔などを利用した外
部との連通をはかるための安全弁を設けるのが望まし
い。
(Safety valve) Although not shown in FIGS. 3 and 4, as a safety measure when the internal pressure of the battery rises for some reason, the elastic pressure of rubber, spring, etc. for lowering the internal pressure of the battery is used. It is desirable to provide a safety valve that uses the body, metal balls, ruptured foil, etc. for communication with the outside.

【0104】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明
する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
The present invention will be described in detail below based on examples. The present invention is not limited to these examples.

【0105】(実施例1)構造と組立が簡単な図3に示
した概略断面構造のリチウム二次電池を作製した。
(Example 1) A lithium secondary battery having a schematic sectional structure shown in FIG.

【0106】まず、最大表面粗さ0.8ミクロンの50
ミクロン厚のアルミニウム箔をりん酸:硝酸:酢酸:水
=20:1:2:2の水溶液に浸漬しエッチング処理
し、ついで56重量(wt)%の硫酸水溶液中で、直流
電圧20Vを印加して陽極酸化した後、水酸化カリウム
水溶液でエッチング処理した後水洗し、アセトンとイソ
プロピルアルコール中で負極中の水分を置換し水分を除
去した後、3時間減圧乾燥して負極を調製した。
First, 50 having a maximum surface roughness of 0.8 μm is used.
A micron-thick aluminum foil is immersed in an aqueous solution of phosphoric acid: nitric acid: acetic acid: water = 20: 1: 2: 2 for etching, and then a direct current voltage of 20 V is applied in a 56% by weight (wt)% sulfuric acid aqueous solution. After anodic oxidation, the resultant was subjected to etching treatment with an aqueous potassium hydroxide solution, followed by washing with water, replacing water in the negative electrode with acetone and isopropyl alcohol to remove water, and then drying under reduced pressure for 3 hours to prepare a negative electrode.

【0107】正極活物質としては、電解二酸化マンガン
とリチウムを1:0.4の比率で混合した後、800℃
で加熱してリチウム−マンガン酸化物を調製した。調製
したリチウム−マンガン酸化物にアセチレンブラックの
炭素粉3wt%とポリフッ化ビニリデン粉5wt%を混
合しN−メチルピロリドンを添加してペースト状に調製
した後、アルミニウム箔に塗布乾燥して正極を形成し
た。
As the positive electrode active material, electrolytic manganese dioxide and lithium were mixed at a ratio of 1: 0.4, and then 800 ° C.
The mixture was heated to prepare a lithium-manganese oxide. The prepared lithium-manganese oxide was mixed with 3 wt% of acetylene black carbon powder and 5 wt% of polyvinylidene fluoride powder and N-methylpyrrolidone was added to prepare a paste, which was then applied to an aluminum foil and dried to form a positive electrode. did.

【0108】電解液として、十分に水分を除去したエチ
レンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(D
NC)の等量混合溶媒に、四フッ化ホウ酸リチウム塩を
IM(mol/l)溶解したものを使用した。
As the electrolytic solution, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (D
A solvent obtained by dissolving lithium tetrafluoroborate salt IM (mol / l) in an equal amount mixed solvent of NC) was used.

【0109】セパレータ307は、25ミクロン厚のポ
リプロピレン製微孔セパレータを用いた。
As the separator 307, a polypropylene microporous separator having a thickness of 25 μm was used.

【0110】組立は、乾燥アルゴンガス雰囲気で行い、
負極と正極の間にセパレータ307をはさみ、チタンク
ラッドのステンレス材の正極缶306に挿入して、電解
液を注入した後、チタンクラッドのステンレス材の負極
キャップ305とフッ素ゴムの絶縁パッキング310で
密閉して、リチウム二次電池を作製した。
Assembly was carried out in a dry argon gas atmosphere,
A separator 307 is sandwiched between the negative electrode and the positive electrode, inserted into a titanium-clad stainless steel positive electrode can 306, and an electrolytic solution is injected therein, and then sealed with a titanium-clad stainless steel negative electrode cap 305 and a fluororubber insulating packing 310. Then, a lithium secondary battery was produced.

【0111】負極上には充電によって正極中のリチウム
が移動し析出して負極活性物質となる。
Upon charging, the lithium in the positive electrode moves and deposits on the negative electrode to become a negative electrode active material.

【0112】また、銅デコレーション法を用いて、上記
手順で調製した負極に使用したアルミニウム箔を負極
に、白金に対極して硫酸銅水溶液中で、直流電圧を印加
して、負極上に銅を析出された。銅が析出された負極の
表面をスキャニングマイクロオージェ測定装置でSEM
(走査型電子顕微鏡)像と銅元素のマッピングを行い観
察したところ、表面の凸部には銅は析出しておらず、ア
ルミニウム本体に導通していると思われる凹部のみに銅
が選択的に析出していることが観察された。このよう
に、銅は上記表面処理したアルミニウム表面の導体部の
みに選択的に析出した。従って、スキャニングマイクロ
オージェの観察結果から、アルミニウム表面の凸部には
電導度の低い膜が形成されているといえる。
Using the copper decoration method, the aluminum foil used for the negative electrode prepared by the above procedure was applied to the negative electrode as a negative electrode, and a DC voltage was applied in an aqueous solution of copper sulfate to apply copper on the negative electrode. Was deposited. SEM the surface of the negative electrode on which copper was deposited with a scanning micro auger measuring device
(Scanning electron microscope) When the image and copper element were mapped and observed, copper was not deposited on the convex portion of the surface, and copper was selectively selected only in the concave portion which seems to be conductive to the aluminum body. It was observed that precipitation had occurred. Thus, copper was selectively deposited only on the conductor portion on the surface-treated aluminum surface. Therefore, from the observation result of the scanning micro Auger, it can be said that a film having a low electric conductivity is formed on the convex portion of the aluminum surface.

【0113】(実施例2)負極の作製を以下の手順で行
った。以外は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を
作製した。
Example 2 A negative electrode was manufactured by the following procedure. A lithium secondary battery was made in the same manner as in Example 1 except for the above.

【0114】50%−50%のニッケル−アルミニウム
合金粉にポリビニルアルコール粉5wt%を混合しN−
メチルピロリドンを添加して調製したペーストを30ミ
クロン厚のニッケル箔に50ミクロン厚の塗布し乾燥し
た後、650℃で水素フロー下で焼成した。次に、過酸
化水素を1wt%含有する5wt%の水酸化カリウム水
溶液中で交流パルス20Vを印加して陽極酸化し水洗し
乾燥後、アセトンとイソプロピルアルコールで負極中の
水分を置換した後、減圧乾燥して負極を調製した。
50% -50% nickel-aluminum alloy powder was mixed with 5% by weight of polyvinyl alcohol powder, and N-
A paste prepared by adding methylpyrrolidone was applied on a nickel foil having a thickness of 30 μm to a thickness of 50 μm, dried, and then fired at 650 ° C. under a hydrogen flow. Next, an AC pulse of 20 V is applied in a 5 wt% aqueous solution of potassium hydroxide containing 1 wt% of hydrogen peroxide, followed by anodic oxidation, washing with water, drying, and replacement of water in the negative electrode with acetone and isopropyl alcohol, followed by depressurization. A negative electrode was prepared by drying.

【0115】また、実施例1と同様にして銅デコレーシ
ョン法を用いて上記手順で調整した負極上に銅を析出さ
せ、その表面と同様にスキャニングマイクロオージェ測
定装置を用いて、SEM像を得ると同時に銅の分布を測
定した。その結果、この場合も上記負極表面の凸部に電
導度の低い膜が形成され、負極のニッケル−アルミニウ
ム合金粉に導通する細孔が存在していることが判明し
た。
Further, in the same manner as in Example 1, copper was deposited on the negative electrode prepared by the above procedure using the copper decoration method, and an SEM image was obtained using the scanning micro-Auger measuring device in the same manner as the surface thereof. At the same time, the distribution of copper was measured. As a result, in this case as well, it was found that a film having a low electric conductivity was formed on the convex portion on the surface of the negative electrode, and pores that were electrically connected to the nickel-aluminum alloy powder of the negative electrode were present.

【0116】(実施例3)負極の作製を以下の手順で行
った以外は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作
製した。
Example 3 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was produced by the following procedure.

【0117】アルミニウム粉60wt%とマグネシウム
粉35wt%とポリビニルアルコール粉5wt%を混合
しN−メチルピロリドンを添加して調製したペースト
を、35ミクロン厚の銅箔に50ミクロン厚の塗布し乾
燥した後、600℃で水素フロー下で焼成した。次に、
23wt%の硫酸水溶液中で直流パルス30Vを印加し
て陽極酸化した水洗乾燥後、アセトンとイソプロピルア
ルコールで負極中の水分を置換した後、減圧乾燥して負
極を調製した。
A paste prepared by mixing 60 wt% of aluminum powder, 35 wt% of magnesium powder and 5 wt% of polyvinyl alcohol powder and adding N-methylpyrrolidone to a copper foil of 35 μm in thickness of 50 μm was dried. Calcination at 600 ° C. under hydrogen flow. next,
A DC pulse of 30 V was applied in a 23 wt% sulfuric acid aqueous solution to perform anodic oxidation, washing with water, drying, and replacement of water in the negative electrode with acetone and isopropyl alcohol, followed by vacuum drying to prepare a negative electrode.

【0118】また、実施例1と同様にして銅デコレーシ
ョン法を施し、スキャニングマイクロオージェ測定装置
を用いた測定結果から、上記負極表面の凸部に電導度の
低い膜が形成され、負極のアルミニウム粉及びマグネシ
ウム粉に導通する細孔が存在していることが判明した。
Further, the copper decoration method was applied in the same manner as in Example 1, and the results of measurement using a scanning micro Auger measuring apparatus revealed that a film having a low electric conductivity was formed on the convex portion on the surface of the negative electrode, and the aluminum powder of the negative electrode was formed. It was also found that there are pores that communicate with the magnesium powder.

【0119】(実施例4)50ミクロン厚のチタン箔を
フッ化水素酸=1:19の水溶液に浸漬しエッチング処
理し、ついでフッ化水素酸1wt%含有の6wt%の硫
酸水溶液中で、直流電圧20Vを印加して陽極酸化した
後、水洗し、アセトンで負極中の水分を置換し、減圧乾
燥して負極を調製した以外は、実施例1と同様にして、
リチウム二次電池を作製した。
Example 4 A titanium foil having a thickness of 50 μm was immersed in an aqueous solution of hydrofluoric acid = 1: 19 for etching, and then subjected to direct current in a 6 wt% sulfuric acid aqueous solution containing 1 wt% of hydrofluoric acid. A voltage of 20 V was applied to carry out anodization, followed by washing with water, replacing water in the negative electrode with acetone, and drying under reduced pressure to prepare a negative electrode, and in the same manner as in Example 1,
A lithium secondary battery was produced.

【0120】また、実施例1と同様にして負極に銅デコ
レーション法を施し、スキャニングマイクロオージェ測
定装置による測定結果から、上記チタン箔負極表面の凸
部に電導度の低い膜が形成され、負極のチタン箔に導通
する細孔が存在していることが判明した。
Further, as in Example 1, the negative electrode was subjected to the copper decoration method, and the measurement result by the scanning micro Auger measuring device showed that a film having a low electric conductivity was formed on the convex portion of the surface of the negative electrode of the titanium foil. It was found that the titanium foil had pores that were electrically connected.

【0121】(実施例5)最大表面粗さ0.8ミクロン
の50ミクロン厚のアルミニウム箔を20wt%の硝酸
ニッケル水溶液中で、交流電圧40Vを印加してアルミ
ニウム箔がアノードとなったときにエッケル酸化物とア
ルミニウム酸化物とを析出させたあと、水洗乾燥し、そ
の後、5wt%水酸化カリウム水溶液でエッチング処理
した後水洗し、アセトンとイソプロピルアルコールで負
極中の水分を置換した後、減圧乾燥して負極を調製した
以外は実施例1と同様にして、リチウム二次電池を作製
した。
(Embodiment 5) An aluminum foil having a maximum surface roughness of 0.8 micron and a thickness of 50 micron was applied in an aqueous solution of 20 wt% nickel nitrate at an alternating voltage of 40 V to form an anode when the aluminum foil became an anode. After the oxide and the aluminum oxide were deposited, they were washed with water and dried, then subjected to an etching treatment with a 5 wt% potassium hydroxide aqueous solution and then washed with water, and after replacing water in the negative electrode with acetone and isopropyl alcohol, they were dried under reduced pressure. A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1.

【0122】また、実施例1と同様にして銅デコレーシ
ョン法を施し、スキャニングマイクロオージェ測定装置
による測定結果から、上記アルミニウム箔負極表面の凸
部に電導度の低い膜が形成され、負極のアルミニウム箔
に導通する細孔が存在していることが判明した。
Further, the copper decoration method was applied in the same manner as in Example 1, and the results of measurement by a scanning micro Auger measuring apparatus revealed that a film having a low electric conductivity was formed on the convex portion of the surface of the aluminum foil negative electrode, and the aluminum foil of the negative electrode was formed. It was found that there are pores that are connected to.

【0123】(実施例6)負極の作製を以下の手順で行
った以外は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作
製した。
Example 6 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was produced by the following procedure.

【0124】最大表面粗さ0.8ミクロンの50ミクロ
ン厚のアルミニウム箔を5wt%水酸化カリウム水溶液
でエッチング処理した後水洗し、アセトンとイソプロピ
ルアルコールで負極中の水分を置換した後、減圧乾燥し
た。ついで、モノマーのジベンゾー18−クラウン−6
を0.1M(mol/l)と電解質の四フッ化ホウ酸テ
トラブチルアンモニウム塩を0.2M溶解したアセトニ
トリル溶液にエッチング処理を施したアルミニウム箔を
浸し、白金電極をカソード極にしてパルス電圧3Vを印
加し、電解重合により大環状化合物ポリマーの被覆膜を
形成しアセトニトリル洗浄後、減圧乾燥して負極を調製
した。
An aluminum foil having a maximum surface roughness of 0.8 μm and a thickness of 50 μm was etched with a 5 wt% potassium hydroxide aqueous solution, washed with water, replaced with acetone and isopropyl alcohol to replace water in the negative electrode, and then dried under reduced pressure. . Then the monomer dibenzo-18-crown-6
Of 0.1 M (mol / l) and 0.2 M of tetrabutylammonium tetrafluoroammonium tetrafluoride salt as an electrolyte were soaked in an etched aluminum foil, and a platinum electrode was used as a cathode electrode for a pulse voltage of 3 V. Was applied to form a coating film of macrocyclic compound polymer by electrolytic polymerization, washed with acetonitrile, and dried under reduced pressure to prepare a negative electrode.

【0125】また、実施例1と同様にして負極に銅デコ
レーション法を施し、スキャニングマイクロオージェ測
定装置による結果から、上記アルミニウム箔負極表面の
凸部に電導度の低い膜が形成され、負極のアルミニウム
箔に導通する細孔が存在していることが判明した。
Also, the negative electrode was subjected to the copper decoration method in the same manner as in Example 1, and the result of the scanning micro Auger measurement device showed that a film having a low electric conductivity was formed on the convex portion on the surface of the negative electrode of the aluminum foil described above. It was found that there were pores that were conducting in the foil.

【0126】(実施例7)負極の作製を以下の手順で行
った以外は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作
製した。
Example 7 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was produced by the following procedure.

【0127】最大表面粗さ0.8ミクロンの50ミクロ
ン厚のアルミニウム箔を、5wt%の水酸化カリウム水
溶液で表面をエッチングし洗浄した後、56wt%の硫
酸水溶液中で、直流電圧20Vを印加して陽極酸化し水
洗乾燥した。ついで、硫酸ニッケル−塩化ニッケル−ほ
う酸水溶液のニッケルメッキ液に、パーフルオロアルキ
ルトリメチルアンモニウム塩とテトラフルオロエチレン
のオレゴマーを添加し、表面を陽極酸化したアルミニウ
ム箔を浸し、ニッケルを対極に直流電圧を印加して、ニ
ッケルメッキと撥水処理を同時に行い水洗乾燥後、アセ
トンとイソプロピルアルコールで負極中の水分を置換
し、減圧乾燥して負極を調製した。
The surface of an aluminum foil having a maximum surface roughness of 0.8 μm and a thickness of 50 μm was etched and washed with a 5 wt% potassium hydroxide aqueous solution, and then a DC voltage of 20 V was applied in a 56 wt% sulfuric acid aqueous solution. It was anodized, washed with water and dried. Then, add perfluoroalkyltrimethylammonium salt and tetrafluoroethylene olegomer to a nickel plating solution of nickel sulfate-nickel chloride-boric acid aqueous solution, immerse the anodized aluminum foil on the surface, and apply a DC voltage to the counter electrode of nickel. Then, nickel plating and water-repellent treatment were performed at the same time, and after washing with water and drying, the water content in the negative electrode was replaced with acetone and isopropyl alcohol, and the negative electrode was dried under reduced pressure to prepare a negative electrode.

【0128】調製した負極をスキャニングマイクロオー
ジェ測定装置を用いた観察結果から、上記アルミニウム
箔負極表面の凸部に電導度の低い膜が形成され、負極の
アルミニウム箔に導通する細孔にニッケル微粒子とフッ
素樹脂らしきものが存在していることが判明した。
From the observation result of the prepared negative electrode using a scanning micro Auger measuring apparatus, a film having a low electric conductivity was formed on the convex portion of the surface of the above-mentioned aluminum foil negative electrode, and nickel fine particles were formed in the pores conducting to the aluminum foil of the negative electrode. It was found that there was something that looked like a fluororesin.

【0129】(実施例8)負極の作製を以下の手順で行
った以外は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作
製した。
Example 8 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode was produced by the following procedure.

【0130】最大表面粗さ0.8ミクロンの50ミクロ
ン厚のアルミニウム箔を56wt%の硫酸水溶液中で、
直流電圧20Vを印加して陽極酸化し水洗して減圧乾燥
して、負極を作製した。
An aluminum foil having a maximum surface roughness of 0.8 μm and a thickness of 50 μm was immersed in a 56 wt% sulfuric acid aqueous solution.
A DC voltage of 20 V was applied to carry out anodization, washing with water and drying under reduced pressure to prepare a negative electrode.

【0131】また、実施例1と同様にして負極と銅デコ
レーション法を施し、スキャニングマイクロオージェ測
定結果を用いた銅の分布とSEM像の結果から、上記ア
ルミニウム箔負極表面の凸部に電導度の低い膜が形成さ
れ、負極のアルミニウム箔に導通する細孔が存在してい
ることが判明した。
Further, the negative electrode was subjected to the copper decoration method in the same manner as in Example 1, and from the results of the copper distribution and the SEM image using the scanning micro-Auger measurement result, the conductivity of the convex portion on the surface of the negative electrode of the aluminum foil was confirmed. It was found that a low film was formed and that there were pores that were conducting in the aluminum foil of the negative electrode.

【0132】なお、実施例1から8までの正極活物質に
は負極の性能を評価する為にリチウム−マンガン酸化物
一種類を使用したが、これに限定されるものでなく、リ
チウム−ニッケル酸化物、リチウム−コバルト酸化物、
など各種の正極活物質も採用できる。
In the positive electrode active materials of Examples 1 to 8, one type of lithium-manganese oxide was used to evaluate the performance of the negative electrode, but the present invention is not limited to this, and lithium-nickel oxide is used. Thing, lithium-cobalt oxide,
Various positive electrode active materials can also be adopted.

【0133】また、電解液に関しても、実施例1から8
まで一種類を使用したが、本発明はこれに限定されるも
のではない。
Further, regarding the electrolytic solution, Examples 1 to 8 were used.
However, the present invention is not limited to this.

【0134】(実施例9)構造と組立が簡単な図3に示
した概略断面構造のニッケル亜鉛二次電池を作製した。
(Example 9) A nickel-zinc secondary battery having a schematic sectional structure shown in FIG.

【0135】正極は、水酸化ニッケルに、ニッケル粉を
加えて、結着剤としてカルボキシメチルセルロース、及
び水を加えて、ペーストを調製し、ニッケルの発泡体
(住友電工社製セルメット)に充填した後、乾燥、プレ
スして作製した。
For the positive electrode, nickel powder was added to nickel hydroxide, and carboxymethyl cellulose as a binder and water were added to prepare a paste, which was filled in a nickel foam (Celmet manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.). It was dried, pressed and produced.

【0136】負極は最大表面粗さ0.5ミクロンの50
ミクロン厚のチタン箔をまずフッ化水素酸で表面をエッ
チングした後、ホウ酸アンモニウムを電解液にしてグラ
シーカーボンを対極に20Vで陽極酸化し、洗浄乾燥し
て陽極酸化チタン箔を作製した後に、亜鉛と水酸化ナト
リウムから成る水溶液(ジンケート浴)を電解液として
陽極に亜鉛、陰極に先に調製した陽極酸化チタン箔を用
い、2.5A/dm2の電流密度で亜鉛メッキを陽極酸
化チタン箔表面に施して調製した。
The negative electrode has a maximum surface roughness of 0.5 μm and is 50 μm.
After the surface of a micron-thick titanium foil was first etched with hydrofluoric acid, ammonium borate was used as an electrolytic solution to anodize glassy carbon at a counter electrode of 20 V, and the anodized titanium foil was prepared by washing and drying. , An aqueous solution of zinc and sodium hydroxide (zincate bath) is used as an electrolyte, and zinc is anodized at a current density of 2.5 A / dm 2 using zinc as the anode and the previously prepared anodized titanium foil as the cathode. Prepared by applying to the foil surface.

【0137】電解液は水酸化リチウムを添加した30w
t%水酸化カリウム水溶液を使用した。
The electrolytic solution was 30 w to which lithium hydroxide was added.
A t% aqueous potassium hydroxide solution was used.

【0138】セパレータには、浸水処理した微孔性のポ
リプロピレンフィルム(25ミクロン厚)を用いた。
As the separator, a microporous polypropylene film (25 μm thick) that had been subjected to water immersion treatment was used.

【0139】組み立ては、負極と正極の間にセパレータ
を介して、チタンクラッドのステンレス製の電池ケース
に挿入して電解液を注入した後、チタンクラッドのステ
ンレス製の負極キャップとフッ素ゴムの絶縁パッキング
で密閉して、ニッケル亜鉛二次電池を作製した。
Assembling was carried out by inserting a titanium clad stainless steel battery case through a separator between the negative electrode and the positive electrode and injecting an electrolytic solution, and then a titanium clad stainless steel negative electrode cap and an insulating packing of fluororubber. Then, a nickel-zinc secondary battery was manufactured.

【0140】またスキャニングマイクロオージェの測定
装置を用いた亜鉛分布とSEM像の結果から、上記負極
表面の凸部に電導度の低い膜が形成され、負極のチタン
箔に導通する細孔に亜鉛が存在していることが判明し
た。
From the results of zinc distribution and SEM image using a scanning micro auger measuring device, a film having low electric conductivity was formed on the convex portion of the negative electrode surface, and zinc was introduced into the pores conducting to the titanium foil of the negative electrode. It turned out to exist.

【0141】(実施例10)本実施例では空気亜鉛二次
電池を作製した。正極は、アセチレンブラックに二酸化
マンガン、酸化ニッケル、酸化コバルト、テトラフルオ
ロエチレンポリマー粉を混合し、日本油脂社製粉体フッ
素樹脂塗料スーパーコナック5wt%のキシレン溶液を
添加してペースト化したものをニッケルメッキした銅メ
ッシュに塗布し170℃で硬化後、加圧ヒーターローラ
ーを通して成形した。
Example 10 In this example, a zinc-air secondary battery was prepared. The positive electrode was made by mixing acetylene black with manganese dioxide, nickel oxide, cobalt oxide, and tetrafluoroethylene polymer powder, and adding a powdery fluororesin paint Super Konak 5 wt% xylene solution made by NOF Corporation into a paste. It was applied to a plated copper mesh, cured at 170 ° C., and then molded through a pressure heater roller.

【0142】負極には実施例9と同様に作製した負極を
使用した。
The negative electrode prepared in the same manner as in Example 9 was used as the negative electrode.

【0143】組み立ては、負極と正極の間にセロハンセ
パレータを介し、チタンクラッドのステンレス材の細孔
付き電池ケース(正極側)に挿入して、電解液を注入し
た後、チタンクラッドのステンレス材の負極キャップと
フッ素ゴムの絶縁パッキングで密閉して、空気亜鉛二次
電池を作製した。
For assembly, a cellophane separator was interposed between the negative electrode and the positive electrode, and the battery was inserted into a battery case (positive electrode side) made of titanium-clad stainless steel material and injected with an electrolytic solution. The negative electrode cap was sealed with an insulating packing of fluororubber to prepare an air zinc secondary battery.

【0144】(比較例1)実施例1の負極に替えて最大
表面粗さ0.8ミクロンのアルミニウム箔を用いた以外
は実施例1と同様にしてリチウム二次電池を作製した。
Comparative Example 1 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode of Example 1 was replaced with an aluminum foil having a maximum surface roughness of 0.8 μm.

【0145】上記負極を実施例1と同様に銅デコレーシ
ョン法を施し、スキャニングマイクロオージェ測定装置
を用いて得られたSEM像と銅分布の結果から、負極の
アルミニウム表面全体に銅が析出し、特に表面の凸部に
銅が厚く析出していることが判明した。
The negative electrode was subjected to the copper decoration method in the same manner as in Example 1, and from the results of the SEM image and the copper distribution obtained by using a scanning micro Auger measuring apparatus, copper was deposited on the entire aluminum surface of the negative electrode, It was found that copper was thickly deposited on the convex portions on the surface.

【0146】(比較例2)実施例1の負極に替えて表面
をエッチング処理のみ施した日本蓄電器工業製のアルミ
ニウム泊を用いた以外は実施例1と同様にしてリチウム
二次電池を作製した。
Comparative Example 2 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode of Example 1 was replaced by an aluminum foil manufactured by Japan Condenser Industry Co., Ltd., the surface of which was only subjected to etching treatment.

【0147】また、実施例1と同様に負極に銅デコレー
ション法を施し、スキャニングマイクロオージェ測定装
置による銅分布とSEM像の結果から、負極表面全体に
銅が析出し、表面の凸部にはより厚く銅が析出している
ことがわかった。この結果は比較例1より顕著であっ
た。
Further, as in Example 1, the negative electrode was subjected to the copper decoration method, and from the results of the copper distribution and the SEM image by the scanning micro auger measuring device, copper was deposited on the entire surface of the negative electrode, and the protrusions on the surface were more It was found that copper was thickly deposited. This result was more remarkable than in Comparative Example 1.

【0148】(比較例3)実施例2の焼結して形成した
負極の陽極酸化処理を行わない以外は実施例1と同様に
してリチウム二次電池を作製した。
(Comparative Example 3) A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode formed by sintering in Example 2 was not anodized.

【0149】(比較例4)実施例3の焼結した負極の陽
極酸化処理を行わない以外は実施例3と同様にしてリチ
ウム二次電池を作製した。
(Comparative Example 4) A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 3 except that the sintered negative electrode of Example 3 was not anodized.

【0150】(比較例5)実施例1の負極に替えて以下
の手順で作製したフラファイト負極用いた以外は実施例
1と同様にしてリチウムイオン電池を作製した。
(Comparative Example 5) A lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the flafitite negative electrode produced by the following procedure was used instead of the negative electrode of Example 1.

【0151】尚、グラファイト負極は、天然グラファイ
ト粉をアルゴンガス下2000℃で熱処理した後、天然
グラファイト粉にアセチレンブラック3重量(wt)%
とポリフッ化ビリニデン粉5wt%を混合しN−メチル
ピロリドンを添加してペースト状に調製した後、35ミ
クロン厚の銅箔に75ミクロン厚で塗布し、150℃で
減圧乾燥して作製した。
The graphite negative electrode was prepared by subjecting natural graphite powder to heat treatment at 2000 ° C. under argon gas, and then adding 3% by weight (wt) of acetylene black to the natural graphite powder.
Was mixed with 5 wt% of polyvinylidene fluoride powder and N-methylpyrrolidone was added to prepare a paste, which was then applied to a copper foil having a thickness of 35 microns to a thickness of 75 microns and dried under reduced pressure at 150 ° C.

【0152】(比較例6)実施例4の負極に替えて洗浄
した最大表面粗さ0.5ミクロンのチタン箔を陽極酸化
せずに用いた以外は、実施例1と同様にしてリチウム二
次電池を作製した。
Comparative Example 6 A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a titanium foil having a maximum surface roughness of 0.5 μm, which had been washed, was used in place of the negative electrode of Example 4 without anodizing. A battery was made.

【0153】(比較例7)実施例9の負極に替えて洗浄
した最大表面粗さ0.5ミクロンのチタン箔表面に、陽
極酸化処理を施こさずに実施例9と同様に亜鉛をメッキ
し作製した負極を用いた以外は実施例9と同様にしてニ
ッケル亜鉛二次電池を作製した。
Comparative Example 7 The surface of a titanium foil having a maximum surface roughness of 0.5 μm, which had been washed in place of the negative electrode of Example 9, was plated with zinc in the same manner as in Example 9 without anodizing. A nickel-zinc secondary battery was produced in the same manner as in Example 9 except that the produced negative electrode was used.

【0154】(比較例8)実施例10の負極に替えて、
酸化亜鉛と金属亜鉛にテトラフルオロエチレンポリマー
粉を混合した後、銅メッシュに加圧成形して得た亜鉛極
板を用いた以外は実施例10と同様にして空気亜鉛二次
電池を作製した。
(Comparative Example 8) Instead of the negative electrode of Example 10,
A zinc-air secondary battery was produced in the same manner as in Example 10 except that a zinc electrode plate obtained by mixing tetrafluoroethylene polymer powder with zinc oxide and metallic zinc and then press-molding the copper mesh was used.

【0155】(二次電池の性能評価)実施例および比較
例で夫々作製した二次電池の性能評価を以下の条件で充
放電サイクル試験を行い性能を評価した。
(Evaluation of Performance of Secondary Battery) The performance of secondary batteries produced in Examples and Comparative Examples was evaluated by performing a charge / discharge cycle test under the following conditions.

【0156】サイクル試験の条件は、正極活物質量から
計算される電気容量を基準に0.5C(容量/時間の
0.5倍の電流)の充放電、30分の休憩時間とした。
電池の充放電装置には、北斗電工製HJ−106Mを使
用した。なお、充放電試験は、充電より開始し、電池容
量は3回目の放電量とし、サイクル寿命は該電池容量の
60%を切ったサイクル回数とした。リチウム電池の場
合は充電のカットオフ電圧4.5V、放電のカットオフ
電圧2.5V、ニッケル亜鉛電池の場合と空気亜鉛電池
の場合は充電のカットオフ電圧2.0V、放電のカット
オフ電圧0.9Vに設定した。
The conditions of the cycle test were a charge / discharge of 0.5 C (0.5 times the capacity / hour) based on the electric capacity calculated from the amount of the positive electrode active material, and a break time of 30 minutes.
Hokuto Denko HJ-106M was used for the battery charging / discharging device. The charge / discharge test was started from charging, the battery capacity was the third discharge amount, and the cycle life was the number of cycles below 60% of the battery capacity. In the case of a lithium battery, a charge cutoff voltage of 4.5V, a discharge cutoff voltage of 2.5V, and in the case of a nickel zinc battery and an air zinc battery, a charge cutoff voltage of 2.0V and a discharge cutoff voltage of 0V. It was set to 0.9V.

【0157】本発明を用いて作製した実施例と比較例の
電池の、サイクル寿命に関する性能の比較評価結果を表
1にまとめて示した。実施例の本発明の二次電池と比較
例5の二次電池の、単位体積当たりのエネルギー密度の
比を表2に示した。
Table 1 shows the results of comparative evaluation of the cycle life performance of the batteries of Examples and Comparative Examples produced using the present invention. Table 2 shows the energy density ratio per unit volume of the secondary battery of the present invention of the example and the secondary battery of the comparative example 5.

【0158】以上、表1より本発明の負極を用いた二次
電池を採用することによって、少なくとも負極の突起部
に絶縁体または半導体を形成していない負極を採用した
場合に較べてサイクル寿命が伸びることがわかった。ま
た、表2から実施例1は比較例5に較べてサイクル寿命
は10%短かったもののエネルギー密度は30%高く、
その他の本発明の負極を用いた二次電池は、カーボン負
極を用いたリチウムイオン電池より20〜60%増のエ
ネルギー密度が得られることが分かった。したがって、
本発明を適用すれば、エネルギー密度が高くサイクル寿
命の長い二次電池が作製できることがわかった。
As described above, from Table 1, when the secondary battery using the negative electrode of the present invention is adopted, the cycle life is longer than that in the case where the negative electrode in which the insulator or the semiconductor is not formed at least on the protruding portion of the negative electrode is adopted. I found it to grow. Further, from Table 2, Example 1 had a cycle life of 10% shorter than that of Comparative Example 5, but had an energy density of 30% higher,
It was found that the other secondary batteries using the negative electrode of the present invention can obtain energy density of 20 to 60% higher than that of the lithium ion battery using the carbon negative electrode. Therefore,
By applying the present invention, it has been found that a secondary battery having a high energy density and a long cycle life can be manufactured.

【0159】[0159]

【表1】 [Table 1]

【0160】[0160]

【表2】 [Table 2]

【0161】また、実施例1と比較例1、実施例2と比
較例3、実施例3と比較例4、実施例4と比較例6、実
施例9と比較例7、実施例10と比較例8との間のエネ
ルギー密度を夫々比較したところ、表3に示されるよう
な結果を得られた。
Further, comparison was made between Example 1 and Comparative Example 1, Example 2 and Comparative Example 3, Example 3 and Comparative Example 4, Example 4 and Comparative Example 6, Example 9 and Comparative Example 7, and Example 10. When the energy densities of Example 8 were compared, the results shown in Table 3 were obtained.

【0162】表3から理解できるように、いずれの場合
も負極の凸部に絶縁体又は半導体を有する負極を利用し
たものはエネルギー密度も高いものであった。
As can be seen from Table 3, the energy density was high in any case using the negative electrode having the insulator or semiconductor in the convex portion of the negative electrode.

【0163】[0163]

【表3】 [Table 3]

【0164】[0164]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によればエ
ネルギー密度が高く、サイクル寿命の長い二次電池及び
その製造方法が提供される。
As described above, according to the present invention, there are provided a secondary battery having a high energy density and a long cycle life, and a manufacturing method thereof.

【0165】また、本発明によれば、電池の構成が煩雑
でなく、作製方法や手順が煩雑でなく、作業性にも優
れ、低コスト、高信頼性を有する二次電池及びその製造
方法が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a secondary battery having a simple structure of the battery, a complicated manufacturing method and procedure, excellent workability, low cost and high reliability, and a manufacturing method thereof. Provided.

【0166】更に本発明は、電界の集中によって生じ、
電池の寿命を低下させたり容量を低下させたりするデン
ドライトの発生や成長を抑制でき、性能のばらつきが少
ない二次電池及びその製造方法を提供する。
Further, the present invention is produced by the concentration of an electric field,
Provided are a secondary battery that can suppress the generation and growth of dendrites that reduce the life of the battery and the capacity thereof, and have less variation in performance, and a method for manufacturing the secondary battery.

【0167】また、本発明によれば、二次電池の充電時
に発生する性能劣化の原因であるデンドライトの成長を
抑制でき、長寿命で高エネルギー密度、リチウム二次電
池、ニッケル亜鉛二次電池、空気亜鉛二次電池、臭素亜
鉛二次電池等の二次電池の作製が可能になる。
Further, according to the present invention, it is possible to suppress the growth of dendrite, which is the cause of the performance deterioration that occurs during charging of the secondary battery, and has a long life and high energy density, a lithium secondary battery, a nickel zinc secondary battery, Secondary batteries such as an air zinc secondary battery and a bromine zinc secondary battery can be manufactured.

【0168】尚、本発明は上記実施例及び説明に限定さ
れるものでなく、本発明の主旨の範囲内において適宜変
形・組合せ可能であることは云うまでもない。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and description, and can be appropriately modified and combined within the scope of the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)及び(b)は夫々本発明の負極の好適な
一例を説明するための模式的断面図、(c)は本発明の
負極での活物質の析出例を説明するための模式的断面図
である。
1A and 1B are schematic cross-sectional views each illustrating a preferred example of a negative electrode of the present invention, and FIG. 1C is a schematic cross-sectional view of an active material deposited on the negative electrode of the present invention. 3 is a schematic cross-sectional view of FIG.

【図2】本発明の二次電池の構成の概略の一例を説明す
るための模式的構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a schematic configuration of a secondary battery of the present invention.

【図3】単層式偏平形電池の好適な一構成例を説明する
ための模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a preferred configuration example of a single-layer flat battery.

【図4】スパイラル構造円筒形電池の好適な一構成例を
説明するための模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a suitable configuration example of a spiral structure cylindrical battery.

【図5】(a)及び(b)は夫々負極への電気力線の状
態の一例を説明するための模式的断面図である。
5A and 5B are schematic cross-sectional views for explaining an example of a state of lines of electric force to a negative electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 導電体 101 絶縁体膜あるいは半導体膜 102 集電電極 103 結着剤 104 導電補助剤 105 活物質 110 突起部(凸部) 200 集電電極 201 突起部が絶縁体膜あるいは半導体膜で被覆され
ている導体 202 負極 203 正極 204 電解質 205 セパレータ 206 負極端子 207 正極端子 208 電池ケース 300 負極集電体 301 負極活物質 303 正極活物質 304 正極集電体 306 正極缶 307 電解質及びセパレータ 310 絶縁パッキング 311 絶縁板 500 導電体負極 501 突起部 502 正極 503 絶縁体膜
100 Conductor 101 Insulator Film or Semiconductor Film 102 Current Collecting Electrode 103 Binder 104 Conductive Aid 105 105 Active Material 110 Projection (Protrusion) 200 Current Collecting Electrode 201 Projection is Covered with Insulator Film or Semiconductor Film Conductor 202 Negative electrode 203 Positive electrode 204 Electrolyte 205 Separator 206 Negative electrode terminal 207 Positive electrode terminal 208 Battery case 300 Negative electrode current collector 301 Negative electrode active material 303 Positive electrode active material 304 Positive electrode current collector 306 Positive electrode can 307 Electrolyte and separator 310 Insulating packing 311 Insulation plate 500 Conductor Negative Electrode 501 Projection 502 Positive Electrode 503 Insulator Film

フロントページの続き (72)発明者 浅尾 昌也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内Front page continuation (72) Inventor Masaya Asao 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負極と、該負極とセパレータを介して設
けられた正極と、前記負極及び前記正極間に接して設け
られた電解質と、を有する二次電池であって、前記負極
の導電体の突起部分が少なくとも絶縁体または半導体で
被覆されることを特徴とする二次電池。
1. A secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode provided via the negative electrode and a separator, and an electrolyte provided in contact with the negative electrode and the positive electrode, wherein a conductor of the negative electrode. A secondary battery characterized in that the protruding portion of is covered with at least an insulator or a semiconductor.
【請求項2】 前記負極の導電体と、絶縁体膜または半
導体によって構成された孔の全容積が充電時に析出する
電池活物質の全体積以上である請求項1に記載の二次電
池。
2. The secondary battery according to claim 1, wherein the total volume of the holes formed by the conductor of the negative electrode and the insulating film or the semiconductor is not less than the total volume of the battery active material deposited during charging.
【請求項3】 前記負極の導電体の突起部を被覆した絶
縁体または半導体が、金属の陽極酸化膜である請求項1
記載の二次電池。
3. The insulator or semiconductor covering the protrusion of the conductor of the negative electrode is a metal anodic oxide film.
The secondary battery described.
【請求項4】 前記負極の導電体の突起部を被覆した絶
縁体または半導体が、金属の陰極酸化膜である請求項1
に記載の二次電池。
4. The insulator or semiconductor covering the projection of the conductor of the negative electrode is a metal cathodic oxide film.
The secondary battery according to.
【請求項5】 前記負極の導電体の突起部を被覆した絶
縁体または半導体が、モノマーまたはオレゴマーの電解
重合膜、あるいは電気泳動電着によるポリマーまたは酸
化物膜である請求項1に記載の二次電池。
5. The method according to claim 1, wherein the insulator or semiconductor covering the protrusions of the conductor of the negative electrode is an electropolymerized film of a monomer or an olegomer, or a polymer or oxide film formed by electrophoretic deposition. Next battery.
【請求項6】 前記負極の導電体がアルミニウム、チタ
ン、マグネシウム、タングステン、モリブデン、鉛、シ
リコン、ゲルマニウム、ジルコニウム、タリウム、ニオ
ブ、ハフニウム、アンチモン、銅、ニッケル、クロムか
ら選択される一種以上の元素を有する請求項1及び5に
記載の二次電池。
6. The negative electrode conductor is one or more elements selected from aluminum, titanium, magnesium, tungsten, molybdenum, lead, silicon, germanium, zirconium, thallium, niobium, hafnium, antimony, copper, nickel and chromium. The secondary battery according to claim 1, further comprising:
【請求項7】 前記二次電池の充放電反応に関与する負
極活物質がリチウムである請求項1乃至6のいずれか1
項に記載の二次電池。
7. The negative electrode active material involved in the charge / discharge reaction of the secondary battery is lithium.
The secondary battery according to item.
【請求項8】 前記正極を構成する正極活物質がリチウ
ム元素を含有している請求項1乃至7のいずれか1項に
記載の二次電池。
8. The secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode active material forming the positive electrode contains a lithium element.
【請求項9】 前記二次電池の負極活物質が亜鉛である
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の二次電池。
9. The secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material of the secondary battery is zinc.
【請求項10】 負極と、該負極とセパレーターを介し
て設けられた正極と、前記負極及び正極間に設けられた
電解質と、を有する二次電池の製造方法であって、少な
くとも負極の導電体材料表面を電解液中で陽極酸化、陽
極析出、陰極析出、電解重合、電気泳動電着から選択さ
れる一種類以上の電気化学的方法を用いて、前記導電体
表面の突起部に絶縁体または半導体を形成する工程を有
することを特徴とする二次電池の製造方法。
10. A method of manufacturing a secondary battery comprising a negative electrode, a positive electrode provided with the negative electrode via a separator, and an electrolyte provided between the negative electrode and the positive electrode, wherein at least a conductor of the negative electrode. The material surface is anodized, anodized, cathodically deposited, electrolytically polymerized, or electrophoretic electrodeposited in an electrolytic solution using one or more electrochemical methods to form an insulator or A method of manufacturing a secondary battery, comprising the step of forming a semiconductor.
【請求項11】 前記導電体表面の突起部に絶縁体また
は半導体を形成した後、該導電体をエッチングする工程
を有する請求項10に記載の二次電池の製造方法。
11. The method for manufacturing a secondary battery according to claim 10, further comprising the step of forming an insulator or a semiconductor on a protrusion on the surface of the conductor and then etching the conductor.
【請求項12】 前記導電体材料によって構成された負
極表面をエッチングした後、前記導電体表面の突起部に
絶縁体または半導体を形成する工程を有する請求項10
に記載の二次電池の製造方法。
12. The method according to claim 10, further comprising the step of etching an anode surface made of the conductor material and then forming an insulator or a semiconductor on the protrusion of the conductor surface.
A method for manufacturing a secondary battery according to 1.
【請求項13】 前記導電体表面の突起部に絶縁体また
は半導体を形成した負極を、さらにエッチング処理を施
す請求項12に記載の二次電池の製造方法。
13. The method of manufacturing a secondary battery according to claim 12, wherein the negative electrode having an insulator or a semiconductor formed on the protrusion on the surface of the conductor is further subjected to etching treatment.
【請求項14】 前記電気化学的方法に用いる電解液
は、負極を構成する導電体を溶解する成分を含有してい
る請求項10に記載の二次電池の製造方法。
14. The method for producing a secondary battery according to claim 10, wherein the electrolytic solution used in the electrochemical method contains a component that dissolves a conductor forming the negative electrode.
【請求項15】 前記エッチングが、化学エッチング、
電気化学エッチング、プラズマエッチングから選択され
る一種類以上のエッチング手法を用いた工程を有する請
求項11乃至13のいずれか1項に記載の二次電池の製
造方法。
15. The etching is chemical etching,
The method for manufacturing a secondary battery according to claim 11, further comprising a step using one or more kinds of etching methods selected from electrochemical etching and plasma etching.
【請求項16】 前記電気化学的方法は、電解液中で対
向電極と前記導電体材料間に、直流電界、交流電界、パ
ルス電界からなる群から選択された少なくとも一つの電
界を印加する請求項10に記載の二次電池の製造方法。
16. The electrochemical method applies at least one electric field selected from the group consisting of a DC electric field, an AC electric field, and a pulse electric field between a counter electrode and the conductive material in an electrolytic solution. 10. The method for manufacturing a secondary battery according to item 10.
【請求項17】 前記化学的方法の電解液が水溶液であ
る請求項10に記載の二次電池の製造方法。
17. The method for manufacturing a secondary battery according to claim 10, wherein the electrolytic solution used in the chemical method is an aqueous solution.
【請求項18】 前記化学的方法を用いた工程の後に、
水と混合する、沸点200℃以下の有機溶媒に少なくと
も導電体を浸漬した後、減圧乾燥する工程と、を有する
請求項10又は17に記載の二次電池の製造方法。
18. After the step of using the chemical method,
The method for manufacturing a secondary battery according to claim 10 or 17, further comprising the step of immersing at least the conductor in an organic solvent having a boiling point of 200 ° C or less that is mixed with water and then drying under reduced pressure.
【請求項19】 前記電気化学的手法で前記導体表面の
突起部に絶縁体膜または半導体膜を形成した工程後に、
撥水処理を施す工程を有する請求項10に記載の二次電
池の製造方法。
19. After the step of forming an insulator film or a semiconductor film on the protrusions on the surface of the conductor by the electrochemical method,
The method for manufacturing a secondary battery according to claim 10, further comprising a step of applying a water repellent treatment.
【請求項20】 前記電気化学エッチングは、電解液中
で対向電極と導電体材料との間に、直流電界、交流電
界、パルス電界からなる群から選択された少なくとも一
つの電界を印加する請求項15に記載の二次電池の製造
方法。
20. The electrochemical etching applies at least one electric field selected from the group consisting of a DC electric field, an AC electric field, and a pulsed electric field between a counter electrode and a conductor material in an electrolytic solution. 15. The method for manufacturing a secondary battery according to item 15.
【請求項21】 前記電気化学エッチングの電解液が水
溶液である請求項15に記載の二次電池の製造方法。
21. The method for manufacturing a secondary battery according to claim 15, wherein the electrolytic solution for electrochemical etching is an aqueous solution.
【請求項22】 前記電気化学エッチングの後に、水と
混合する、沸点200℃以下の有機溶媒に少なくとも導
電体を浸漬した後、減圧乾燥する工程を有する請求項1
5又は21に記載の二次電池の製造方法。
22. After the electrochemical etching, there is a step of immersing at least the conductor in an organic solvent having a boiling point of 200 ° C. or lower, which is mixed with water, and then dried under reduced pressure.
22. The method for manufacturing a secondary battery according to 5 or 21.
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