JPH1083807A - Nonaqueous lithium secondary battery - Google Patents
Nonaqueous lithium secondary batteryInfo
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- JPH1083807A JPH1083807A JP8235048A JP23504896A JPH1083807A JP H1083807 A JPH1083807 A JP H1083807A JP 8235048 A JP8235048 A JP 8235048A JP 23504896 A JP23504896 A JP 23504896A JP H1083807 A JPH1083807 A JP H1083807A
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非水リチウム二次
電池に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-aqueous lithium secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】エレクトロニクス機器の発達に伴い主電
源用電池以外にバックアップ用の電源の重要性がクロー
ズアップされており、信頼性の高い小型電源の開発が望
まれている。2. Description of the Related Art With the development of electronic equipment, the importance of a backup power supply other than a main power supply battery has been highlighted, and the development of a highly reliable small power supply has been desired.
【0003】バックアップ用の二次電池としては、正極
に活性炭、負極にリチウム金属を使用した電池が知られ
ている(特開昭60−17871号公報、特開昭61−
27072号公報)。これらの場合、負極にリチウムを
用いているため、高い電圧を有し、容量及びエネルギー
密度が大きいエネルギー源用二次電池が得られる。しか
しながら負極にリチウムを用いた場合、充放電を繰り返
すとデンドライトを生ずるため充放電サイクル寿命が短
いという問題があった。As backup secondary batteries, batteries using activated carbon for the positive electrode and lithium metal for the negative electrode have been known (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-17871 and 61-61).
No. 270072). In these cases, since lithium is used for the negative electrode, a secondary battery for an energy source having a high voltage and a large capacity and energy density can be obtained. However, when lithium is used for the negative electrode, there is a problem that the charge / discharge cycle life is short because repetition of charge / discharge generates dendrite.
【0004】前記のような問題を解消するために、B
i、Pb、Sn及びCdのような重金属を組み合わせた
可融合金にリチウムを吸蔵させたリチウム合金を用いた
活性炭二次電池が提案されている(特開昭60−281
70号公報、特開昭62−143371号公報)。しか
しながら、これらの二次電池は、合金を使用しているた
めエネルギー密度が小さいという問題を有している。In order to solve the above problem, B
An activated carbon secondary battery using a lithium alloy in which lithium is occluded in a fusible gold in which heavy metals such as i, Pb, Sn and Cd are combined has been proposed (JP-A-60-281).
70, JP-A-62-143371. However, these secondary batteries have a problem that the energy density is small because of using an alloy.
【0005】また、負極に黒鉛あるいは黒鉛化炭素繊維
を使用した活性炭二次電池が提案されている(特開昭6
0−182670号公報)。しかしながら、この負極は
黒鉛化度が高すぎるため、繰り返し使用にともなって黒
鉛結晶の破壊が進み、実用に耐え得る程に十分な耐久性
が得られないという問題があった。また、負極にX線回
折における格子面間隔(d002 )が3.38〜3.56
Åの炭素繊維の成形体もしくは炭素粉末の成形体に予め
リチウムを吸蔵させた複合体を使用した活性炭二次電池
が提案されている(特開昭64−14882号公報)
が、充放電のクーロン効率が十分でないという問題があ
った。Further, an activated carbon secondary battery using graphite or graphitized carbon fiber for the negative electrode has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho.
0-182670). However, since the degree of graphitization of this negative electrode is too high, there is a problem that the graphite crystals are destroyed with repeated use, and sufficient durability cannot be obtained to withstand practical use. The negative electrode has a lattice spacing (d 002 ) in X-ray diffraction of 3.38 to 3.56.
(2) An activated carbon secondary battery using a composite in which lithium has been previously absorbed in a molded article of carbon fiber or a molded article of carbon powder has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-14882).
However, there is a problem that the coulomb efficiency of charging and discharging is not sufficient.
【0006】さらに、負極に炭素、水素、酸素よりなる
芳香族系縮合ポリマーの熱処理物で、水素原子と炭素原
子との原子比(H/C)が0.05〜0.5であるポリ
アセン系骨格構造を含有する不溶不融性基体にリチウム
を担持させたものを用い、正極にポリアセン系骨格構造
を含有する活性炭を用いた二次電池が提案されている
(特開平5−28986号公報)。しかし、この場合も
容量が十分でなかった。Further, a heat treatment product of an aromatic condensed polymer comprising carbon, hydrogen and oxygen as a negative electrode, wherein a polyacene-based polymer having an atomic ratio (H / C) of hydrogen atoms to carbon atoms of 0.05 to 0.5 is used. A secondary battery has been proposed in which lithium is supported on an insoluble and infusible substrate having a skeletal structure and activated carbon having a polyacene skeletal structure is used as a positive electrode (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-28986). . However, also in this case, the capacity was not sufficient.
【0007】また、負極にポリイミド系ポリマーの炭素
化物であり、窒素原子と炭素原子との原子比(N/C)
が0.001〜0.100であり、X線回折における格
子面間隔(d002 )が3.58〜4.10Åである炭素
材料を用い、正極にBET法による比表面積が500m
2 /g以上である活性炭を用いた二次電池が提案されて
いる(特願平7−122326号公報)。しかし、この
場合も容量及び充放電のクーロン効率に改善の余地があ
った。The negative electrode is a carbonized polyimide polymer, and has an atomic ratio (N / C) of nitrogen atoms to carbon atoms.
Is from 0.001 to 0.100, and a carbon material having a lattice spacing (d 002 ) of 3.58 to 4.10 ° in X-ray diffraction is used.
A secondary battery using activated carbon of 2 / g or more has been proposed (Japanese Patent Application No. 7-122326). However, also in this case, there is room for improvement in the capacity and the Coulomb efficiency of charging and discharging.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サイ
クル特性が良好で、充放電のクーロン効率及び容量共に
高い非水リチウム二次電池を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a non-aqueous lithium secondary battery having good cycle characteristics and high charge / discharge coulomb efficiency and high capacity.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意研究した結果、負極に特定の炭素材
料を含有する成形体を用い、正極にBET法による比表
面積が500m2 /g以上である活性炭を含有する成形
体を用いた非水リチウム二次電池が、上記課題を達成で
きることを見い出し、本発明に到達した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, the specific surface area of the negative electrode having a specific surface area of 500 m 2 by the BET method was used. A non-aqueous lithium secondary battery using a molded body containing activated carbon of at least / g has been found to achieve the above object, and has reached the present invention.
【0010】すなわち、本発明の要旨は、リチウム塩を
電解質とし、負極及び正極を有する非水リチウム二次電
池において、熱硬化性樹脂と金属塩との混合物を熱処理
したものであり、窒素原子と炭素原子との原子比(N/
C)が0.001〜0.03、X線回折における格子面
間隔(d002 )が3.65〜4.00Å、BET法によ
る比表面積が1〜25m2 /g、全細孔容積が0.03
〜0.3ml/gである炭素材料を含有する成形体を負
極に用い、BET法による比表面積が500m2 /g以
上である活性炭を含有する成形体を正極に用いたことを
特徴とする非水リチウム二次電池である。That is, the gist of the present invention is to provide a non-aqueous lithium secondary battery having a lithium salt as an electrolyte and a negative electrode and a positive electrode, wherein a mixture of a thermosetting resin and a metal salt is heat-treated, Atomic ratio to carbon atom (N /
C) is 0.001 to 0.03, lattice spacing (d 002 ) in X-ray diffraction is 3.65 to 4.00 °, specific surface area by BET method is 1 to 25 m 2 / g, and total pore volume is 0. .03
A molded article containing a carbon material having a specific surface area of not less than 500 m 2 / g by a BET method is used for a positive electrode. It is a water lithium secondary battery.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の非水リチウム二次電池において、電解質として
用いられるリチウム塩としては、例えば、LiCl
O4 、LiPF6 、LiBF4 、LiSbF6 、LiA
sF6 、LiCF3 SO3 、LiN(CF3 S
O2 )2 、LiC(CF3 SO2 )3 、LiAlC
l4 、LiCl、LiBr等を挙げることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the nonaqueous lithium secondary battery of the present invention, the lithium salt used as the electrolyte includes, for example, LiCl
O 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiA
sF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 S
O 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiAlC
l 4 , LiCl, LiBr and the like.
【0012】電解質溶液を構成する溶媒としては特に限
定されないが、非プロトン性有機溶媒が好ましく用いら
れ、非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボ
ネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチ
ル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、イ
ソ吉草酸メチル、イソ吉草酸エチル、アセトニトリル、
ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテト
ラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン、ジオキソラン、
トリエチルフォスファイト、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、ジメチルスルフォキシド、ジオキ
サン、ジメトキシエタン、ポリエチレングリコール、ス
ルフォラン、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ニトロ
ベンゼン、及びトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素
等の有機溶媒の1種又は2種以上の混合液を使用でき
る。The solvent constituting the electrolyte solution is not particularly limited, but an aprotic organic solvent is preferably used. Examples of the aprotic organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate. Carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl isovalerate, ethyl isovalerate, acetonitrile,
Benzonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, dioxolan,
One or two organic solvents such as triethyl phosphite, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dioxane, dimethoxyethane, polyethylene glycol, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene, and aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. Mixtures of more than one species can be used.
【0013】電解質溶液におけるリチウム塩の濃度は
0.2〜3.0モル/リットルが好ましく、0.5〜
2.0モル/リットルがより好ましい。0.2モル/リ
ットル未満であると導電性が十分でない傾向にあり、
3.0モル/リットルを超えると経済的でない。The concentration of the lithium salt in the electrolyte solution is preferably from 0.2 to 3.0 mol / liter,
2.0 mol / l is more preferred. If it is less than 0.2 mol / liter, the conductivity tends to be insufficient,
If it exceeds 3.0 mol / l, it is not economical.
【0014】電解質溶液を用いる場合にはセパレータが
用いられ、セパレータとしては、電解質溶液中のリチウ
ム塩のイオン移動に対して低抵抗であり、かつ、溶液保
持性に優れたものが用いられ、例えば、ガラス繊維フィ
ルタ、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リプロピレン等の高分子ポアフィルタ、あるいは、ガラ
ス繊維とこれらの高分子からなる不織布等を用いること
ができる。When an electrolyte solution is used, a separator is used. As the separator, a separator having low resistance to ion migration of a lithium salt in the electrolyte solution and excellent in solution retention is used. , A glass fiber filter, a polymer pore filter such as polyester, polytetrafluoroethylene, and polypropylene, or a nonwoven fabric made of glass fiber and these polymers.
【0015】また、上記電解質溶液及びセパレータにか
わる構成要素として固体形状のもの(固体電解質)を用
いることもできる。固体電解質としては、例えば、無機
系では、リチウムイオン伝導性ガラス、LiI等が挙げ
られる。また、有機系ではポリエチレンオキサイド、ポ
リプロピレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
アクリルアミド等をポリマーマトリクスとし、前記の電
解質塩をポリマーマトリクス中に溶解した複合体、ある
いはこれらのゲル架橋体、低分子量ポリエチレンオキサ
イド、クラウンエーテル等のイオン解離基をポリマー主
鎖にグラフト化した高分子固体電解質あるいは高分子量
重合体に上記電解液を含有させたゲル状高分子固体電解
質が挙げられる。In addition, a solid component (solid electrolyte) can be used as a component in place of the electrolyte solution and the separator. As the solid electrolyte, for example, in the case of an inorganic material, lithium ion conductive glass, LiI and the like can be mentioned. In the organic system, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyacrylamide, or the like is used as a polymer matrix, and a complex in which the above-mentioned electrolyte salt is dissolved in the polymer matrix, or a gel cross-linked body thereof, low molecular weight polyethylene oxide, crown Examples thereof include a solid polymer electrolyte in which an ion dissociating group such as ether is grafted to the polymer main chain, or a gel polymer solid electrolyte in which the above-mentioned electrolytic solution is contained in a high molecular weight polymer.
【0016】本発明において負極を得るために使用され
る炭素材料は、熱硬化性樹脂と金属塩の混合物を不活性
雰囲気下で熱処理して得られる。熱硬化性樹脂として
は、ポリイミド系ポリマー、フェノール樹脂、フルフリ
ールアルコール樹脂、エポキシ樹脂等があげられるが、
ポリイミド系ポリマー、フェノール樹脂が好ましく、ポ
リイミド系ポリマーがより好ましい。ポリイミド系ポリ
マーとしては式(1)で表される繰り返し単位を構造単
位とするものが好ましい。The carbon material used to obtain the negative electrode in the present invention is obtained by heat-treating a mixture of a thermosetting resin and a metal salt in an inert atmosphere. Examples of the thermosetting resin include a polyimide polymer, a phenol resin, a furfuryl alcohol resin, and an epoxy resin.
Polyimide-based polymers and phenolic resins are preferred, and polyimide-based polymers are more preferred. As the polyimide-based polymer, one having a repeating unit represented by the formula (1) as a structural unit is preferable.
【0017】[0017]
【化1】 Embedded image
【0018】式(1)において、nは2以上、好ましく
は10〜500、より好ましくは30〜300の整数を
表すものであり、Rは少なくとも1個の芳香環を有する
4価の芳香族残基であり、そのうちの2価ずつが芳香環
内の隣接する炭素原子に結合していることにより特徴付
けられ、具体的には、次に示すものが挙げられる。In the formula (1), n represents an integer of 2 or more, preferably 10 to 500, more preferably 30 to 300, and R represents a tetravalent aromatic residue having at least one aromatic ring. And is characterized by two divalent bonds to adjacent carbon atoms in the aromatic ring, and specific examples include the following.
【0019】[0019]
【化2】 Embedded image
【0020】Rとしては、次に示すものが最も好まし
い。R is most preferably as follows.
【化3】 Embedded image
【0021】また、R’は1〜4個の芳香環を有する2
価の芳香族残基であり、具体的には次に示すものが挙げ
られる。R ′ is 2 ′ having 1 to 4 aromatic rings.
It is a valent aromatic residue, and specific examples thereof include the following.
【0022】[0022]
【化4】 Embedded image
【0023】R’としては、次に示すものが最も好まし
い。The following are most preferred as R '.
【0024】[0024]
【化5】 Embedded image
【0025】金属塩としては、水酸化リチウム、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、塩化亜鉛、塩化カルシウ
ム等が挙げられるが、水酸化リチウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、塩化亜鉛が好ましく、水酸化リチ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムがより好まし
い。Examples of the metal salt include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, zinc chloride, calcium chloride and the like. Among them, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and zinc chloride are preferred. Lithium, sodium hydroxide and potassium hydroxide are more preferred.
【0026】金属塩は、熱硬化性樹脂にドライブレンド
する方法、金属塩を溶媒に溶解し、熱硬化性樹脂を分散
させた後乾固する方法、あるいは熱硬化性樹脂の合成時
に添加する等の方法を用いて混合することができる。熱
硬化性樹脂と金属塩の混合割合は、重量比で99/1〜
50/50が好ましい。この範囲以外であると容量が低
下するため好ましくない。The metal salt is dry-blended with the thermosetting resin, the metal salt is dissolved in a solvent, the thermosetting resin is dispersed and then dried, or added during the synthesis of the thermosetting resin. Can be mixed using the method described in The mixing ratio of the thermosetting resin and the metal salt is 99/1 to 1 by weight.
50/50 is preferred. Outside this range, the capacity is undesirably reduced.
【0027】負極に用いる炭素材料を得るための方法と
しては、金属塩を混合した熱硬化性樹脂を、不活性雰囲
気(真空状態も含む)下で500〜1500℃、好まし
くは800〜1300℃、より好ましくは、900〜1
200℃の温度範囲まで徐々に加熱し、熱処理すること
により得られる。熱処理温度が500〜1500℃の範
囲外であると、サイクル特性、充放電のクーロン効率、
容量が低下する傾向にある。As a method for obtaining a carbon material used for the negative electrode, a thermosetting resin mixed with a metal salt is heated at 500 to 1500 ° C., preferably 800 to 1300 ° C. in an inert atmosphere (including a vacuum state). More preferably, 900-1
It is obtained by gradually heating to a temperature range of 200 ° C. and performing heat treatment. When the heat treatment temperature is out of the range of 500 to 1500 ° C., the cycle characteristics, the coulomb efficiency of charge and discharge,
The capacity tends to decrease.
【0028】加熱、熱処理は不活性雰囲気下で行われ
る。不活性雰囲気としては、例えば窒素、アルゴン、ヘ
リウム、ネオン、二酸化炭素、真空等の雰囲気であり、
窒素及び真空雰囲気が好ましく、かかる不活性雰囲気は
静止していても流動していてもさしつかえない。Heating and heat treatment are performed in an inert atmosphere. As the inert atmosphere, for example, nitrogen, argon, helium, neon, carbon dioxide, atmosphere such as vacuum,
Nitrogen and vacuum atmospheres are preferred, and such inert atmospheres can be stationary or flowing.
【0029】負極に用いる炭素材料は、窒素原子と炭素
原子との原子比(N/C)が0.001〜0.03であ
り、好ましくは、0.002〜0.025である。より
好ましくは、0.003〜0.020である。X線回折
における格子面間隔(d002)が3.65〜4.00Å
であり、好ましくは、3.70〜3.95Åであり、よ
り好ましくは、3.75〜3.90Åである。BET法
による比表面積が1〜25m2 /gであり、好ましくは
3〜20m2 /gであり、より好ましくは、5〜18m
2 /gである。全細孔容積が0.03〜0.30ml/
gであり、好ましくは、0.035〜0.20ml/g
であり、より好ましくは、0.04〜0.10ml/g
である。The carbon material used for the negative electrode has an atomic ratio of nitrogen atoms to carbon atoms (N / C) of 0.001 to 0.03, preferably 0.002 to 0.025. More preferably, it is 0.003 to 0.020. The lattice spacing (d 002 ) in X-ray diffraction is 3.65 to 4.00 °
, Preferably 3.70 to 3.95 °, more preferably 3.75 to 3.90 °. The specific surface area by the BET method is 1 to 25 m 2 / g, preferably 3 to 20 m 2 / g, more preferably 5 to 18 m 2 / g.
2 / g. The total pore volume is 0.03-0.30 ml /
g, preferably 0.035 to 0.20 ml / g
And more preferably, 0.04 to 0.10 ml / g.
It is.
【0030】炭素材料において、窒素原子と炭素原子と
の原子比(N/C)、X線回折における格子面間隔(d
002 )、比表面積、全細孔容積が上記範囲以外である
と、サイクル特性、充放電のクーロン効率、容量が低下
するため好ましくない。窒素原子と炭素原子との原子比
(N/C)は元素分析法(CHN-O-RAPID, FossHeraeus
社製)により得られた結果より算出する。また、格子面
間隔(d002 )はRAD−rB(理学電機社製)を用
い、X線としてCuKαを用いて測定した。比表面積及
び全細孔容積はBELSORP28(日本ベル社製)を
用いて測定した。In a carbon material, the atomic ratio between nitrogen atoms and carbon atoms (N / C), the lattice spacing in X-ray diffraction (d
002 ), when the specific surface area and the total pore volume are outside the above ranges, the cycle characteristics, the Coulomb efficiency of charge and discharge, and the capacity are undesirably reduced. The atomic ratio between nitrogen and carbon (N / C) was determined by elemental analysis (CHN-O-RAPID, Foss Heraeus)
Calculated from the results obtained by the company. The lattice spacing (d 002 ) was measured using RAD-rB (manufactured by Rigaku Corporation) and using CuKα as X-rays. The specific surface area and total pore volume were measured using BELSORP28 (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.).
【0031】上記炭素材料とバインダー用の樹脂を混合
あるいは混練して成形体を得る。バインダー用の樹脂と
しては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリエチレン及びポリプロピレン等の
電池用電極に通常使用されるものが用いられる。成形体
における炭素材料とバインダー用の樹脂の重量比は、炭
素材料/バインダー用の樹脂が98/2〜60/40で
あることが好ましく、95/5〜80/20がより好ま
しい。バインダー用の樹脂の重量比が2未満では成形体
を得ることが難しく、40を超えると電極の特性が悪く
なる傾向にある。The carbon material and the resin for the binder are mixed or kneaded to obtain a molded body. As the resin for the binder, for example, those commonly used for battery electrodes such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and polypropylene are used. The weight ratio of the carbon material to the resin for the binder in the molded body is preferably 98/2 to 60/40, and more preferably 95/5 to 80/20. If the weight ratio of the resin for the binder is less than 2, it is difficult to obtain a molded body, and if it exceeds 40, the characteristics of the electrode tend to be deteriorated.
【0032】このようにして得られた成形体は、負極に
用いられる。さらに、上記成形体にリチウムを担持させ
て用いると、より高エネルギーの電池に対応できる負極
を得ることができる。上記成形体にリチウムを担持させ
る方法としては、電解法、気相法、液相法あるいは電解
液中で成形体にリチウム箔を直接接触させる方法等が挙
げられるが、これらに限定されない。The molded body obtained in this way is used for a negative electrode. Further, when lithium is supported on the above-mentioned molded body, a negative electrode which can be used for a battery with higher energy can be obtained. Examples of a method of supporting lithium on the molded body include an electrolytic method, a gas phase method, a liquid phase method, and a method of directly contacting a lithium foil with a molded body in an electrolytic solution, but are not limited thereto.
【0033】本発明において、正極には次に述べる活性
炭を含有する成形体が用いられる。正極に用いられる活
性炭は、BET法による比表面積が500m2 /g以上
であり、好ましくは1000m2 /g以上、より好まし
くは1500m2 /g以上である。比表面積が500m
2 /gより小さいと、容量が低下するため好ましくな
い。比表面積の上限は限定されない。なお、比表面積は
BELSORP28(日本ベル社製)を用いて測定し
た。In the present invention, a molded article containing the following activated carbon is used for the positive electrode. The activated carbon used for the positive electrode has a specific surface area of 500 m 2 / g or more, preferably 1000 m 2 / g or more, more preferably 1500 m 2 / g or more by a BET method. Specific surface area is 500m
If it is smaller than 2 / g, the capacity is undesirably reduced. The upper limit of the specific surface area is not limited. The specific surface area was measured using BELSORP28 (manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.).
【0034】上記活性炭とバインダー用の樹脂を混合あ
るいは混練して成形体を得る。バインダー用の樹脂とし
ては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ
化ビニリデン、ポリエチレン及びポリプロピレン等の電
池用電極に通常使用されるものが用いられる。The activated carbon and the resin for the binder are mixed or kneaded to obtain a molded article. As the resin for the binder, for example, those commonly used for battery electrodes such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and polypropylene are used.
【0035】正極用の成形体における活性炭とバインダ
ー用の樹脂の重量比は、活性炭/バインダー用の樹脂が
98/2〜60/40であることが好ましく、95/5
〜80/20がより好ましい。バインダー用の樹脂の重
量比が2未満では成形体を得ることが難しく、40を超
えると電極の特性が悪くなる傾向にある。正極用の成形
体には導電性を向上させるためにケッチェンブラック、
アセチレンブラック、金属粉末等を本発明の効果を損な
わない範囲で添加することができる。The weight ratio of the activated carbon to the resin for the binder in the molded article for the positive electrode is preferably 98/2 to 60/40 for the activated carbon / the resin for the binder, and 95/5.
~ 80/20 is more preferable. If the weight ratio of the resin for the binder is less than 2, it is difficult to obtain a molded body, and if it exceeds 40, the characteristics of the electrode tend to be deteriorated. In order to improve conductivity, Ketjen Black,
Acetylene black, metal powder and the like can be added within a range that does not impair the effects of the present invention.
【0036】電池の形態は特に限定されるものではない
が、コイン型、シート型、筒型、角型等の各種形態にす
ることができる。The form of the battery is not particularly limited, but may be various forms such as a coin type, a sheet type, a cylindrical type and a square type.
【0037】[0037]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0038】参考例 (a)炭素材料の製造 下記のようにして、負極に用いる炭素材料を製造した。
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル15.0gを
N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)300ml
に溶解し、これにピロメリット酸二無水物(PMDA)
16.4gを加え、30℃で1時間攪拌した。この溶液
をクロロホルム1000mlに攪拌しながら加えたとこ
ろ、ポリアミド酸の粉末が析出した。粉末を濾別した
後、メチルアルコール1000mlで3回洗浄し、35
℃で減圧乾燥して、ポリアミド酸粉末29.9gを得
た。得られたポリアミド酸粉末を真空中で200℃、2
4時間熱処理を行いイミド化することにより20gのポ
リイミド系ポリマー粉末を得た。得られたポリイミド系
ポリマー粉末とLiOH・H2 Oを重量比92/8の割
合でドライブレンドした後、真空焼成炉(富士電波工業
社製)中に入れ、100℃/hの昇温速度で表1に示す
各温度まで昇温し、この温度で5時間熱処理して炭素材
料1〜5を得た。炭素材料1〜5の物性値を表1に示
す。Reference Example (a) Production of Carbon Material A carbon material used for a negative electrode was produced as follows.
15.0 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether was added to 300 ml of N, N-dimethylacetamide (DMAc).
Dissolved in water and pyromellitic dianhydride (PMDA)
16.4 g was added, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 1 hour. When this solution was added to 1000 ml of chloroform with stirring, polyamic acid powder was precipitated. After the powder was filtered off, it was washed three times with 1000 ml of methyl alcohol,
Drying under reduced pressure at a temperature of 2 ° C. gave 29.9 g of polyamic acid powder. The obtained polyamic acid powder is placed in a vacuum at 200 ° C., 2
By heat treatment for 4 hours and imidization, 20 g of a polyimide-based polymer powder was obtained. After dry-blending the obtained polyimide-based polymer powder and LiOH.H 2 O at a weight ratio of 92/8, the mixture was placed in a vacuum firing furnace (manufactured by Fuji Denki Kogyo KK) and heated at a rate of 100 ° C./h. The temperature was raised to each temperature shown in Table 1, and heat treatment was performed at this temperature for 5 hours to obtain carbon materials 1 to 5. Table 1 shows the physical property values of the carbon materials 1 to 5.
【0039】(b)負極用の成形体の製造 炭素材料1〜5の90重量部に対してポリテトラフルオ
ロエチレン粉末10重量部を加え十分に混練後、ローラ
ーを用いて所定厚の予備成形シートを作製した。予備成
形シートを所定の大きさに打ち抜いた後、ステンレス金
網に圧着して負極用の成形体を得た。(B) Production of molded body for negative electrode 10 parts by weight of polytetrafluoroethylene powder was added to 90 parts by weight of carbon materials 1 to 5 and kneaded sufficiently, and a preformed sheet having a predetermined thickness was formed using a roller. Was prepared. After punching the preformed sheet into a predetermined size, the preformed sheet was pressed against a stainless steel wire mesh to obtain a negative electrode molded body.
【0040】(c)正極用の成形体の製造 活性炭(M20、大阪ガスケミカル社製、比表面積20
00m2 /g)80重量部、ケッチェンブラック(EC
600JD、ケッチェンブラックインターナショナル社
製)10重量部に対してポリテトラフルオロエチレン粉
末10重量部を加え十分に混練後、ローラーを用いて所
定厚の予備成形シートを作製した。予備成形シートを所
定の大きさに打ち抜いた後、プレス成形して、正極用の
成形体を得た。(C) Production of molded body for positive electrode Activated carbon (M20, manufactured by Osaka Gas Chemical Company, specific surface area: 20)
00m 2 / g) 80 parts by weight, Ketjen Black (EC
After adding 10 parts by weight of polytetrafluoroethylene powder to 10 parts by weight of 600 JD (Ketjen Black International) and sufficiently kneading, a preformed sheet having a predetermined thickness was prepared using a roller. After punching the preformed sheet into a predetermined size, it was press-molded to obtain a molded body for a positive electrode.
【0041】実施例1 正極用の成形体(直径15.0mm、厚0.46mm、
重量54mg)を導電性塗料(GP31660、日本ア
チソン社製)を用いて正極缶に接着した。電解質溶液
(1M LiClO4 プロピレンカーボネート+トル
エン(容量比9:1)溶液)を含浸させたガラス繊維濾
紙(GC50、ADVANTEC社製)をセパレータと
して用い、炭素材料3を用い前記のようにして得られた
負極用の成形体(金網込)(直径15.0mm、厚0.
35mm、重量133mg)とリチウム箔(6.4m
g)を電池缶内で接触させるようにCR2016型のコ
インセルに組み込み、二次電池を作製した。つづいて、
この二次電池で2.0v〜3.3vの電圧範囲で、1m
Aの定電流で充放電サイクル試験を行った。結果を表2
に示す。Example 1 A molded article for a positive electrode (15.0 mm in diameter, 0.46 mm in thickness,
(Weight: 54 mg) was adhered to the positive electrode can using a conductive paint (GP31660, manufactured by Acheson Japan). A glass fiber filter paper (GC50, manufactured by ADVANTEC) impregnated with an electrolyte solution (1M LiClO 4 propylene carbonate + toluene (volume ratio 9: 1) solution) is used as a separator, and carbon material 3 is used as described above. Molded body for a negative electrode (with wire mesh) (diameter 15.0 mm, thickness 0.
35mm, weight 133mg) and lithium foil (6.4m
g) was incorporated into a CR2016 type coin cell so as to be in contact with the inside of the battery can, thereby producing a secondary battery. Then,
With this rechargeable battery, 1 m in a voltage range of 2.0 v to 3.3 v
A charge / discharge cycle test was performed at a constant current of A. Table 2 shows the results
Shown in
【0042】実施例2 炭素材料2を用いた以外は実施例1と同様にして二次電
池を作製し、同様に試験を行った。結果を表2に示す。Example 2 A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material 2 was used, and a test was conducted in the same manner. Table 2 shows the results.
【0043】実施例3 炭素材料4を用いた以外は実施例1と同様にして二次電
池を作製し、同様に試験を行った。結果を表2に示す。Example 3 A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material 4 was used, and a test was conducted in the same manner. Table 2 shows the results.
【0044】実施例4 正極用に活性炭(YP−17、クラレケミカル社製、比
表面積1800m2 /g)を用いた以外は実施例1と同
様にして二次電池を作製し、同様に試験を行った。結果
を表2に示す。Example 4 A secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that activated carbon (YP-17, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd., specific surface area: 1800 m 2 / g) was used for the positive electrode, and a test was performed in the same manner. went. Table 2 shows the results.
【0045】実施例5 正極用に活性炭(M−15、大阪ガスケミカル社製、比
表面積1500m2 /g)を用いた以外は実施例1と同
様にして二次電池を作製し、同様に試験を行った。結果
を表2に示す。Example 5 A secondary battery was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that activated carbon (M-15, manufactured by Osaka Gas Chemical Company, specific surface area: 1500 m 2 / g) was used for the positive electrode. Was done. Table 2 shows the results.
【0046】実施例6 電解液として1M LiPF6 プロピレンカーボネー
ト+トルエン(容量比9:1)溶液を用いた以外は実施
例1と同様にして二次電池を作製し、同様に試験を行っ
た。結果を表2に示す。Example 6 A secondary battery was prepared and tested in the same manner as in Example 1 except that a 1M LiPF 6 propylene carbonate + toluene (volume ratio: 9: 1) solution was used as an electrolytic solution. Table 2 shows the results.
【0047】実施例7 電解液として1M LiClO4 エチレンカーボネー
ト+プロピレンカーボネート+ジエチルカーボネート
(容量比1:1:2)溶液を用いた以外は実施例1と同
様にして二次電池を作製し、同様に試験を行った。結果
を表2に示す。Example 7 A secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a 1M LiClO 4 ethylene carbonate + propylene carbonate + diethyl carbonate (volume ratio 1: 1: 2) solution was used as an electrolyte. Was tested. Table 2 shows the results.
【0048】比較例1 炭素材料1を用いた以外は実施例1と同様にして二次電
池を作製し、同様に試験を行った。結果を表2に示す。Comparative Example 1 A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material 1 was used, and a test was conducted in the same manner. Table 2 shows the results.
【0049】比較例2 炭素材料5を用いた以外は実施例1と同様にして二次電
池を作製し、同様に試験を行った。結果を表2に示す。Comparative Example 2 A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon material 5 was used, and a test was conducted in the same manner. Table 2 shows the results.
【0050】比較例3 正極用に比表面積が450m2 /gの活性炭を用いた以
外は実施例1と同様にして二次電池を作製し、同様に試
験を行った。結果を表2に示す。Comparative Example 3 A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that activated carbon having a specific surface area of 450 m 2 / g was used for the positive electrode, and a test was conducted in the same manner. Table 2 shows the results.
【0051】[0051]
【表1】 [Table 1]
【0052】[0052]
【表2】 [Table 2]
【0053】[0053]
【発明の効果】本発明の非水リチウム二次電池は、サイ
クル特性が良好で、充放電のクーロン効率及び容量共に
高いものである。したがって、本発明の非水リチウム二
次電池は、バックアップ用の二次電池として好適に使用
できる。The non-aqueous lithium secondary battery of the present invention has good cycle characteristics and high charge / discharge coulomb efficiency and capacity. Therefore, the nonaqueous lithium secondary battery of the present invention can be suitably used as a backup secondary battery.
Claims (1)
を有する非水リチウム二次電池において、熱硬化性樹脂
と金属塩との混合物を熱処理したものであり、窒素原子
と炭素原子との原子比(N/C)が0.001〜0.0
3、X線回折における格子面間隔(d002 )が3.65
〜4.00Å、BET法による比表面積が1〜25m2
/g、全細孔容積が0.03〜0.3ml/gである炭
素材料を含有する成形体を負極に用い、BET法による
比表面積が500m2 /g以上である活性炭を含有する
成形体を正極に用いたことを特徴とする非水リチウム二
次電池。1. A non-aqueous lithium secondary battery having a lithium salt as an electrolyte and a negative electrode and a positive electrode, wherein a mixture of a thermosetting resin and a metal salt is heat-treated, and an atomic ratio of nitrogen atoms to carbon atoms is obtained. (N / C) is 0.001 to 0.0
3. The lattice spacing (d 002 ) in X-ray diffraction is 3.65.
~ 4.00Å, specific surface area by BET method is 1 ~ 25m 2
/ G, a molded body containing a carbon material having a total pore volume of 0.03 to 0.3 ml / g as a negative electrode, and a molded body containing activated carbon having a specific surface area of 500 m 2 / g or more by a BET method A non-aqueous lithium secondary battery comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8235048A JPH1083807A (en) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | Nonaqueous lithium secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8235048A JPH1083807A (en) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | Nonaqueous lithium secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1083807A true JPH1083807A (en) | 1998-03-31 |
Family
ID=16980322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8235048A Pending JPH1083807A (en) | 1996-09-05 | 1996-09-05 | Nonaqueous lithium secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1083807A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001287904A (en) * | 2000-04-05 | 2001-10-16 | Sumitomo Durez Co Ltd | Carbon material and method for producing the same |
JP2006086010A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Nec Corp | Carbon material for non-aqueous electrolyte secondary battery negative electrode material, and secondary battery negative electrode material using this, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
JP2006083012A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Nec Corp | Carbon material, negative-electrode material for secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2009200014A (en) * | 2008-02-25 | 2009-09-03 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Secondary battery, and carbon material and electrode therefor |
JP2014132556A (en) * | 2012-12-07 | 2014-07-17 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | Negative electrode material, negative electrode active material, negative electrode, and alkaline metal ion battery |
-
1996
- 1996-09-05 JP JP8235048A patent/JPH1083807A/en active Pending
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