JPH11260365A - Battery - Google Patents
BatteryInfo
- Publication number
- JPH11260365A JPH11260365A JP10057969A JP5796998A JPH11260365A JP H11260365 A JPH11260365 A JP H11260365A JP 10057969 A JP10057969 A JP 10057969A JP 5796998 A JP5796998 A JP 5796998A JP H11260365 A JPH11260365 A JP H11260365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- negative electrode
- electrode
- sample
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電池に関する。詳
しくは、電極を形成する材料の湿潤熱を規定することに
より、高エネルギー密度、長サイクル寿命を維持し、高
い信頼性が確保された電池に係わるものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery. More specifically, the present invention relates to a battery in which high energy density and long cycle life are maintained by specifying the heat of wetting of a material forming an electrode, and high reliability is secured.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の電子技術のめざましい進歩は、電
子機器の小型・軽量化を次々と実現させている。それに
伴い、ポータブル用電源としての電池に対しても益々小
型・軽量且つ高エネルギー密度の要求が高まっている。2. Description of the Related Art In recent years, remarkable progress in electronic technology has enabled electronic devices to become smaller and lighter one after another. Along with this, there is an increasing demand for a battery as a portable power supply that is smaller, lighter and has a higher energy density.
【0003】従来、一般用途の二次電池としては鉛電
池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系電池が主流
であった。これらの電池はサイクル特性にはある程度満
足できるが、電池重量やエネルギー密度の点では満足で
きる特性とは言えなかった。Conventionally, aqueous secondary batteries such as lead batteries and nickel-cadmium batteries have been the mainstream as secondary batteries for general use. Although these batteries could satisfy the cycle characteristics to some extent, they could not be said to be satisfactory in terms of battery weight and energy density.
【0004】その後、ニッケル・カドミウム電池と同等
の作動電圧を有し、且つより高い容量を実現可能な新し
い二次電池として負極に水素吸蔵合金、正極に水酸化ニ
ッケルを用いてニッケル・水素電池が実用化された。同
電池は、ニッケル・カドミウム電池と完全に互換性があ
り、また負極に用いる水素吸蔵合金はカドミウムに比べ
クリーンである。Subsequently, as a new secondary battery having an operating voltage equivalent to that of a nickel-cadmium battery and realizing a higher capacity, a nickel-hydrogen battery using a hydrogen storage alloy for the negative electrode and nickel hydroxide for the positive electrode has been developed. It was put to practical use. The battery is completely compatible with nickel-cadmium batteries, and the hydrogen storage alloy used for the negative electrode is cleaner than cadmium.
【0005】しかしながら、実使用上の問題としてニッ
ケル・カドミウム電池と同様のメモリー効果が起こるこ
とが判明した。これは互換性を維持するために用いてい
る正極活物質:水酸化ニッケルの表面に、化学反応で不
活性層が生成することが原因であると最近の学会(第3
5回電池討論会要旨集47頁)で報告されている。すな
わち、浅い充放電を繰り返すと、水酸化ニッケルの表面
に、通常の充放電では反応することができない放電生成
物が堆積する。従って、正極はあたかも放電を終了した
ように振る舞うため、見掛け上電池が放電できなくなる
のである。[0005] However, it has been found that a memory effect similar to that of a nickel-cadmium battery occurs as a practical problem. This is due to the formation of an inactive layer by a chemical reaction on the surface of the positive electrode active material used to maintain compatibility: nickel hydroxide.
Summary of the 5th Battery Symposium, p. 47). In other words, when shallow charge / discharge is repeated, discharge products that cannot react by normal charge / discharge are deposited on the surface of nickel hydroxide. Therefore, the positive electrode behaves as if the discharge has been completed, and apparently the battery cannot be discharged.
【0006】また、ニッケル・カドミウム電池と同様
に、充電された状態で放置した場合の自己放電について
も改善されていない。水素吸蔵極は充放電反応を経験す
る過程で合金粒子が微細化することがわかっており、微
細化した表面は電解液であるアルカリ水溶液と反応する
と言われている。これらのことが原因で自己放電等の問
題が解決できないと考えられる。Further, like the nickel-cadmium battery, there is no improvement in self-discharge when the battery is left in a charged state. It is known that the alloy particles become finer in the process of undergoing the charge / discharge reaction in the hydrogen storage electrode, and it is said that the fined surface reacts with an alkaline aqueous solution as an electrolytic solution. It is considered that these problems cannot solve problems such as self-discharge.
【0007】一方、リチウム或いはリチウム合金を負極
に用いた非水電解液二次電池の研究開発が盛んに行われ
てきた。この電池は高エネルギー密度を有し、自己放電
も少なく、軽量という優れた特性を有するが、充放電サ
イクルの進行に伴い、リチウムが充電時にデンドライト
状に結晶成長し、正極に達して内部ショートに至る欠点
があり、実用化への大きな障害となっている。On the other hand, non-aqueous electrolyte secondary batteries using lithium or a lithium alloy for the negative electrode have been actively researched and developed. This battery has excellent characteristics of high energy density, low self-discharge, and light weight.However, as the charge / discharge cycle progresses, lithium grows in a dendrite shape during charging, reaches the positive electrode, and causes an internal short circuit. It has many drawbacks, and is a major obstacle to practical application.
【0008】これに対して、負極に炭素材料を使用した
リチウムイオン二次電池は、炭素層間へのリチウムのド
ープ・脱ドープを負極反応に利用するもので、充放電サ
イクルが進行しても充電時のデンドライト状の析出は見
られず、良好な充放電サイクル特性を示すことから注目
されている。On the other hand, a lithium ion secondary battery using a carbon material for the negative electrode utilizes lithium doping / de-doping between carbon layers for the negative electrode reaction. Attention has been paid to the fact that no dendrite-like precipitation is observed at the time and good charge-discharge cycle characteristics are exhibited.
【0009】この電池は、負極に炭素材料、正極にリチ
ウム・コバルト酸化物を用いている。通常の電池反応
は、最初、正極から脱ドープされるリチウムイオンを負
極炭素層間と正極活物質層との間でキャッチボールのよ
うにやりとりすることで進行する。すなわち、正負極何
れにおいても、リチウムイオンが出入りするのみなの
で、ニッケル・水素電池のように活物質自身が物理的あ
るいは化学的に変質することがない。This battery uses a carbon material for the negative electrode and lithium cobalt oxide for the positive electrode. A normal battery reaction first proceeds by exchanging lithium ions dedoped from the positive electrode between the negative electrode carbon layer and the positive electrode active material layer like a catch ball. That is, since the lithium ions only enter and leave the positive and negative electrodes, the active material itself does not physically or chemically change unlike the nickel-metal hydride battery.
【0010】このように負極に炭素材料、正極にリチウ
ムコバルト酸化物を使用したリチウムイオン二次電池
は、メモリー効果もなく、充電状態で放置した後の自己
放電が少ないという、実用電池として優れた特性を有す
る理由が、電池の基本システムにあるということが容易
に理解できる。As described above, the lithium ion secondary battery using the carbon material for the negative electrode and the lithium cobalt oxide for the positive electrode has no memory effect and has a small self-discharge after being left in a charged state. It can be easily understood that the reason for having the characteristics lies in the basic system of the battery.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述のように保存、信
頼性に優れたリチウムイオン二次電池ではあるが、最近
の用途拡大に伴い、さらなる特性向上の要求が高まって
きた。特に例えば高温下などの過酷な環境下に曝された
後でも、放電できる容量を維持できることが望まれてい
る。As described above, although the lithium ion secondary battery is excellent in storage and reliability, demand for further improvement in characteristics has been increased with the recent expansion of applications. In particular, it is desired to maintain a dischargeable capacity even after being exposed to a severe environment such as a high temperature.
【0012】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、高エネルギー密度、長サイクル
寿命を維持しながら、高い信頼性も確保される電池を提
供することを目的とする。The present invention has been proposed in view of the above-mentioned circumstances, and has as its object to provide a battery which maintains high energy density and long cycle life while ensuring high reliability. I do.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明者等が鋭意検討した結果、湿潤熱が所定の値
よりも低い電極材料を使用して形成した電極を使用した
電池においては、高温下などの過酷な条件に曝された後
の自己放電特性が改善されることを見出した。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, in a battery using an electrode formed using an electrode material having a heat of wetting lower than a predetermined value. Found that the self-discharge characteristics after exposure to severe conditions such as high temperature were improved.
【0014】例えば、リチウムイオン二次電池では、電
解液或いは固体電解質を介して、正極と負極の間をイオ
ンが行き来し、正極或いは負極に到達したイオンが電子
の授受を行う。同時に、活物質が金属であれば溶解析出
を行うことで、また、層状化合物であればイオンが層間
に出入りすることで、また合金やその他の化合物ではイ
オンがドープ・脱ドープすることで電気化学反応が進行
する。For example, in a lithium ion secondary battery, ions move between a positive electrode and a negative electrode via an electrolytic solution or a solid electrolyte, and the ions that reach the positive electrode or the negative electrode exchange electrons. At the same time, electrochemical deposition is performed by dissolving and depositing the metal if the active material is a metal, by allowing ions to enter and exit between layers if the compound is a layered compound, and by doping and undoping ions by using the alloy and other compounds. The reaction proceeds.
【0015】この電気化学反応が起こるためには、活物
質と電解液あるいは固体電解質とが接触した界面が必ず
存在する。その界面は電解質塩が溶解される溶媒や高分
子マトリックス等(以降、媒体と称する。)と、活物質
表面とが接触することで形成される。そして、その際に
湿潤熱が発生する。In order for this electrochemical reaction to occur, there must be an interface where the active material and the electrolyte or solid electrolyte are in contact. The interface is formed when a solvent in which the electrolyte salt is dissolved, a polymer matrix, or the like (hereinafter, referred to as a medium) comes into contact with the active material surface. Then, at that time, heat of wetting is generated.
【0016】この湿潤熱があまり大きいと、媒体と活物
質の間でスムーズな接触が起こらず、例えば活物質表面
官能基の触媒能により媒体が反応を起こし、副生成物が
生じる。そして、放電前の状態(二次電池であれば充電
状態)での保存放置の際に、活性な状態である活物質と
前記副生成物とが副反応を起こし、自己放電を増加させ
ることとなる。また、前記副反応によっては活物質の充
放電反応サイトを不活性にしてしまい、容量が回復不可
能となる。If the heat of wetting is too large, smooth contact does not occur between the medium and the active material. For example, the medium reacts due to the catalytic activity of the surface functional groups of the active material, producing by-products. Then, when stored in a state before discharging (a charged state in the case of a secondary battery), a side reaction occurs between the active material in an active state and the by-product, thereby increasing self-discharge. Become. In addition, depending on the side reaction, the charge / discharge reaction site of the active material becomes inactive, and the capacity cannot be recovered.
【0017】そして、本発明者等はさらに鋭意検討を重
ねた結果、湿潤熱が1100(mJ/g)以下の電極材
料を用いた電極を使用して電池を形成すれば、界面の湿
潤熱が抑えられ、媒体と活物質の間でスムーズな接触が
起こり、副生成物が生じ難く、自己放電が抑えられ、高
温下などの過酷な条件に曝された後の自己放電特性が改
善されることを見出した。As a result of further intensive studies, the present inventors have found that if a battery is formed using an electrode using an electrode material having a wetting heat of 1100 (mJ / g) or less, the wetting heat at the interface is reduced. Suppressed, smooth contact between the medium and active material occurs, by-products are unlikely to occur, self-discharge is suppressed, and self-discharge characteristics after exposure to severe conditions such as high temperatures are improved. Was found.
【0018】すなわち、本発明の電池は、相対向する一
対の電極を有し、これらの間に電解質相が介在してなる
ものであり、上記一対の電極のうち、少なくとも一方が
湿潤熱が1100(mJ/g)以下の電極材料を用いて
形成されていることを特徴とするものである。That is, the battery of the present invention has a pair of electrodes facing each other and an electrolyte phase interposed therebetween, and at least one of the pair of electrodes has a heat of wetting of 1100. (MJ / g).
【0019】また、上記本発明の電池においては、上記
一対の電極のうちの一方が湿潤熱が1100(mJ/
g)以下の電極材料を用いて形成されており、この電極
が負極となされていることが好ましい。Further, in the battery of the present invention, one of the pair of electrodes has a heat of wetting of 1100 (mJ / mJ / m 2).
g) It is formed using the following electrode materials, and this electrode is preferably used as a negative electrode.
【0020】なお、この場合、上記負極が、リチウムを
ドープ、脱ドープ可能な炭素材料を含む材料よりなるこ
とが好ましい。In this case, it is preferable that the negative electrode is made of a material containing a carbon material which can be doped with and dedoped with lithium.
【0021】さらに、上記本発明の電池においては、上
記電解質相が、電解質塩が非水溶媒に溶解されてなる非
水電解液であることが好ましい。Further, in the battery of the present invention, the electrolyte phase is preferably a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.
【0022】さらにまた、上記本発明の電池において
は、上記電解質相が、高分子化合物マトリックスに非水
溶媒及び電解質塩を含むものであることが好ましい。Further, in the battery of the present invention, it is preferable that the electrolyte phase contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt in a polymer compound matrix.
【0023】また、上記本発明の電池においては、上記
一対の電極のうちの一方がリチウムを含む材料よりなる
負極とされ、他方が金属複合酸化物を含む材料よりなる
正極とされている、或いは上記一対の電極のうちの一方
がリチウムをドープ、脱ドープ可能な炭素材料を含む材
料よりなる負極とされ、他方がリチウムを含む遷移金属
複合酸化物を含む材料よりなる正極とされていることが
好ましい。In the battery of the present invention, one of the pair of electrodes is a negative electrode made of a material containing lithium, and the other is a positive electrode made of a material containing a metal composite oxide. One of the pair of electrodes may be a negative electrode made of a material containing a lithium-doped, undoped carbon material, and the other may be a positive electrode made of a material containing a transition metal composite oxide containing lithium. preferable.
【0024】さらに、上記本発明の電池においては、上
記炭素材料が難黒鉛化性炭素材料、或いは黒鉛材料であ
ることが好ましい。Further, in the battery of the present invention, the carbon material is preferably a non-graphitizable carbon material or a graphite material.
【0025】本発明の電池は、相対向する一対の電極を
有し、これらの間に電解質相が介在してなるものであ
り、上記一対の電極のうち、少なくとも一方が湿潤熱が
1100(mJ/g)以下の電極材料を用いて形成され
ていることから、活物質表面と電解質相の媒体間でスム
ーズな接触が起こり、湿潤熱による反応生成物である副
生成物の生成が抑制され、放電前の状態(二次電池であ
れば充電状態)での保存放置の際に、活性な状態である
活物質表面と前記反応生成物の副反応が減少し、自己放
電が抑えられる。The battery of the present invention has a pair of electrodes facing each other and an electrolyte phase interposed therebetween. At least one of the pair of electrodes has a wetting heat of 1100 (mJ). / G) Since it is formed using the following electrode materials, smooth contact occurs between the active material surface and the medium of the electrolyte phase, and the generation of by-products, which are reaction products due to heat of wetting, is suppressed. During storage and storage in a state before discharging (a charged state in the case of a secondary battery), side reactions between the active material surface in an active state and the reaction product are reduced, and self-discharge is suppressed.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0027】本発明の電池は、相対向する一対の電極を
有し、これらの間に電解質相が介在してなるものであ
り、上記一対の電極のうち、少なくとも一方が湿潤熱が
1100(mJ/g)以下の電極材料を用いて形成され
ていることを特徴とするものである。The battery of the present invention has a pair of electrodes facing each other and an electrolyte phase interposed therebetween, and at least one of the pair of electrodes has a wetting heat of 1100 (mJ). / G) characterized by being formed using the following electrode materials.
【0028】また、上記本発明の電池においては、上記
一対の電極のうちの一方が湿潤熱が1100(mJ/
g)以下の電極材料を用いて形成されており、この電極
が負極となされていることが好ましい。In the battery of the present invention, one of the pair of electrodes has a heat of wetting of 1100 (mJ / mJ / m 2).
g) It is formed using the following electrode materials, and this electrode is preferably used as a negative electrode.
【0029】なお、この場合、上記負極が、リチウムを
ドープ、脱ドープ可能な炭素材料を含む材料よりなるこ
とが好ましい。In this case, it is preferable that the negative electrode is made of a material containing a carbon material which can be doped and dedoped with lithium.
【0030】さらに、上記本発明の電池においては、上
記電解質相が、電解質塩が非水溶媒に溶解されてなる非
水電解液であることが好ましい。Further, in the battery of the present invention, the electrolyte phase is preferably a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.
【0031】さらにまた、上記本発明の電池において
は、上記電解質相が、高分子化合物マトリックスに非水
溶媒及び電解質塩を含むものであることが好ましい。Further, in the battery of the present invention, it is preferable that the electrolyte phase contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt in a polymer compound matrix.
【0032】また、上記本発明の電池においては、上記
一対の電極のうちの一方がリチウムを含む材料よりなる
負極とされ、他方が金属複合酸化物を含む材料よりなる
正極とされている、或いは上記一対の電極のうちの一方
がリチウムをドープ、脱ドープ可能な炭素材料を含む材
料よりなる負極とされ、他方がリチウムを含む遷移金属
複合酸化物を含む材料よりなる正極とされていることが
好ましい。In the battery of the present invention, one of the pair of electrodes is a negative electrode made of a material containing lithium, and the other is a positive electrode made of a material containing a metal composite oxide. One of the pair of electrodes may be a negative electrode made of a material containing a lithium-doped, undoped carbon material, and the other may be a positive electrode made of a material containing a transition metal composite oxide containing lithium. preferable.
【0033】さらに、上記本発明の電池においては、上
記炭素材料が難黒鉛化性炭素材料、或いは黒鉛材料であ
ることが好ましい。Further, in the battery of the present invention, the carbon material is preferably a non-graphitizable carbon material or a graphite material.
【0034】すなわち、本発明の電池は、相対向する一
対の電極を有し、これらの間に電解質相が介在してなる
ものであり、上記一対の電極のうち、少なくとも一方が
湿潤熱が1100(mJ/g)以下の電極材料を用いて
形成されていることから、活物質表面と電解質相の媒体
間でスムーズな接触が起こり、湿潤熱による反応生成物
である副生成物の生成が抑制され、放電前の状態(二次
電池であれば充電状態)での保存放置の際に、活性な状
態である活物質表面と前記反応生成物の副反応が減少
し、自己放電が抑えられ、高温下などに曝された後の自
己放電特性が大幅に改善される。That is, the battery of the present invention has a pair of electrodes facing each other and an electrolyte phase interposed therebetween, and at least one of the pair of electrodes has a heat of wetting of 1100. (MJ / g) or less, a smooth contact occurs between the surface of the active material and the medium of the electrolyte phase, and the generation of by-products as reaction products due to heat of wetting is suppressed. When stored in a state before discharging (a charged state in the case of a secondary battery), side reactions between the active material surface in an active state and the reaction product are reduced, and self-discharge is suppressed. The self-discharge characteristics after being exposed to a high temperature or the like are greatly improved.
【0035】また、特に、上記電解質相が、電解質塩が
非水溶媒に溶解されてなる非水電解液、或いは高分子化
合物マトリックスに非水溶媒及び電解質塩を含むものと
されている、上記一対の電極のうちの一方がリチウムを
含む材料よりなる負極とされ、他方が金属複合酸化物を
含む材料よりなる正極とされている、或いは上記一対の
電極のうちの一方がリチウムをドープ、脱ドープ可能な
炭素材料を含む材料よりなる負極とされ、他方がリチウ
ムを含む遷移金属複合酸化物を含む材料よりなる正極と
されている、上記炭素材料が難黒鉛化性炭素材料、或い
は黒鉛材料とされていれば、高エネルギー密度、長サイ
クル寿命が維持される。Further, in particular, the above-mentioned electrolyte phase is a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, or the above-mentioned one pair, wherein the polymer compound matrix contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt. One of the electrodes is a negative electrode made of a material containing lithium, and the other is a positive electrode made of a material containing a metal composite oxide, or one of the pair of electrodes is doped or dedoped with lithium. The carbon material is a non-graphitizable carbon material or a graphite material, which is a negative electrode made of a material containing a possible carbon material and the other is a positive electrode made of a material containing a transition metal composite oxide containing lithium. , A high energy density and a long cycle life are maintained.
【0036】本発明にかかる電池の一例として本発明を
非水電解液電池に適用した例を図1に示す。FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a non-aqueous electrolyte battery as an example of the battery according to the present invention.
【0037】この非水電解液二次電池は、図1に示すよ
うに、正極集電体1の両面に正極合剤層2a,2bを形
成してなる正極3と、負極集電体4の両面に負極合剤層
5a,5bを形成してなる負極6とを、ポリプロピレン
やポリエチレン等よりなる微多孔膜であるセパレータ7
を介して巻回して巻回電極体とし、この巻回電極体の上
下に絶縁体8を載置した状態で電池缶9に収納してなる
ものである。なお、上記巻回電極体の中心部にはセンタ
ーピン15が挿入されている。As shown in FIG. 1, the nonaqueous electrolyte secondary battery comprises a positive electrode 3 having positive electrode mixture layers 2 a and 2 b formed on both surfaces of a positive electrode current collector 1, and a negative electrode current collector 4. A negative electrode 6 having negative electrode mixture layers 5a and 5b formed on both surfaces thereof and a separator 7 which is a microporous film made of polypropylene, polyethylene, or the like.
And wound into a wound electrode body, and housed in a battery can 9 with insulators 8 placed on top and bottom of the wound electrode body. Note that a center pin 15 is inserted into the center of the wound electrode body.
【0038】前記電池缶9には、電池蓋10が封口ガス
ケット11を介してかしめることによって取付けられ、
それぞれ正極リード12及び負極リード13を介して正
極あるいは負極と電気的に接続され、電池の正極あるい
は負極として機能するように構成されている。A battery cover 10 is attached to the battery can 9 by caulking through a sealing gasket 11,
Each is electrically connected to a positive electrode or a negative electrode via a positive electrode lead 12 and a negative electrode lead 13, respectively, and is configured to function as a positive electrode or a negative electrode of a battery.
【0039】但し、この電池では、安全装置として電流
遮断用薄板14が設けられ、上記正極リード12は、こ
の電流遮断用薄板14に溶接されて取り付けられ、この
電流遮断用薄板14を介して電池蓋10との電気的接続
が図られている。However, in this battery, a current interrupting thin plate 14 is provided as a safety device, and the positive electrode lead 12 is attached to the current interrupting thin plate 14 by welding, and the battery is connected via the current interrupting thin plate 14. The electrical connection with the lid 10 is achieved.
【0040】このような構成を有する電池においては、
電池内部の圧力が上昇すると、前記電流遮断用薄板14
が押し上げられて変形する。すると、正極リード12が
電流遮断用薄板14と溶接された部分を残して切断さ
れ、電流が遮断される。In the battery having such a configuration,
When the pressure inside the battery rises, the current interrupting thin plate 14
Is pushed up and deformed. Then, the positive electrode lead 12 is cut leaving a portion welded to the current interrupting thin plate 14, and the current is interrupted.
【0041】上記本発明を適用した電池においては、正
極3及び負極6を構成する合剤層や集電体として通常用
いられている材料がいずれも使用可能である。In the battery to which the present invention is applied, any of the materials usually used as a mixture layer or a current collector constituting the positive electrode 3 and the negative electrode 6 can be used.
【0042】まず、正極合剤層2a,2bは、正極材料
と導電剤及び結着剤を含有して構成される。First, the positive electrode mixture layers 2a and 2b are configured to contain a positive electrode material, a conductive agent and a binder.
【0043】上記正極材料としては、非水電解液電池に
使用される一般的な正極材料の何れもが使用可能であ
る。上記正極材料は特に限定されず、酸化物、硫化物、
窒化物、合金材、珪素化合物、リチウム含有化合物、複
合金属化合物が使用可能である。As the positive electrode material, any of the general positive electrode materials used for nonaqueous electrolyte batteries can be used. The positive electrode material is not particularly limited, and oxides, sulfides,
Nitride, alloy materials, silicon compounds, lithium-containing compounds, and composite metal compounds can be used.
【0044】例えば一次電池であれば、MnO2 に代表
されるMx Oy (M:遷移金属の1種、x≧1、y≧
1)の酸化物や、二次電池であれば、十分な量のLiを
含んでいる、例えば一般式LiMO2 (ただし、MはC
o、Ni、Mn、Fe、Al、V、Tiの少なくとも1
種を示す。)で表されるリチウムと遷移金属からなる複
合金属酸化物やLiを含んだ層間化合物等が使用可能で
ある。For example, in the case of a primary battery, M x O y represented by MnO 2 (M: one of transition metals, x ≧ 1, y ≧
The oxide of 1) or a secondary battery contains a sufficient amount of Li, for example, the general formula LiMO 2 (where M is C
o, at least one of Ni, Mn, Fe, Al, V and Ti
Indicates the species. ), A composite metal oxide composed of lithium and a transition metal, an intercalation compound containing Li, and the like can be used.
【0045】そして、後述の負極材料が十分なリチウム
を持っている場合には、Mx Oy (ただし、Mは遷移金
属の少なくとも1種を示す。)で表される複合遷移金属
酸化物が、またリチウムを負極に有していない場合に
は、Liを含んだ層間化合物等が十分な量のLiを含ん
でいることが好ましく、例えば一般式LiMO2 (ただ
し、MはCo、Ni、Mn、Fe、Al、V、Tiの少
なくとも1種を示す。)で表されるリチウムと遷移金属
からなる複合金属酸化物やLiを含んだ層間化合物等が
好適である。When the later-described negative electrode material has sufficient lithium, a composite transition metal oxide represented by M x O y (where M represents at least one transition metal) is used. When lithium is not contained in the negative electrode, it is preferable that the intercalation compound containing Li contains a sufficient amount of Li. For example, the general formula LiMO 2 (where M is Co, Ni, Mn , Fe, Al, V, and Ti) are preferable. A composite metal oxide composed of lithium and a transition metal represented by the formula:
【0046】特に本発明は高容量を達成することを狙っ
たものであるため、正極は定常状態(例えば5回程度充
放電を繰り返した後)で負極炭素質材料1(g)あたり
250(mAh)以上の充放電容量相当分のLiを含む
ことが必要で、300(mAh)以上の充放電容量相当
分のLiを含むことがより好ましい。In particular, since the present invention aims at achieving a high capacity, the positive electrode is 250 (mAh) per 1 (g) of the negative carbonaceous material in a steady state (for example, after repeating charging and discharging about 5 times). ) It is necessary to include Li corresponding to the charge / discharge capacity of at least 300, and more preferably to include Li corresponding to the charge / discharge capacity of 300 (mAh) or more.
【0047】なお、Liは必ずしも正極材から全て供給
される必要はなく、結果的に電池内に炭素質材料1
(g)当たり250(mAh)以上の充放電容量相当分
のLiが存在すれば良い。また、このLiの量は電池の
放電容量を測定することにより判断することとする。It is not always necessary that Li be entirely supplied from the positive electrode material. As a result, the carbonaceous material 1
It suffices that Li (equivalent to a charge / discharge capacity of 250 (mAh) or more per g) exists. The amount of Li is determined by measuring the discharge capacity of the battery.
【0048】そして、本発明を適用した本例の電池にお
いては、これら正極材料の湿潤熱が1100(mJ/
g)以下とされていることが好ましい。In the battery of this example to which the present invention is applied, the heat of wetting of these positive electrode materials is 1100 (mJ /
g) It is preferable that:
【0049】正極に導電性を付与するための導電剤、正
極材料を正極集電体に保持するための結着剤としては通
常用いられているものが使用できる。As a conductive agent for imparting conductivity to the positive electrode and a binder for holding the positive electrode material on the positive electrode current collector, those commonly used can be used.
【0050】例えば導電剤としてはグラファイト,カー
ボンブラック、結着剤としてはポリフッ化ビニリデン等
のフッ素系樹脂がそれぞれ好適に使用される。For example, graphite and carbon black are suitably used as the conductive agent, and fluorine resins such as polyvinylidene fluoride are preferably used as the binder.
【0051】一方の負極合剤層5a,5bは、負極材料
と結着剤を含有して構成される。The negative electrode mixture layers 5a and 5b each include a negative electrode material and a binder.
【0052】上記負極材料としては、非水電解液電池に
使用される一般的な負極材料の何れもが使用可能であ
る。As the negative electrode material, any of the general negative electrode materials used for non-aqueous electrolyte batteries can be used.
【0053】例えば、一次電池或いは二次電池の負極材
料として、Li、Na、K、Ca、Mg等のアルカリ金
属やアルカリ土類金属、またアルミニウム等が使用可能
である。For example, as a negative electrode material of a primary battery or a secondary battery, alkali metals such as Li, Na, K, Ca, Mg, alkaline earth metals, aluminum, etc. can be used.
【0054】また、リチウム等アルカリ金属と合金化反
応を起こすものも適宜選択して使用することが可能であ
る。リチウム金属と合金化反応を起こす金属としては、
Al、Bi、Cd、Pb、Sn、Si、Znが挙げられ
る。また、すでに合金或いは金属間化合物となっている
ものとしては、LiB、β−LiAl/Cu、Cd/S
n、Bi/Cd、Pb/Cd、Cd/Sn、Bi/Cd
/Pb、Pb/Cd/Snも使用可能である。Those which cause an alloying reaction with an alkali metal such as lithium can be appropriately selected and used. As a metal that causes an alloying reaction with lithium metal,
Examples include Al, Bi, Cd, Pb, Sn, Si, and Zn. Examples of alloys or intermetallic compounds that have already been made include LiB, β-LiAl / Cu, and Cd / S
n, Bi / Cd, Pb / Cd, Cd / Sn, Bi / Cd
/ Pb and Pb / Cd / Sn can also be used.
【0055】また、Liイオン二次電池とする場合に
は、リチウムをドープ・脱ドープすることが可能な炭素
材料及び/又は金属酸化物が使用可能である。In the case of a Li-ion secondary battery, a carbon material and / or metal oxide capable of doping / dedoping lithium can be used.
【0056】上記炭素材料としては、黒鉛材料、易黒鉛
化性炭素材料、難黒鉛化性炭素材料が選択可能である。As the carbon material, a graphite material, a graphitizable carbon material, and a non-graphitizable carbon material can be selected.
【0057】上記難黒鉛化炭素材料としては、(00
2)面間隔が0.37(nm)以上、真密度が1.70
(g/cm3 )未満、空気中での示差熱分析(DTA)
において700(℃)以上に発熱ピークを持たないとい
う物性パラメータを示す材料が好適である。この難黒鉛
化性炭素材料の代表的な例としては、フルフリルアルコ
ール、或いはフルフラールのホモポリマー、コポリマ
ー、また他の樹脂との共重合よりなるフラン樹脂を焼成
し、炭素化したものがある。As the above non-graphitizable carbon material, (00
2) The plane spacing is 0.37 (nm) or more and the true density is 1.70.
(G / cm 3 ), Differential thermal analysis (DTA) in air
In this case, a material exhibiting a physical parameter that does not have an exothermic peak at 700 (° C.) or more is preferable. As a typical example of the non-graphitizable carbon material, furfuryl alcohol or a furfural homopolymer or copolymer, or a furan resin obtained by copolymerization with another resin is calcined and carbonized.
【0058】つぎに、難黒鉛化性炭素材料の生成につい
て説明する。出発原料となる有機材料としては、フェノ
ール樹脂、アクリル樹脂、ハロゲン化ビニル樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレン)等の共役系樹
脂、セルロースおよびその誘導体、任意の有機高分子系
化合物を用いることができる。また、特定のH/C原子
比を有する石油ピッチに、酸素を含む官能基を導入(所
謂、酸素架橋)したものも前記フラン樹脂と同様、炭素
化の過程(400(℃)以上)で溶融することはなく、
固相状態のままで最終の難黒鉛化性炭素材料となる。Next, the production of the non-graphitizable carbon material will be described. Examples of the starting organic material include a phenol resin, an acrylic resin, a vinyl halide resin, a polyimide resin, a polyamide imide resin, a polyamide resin,
Conjugated resins such as polyacetylene and poly (p-phenylene), cellulose and derivatives thereof, and any organic polymer compounds can be used. Also, a petroleum pitch having a specific H / C atomic ratio into which a functional group containing oxygen is introduced (so-called oxygen cross-linking) is melted in a carbonization process (400 (° C.) or more), similarly to the furan resin. Will not
The final non-graphitizable carbon material remains in the solid state.
【0059】前記石油ピッチとしては、コールタール、
エチレンボトム油、原油等の高温熱分解で得られるター
ル類、アスファルト等より蒸留(真空蒸留、常圧蒸留、
スチーム蒸留)、熱重縮合、抽出、化学重縮合等の操作
によって得られる。このとき、石油ピッチのH/C原子
比が重要で、難黒鉛化性炭素とするためには、このH/
C原子比を0.6〜0.8とする必要がある。As the petroleum pitch, coal tar,
Distillation from tar bottoms, asphalt, etc. obtained by high-temperature pyrolysis of ethylene bottom oil, crude oil, etc. (vacuum distillation, atmospheric distillation,
Steam distillation), thermal polycondensation, extraction, chemical polycondensation and the like. At this time, the H / C atomic ratio of the petroleum pitch is important, and in order to obtain non-graphitizable carbon, this H / C
It is necessary to set the C atomic ratio to 0.6 to 0.8.
【0060】これらの石油ピッチに酸素を含む官能基を
導入する手段は限定されないが、例えば硝酸、混酸、硫
酸、次亜塩素酸等の水溶液による湿式法、或いは酸化性
ガス(空気、酸素)による乾式法、更に硫黄、硝酸アン
モニア、過硫酸アンモニア、塩化第二鉄等の固体試薬に
よる反応などが用いられる。Means for introducing a functional group containing oxygen into these petroleum pitches is not limited. For example, a wet method using an aqueous solution of nitric acid, mixed acid, sulfuric acid, hypochlorous acid or the like, or an oxidizing gas (air, oxygen). A dry method, and a reaction with a solid reagent such as sulfur, ammonium nitrate, ammonium persulfate, and ferric chloride are used.
【0061】酸素含有率は、特に限定されないが、特開
平3−252053号公報に開示されているように、好
ましくは3(%)以上、更に好ましくは5(%)以上で
ある。この酸素含有率は、最終的に製造される炭素材料
の結晶構造に影響を与え、酸素含有率をこの範囲とした
とき(002)面間隔を0.37(nm)以上、空気気
流中でのDTAにおいて700(℃)以上に発熱ピーク
を持たず、負極容量を大きくする。The oxygen content is not particularly limited, but is preferably at least 3 (%), more preferably at least 5 (%), as disclosed in JP-A-3-25253. This oxygen content affects the crystal structure of the finally manufactured carbon material, and when the oxygen content is within this range, the (002) plane spacing is 0.37 (nm) or more, and the The DTA has no exothermic peak at 700 (° C.) or more, and the negative electrode capacity is increased.
【0062】また、特開平2−48184号公報に開示
されているリン、酸素、炭素を主成分とする化合物も上
述した難黒鉛化性炭素材料と同様の物性パラメータを示
し、本発明の電池の電極材料として用いることが可能で
ある。更に、他のあらゆる有機材料においても、酸素架
橋処理等によって固相炭素化過程を経て難黒鉛化炭素と
なれば使用可能であり、酸素架橋を行うための処理方法
は限定されない。Further, the compound mainly containing phosphorus, oxygen and carbon disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-48184 also shows the same physical property parameters as the above-mentioned non-graphitizable carbon material, It can be used as an electrode material. Furthermore, any other organic material can be used as long as it becomes non-graphitizable carbon through a solid-phase carbonization process by oxygen crosslinking treatment or the like, and the treatment method for oxygen crosslinking is not limited.
【0063】以上の有機材料を用いて炭素材料を得る場
合、例えば、300〜700(℃)で炭化した後、昇温
速度毎分1〜100(℃)、到達温度900〜1300
(℃)、到達温度での保持時間0〜30時間程度の条件
で焼成すればよい。勿論、場合によっては炭化操作を省
略してもよい。得られた炭素材料は粉砕、分級して負極
材料として供されるが、この粉砕は炭化、か焼、高温熱
処理の前後、或いは昇温過程のいずれの工程で行っても
よい。When a carbon material is obtained by using the above organic material, for example, after carbonizing at 300 to 700 (° C.), the temperature is raised at a rate of 1 to 100 (° C.) per minute, and the ultimate temperature is 900 to 1300.
(° C.), and baking may be performed under the conditions of a holding time at the ultimate temperature of about 0 to 30 hours. Of course, in some cases, the carbonization operation may be omitted. The obtained carbon material is pulverized and classified to be used as a negative electrode material. This pulverization may be performed before or after carbonization, calcination, high-temperature heat treatment, or in a temperature-raising process.
【0064】本発明は特に黒鉛材料を負極に用いた電池
において効果が大きいものであり、つぎにこの黒鉛材料
について説明する。The present invention is particularly effective in a battery using a graphite material for a negative electrode. The graphite material will be described below.
【0065】使用可能な黒鉛材料としては、真密度が
2.1(g/cm3 )以上が好ましく、2.18(g/
cm3 )以上がさらに好ましい。そのような真密度を得
るには、X線回折法で得られる(002)面間隔が好ま
しくは0.340(nm)未満、さらに好ましくは0.
335(nm)以上、0.337(nm)以下を満足
し、(002)面のC軸結晶子厚みが14.0(nm)
以上であることが必要である。The usable graphite material preferably has a true density of 2.1 (g / cm 3 ) or more, and has a true density of 2.18 (g / cm 3 ).
cm 3 ) or more is more preferable. In order to obtain such a true density, the (002) plane spacing obtained by the X-ray diffraction method is preferably less than 0.340 (nm), and more preferably 0.
Satisfies 335 (nm) or more and 0.337 (nm) or less, and the C-axis crystallite thickness of the (002) plane is 14.0 (nm).
It is necessary to be above.
【0066】また、黒鉛材料はJISK−1469記載
の方法による嵩密度が0.4(g/cm3 )以上のもの
を用いることにより長いサイクル寿命が得られる。尚、
嵩密度が0.5(g/cm3 )以上の黒鉛材料であれば
より好ましく、0.6(g/cm3 )上であればさらに
好ましい。A long cycle life can be obtained by using a graphite material having a bulk density of 0.4 (g / cm 3 ) or more according to the method described in JIS K-1469. still,
A graphite material having a bulk density of 0.5 (g / cm 3 ) or more is more preferable, and a graphite material having a bulk density of 0.6 (g / cm 3 ) is more preferable.
【0067】上記嵩密度はJIS K−1469に記載
されている方法で求める。すなわち、予め質量を測定し
ておいた容量100(cm3 )のメスシリンダーを斜め
にし、これに試料粉末100(cm3 )を、徐々に投入
する。そして、全体の質量を最小目盛0.1(g)で測
り、その質量からメスシリンダーの質量を差し引くこと
で試料粉末の質量を求める。The above bulk density is determined by the method described in JIS K-1469. That is, a measuring cylinder having a capacity of 100 (cm 3 ) whose mass has been measured in advance is slanted, and 100 (cm 3 ) of the sample powder is gradually introduced into the measuring cylinder. Then, the total mass is measured at the minimum scale of 0.1 (g), and the mass of the sample powder is obtained by subtracting the mass of the measuring cylinder from the mass.
【0068】つぎに試料粉末が投入されたメスシリンダ
ーにコルク栓をし、その状態のメスシリンダーを、ゴム
板に対して約5(cm)の高さから50回落下させる。
その結果、メスシリンダー中の試料粉末は圧縮されるの
で、その圧縮された試料粉末の容積Vを読み取り、
(1)式により嵩密度(g/cm3 )を算出する。Next, a cork stopper is placed on the measuring cylinder into which the sample powder has been charged, and the measuring cylinder in this state is dropped 50 times from a height of about 5 (cm) onto the rubber plate.
As a result, since the sample powder in the measuring cylinder is compressed, the volume V of the compressed sample powder is read,
The bulk density (g / cm 3 ) is calculated by the equation (1).
【0069】 D=W/V (1) ここで、 D:嵩密度(g/cm3 ) W:メスシリンダー中の試料粉末の質量(g) V:50回落下後のメスシリンダー中の試料粉末の容積
(cm3 ) サイクル寿命をより長くするためには、黒鉛材料として
嵩密度が前記の範囲であって、且つ、(2)式で示され
る形状パラメータの平均値が125以下の粉末を用いる
ことが望ましい。D = W / V (1) where: D: bulk density (g / cm 3 ) W: mass of sample powder in measuring cylinder (g) V: sample powder in measuring cylinder after falling 50 times to the volume (cm 3) longer cycle life, a range bulk density of the as graphite material, and the average value of shape parameters indicated by equation (2) using 125 following powder It is desirable.
【0070】 X=(W/T)×(L/T) (2) ここで、 X:形状パラメータ T:粉末の最も厚さの薄い部分の厚み L:粉末の長軸方向の長さ W:粉末の長軸と直交する方向の長さ 即ち、黒鉛材料の粉末形状は図2および図3に示される
扁平な円柱状、或いは直方体状である。この黒鉛材料粉
末の最も厚さの薄い部分の厚みをT、最も長い部分の長
さをL、この部分に直交する方向の長さをWとしたとき
に、LとWのそれぞれをTで除した値の積が形状パラメ
ータXである。この形状パラメータXが小さいほど、底
面積に対する高さが高く、扁平度が小さいことを意味す
る。X = (W / T) × (L / T) (2) where X: shape parameter T: thickness of the thinnest portion of powder L: length of powder in the major axis direction W: The length in the direction orthogonal to the major axis of the powder, that is, the powder shape of the graphite material is a flat columnar shape or a rectangular parallelepiped shape shown in FIGS. Assuming that the thickness of the thinnest portion of the graphite material powder is T, the length of the longest portion is L, and the length in a direction perpendicular to this portion is W, each of L and W is divided by T. The product of the obtained values is the shape parameter X. The smaller the shape parameter X, the higher the height with respect to the bottom area and the smaller the flatness.
【0071】嵩密度が前記の範囲内であって、且つ、こ
のようにして求められる形状パラメータXの平均値(以
下、「平均形状パラメータXave.」と称す)が125以
下である黒鉛材料粉末を用いて構成された負極は、黒鉛
材料の扁平度が低いため、電極構造はさらに良好になっ
ていて、より長寿命のサイクル特性が得られる。黒鉛材
料粉末の平均形状パラメータXave.が125以下であれ
ば上記効果を得ることができるが、好ましくは2以上1
15以下、さらに好ましくは2以上100以下がよい。A graphite material powder whose bulk density is within the above range and whose average value of the shape parameter X thus obtained (hereinafter referred to as “average shape parameter Xave.”) Is 125 or less is used. Since the negative electrode formed by using the graphite material has a low flatness of the graphite material, the electrode structure is further improved, and a longer life cycle characteristic can be obtained. If the average shape parameter Xave. Of the graphite material powder is 125 or less, the above effect can be obtained.
It is preferably 15 or less, more preferably 2 or more and 100 or less.
【0072】また、実用電池として高い安全性および信
頼性を得るためには、レーザ回折法により求められる粒
度分布において、累積10(%)粒径が3(μm)以上
であり、且つ、累積50(%)粒径が10(μm)以上
であり、且つ、累積90(%)粒径が70(μm)以下
である黒鉛粉末を用いることが望ましい。Further, in order to obtain high safety and reliability as a practical battery, in the particle size distribution obtained by a laser diffraction method, the cumulative 10 (%) particle size is 3 (μm) or more, and the cumulative It is desirable to use a graphite powder having a (%) particle size of 10 (μm) or more and a cumulative 90 (%) particle size of 70 (μm) or less.
【0073】電極に充填される黒鉛粉末は、粒度分布に
幅をもたせたほうが効率よく充填でき、正規分布により
近いほうが好ましい。但し、過充電等の異常事態に電池
が発熱することがあり、粒径の小さな粒子の分布数が多
い場合には発熱温度が高くなる傾向にあるため好ましく
ない。The graphite powder to be filled in the electrode can be more efficiently filled if the particle size distribution has a certain width, and is preferably closer to the normal distribution. However, the battery may generate heat in an abnormal situation such as overcharging or the like, and when the distribution number of particles having a small particle size is large, the heat generation temperature tends to increase, which is not preferable.
【0074】また、電池を充電する際、黒鉛層間へリチ
ウムイオンが挿入されるため結晶子が約10(%)膨張
し、電池内において正極やセパレータを圧迫して、初充
電時に内部ショート等の初期不良が起こりやすい状態と
なるが、大きな粒子の分布が多い場合には不良の発生率
が高くなる傾向にあるため好ましくない。When the battery is charged, lithium ions are inserted between the graphite layers, so that the crystallite expands by about 10% and presses the positive electrode and the separator in the battery, causing an internal short circuit or the like during the first charge. Although the initial failure is likely to occur, it is not preferable if the distribution of large particles is large because the failure occurrence rate tends to increase.
【0075】従って、粒径の大きな粒子から小さい粒子
までバランス良く配合された粒度分布を有する黒鉛粉末
を用いることにより、高い信頼性を有する実用電池が可
能となる。粒度分布の形状はより正規分布に近いほうが
効率よく充填できるが、レーザ回折法により求められる
粒度分布において、累積10(%)粒径が3(μm)以
上であり、且つ累積50(%)粒径が10(μm)以上
であり、且つ累積90(%)粒径が70(μm)以下で
ある黒鉛粉末を用いることが望ましく、特に累積90
(%)粒径が60(μm)以下の場合、初期不良が大き
く低減される。Therefore, by using graphite powder having a particle size distribution that is well-balanced from large particles to small particles, a practical battery with high reliability can be obtained. The shape of the particle size distribution can be filled more efficiently if it is closer to the normal distribution. However, in the particle size distribution obtained by the laser diffraction method, the cumulative 10 (%) particle size is 3 (μm) or more and the cumulative 50 (%) particle size It is desirable to use a graphite powder having a diameter of 10 (μm) or more and a cumulative 90 (%) particle size of 70 (μm) or less, and particularly a cumulative 90 (%).
When the (%) particle size is 60 (μm) or less, initial failure is greatly reduced.
【0076】また、実用電池としての重負荷特性を向上
させるためには、黒鉛粒子の破壊強度の平均値が6.0
(kgf/mm2 )以上であることが望ましい。負荷特
性には放電時のイオンの動き易さが影響するが、特に電
極中に空孔が多く存在する場合は、電解液も十分な量が
存在するので、良好な特性を示すことになる。In order to improve the heavy load characteristics as a practical battery, the average value of the breaking strength of graphite particles is 6.0.
(Kgf / mm 2 ) or more. The load characteristics are influenced by the easiness of movement of ions at the time of discharge. Particularly, when there are many pores in the electrode, a sufficient amount of the electrolytic solution is present, so that good characteristics are exhibited.
【0077】一方、結晶性が高い黒鉛材料はa軸方向に
黒鉛六角網面が発達しており、その積み重なりによって
c軸の結晶子が成り立っているが、炭素六角網面同志の
結合はファンデルワールス力という弱い結合であるた
め、応力に対して変形しやすく、そのため、黒鉛粉末の
粒子を圧縮成形して電極に充填する際、低温で焼成され
た炭素質材料よりも潰れやすく、空孔を確保することが
難しい。従って、黒鉛粉末粒子の破壊強度が高いものを
用いることによって、粒子が潰れにくく、従って空孔を
作りやすくなるため、負荷特性を向上することが可能と
なる。このように良好な負荷特性を得るためには、黒鉛
粒子の破壊強度の平均値が6.0(kgf/mm2 )以
上であることが望ましい。On the other hand, a graphite material having high crystallinity has a hexagonal graphite network developed in the a-axis direction, and the c-axis crystallite is formed by stacking the graphite hexagonal meshes. Since it is a weak bond called the Wales force, it is easily deformed by stress, so when graphite particles are compression-molded and filled into electrodes, they are more easily crushed than carbonaceous materials fired at low temperatures, and voids are formed. Difficult to secure. Therefore, by using graphite powder particles having a high breaking strength, the particles are less likely to be crushed, and thus it becomes easier to form pores, so that the load characteristics can be improved. In order to obtain such good load characteristics, the average value of the breaking strength of the graphite particles is desirably 6.0 (kgf / mm 2 ) or more.
【0078】黒鉛材料としては、上述したような結晶
性、真密度、嵩密度、形状パラメータX、比表面積、粒
度分布、粒子破壊強度を有するものであれば、天然黒鉛
であっても、前述したように有機材料を炭素化し、更に
高温処理された人造黒鉛であってもよい。As long as the graphite material has the above-mentioned crystallinity, true density, bulk density, shape parameter X, specific surface area, particle size distribution and particle breaking strength, even natural graphite can be used. As described above, artificial graphite obtained by carbonizing an organic material and further performing high-temperature treatment may be used.
【0079】上記人造黒鉛を生成するに際して出発原料
となる有機材料としては、石炭やピッチが代表的であ
る。Coal and pitch are typical examples of the organic material used as a starting material in producing the artificial graphite.
【0080】人造黒鉛の場合のピッチとしては、コール
タール、エチレンボトム油、原油等の高温熱分解で得ら
れるタール類、アスファルト等より蒸留(真空蒸留、常
圧蒸留、スチーム蒸留)、熱重縮合、抽出、化学重縮合
等の操作によって得られるものや、その他、木材乾留時
に生成するものもある。更に出発原料としてポリ塩化ビ
ニル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラー
ト、3,5−ジメチルフェノール樹脂等を用い、これら
に所定の加工を施してピッチを得ることも可能である。The pitch in the case of artificial graphite includes distillation (vacuum distillation, atmospheric distillation, steam distillation) from tars obtained by high-temperature pyrolysis of coal tar, ethylene bottom oil, crude oil, etc., asphalt, and thermal polycondensation. , Extraction, chemical polycondensation, etc., and others formed during wood carbonization. Further, it is also possible to use a polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate, 3,5-dimethylphenol resin, or the like as a starting material and subject these to predetermined processing to obtain a pitch.
【0081】これら石炭やピッチは、炭素化の途中最高
400℃程度で液状で存在し、その温度で保持すること
で芳香環同士が縮合、多環化して積層配向した状態とな
り、その後500℃程度以上の温度になると固体の炭素
前駆体、即ち、セミコークスを形成する。このような過
程を液相炭素化過程と称し、易黒鉛化炭素の典型的な生
成過程である。These coals and pitches exist in a liquid state at a maximum temperature of about 400 ° C. during the carbonization, and when held at that temperature, aromatic rings are condensed and polycyclic to form a laminated orientation, and thereafter, at about 500 ° C. At the above temperature, a solid carbon precursor, that is, semi-coke is formed. Such a process is called a liquid phase carbonization process, and is a typical production process of graphitizable carbon.
【0082】その他、ナフタレン、フェナントレン、ア
ントラセン、トリフェニレン、ピレン、ペリレン、ペン
タフェン、ペンタセン等の縮合多環炭化水素化合物、そ
の他誘導体(例えば、これらのカルボン酸、カルボン酸
無水物、カルボン酸イミド等)、或いは混合物、アセナ
フチレン、インドール、イソインドール、キノリン、イ
ソキノリン、キノキサリン、フタラジン、カルバゾー
ル、アクリジン、フェナジン、フェナントリジン等の縮
合複素環化合物、更にはその誘導体も原料として使用可
能である。In addition, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, perylene, pentaphene and pentacene, and other derivatives (for example, carboxylic acids, carboxylic anhydrides, carboxylic imides and the like thereof), Alternatively, mixtures, condensed heterocyclic compounds such as acenaphthylene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine, and derivatives thereof can also be used as raw materials.
【0083】以上の有機材料を出発原料として所望の黒
鉛材料は、例えば、前記有機材料を窒素等の不活性ガス
気流中で、300〜700(℃)で炭化した後、不活性
ガス気流中、昇温速度毎分1〜100(℃)、到達温度
900〜1500(℃)、到達温度での保持時間0〜3
0時間程度の条件でか焼し(このプロセスまで経たもの
が易黒鉛化性炭素材料である)、更に2000(℃)以
上、好ましくは2500(℃)以上で熱処理されること
によって得られる。勿論、場合によっては炭化やか焼操
作を省略してもよい。A desired graphite material using the above organic material as a starting material is obtained by, for example, carbonizing the organic material in an inert gas stream such as nitrogen at 300 to 700 (° C.), and then in an inert gas stream. Heating rate 1 to 100 (° C) per minute, ultimate temperature 900 to 1500 (° C), holding time at the ultimate temperature 0 to 3
It is obtained by calcining under the condition of about 0 hour (the material which has passed through this process is a graphitizable carbon material), and further heat-treated at 2000 (° C.) or more, preferably 2500 (° C.) or more. Of course, in some cases, the carbonization or calcination operation may be omitted.
【0084】なお、生成される黒鉛材料は粉砕、分級し
て負極材料として供される。この粉砕は炭化、か焼の前
後、或いは黒鉛化前の昇温過程のいずれの工程で行って
もよく、最終的には粉末状態で黒鉛化のための熱処理が
行われる。更に、嵩密度が高く、破壊強度の高い黒鉛材
料粉末を得るには、炭素材料成型体を熱処理し、黒鉛化
して黒鉛化成型体としたものを粉砕、分級することが望
ましい。The produced graphite material is pulverized and classified to be used as a negative electrode material. This pulverization may be performed before or after carbonization or calcination or in a temperature raising process before graphitization, and finally, a heat treatment for graphitization is performed in a powder state. Furthermore, in order to obtain a graphite material powder having a high bulk density and a high breaking strength, it is desirable to heat-treat a carbon material molded product, graphitize it, and pulverize and classify the graphitized molded product.
【0085】黒鉛化成型体は、一般にはフィラーとなる
コークスと、成型剤、或いは焼結剤としてのバインダー
ピッチとからなり、それらが混合され成型された後、バ
インダーピッチを炭素化し、その後、これにピッチを含
浸し炭素化、更に黒鉛化されて得られる。また、フィラ
ー自身に成型性、焼結性を付与した原料を用い、同様の
黒鉛化成型体を得ることが可能である。黒鉛化成型体
は、熱処理後に粉砕、分級されて負極材料に供される
が、成型体自身の硬度が高いため粉砕粉としては嵩密度
が高く、破壊強度の高い材料が得られやすい。The graphitized molded body generally comprises coke as a filler and binder pitch as a molding agent or a sintering agent, and after mixing and molding, the binder pitch is carbonized. And carbonized, and then graphitized. Further, it is possible to obtain a similar graphitized molded body by using a raw material in which moldability and sinterability are imparted to the filler itself. The graphitized molded body is pulverized and classified after the heat treatment and supplied to the negative electrode material. However, since the molded body itself has a high hardness, a material having a high bulk density and a high breaking strength is easily obtained as a pulverized powder.
【0086】また、フィラーとなるコークスとバインダ
ーピッチからなるため、黒鉛化後に多結晶体となり、且
つ、原料に硫黄や窒素等の元素を含み熱処理時にガスと
なって発散し、そのガスの通り道がミクロな孔となっ
て、負極材料のリチウムのドープ・脱ドープ反応の進行
を速めている。更に、工業的に処理効率が高いという利
点もある。Further, since it is composed of coke as a filler and binder pitch, it becomes polycrystalline after graphitization, and also contains elements such as sulfur and nitrogen as raw materials and emits as a gas at the time of heat treatment. Micropores accelerate the progress of lithium doping / dedoping reactions of the negative electrode material. Further, there is an advantage that the processing efficiency is high industrially.
【0087】さらに、本発明の電池の負極材料として
は、リチウムのドープ・脱ドープが可能な金属酸化物を
用いることが可能である。前記金属酸化物としては、遷
移金属を含む酸化物が好適であり、酸化鉄、酸化ルテニ
ウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタ
ン、酸化スズ等を主体とする結晶化合物、或いは非晶質
化合物が負極として利用可能であり、特に充放電電位が
金属リチウムに近い化合物が望ましい。Further, as the negative electrode material of the battery of the present invention, a metal oxide capable of doping / dedoping lithium can be used. As the metal oxide, an oxide containing a transition metal is preferable, and a crystalline compound or an amorphous compound mainly composed of iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, titanium oxide, tin oxide, or the like is used as a negative electrode. In particular, a compound having a charge / discharge potential close to lithium metal is desirable.
【0088】そして、本発明を適用した本例の電池にお
いては、これら負極材料の湿潤熱が1100(mJ/
g)以下とされていることが好ましい。Then, in the battery of this example to which the present invention was applied, the heat of wetting of these negative electrode materials was 1100 (mJ /
g) It is preferable that:
【0089】なお、本発明を適用した本例の電池におい
ては、上記正極材料及び負極材料のうち少なくとも一方
の湿潤熱が1100(mJ/g)以下とされている必要
がある。In the battery of this example to which the present invention is applied, at least one of the positive electrode material and the negative electrode material needs to have a heat of wetting of 1100 (mJ / g) or less.
【0090】本例の非水電解液電池においては、電解質
塩が非水溶媒に溶解されて成る非水電解液、非水溶媒と
電解質塩を高分子マトリックスに含浸したゲル電解質、
無機及び有機の固体電解質等、如何なる電解液(電解
質)も適宜選択し使用可能である。電解質を溶解する非
水溶媒としては、炭酸エチレン(EC)等の比較的誘電
率の高いものを主溶媒に用いることが前提になるが、本
例においては、更に複数成分の低粘度溶媒を添加する必
要がある。In the non-aqueous electrolyte battery of the present example, a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, a gel electrolyte in which a non-aqueous solvent and an electrolyte salt are impregnated in a polymer matrix,
Any electrolytic solution (electrolyte) such as inorganic and organic solid electrolytes can be appropriately selected and used. As the non-aqueous solvent for dissolving the electrolyte, it is premised that a solvent having a relatively high dielectric constant such as ethylene carbonate (EC) is used as the main solvent. There is a need to.
【0091】高誘電率溶媒としては、炭酸プロピレン
(PC)、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネー
ト、スルホラン類、ブチロラクトン類、バレロラクトン
類等が好適である。低粘度溶媒としては、ジエチルカー
ボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボ
ネート、メチルプロピルカーボネート等の対称、或いは
非対称の鎖状炭酸エステルが好適であり、更に、2種以
上を混合して用いても良好な結果が得られる。特に、負
極に黒鉛材料を用いる場合、非水溶媒として好適なもの
は炭酸エチレン(EC)が挙げられるが、炭酸エチレン
(EC)の水素原子をハロゲン元素で置換した構造の化
合物も好適である。As the high dielectric constant solvent, propylene carbonate (PC), butylene carbonate, vinylene carbonate, sulfolane, butyrolactone, valerolactone and the like are preferable. As the low-viscosity solvent, symmetrical or asymmetrical chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and methyl propyl carbonate are preferable, and good results can be obtained by mixing two or more kinds. Is obtained. In particular, when a graphite material is used for the negative electrode, ethylene carbonate (EC) is preferred as a non-aqueous solvent, and a compound having a structure in which a hydrogen atom of ethylene carbonate (EC) is replaced with a halogen element is also suitable.
【0092】また、炭酸プロピレン(PC)のように黒
鉛材料と反応性があるものの、主溶媒としての炭酸エチ
レン(EC)や炭酸エチレン(EC)の水素原子をハロ
ゲン元素で置換した構造の化合物等に対して、その一部
のごく少量を第二成分溶媒で置換することにより、良好
な特性が得られる。その第二成分溶媒としては、炭酸プ
ロピレン(PC)、ブチレンカーボネート、1,2−ジ
メトキシエタン、1,2−ジエトキシメタン、γ−ブチ
ロラクトン、バレロラクトン、テトラヒドロフラン、2
−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、
4−メチル−1,3−ジオキソラン、スルホラン、メチ
ルスルホラン等が使用可能であり、その添加量としては
10(体積%)未満が好ましい。Further, although it is reactive with a graphite material, such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) as a main solvent or a compound having a structure in which a hydrogen atom of ethylene carbonate (EC) is substituted with a halogen element, etc. On the other hand, good characteristics can be obtained by substituting a very small amount of the part with the second component solvent. As the second component solvent, propylene carbonate (PC), butylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxymethane, γ-butyrolactone, valerolactone, tetrahydrofuran,
-Methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane,
4-methyl-1,3-dioxolan, sulfolane, methylsulfolane and the like can be used, and the addition amount is preferably less than 10 (vol%).
【0093】このような非水溶媒に溶解する電解質とし
ては、この種の電池に用いられるものであればいずれも
一種以上混合し使用可能である。例えばLiPF6が好
適であるが、その他LiClO4 、LiAsF6 、Li
BF4 、LiB(C6 H5 )4 、CH3 SO3 Li、C
F3 SO3 Li、LiN(CF3 SO2 )2 、LiC
(CF3 SO2 )3 、LiCl、LiBr等も使用可能
である。As the electrolyte dissolved in such a non-aqueous solvent, any electrolyte used in this type of battery can be used by mixing one or more kinds. For example, LiPF 6 is suitable, but other LiClO 4 , LiAsF 6 , Li
BF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, C
F 3 SO 3 Li, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC
(CF 3 SO 2 ) 3 , LiCl, LiBr and the like can also be used.
【0094】セパレータ7としては、特に限定するもの
ではないが、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等が挙げ
られる。特に、合成樹脂微多孔膜が好適に用いられる
が、その中でもポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜
強度、膜抵抗等の面で好適に用いられる。具体的には、
ポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、またはこ
れらを複合した微多孔膜が用いられる。The separator 7 is not particularly limited, and examples thereof include a woven fabric, a nonwoven fabric, and a microporous synthetic resin membrane. In particular, a synthetic resin microporous membrane is preferably used, and among them, a polyolefin-based microporous membrane is suitably used in terms of thickness, film strength, film resistance, and the like. In particular,
A microporous membrane made of polyethylene and polypropylene or a microporous membrane obtained by combining these is used.
【0095】電極の集電体の形状としては、特に限定す
るものではないが、箔状、或いはメッシュ、エキスパン
ドメタル等の網状のものが用いられる。正極集電体1に
用いられる材質としては、例えば、アルミニウム、ステ
ンレス、ニッケル等を用いることが好ましい。負極集電
体4に用いられる材質としては、例えば、銅、ステンレ
ス、ニッケル等を用いることが好ましい。The shape of the current collector of the electrode is not particularly limited, but a foil shape, a mesh shape, a mesh shape such as expanded metal, or the like is used. As a material used for the positive electrode current collector 1, for example, aluminum, stainless steel, nickel, or the like is preferably used. As a material used for the negative electrode current collector 4, for example, copper, stainless steel, nickel, or the like is preferably used.
【0096】また、電池缶9を形成する材料としては、
鉄、ニッケル、ステンレス、アルミ等が例示される。こ
れらを用いて電池作動中に非水電解液中で電気化学的な
腐食が発生する場合には、メッキ等を施すようにしても
良い。The material for forming the battery can 9 is as follows.
Examples include iron, nickel, stainless steel, and aluminum. If electrochemical corrosion occurs in the non-aqueous electrolyte during operation of the battery using these, plating may be performed.
【0097】[0097]
【実施例】続いて、本発明の効果を確認するべく、以下
に示すような実験を行った。なお、本実験例において
は、負極に使用される負極材料の湿潤熱を変更して図1
に示したような非水電解液電池を製造し、これらの特性
を調査することとした。EXAMPLES Next, in order to confirm the effects of the present invention, the following experiments were conducted. In this experimental example, the heat of wetting of the negative electrode material used for the negative electrode was changed to change the heat of FIG.
A non-aqueous electrolyte battery as shown in (1) was manufactured, and these characteristics were investigated.
【0098】〈サンプルの作製〉先ず、負極材料を製造
した。<Production of Sample> First, a negative electrode material was produced.
【0099】(試料1)フィラーとなるニードルコーク
ス100重量部に対し、バインダーとなる石油系ピッチ
50重量部を加え、約100(℃)で混合した後、プレ
スにて圧縮成型し、炭素成型体の前駆体を得た。この前
駆体を1000(℃)以下で熱処理して得た炭素材料成
型体に、さらに200(℃)以下で溶融させたバインダ
ーピッチを含浸し、1000(℃)で処理するという、
ピッチ含浸/焼成工程を数回繰り返した。その後、この
炭素成型体を不活性雰囲気中で最高3000(℃)にて
熱処理し、黒鉛成型体を得た。そして、この黒鉛成型体
を粉砕したものを試料1とした。(Sample 1) To 100 parts by weight of needle coke as a filler, 50 parts by weight of petroleum pitch as a binder were added, mixed at about 100 (° C.), and compression-molded with a press to obtain a carbon molded body. Was obtained. A carbon material molded body obtained by heat-treating this precursor at 1000 (° C) or less is further impregnated with a binder pitch melted at 200 (° C) or less, and treated at 1000 (° C).
The pitch impregnation / firing process was repeated several times. Thereafter, the carbon molded body was heat-treated in an inert atmosphere at a maximum of 3000 (° C.) to obtain a graphite molded body. And the thing which grind | pulverized this graphite molded object was used as sample 1.
【0100】(試料2)上記試料1と同様にしてピッチ
含浸/焼成工程を数回繰り返した後、粉砕し、微小粒子
を分級により除いた。この粉末を不活性雰囲気中で、最
高3000(℃)にて熱処理し、黒鉛試料粉末を得、こ
れを試料2とした。(Sample 2) The pitch impregnation / firing step was repeated several times in the same manner as in Sample 1 described above, followed by pulverization to remove fine particles by classification. This powder was heat-treated in an inert atmosphere at a maximum of 3000 (° C.) to obtain a graphite sample powder, which was designated as Sample 2.
【0101】(試料3)アセナフチレンを不活性雰囲気
中430(℃)で10時間熱処理したものを530
(℃)まで昇温し、セミコークスを得た。その後、セミ
コークスを不活性雰囲気中1100(℃)で熱処理し、
これを不活性雰囲気中で、最高3000(℃)にて熱処
理した。その熱処理物を粉砕し、試料を作製し、これを
試料3とした。(Sample 3) Acenaphthylene was heat-treated at 430 (° C.) for 10 hours in an inert atmosphere to obtain 530
(° C.) to obtain semi-coke. Thereafter, the semi-coke is heat-treated at 1100 (° C.) in an inert atmosphere,
This was heat-treated in an inert atmosphere at a maximum of 3000 (° C.). The heat-treated product was pulverized to prepare a sample, which was designated as Sample 3.
【0102】(試料4)上記試料3と同様にしてセミコ
ークスを得、これを不活性雰囲気中1100(℃)で熱
処理した後、粉砕し、微小粒子を分級により除いた。こ
の粉末を不活性雰囲気中で、最高3000(℃)にて熱
処理し、黒鉛試料粉末を得、これを試料4とした。(Sample 4) Semi-coke was obtained in the same manner as in Sample 3 described above, heat-treated at 1100 (° C.) in an inert atmosphere, pulverized, and fine particles were removed by classification. This powder was heat-treated in an inert atmosphere at a maximum of 3000 (° C.) to obtain a graphite sample powder, which was designated as Sample 4.
【0103】(試料5)石油ピッチを不活性雰囲気中4
10(℃)で20時間熱処理したものを550(℃)ま
で昇温し、セミコークスを得た。その後、セミコークス
を最高1200(℃)で熱処理し、これを不活性雰囲気
中で、最高3000(℃)にて熱処理した。その熱処理
物を粉砕し、試料を作製し、これを試料5とした。(Sample 5) Petroleum pitch in an inert atmosphere 4
What was heat-treated at 10 (° C) for 20 hours was heated to 550 (° C) to obtain semi-coke. Thereafter, the semi-coke was heat-treated at a maximum of 1200 (° C.), and this was heat-treated at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere. The heat-treated product was pulverized to prepare a sample, which was designated as Sample 5.
【0104】(試料6)上記試料5と同様にしてセミコ
ークスを得、これを最高1200(℃)で熱処理した
後、粉砕し、微小粒子を分級により除いた。この粉末を
不活性雰囲気中で、最高3000(℃)にて熱処理し、
黒鉛試料粉末を得、これを試料6とした。(Sample 6) Semi-coke was obtained in the same manner as in the above-mentioned sample 5, heat-treated at a maximum of 1200 (° C.), and then pulverized to remove fine particles by classification. This powder is heat-treated in an inert atmosphere at a maximum of 3000 (° C.)
A graphite sample powder was obtained, and this was designated as Sample 6.
【0105】(試料7)アセナフチレンを不活性雰囲気
中400(℃)で熱処理し、溶剤でマトリックス有機物
を除去してメソフェナース小球体(メソカーボンマイク
ロビーズ、以下、MCMBと称する。)を得た。このM
CMB粒子を不活性雰囲気中1000(℃)以下で熱処
理した後、これを不活性雰囲気中で、最高3000
(℃)にて熱処理し、試料を作製し、これを試料7とし
た。(Sample 7) Acenaphthylene was heat-treated in an inert atmosphere at 400 (° C.), and matrix organic matter was removed with a solvent to obtain mesophenous microspheres (mesocarbon microbeads, hereinafter referred to as MCMB). This M
After heat-treating the CMB particles in an inert atmosphere at 1000 (° C.) or less, the CMB particles are heated in an inert atmosphere to a maximum of 3000.
A heat treatment was performed at (° C.) to prepare a sample, which was designated as Sample 7.
【0106】(試料8)上記試料7と同様にして炭素前
駆体であるMCMB粒子を得、その粒子の変形率(粉体
充填物の体積変化率)の平均が0.5となるようにプレ
スにて圧縮成型し、炭素成型体の前駆体を得た。この前
駆体を1000(℃)以下で熱処理して得た炭素材料成
型体を不活性雰囲気中で最高3000(℃)にて熱処理
し、黒鉛化成型体を得た。これを粉砕して黒鉛試料粉末
を得、これを試料8とした。(Sample 8) MCMB particles as a carbon precursor were obtained in the same manner as in Sample 7, and pressed so that the average of the deformation rate (volume change rate of the powder filling) of the particles was 0.5. To obtain a precursor of a carbon molded body. A carbon material molded body obtained by heat-treating this precursor at 1000 (° C.) or less was heat-treated at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere to obtain a graphitized molded body. This was ground to obtain a graphite sample powder, which was designated as Sample 8.
【0107】(試料9)試料7と同様にしてMCMB粒
子を得、その粒子の変形率(粉体充填物の体積変化率)
の平均が0.5となるようにプレスにて圧縮成型し、炭
素成型体の前駆体を得た。この前駆体を粉砕し、微小粒
子を分級により除いた後、1000(℃)以下で熱処理
して炭素材料を得た。この粉末を不活性雰囲気中で最高
3000(℃)にて熱処理し、黒鉛試料粉末を作製し、
これを試料9とした。(Sample 9) MCMB particles were obtained in the same manner as in Sample 7, and the deformation rate of the particles (volume change rate of the powder filling)
Was compression-molded with a press so that the average was 0.5, to obtain a precursor of a carbon molded body. The precursor was pulverized to remove fine particles by classification, and then heat-treated at 1000 (° C.) or lower to obtain a carbon material. This powder is heat-treated at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere to produce a graphite sample powder,
This was designated as Sample 9.
【0108】(試料10)試料7と同様にしてMCMB
粒子を得、その粒子の変形率(粉体充填物の体積変化
率)の平均が0.5となるようにプレスにて圧縮成型
し、炭素成型体の前駆体を得た。この前駆体を1000
(℃)以下で熱処理して炭素材料成型体を得た。この炭
素材料成型体を粉砕し、微小粒子を分級により除いた
後、この粉末を不活性雰囲気中で最高3000(℃)に
て熱処理し、黒鉛試料粉末を作製し、これを試料10と
した。(Sample 10) MCMB was performed in the same manner as in Sample 7.
Particles were obtained and compression-molded by a press so that the average of the deformation rate (volume change rate of the powder filling) of the particles was 0.5 to obtain a precursor of a carbon molded body. 1000% of this precursor
A heat treatment was performed at (° C.) or lower to obtain a molded carbon material. After the carbon material molded body was pulverized to remove fine particles by classification, the powder was heat-treated at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere to produce a graphite sample powder, which was designated as Sample 10.
【0109】(試料11)MCMB粒子の変形率(粉体
充填物の体積変化率)の平均が0.1となるようにする
以外は試料9と同様に黒鉛試料粉末を作製し、これを試
料11とした。(Sample 11) A graphite sample powder was prepared in the same manner as in Sample 9, except that the average of the deformation rate (volume change rate of the powder filling) of the MCMB particles was 0.1. 11 was set.
【0110】(試料12)MCMB粒子の変形率(粉体
充填物の体積変化率)の平均が0.3となるようにする
以外は試料9と同様に黒鉛試料粉末を作製し、これを試
料12とした。(Sample 12) A graphite sample powder was prepared in the same manner as in Sample 9, except that the average of the deformation rate (volume change rate of the powder filling) of the MCMB particles was 0.3. It was set to 12.
【0111】(試料13)MCMB粒子の変形率(粉体
充填物の体積変化率)の平均が0.7となるようにする
以外は試料9と同様に黒鉛試料粉末を作製し、これを試
料13とした。(Sample 13) A graphite sample powder was prepared in the same manner as in Sample 9, except that the average of the deformation rate (volume change rate of the powder filling) of the MCMB particles was 0.7. 13.
【0112】(試料14)MCMB粒子の変形率(粉体
充填物の体積変化率)の平均が0.8となるようにする
以外は試料9と同様に黒鉛試料粉末を作製し、これを試
料14とした。(Sample 14) A graphite sample powder was prepared in the same manner as in Sample 9, except that the average of the deformation rate of the MCMB particles (volume change rate of the powder filling) was 0.8. It was set to 14.
【0113】(試料15)ナフタレンとHF/BF3 と
をオートクレーブ中で250(℃)、8(hr)反応さ
せて生成したピッチを不活性雰囲気中380(℃)で3
0(hr)熱処理したものを540(℃)まで昇温し、
セミコークスを得た。その後、セミコークスを不活性雰
囲気中1100(℃)で熱処理した後、不活性雰囲気中
最高3000(℃)にて熱処理した。その熱処理物を粉
砕して試料とし、これを試料15とした。(Sample 15) The pitch produced by reacting naphthalene and HF / BF 3 at 250 (° C.) and 8 (hr) in an autoclave was mixed at 380 (° C.) in an inert atmosphere at 380 (° C.).
0 (hr) and heat-treated to 540 (° C.)
I got semi-coke. Thereafter, the semi-coke was heat-treated in an inert atmosphere at 1100 (° C.) and then heat-treated in an inert atmosphere at a maximum of 3000 (° C.). The heat-treated product was pulverized into a sample, which was referred to as Sample 15.
【0114】(試料16)試料15と同様にしてセミコ
ークスを得、このセミコークスの微小粒子を分級により
除き、黒鉛材試料粉末を作製し、これを試料16とし
た。(Sample 16) Semi-coke was obtained in the same manner as in Sample 15, and the fine particles of this semi-coke were removed by classification to produce a graphite material sample powder.
【0115】(試料17)試料15と同様にしてセミコ
ークスを得、これを不活性雰囲気中1100(℃)で熱
処理した後、粉砕し、微小粒子を分級により取り除い
た。この粉末を不活性雰囲気中で最高3000(℃)に
て熱処理し、黒鉛材試料粉末を得、これを試料17とし
た。(Sample 17) Semi-coke was obtained in the same manner as in Sample 15, which was heat-treated at 1100 (° C.) in an inert atmosphere, pulverized, and fine particles were removed by classification. This powder was heat-treated at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere to obtain a graphite sample powder, which was designated as Sample 17.
【0116】(試料18)試料15と同様にしてセミコ
ークスを得、粉砕し、微小粒子を分級により取り除いた
後、1100(℃)で熱処理して炭素材料を得た。この
粉末を不活性雰囲気中で最高3000(℃)にて熱処理
し、黒鉛材試料粉末を得、これを試料18とした。(Sample 18) Semi-coke was obtained in the same manner as in Sample 15, crushed, fine particles were removed by classification, and then heat-treated at 1100 (° C.) to obtain a carbon material. This powder was heat-treated at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere to obtain a graphite material sample powder, which was designated as Sample 18.
【0117】(試料19)試料15で使用したピッチを
不活性雰囲気中410(℃)で20(hr)熱処理し、
冷却後、静水圧プレスにて圧縮成型した。これを不活性
雰囲気中で540(℃)まで昇温した後、粉砕し、微小
粒子を分級により除いた。その後、不活性雰囲気中で1
100(℃)で熱処理し、さらに不活性雰囲気中で最高
3000(℃)にて熱処理し、黒鉛材試料粉末を作製
し、これを試料19とした。(Sample 19) The pitch used in Sample 15 was heat-treated in an inert atmosphere at 410 (° C.) for 20 (hr),
After cooling, compression molding was performed with an isostatic press. This was heated to 540 (° C.) in an inert atmosphere and then pulverized to remove fine particles by classification. Then, in an inert atmosphere,
A heat treatment was performed at 100 (° C.), and a heat treatment was further performed at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere to produce a graphite sample powder.
【0118】(試料20)中国産の天然黒鉛を塩酸で洗
浄し、不純物を除去した試料を作製し、これを試料20
とした。(Sample 20) A natural graphite produced in China was washed with hydrochloric acid to prepare a sample from which impurities were removed.
And
【0119】(試料21)上記試料20の微小粒子を分
級により取り除いて試料を作製し、これを試料21とし
た。(Sample 21) A sample was prepared by removing the fine particles of the sample 20 by classification.
【0120】(試料22)石油系ピッチを不活性雰囲気
中425(℃)にて5(hr)保持し、軟化点220
(℃)の石油系メソフェースピッチを得た。このとき、
メソフェース含有量は92(%)であった。得られた石
油系メソフェースピッチを320(℃)にて円形の吐出
孔を用いて紡糸し、前駆体繊維を得た。その後、260
(℃)で不融化処理し、不活性雰囲気中、3000
(℃)で熱処理し、粉砕して試料を作製し、これを試料
22とした。(Sample 22) The petroleum pitch was kept at 425 (° C.) in an inert atmosphere for 5 (hr), and the softening point was 220
(° C.) petroleum mesophase pitch was obtained. At this time,
The mesophase content was 92 (%). The obtained petroleum-based mesoface pitch was spun at 320 (° C.) using a circular discharge hole to obtain a precursor fiber. Then 260
(° C.), 3000 in an inert atmosphere
The sample was heat-treated at (° C.) and pulverized to prepare a sample.
【0121】(試料23)上記試料22の前駆体繊維を
260(℃)で不融化処理した後、粉砕し、微小粒子を
分級により除いた。その後、不活性雰囲気中1100
(℃)以下で炭素化し、さらに不活性雰囲気中で最高3
000(℃)にて熱処理して黒鉛材試料粉末を得、これ
を試料23とした。(Sample 23) The precursor fiber of Sample 22 was infusibilized at 260 (° C.) and then pulverized to remove fine particles by classification. Then, 1100 in an inert atmosphere
(° C) or less and up to 3 in inert atmosphere
A heat treatment was performed at 000 (° C.) to obtain a graphite material sample powder.
【0122】(試料24)上記試料22の温度1100
(℃)で仮焼して得た繊維状炭素を粉砕し、微小粒子を
分級により除いた。その後、不活性雰囲気中で最高30
00(℃)にて熱処理して黒鉛材試料粉末を得、これを
試料24とした。(Sample 24) Temperature 1100 of Sample 22
Fibrous carbon obtained by calcining at (° C.) was pulverized, and fine particles were removed by classification. Then up to 30 in an inert atmosphere
Heat treatment was performed at 00 (° C.) to obtain a graphite material sample powder.
【0123】(試料25)上記試料22の前駆体繊維を
260(℃)で不融化処理した後、粉砕し、微小粒子を
分級により除き、これを静水圧プレスにて圧縮成型し
た。その後、不活性雰囲気中1000(℃)以下で炭素
化し、さらに不活性雰囲気中で最高3000(℃)にて
熱処理して黒鉛材試料粉末を得、これを試料25とし
た。(Sample 25) The precursor fiber of Sample 22 was infusibilized at 260 ° C., pulverized to remove fine particles by classification, and compression-molded by a hydrostatic press. Thereafter, carbonization was performed at 1,000 (° C.) or less in an inert atmosphere, and heat treatment was performed at a maximum of 3000 (° C.) in an inert atmosphere to obtain a graphite material sample powder.
【0124】続いて、これら負極材料である試料1〜2
5のX線パラメータ、嵩密度、平均粒径及び粒度分布、
湿潤熱、容量及び容量ロスを測定した。Subsequently, these negative electrode materials, Samples 1 to 2
X-ray parameters, bulk density, average particle size and particle size distribution of 5,
Heat of wetting, volume and volume loss were measured.
【0125】上記X線パラメータの測定は粉末X線回折
法(学振法)により測定し、嵩密度は前述したような方
法により測定し、平均粒径及び粒度分布はレーザ回折法
によりそれぞれ測定した。湿潤熱、容量及び容量ロスの
測定方法を以下に示す。The above X-ray parameters were measured by the powder X-ray diffraction method (Gakushin method), the bulk density was measured by the method described above, and the average particle size and particle size distribution were measured by the laser diffraction method. . The methods for measuring the heat of wetting, capacity and capacity loss are described below.
【0126】先ず、湿潤熱の測定方法を示す。試料とな
る黒鉛材試料粉末を真空乾燥後、専用ガラスアンプルに
真空注入した。一方、溶媒も同様にガラスアンプルに封
入した。これらを株式会社 東京理工製のマルチカロリ
ーメータ MMC−551(機種名)にセットし、下記
の条件で測定した。すなわち、各試料を1(g)を試料
として使用し、溶媒としてプロピレンカーボネート22
(cc)を使用し、試料の真空乾燥条件を200(℃)
×3(hr)とし、測定温度を23(℃)とし、撹拌を
60(r.p.m)の回転数で行うこととし、データサ
ンプリング間隔を1(sec)とした。First, a method of measuring the heat of wetting will be described. The graphite material sample powder to be a sample was vacuum-dried and then vacuum-injected into a special glass ampule. On the other hand, the solvent was similarly sealed in a glass ampoule. These were set on a multi calorie meter MMC-551 (model name) manufactured by Tokyo Riko Co., Ltd., and measured under the following conditions. That is, 1 g of each sample was used as a sample, and propylene carbonate 22 was used as a solvent.
(Cc) and set the sample under vacuum drying conditions to 200 (° C).
× 3 (hr), the measurement temperature was 23 (° C.), the stirring was performed at a rotation speed of 60 (rpm), and the data sampling interval was 1 (sec).
【0127】一方の容量及び容量ロス測定方法を示す。
黒鉛材試料粉末の容量及び容量ロス測定はテストセルを
作製して行った。先ず、黒鉛材試料粉末にアルゴン雰囲
気中で昇温速度約30(℃/min)、到達温度600
(℃)、到達温度保持時間1時間なる条件で前熱処理を
施す。なお、この前熱処理は以下に示す負極ミックス作
製直前に行うこととする。A method for measuring one of the capacitance and the capacitance loss will be described.
The measurement of the capacity and the capacity loss of the graphite material sample powder was performed by preparing a test cell. First, a graphite material sample powder was heated in an argon atmosphere at a heating rate of about 30 (° C./min) and an ultimate temperature of 600 ° C.
(° C.) and a pre-heat treatment is performed under the condition that the ultimate temperature holding time is 1 hour. The pre-heat treatment is performed immediately before the preparation of the negative electrode mix described below.
【0128】そして、この前熱処理を施した黒鉛材試料
粉末と、バインダーとして10(重量%)相当量のポリ
フッ化ビニリデン、溶媒としてジメチルホルムアミドを
混合、乾燥して負極ミックスを調整する。そして、この
ように調整したミックスのうち37(mg)を採取し、
Niメッシュとともに直径15.5(mm)のペレット
に成形し、作用電極を作製する。Then, the preheat-treated graphite material sample powder, 10 (wt%) equivalent of polyvinylidene fluoride as a binder, and dimethylformamide as a solvent are mixed and dried to prepare a negative electrode mix. Then, 37 (mg) of the mixture thus adjusted was collected,
A working electrode is formed by molding into a pellet having a diameter of 15.5 (mm) together with the Ni mesh.
【0129】そして、作製した作用電極を以下に示すセ
ル構成のテストセルに組み込み、炭素材料1(g)当た
りの容量及び容量ロスを測定する。なお、テストセルと
しては、直径20(mm)で厚さ2.5(mm)のコイ
ン型セルで、対極としてリチウム金属が使用されてお
り、セパレータとしてポリプロピレン多孔質膜が使用さ
れており、電解液として炭酸エチレン(EC)とジメチ
ルカーボネート(DMC)の混合溶媒(容量比で1:
1)にLiPF6 を1(mol/1000cc)の濃度
で溶解したものが使用されているものを使用した。Then, the produced working electrode is incorporated in a test cell having the following cell structure, and the capacity and the capacity loss per 1 g of the carbon material are measured. The test cell is a coin-shaped cell having a diameter of 20 (mm) and a thickness of 2.5 (mm), using lithium metal as a counter electrode, using a polypropylene porous membrane as a separator, and using an electrolytic cell. As a liquid, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) (in a volume ratio of 1:
1) LiPF 6 dissolved at a concentration of 1 (mol / 1000 cc) was used.
【0130】なお、容量及び容量ロスを測定するに際し
て、炭素材料へのリチウムのドープ/脱ドープ(充電/
放電:厳密に言うとこの試験方法では炭素質材料にリチ
ウムがドープされる過程は充電ではなく放電であり、脱
ドープされる過程は放電ではなく充電であるが、実電池
での実体にあわせて便宜上、ここではドープ過程を充
電、脱ドープ過程を放電と称することとする。)は以下
の条件で行った。充電条件(リチウムドープ条件)をセ
ル当たり1(mA)の定電流で、定電圧零(mV)(L
i/Li+ )、零(μA)になるまで行うものとした。
一方の放電条件(リチウム脱ドープ条件)をセル当たり
1(mA)の定電流で端子電圧がカットオフ電圧1.5
(V)になるまで行った。In measuring the capacity and the capacity loss, doping / dedoping (charging / dedoping) lithium into the carbon material was performed.
Discharge: Strictly speaking, in this test method, the process of doping lithium into the carbonaceous material is discharge, not charge, and the process of undoping is charge, not discharge. For convenience, the doping process is referred to as charging, and the undoping process is referred to as discharging. ) Was performed under the following conditions. The charging condition (lithium doping condition) was a constant current of 1 (mA) per cell and a constant voltage of zero (mV) (L
i / Li + ) and zero (μA).
One discharge condition (lithium de-doping condition) was a constant current of 1 (mA) per cell and the terminal voltage was cut off voltage 1.5.
(V).
【0131】このような条件で充放電を行ったときの放
電電気量から炭素材料1(g)あたりの容量を換算し
た。また、充電電気量から放電電気量を差し引くことで
容量ロスを求めた。いかなる炭素材料を用いても、初期
の充放電においては、放電電気量は充電電気量よりも小
さい値となる。これは、炭素材料が、通常、充電されて
も放電されない電気量を有しているからである。ここで
は、この充電されても放電されない電気容量を便宜上容
量ロスと定義する。この容量ロスの値も負極材料を評価
する上で重要である。The capacity per 1 g of carbon material was calculated from the amount of discharge electricity when charging and discharging were performed under such conditions. In addition, capacity loss was determined by subtracting the amount of discharged electricity from the amount of charged electricity. Regardless of the carbon material used, the amount of discharge electricity is smaller than the amount of charge electricity in the initial charge and discharge. This is because the carbon material usually has a quantity of electricity that is not discharged even when charged. Here, the electric capacity which is not discharged even if charged is defined as capacity loss for convenience. The value of the capacity loss is also important in evaluating the negative electrode material.
【0132】次に、負極材料である上記試料1〜25を
用いて負極6を作製した。Next, a negative electrode 6 was prepared using the above-mentioned samples 1 to 25 as negative electrode materials.
【0133】すなわち、上記各試料90重量部と結着剤
としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)10重量部を
混合して負極合剤を調整し、溶剤となるN−メチルピロ
リドンに分散させてスラリー(ペースト状)にして各負
極合剤を調整した。That is, 90 parts by weight of each of the above samples and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed to prepare a negative electrode mixture. ) To prepare each negative electrode mixture.
【0134】続いて、負極集電体4として厚さ10(μ
m)の帯状の銅箔を用意し、上記各負極合剤をこの負極
集電体4の両面に均一に塗布、乾燥させた後、一定圧力
で圧縮成型して負極合剤層5a,5bとし、各負極合剤
を使用した負極6を形成した。Subsequently, a negative electrode current collector 4 having a thickness of 10 μm
m), a strip-shaped copper foil is prepared, and each of the negative electrode mixtures is uniformly applied to both surfaces of the negative electrode current collector 4 and dried, and then compression molded at a constant pressure to form negative electrode mixture layers 5a and 5b. The negative electrode 6 using each negative electrode mixture was formed.
【0135】続いて正極3を作製した。先ず、正極活物
質を作製した。すなわち、炭酸リチウム0.5(mo
l)と炭酸コバルト1(mol)を混合し、この混合物
を、空気中、温度900(℃)で5(hr)焼成した。
得られた材料についてX線回折測定を行った結果、JC
PDSファイルに登録されたLiCoO2 のピークと良
く一致していた。Subsequently, a positive electrode 3 was produced. First, a positive electrode active material was produced. That is, lithium carbonate 0.5 (mo
l) and 1 (mol) of cobalt carbonate were mixed, and this mixture was fired in air at a temperature of 900 (° C) for 5 (hr).
X-ray diffraction measurement was performed on the obtained material.
It coincided well with the peak of LiCoO 2 registered in the PDS file.
【0136】このLiCoO2 を粉砕し、レーザ回折法
で得られる累積50(%)粒径が15(μm)のLiC
oO2 粉末とした。そして、このLiCoO2 粉末95
重量部と炭酸リチウム粉末5重量部を混合し、この混合
物の91重量部、導電剤としてグラファイト6重量部、
結着剤としてポリフッ化ビニリデン3重量部を混合して
正極合剤を調製し、N−メチルピロリドンに分散させて
スラリー(ペースト状)にして正極合剤を調製した。This LiCoO 2 is pulverized, and a LiCO 2 having a cumulative 50 (%) particle size of 15 (μm) obtained by a laser diffraction method is obtained.
oO 2 powder. And this LiCoO 2 powder 95
Parts by weight and 5 parts by weight of lithium carbonate powder, 91 parts by weight of this mixture, 6 parts by weight of graphite as a conductive agent,
A positive electrode mixture was prepared by mixing 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and dispersed in N-methylpyrrolidone to prepare a slurry (paste) to prepare a positive electrode mixture.
【0137】続いて、正極集電体1として厚さ20(μ
m)のアルミニウム箔を用意し、上記正極合剤をこの正
極集電体1の両面に均一に塗布、乾燥させた後、一定圧
力で圧縮成型して正極合剤層2a,2bとし、正極3を
形成した。Subsequently, as the positive electrode current collector 1, a thickness of 20 (μ
m), the above-described positive electrode mixture is uniformly applied to both surfaces of the positive electrode current collector 1, dried, and then compression-molded at a constant pressure to form the positive electrode mixture layers 2a and 2b. Was formed.
【0138】次いで、上記各負極合剤を使用した負極6
と上記正極3を組み合わせて電池を組み立てた。すなわ
ち、上記各負極6と正極3を厚さ25(μm)の微多孔
性ポリプロピレンフィルムであるセパレータ7を介して
積層してから多数回巻回し、外径18(mm)の巻回電
極体を形成した。Next, a negative electrode 6 using each of the above negative electrode mixtures was prepared.
And the positive electrode 3 were combined to assemble a battery. That is, each of the negative electrode 6 and the positive electrode 3 is laminated via a separator 7 which is a microporous polypropylene film having a thickness of 25 (μm), and then wound many times to form a wound electrode body having an outer diameter of 18 (mm). Formed.
【0139】そして、この巻回電極体をニッケルめっき
を施した鉄製の電池缶9に収納した。さらに、巻回電極
体の上下両面に絶縁板8を配し、アルミニウム製の正極
リード12を正極集電体1から導出して電池蓋10に、
ニッケル製の負極リード13を負極集電体4から導出し
て電池缶9に溶接した。The wound electrode body was housed in a nickel-plated iron battery can 9. Further, insulating plates 8 are arranged on both upper and lower surfaces of the wound electrode body, and a positive electrode lead 12 made of aluminum is led out of the positive electrode current collector 1 and is attached to the battery cover 10.
The negative electrode lead 13 made of nickel was led out of the negative electrode current collector 4 and welded to the battery can 9.
【0140】続いて、上記電池缶9の中にエチレンカー
ボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)と
の等容量混合溶媒中にLiPF6 を1(mol/100
0cc)の割合で溶解した電解液を注入した。次いで、
アスファルトで表面を塗布した絶縁も行う封口ガスケッ
ト11を介して電池缶9をかしめることにより、電流遮
断機構を有する電流遮断用薄板14、PTC素子16並
びに電池蓋10を固定し、電池内の気密性を保持させ、
直径18(mm)、高さ65(mm)の負極合剤の種類
に応じた25種類の円筒型非水電解液二次電池を得た。Subsequently, 1 (mol / 100) of LiPF 6 was placed in an equal volume mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) in the battery can 9.
(0 cc) was injected. Then
The battery can 9 is caulked through a sealing gasket 11 which also covers the surface with asphalt and also insulates, thereby fixing the current interrupting thin plate 14 having the current interrupting mechanism, the PTC element 16 and the battery lid 10, and sealing the battery. To maintain the nature,
Twenty-five types of cylindrical non-aqueous electrolyte secondary batteries according to the type of the negative electrode mixture having a diameter of 18 (mm) and a height of 65 (mm) were obtained.
【0141】以上のようにして作製した25種類の電池
を最大充電電圧4.2(V)、充電電流1(A)で3
(hr)充電を行い、電流0.7(A)で2.5(V)
まで放電し、容量C−1を測定した。その後、電池を最
大充電電圧4.2(V)充電電流で1(A)で3(h
r)充電を行い、温度45(℃)の雰囲気中に1ヶ月保
存した。ここで電流0.7(A)で2.5(V)まで放
電し、容量C−2を測定した。そしてC−1からC−2
を差し引いたものをC−1で除して自己放電率を求め
た。表1及び表2に使用した負極材料の種類とその特
性、電池とした場合の自己放電率を併せて示す。また、
図4にこれらの結果から得られた負極材料の湿潤熱と自
己放電率の関係を示す。図4中横軸は自己放電率、縦軸
は湿潤熱を示す。The 25 types of batteries produced as described above were charged at a maximum charging voltage of 4.2 (V) and a charging current of 1 (A) at 3
(Hr) Charge, 2.5 (V) at current 0.7 (A)
To discharge capacity C-1. Thereafter, the battery was charged at 1 (A) with a maximum charging voltage of 4.2 (V) at a charging current of 3 (h).
r) The battery was charged and stored for one month in an atmosphere at a temperature of 45 (° C.). Here, the battery was discharged at a current of 0.7 (A) to 2.5 (V), and the capacity C-2 was measured. And C-1 to C-2
Was subtracted by C-1 to determine the self-discharge rate. Tables 1 and 2 also show the types and characteristics of the negative electrode materials used and the self-discharge rate in the case of a battery. Also,
FIG. 4 shows the relationship between the heat of wetting of the negative electrode material and the self-discharge rate obtained from these results. In FIG. 4, the horizontal axis represents the self-discharge rate, and the vertical axis represents the heat of wetting.
【0142】[0142]
【表1】 [Table 1]
【0143】[0143]
【表2】 [Table 2]
【0144】表1、表2及び図4の結果を見て明らかな
ように、負極材料の湿潤熱が1100(mJ/g)以下
の電池においては、電池の自己放電率が25(%)以下
に抑えられており、温度45(℃)の雰囲気中に1ヶ月
保存するといった高温下などの過酷な環境下に曝された
後でも、放電できる容量を維持でき、高い信頼性が確保
されることが確認された。As is clear from the results shown in Tables 1 and 2 and FIG. 4, in the battery in which the heat of wetting of the negative electrode material is 1100 (mJ / g) or less, the self-discharge rate of the battery is 25 (%) or less. The capacity to discharge can be maintained even after being exposed to a severe environment such as high temperature such as storage for one month in an atmosphere at a temperature of 45 (° C), and high reliability is ensured. Was confirmed.
【0145】[0145]
【発明の効果】上述のように、本発明に係る電池におい
ては、相対向する一対の電極を有し、これらの間に電解
質相が介在してなるものであり、上記一対の電極のう
ち、少なくとも一方が湿潤熱が1100(mJ/g)以
下の電極材料を用いて形成されていることから、保存放
置の際の自己放電が抑えられ、高温下などに曝された後
の自己放電特性が大幅に改善される。As described above, the battery according to the present invention has a pair of electrodes facing each other, and an electrolyte phase is interposed between them. Since at least one of the electrodes is formed using an electrode material having a wetting heat of 1100 (mJ / g) or less, self-discharge during storage and storage is suppressed, and self-discharge characteristics after exposure to high temperatures or the like are reduced. It is greatly improved.
【図1】本発明に係る電池の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a battery according to the present invention.
【図2】黒鉛材料の粉末形状の一例を示す斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a powder shape of a graphite material.
【図3】黒鉛材料の粉末形状の他の例を示す斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view showing another example of the powder shape of a graphite material.
【図4】自己放電率と湿潤熱の関係を示す特性図であ
る。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a self-discharge rate and heat of wetting.
1 正極集電体、2a,2b 正極合剤層、3 正極、
4 負極集電体、5a,5b 負極合剤層、6 負極、
7 セパレータ、12 正極リード、13 負極リード1 positive electrode current collector, 2a, 2b positive electrode mixture layer, 3 positive electrode,
4 negative electrode current collector, 5a, 5b negative electrode mixture layer, 6 negative electrode,
7 separator, 12 positive electrode lead, 13 negative electrode lead
Claims (9)
間に電解質相が介在してなる電池であって、 上記一対の電極のうち、少なくとも一方が湿潤熱が11
00(mJ/g)以下の電極材料を用いて形成されてい
ることを特徴とする電池。1. A battery comprising a pair of electrodes facing each other and an electrolyte phase interposed therebetween, wherein at least one of the pair of electrodes has a heat of wetting of 11 or more.
A battery formed by using an electrode material of 00 (mJ / g) or less.
1100(mJ/g)以下の電極材料を用いて形成され
ており、この電極が負極となされていることを特徴とす
る請求項1記載の電池。2. One of the pair of electrodes is formed by using an electrode material having a heat of wetting of 1100 (mJ / g) or less, and the electrode serves as a negative electrode. The battery according to 1.
プ可能な炭素材料を含む材料よりなることを特徴とする
請求項2記載の電池。3. The battery according to claim 2, wherein the negative electrode is made of a material containing a carbon material that can be doped with and dedoped with lithium.
溶解されてなる非水電解液であることを特徴とする請求
項1記載の電池。4. The battery according to claim 1, wherein the electrolyte phase is a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent.
クスに非水溶媒及び電解質塩を含むものであることを特
徴とする請求項1記載の電池。5. The battery according to claim 1, wherein the electrolyte phase contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt in a polymer compound matrix.
を含む材料よりなる負極とされ、他方が金属複合酸化物
を含む材料よりなる正極とされていることを特徴とする
請求項1記載の電池。6. The method according to claim 1, wherein one of the pair of electrodes is a negative electrode made of a material containing lithium, and the other is a positive electrode made of a material containing a metal composite oxide. battery.
をドープ、脱ドープ可能な炭素材料を含む材料よりなる
負極とされ、他方がリチウムを含む遷移金属複合酸化物
を含む材料よりなる正極とされていることを特徴とする
請求項1記載の電池。7. One of the pair of electrodes is a negative electrode made of a material containing a lithium-doped and undoped carbon material, and the other is a positive electrode made of a material containing a transition metal composite oxide containing lithium. The battery according to claim 1, wherein:
ることを特徴とする請求項7記載の電池。8. The battery according to claim 7, wherein the carbon material is a non-graphitizable carbon material.
徴とする請求項7記載の電池。9. The battery according to claim 7, wherein the carbon material is a graphite material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10057969A JPH11260365A (en) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | Battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10057969A JPH11260365A (en) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | Battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11260365A true JPH11260365A (en) | 1999-09-24 |
Family
ID=13070853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10057969A Pending JPH11260365A (en) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | Battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11260365A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007096048A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing storage element |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP10057969A patent/JPH11260365A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007096048A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for manufacturing storage element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4161376B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3844495B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP4228593B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP3755502B2 (en) | Non-aqueous electrolyte battery | |
JP3436033B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2004022507A (en) | Electrode and battery using it | |
JP2005038720A (en) | Method of manufacturing negative electrode and method of manufacturing battery | |
JP3509050B2 (en) | Lithium secondary battery and method of manufacturing the same | |
JP3965567B2 (en) | battery | |
JP3430614B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3709628B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3779461B2 (en) | Lithium secondary battery, negative electrode thereof and method for producing the same | |
JP3633223B2 (en) | Positive electrode active material, method for producing the same, and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP4150087B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2004299944A (en) | Graphite particle, its producing method, lithium ion secondary battery and negative electrode material for it | |
JP3499739B2 (en) | Lithium secondary battery and method of manufacturing lithium secondary battery | |
JP3552377B2 (en) | Rechargeable battery | |
JP2004363076A (en) | Battery | |
JP2002198036A (en) | Negative electrode, nonaqueous electrolyte cell and their manufacturing method | |
WO2002073731A1 (en) | Battery | |
JP3651225B2 (en) | Lithium secondary battery, negative electrode thereof and method for producing the same | |
JP4781545B2 (en) | Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery | |
JP3544015B2 (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP3863514B2 (en) | Lithium secondary battery | |
JP2001148241A (en) | Non-aqueous electrolyte battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061113 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070116 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070522 |