JP2000003729A - 二次電源の製造方法 - Google Patents
二次電源の製造方法Info
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- lithium
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- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】耐電圧が高く、大電流充放電特性に優れた二次
電源の製造方法の提供。 【解決手段】活性炭を含む正極とリチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料を含む負極とをセパレータを介
して対向させた素子にリチウム塩を含む有機電解液を含
浸させた二次電源の製造方法において、有機電解液の存
在下で、前記炭素材料に所定量の電気量を有するリチウ
ム金属を接触させて放置する。
電源の製造方法の提供。 【解決手段】活性炭を含む正極とリチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料を含む負極とをセパレータを介
して対向させた素子にリチウム塩を含む有機電解液を含
浸させた二次電源の製造方法において、有機電解液の存
在下で、前記炭素材料に所定量の電気量を有するリチウ
ム金属を接触させて放置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐電圧が高く、大
電流充放電に優れた二次電源に関する。
電流充放電に優れた二次電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のパルスパワー用の電源である電気
二重層キャパシタの電極は、正極、負極ともに活性炭を
主体とする分極性電極からなっている。この場合の耐電
圧は水系電解液を使用すると１．２Ｖ、有機電解液を使
用すると２．５〜３．３Ｖである。
二重層キャパシタの電極は、正極、負極ともに活性炭を
主体とする分極性電極からなっている。この場合の耐電
圧は水系電解液を使用すると１．２Ｖ、有機電解液を使
用すると２．５〜３．３Ｖである。
【０００３】電気二重層キャパシタの静電エネルギは耐
電圧の２乗に比例するので、耐電圧の高い有機電解液を
使用した方が水系電解液を使用するより高エネルギであ
る。しかし、有機電解液を使用し、正極と負極がともに
活性炭を主体とする分極性電極である電気二重層キャパ
シタのエネルギ密度は、鉛蓄電池、リチウムイオン二次
電池等の二次電池の１０分の１以下であり、さらなるエ
ネルギ密度の向上が必要とされている。
電圧の２乗に比例するので、耐電圧の高い有機電解液を
使用した方が水系電解液を使用するより高エネルギであ
る。しかし、有機電解液を使用し、正極と負極がともに
活性炭を主体とする分極性電極である電気二重層キャパ
シタのエネルギ密度は、鉛蓄電池、リチウムイオン二次
電池等の二次電池の１０分の１以下であり、さらなるエ
ネルギ密度の向上が必要とされている。
【０００４】これに対し、特開昭６４−１４８８２には
活性炭を主体とする電極を正極とし、Ｘ線回折により測
定した［００２］面の面間隔が０．３３８〜０．３５６
ｎｍである炭素材料に、あらかじめリチウムイオンを吸
蔵させた電極を負極とする上限電圧が３Ｖの二次電池が
提案されている。また、特開平８−１０７０４８には、
正極が活性炭を主体とした電極で、リチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料に、あらかじめ化学的方法又は
電気化学的方法でリチウムイオンを吸蔵させた炭素材料
を負極に用いる二次電源が提案されている。
活性炭を主体とする電極を正極とし、Ｘ線回折により測
定した［００２］面の面間隔が０．３３８〜０．３５６
ｎｍである炭素材料に、あらかじめリチウムイオンを吸
蔵させた電極を負極とする上限電圧が３Ｖの二次電池が
提案されている。また、特開平８−１０７０４８には、
正極が活性炭を主体とした電極で、リチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料に、あらかじめ化学的方法又は
電気化学的方法でリチウムイオンを吸蔵させた炭素材料
を負極に用いる二次電源が提案されている。
【０００５】また、特開平９−５５３４２には、正極が
活性炭を主体とした電極で、リチウムイオンを吸蔵、脱
離しうる炭素材料をリチウムと合金を形成しない多孔質
集電体に担持させた負極を有する、上限電圧が４Ｖの二
次電源が提案されている。
活性炭を主体とした電極で、リチウムイオンを吸蔵、脱
離しうる炭素材料をリチウムと合金を形成しない多孔質
集電体に担持させた負極を有する、上限電圧が４Ｖの二
次電源が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】リチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料にあらかじめリチウムイオンを
吸蔵させて負極とし、活性炭を主体とする正極と組み合
わせた二次電源は、正極、負極ともに活性炭からなる電
気二重層キャパシタより耐電圧が高く、エネルギ密度、
出力密度ともに高くできる。しかし、この二次電源の場
合、負極に電気化学的にリチウムイオンを吸蔵させるプ
ロセスが必要である。
蔵、脱離しうる炭素材料にあらかじめリチウムイオンを
吸蔵させて負極とし、活性炭を主体とする正極と組み合
わせた二次電源は、正極、負極ともに活性炭からなる電
気二重層キャパシタより耐電圧が高く、エネルギ密度、
出力密度ともに高くできる。しかし、この二次電源の場
合、負極に電気化学的にリチウムイオンを吸蔵させるプ
ロセスが必要である。
【０００７】そこで本発明は、上記の二次電源の製造方
法として、従来に比べ簡易な方法でリチウムイオンを負
極の炭素材料に吸蔵させる方法を提供することを目的と
する。
法として、従来に比べ簡易な方法でリチウムイオンを負
極の炭素材料に吸蔵させる方法を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性炭を含む
正極とリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料を含
む負極とをセパレータを介して対向させた素子にリチウ
ム塩を含む有機電解液を含浸させた二次電源の製造方法
において、前記有機電解液の存在下で、前記炭素材料が
リチウムイオンを吸蔵できる電気量の０．５〜５倍の電
気量を有するリチウム金属を前記炭素材料に接触させ、
前記リチウム金属をイオン化させて前記炭素材料にリチ
ウムイオンを吸蔵させることを特徴とする二次電源の製
造方法を提供する。
正極とリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料を含
む負極とをセパレータを介して対向させた素子にリチウ
ム塩を含む有機電解液を含浸させた二次電源の製造方法
において、前記有機電解液の存在下で、前記炭素材料が
リチウムイオンを吸蔵できる電気量の０．５〜５倍の電
気量を有するリチウム金属を前記炭素材料に接触させ、
前記リチウム金属をイオン化させて前記炭素材料にリチ
ウムイオンを吸蔵させることを特徴とする二次電源の製
造方法を提供する。
【０００９】本明細書において、電極を集電体と接合し
たり集電体上に電極層が形成されて電極と集電体とが一
体化したものを電極体という。そして、電極体が正極側
に使われる場合は正極体、負極側に使われる場合は負極
体という。
たり集電体上に電極層が形成されて電極と集電体とが一
体化したものを電極体という。そして、電極体が正極側
に使われる場合は正極体、負極側に使われる場合は負極
体という。
【００１０】本発明において、リチウムイオンを吸蔵さ
せる前の負極体の作製方法としては以下の方法が挙げら
れる。リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料をポ
リテトラエチレンをバインダとしてシート状に成形し、
このシート状電極を導電性接着剤を介して集電体と接合
して負極体を得る。また、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
などを溶剤としてポリフッ化ビニリデン又はポリアミド
イミド等のバインダを溶解させ、この溶液にリチウムイ
オンを吸蔵、脱離しうる炭素材料を分散させて集電体に
塗布して乾燥させて負極体を得る方法があり、本発明で
はいずれも好ましい。
せる前の負極体の作製方法としては以下の方法が挙げら
れる。リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料をポ
リテトラエチレンをバインダとしてシート状に成形し、
このシート状電極を導電性接着剤を介して集電体と接合
して負極体を得る。また、Ｎ−メチル−２−ピロリドン
などを溶剤としてポリフッ化ビニリデン又はポリアミド
イミド等のバインダを溶解させ、この溶液にリチウムイ
オンを吸蔵、脱離しうる炭素材料を分散させて集電体に
塗布して乾燥させて負極体を得る方法があり、本発明で
はいずれも好ましい。
【００１１】本発明では、上記の負極体の電極が形成さ
れた面に対してリチウム金属を接触させる。これを活性
炭を主体とする正極とセパレータを介して対向させて素
子を形成し、この素子をリチウム塩を含む有機電解液に
浸漬すると、リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材
料と接触しているリチウム金属がイオン化してリチウム
イオンが前記炭素材料に吸蔵される。この方法によれ
ば、前記炭素材料にあらかじめ電気化学的方法又は化学
的方法でリチウムイオンを吸蔵するプロセスが不要とな
り、二次電源を容易に作製できる。
れた面に対してリチウム金属を接触させる。これを活性
炭を主体とする正極とセパレータを介して対向させて素
子を形成し、この素子をリチウム塩を含む有機電解液に
浸漬すると、リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材
料と接触しているリチウム金属がイオン化してリチウム
イオンが前記炭素材料に吸蔵される。この方法によれ
ば、前記炭素材料にあらかじめ電気化学的方法又は化学
的方法でリチウムイオンを吸蔵するプロセスが不要とな
り、二次電源を容易に作製できる。
【００１２】前記素子をリチウム塩を含む有機電解液に
浸漬する条件としては、リチウム金属の量や形状、炭素
材料にもより一概にはいえないが、室温では１２〜３６
時間、５０℃雰囲気においては６〜２４時間が好まし
い。時間が短いと炭素材料にリチウムイオンが充分に吸
蔵されない。
浸漬する条件としては、リチウム金属の量や形状、炭素
材料にもより一概にはいえないが、室温では１２〜３６
時間、５０℃雰囲気においては６〜２４時間が好まし
い。時間が短いと炭素材料にリチウムイオンが充分に吸
蔵されない。
【００１３】リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材
料に接触させるリチウム金属は、前記炭素材料がリチウ
ムイオンを吸蔵できる電気量の０．５〜５倍の電気量を
有するリチウムである。いいかえると、前記炭素材料が
リチウムイオンを吸蔵できる電気量をＣ１、リチウム金
属自体の電気量をＣ２とすると、Ｃ１／Ｃ２が０．５〜
５である。
料に接触させるリチウム金属は、前記炭素材料がリチウ
ムイオンを吸蔵できる電気量の０．５〜５倍の電気量を
有するリチウムである。いいかえると、前記炭素材料が
リチウムイオンを吸蔵できる電気量をＣ１、リチウム金
属自体の電気量をＣ２とすると、Ｃ１／Ｃ２が０．５〜
５である。
【００１４】この値が５より大きいとリチウム金属量が
少なすぎて負極の電位が充分に卑にならず、二次電源の
耐電圧が低くなる。また、０．５未満では、炭素材料の
リチウムイオン吸蔵後に残るリチウム金属に、充放電サ
イクルの充電時にリチウム金属が析出してデンドライト
を形成する。特にＣ１／Ｃ２は０．８〜２あるとより好
ましい。
少なすぎて負極の電位が充分に卑にならず、二次電源の
耐電圧が低くなる。また、０．５未満では、炭素材料の
リチウムイオン吸蔵後に残るリチウム金属に、充放電サ
イクルの充電時にリチウム金属が析出してデンドライト
を形成する。特にＣ１／Ｃ２は０．８〜２あるとより好
ましい。
【００１５】なお、ここでいう炭素材料の電気量とは、
参照極、対極をそれぞれリチウム金属として、電気化学
的３電極方式により測定される炭素材料がリチウムイオ
ンを吸蔵できる量である。また、リチウム金属の電気量
は、リチウム金属の重量から算出したものである。
参照極、対極をそれぞれリチウム金属として、電気化学
的３電極方式により測定される炭素材料がリチウムイオ
ンを吸蔵できる量である。また、リチウム金属の電気量
は、リチウム金属の重量から算出したものである。
【００１６】リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材
料に接触させるリチウム金属は、空隙率が１０〜９０％
の多孔質体であってもよく、特に上記のＣ１／Ｃ２値が
１より小さい場合は、炭素材料に吸蔵されずに残るリチ
ウム金属が存在するので多孔質体である方が好ましい。
リチウム金属が残っていると、二次電源を使用する場
合、活性炭とリチウム金属との間で二次電源が形成さ
れ、活性炭−前記炭素材料間の二次電源はイオンの移動
を阻害され二次電源全体においての寄与が少なくなる。
しかし、リチウム金属が多孔質体であれば、活性炭−前
記炭素材料間のイオンの移動が可能となり、活性炭−前
記炭素材料間の二次電源が機能できる。
料に接触させるリチウム金属は、空隙率が１０〜９０％
の多孔質体であってもよく、特に上記のＣ１／Ｃ２値が
１より小さい場合は、炭素材料に吸蔵されずに残るリチ
ウム金属が存在するので多孔質体である方が好ましい。
リチウム金属が残っていると、二次電源を使用する場
合、活性炭とリチウム金属との間で二次電源が形成さ
れ、活性炭−前記炭素材料間の二次電源はイオンの移動
を阻害され二次電源全体においての寄与が少なくなる。
しかし、リチウム金属が多孔質体であれば、活性炭−前
記炭素材料間のイオンの移動が可能となり、活性炭−前
記炭素材料間の二次電源が機能できる。
【００１７】上記理由から、リチウム金属の空隙率が１
０％未満では素子内に残るリチウム金属が、充放電時に
イオンの移動を阻害しやすい。一方、９０％を超えると
リチウム金属は非常に取り扱いにくくなる。より好まし
くは空隙率は３０〜６０％である。
０％未満では素子内に残るリチウム金属が、充放電時に
イオンの移動を阻害しやすい。一方、９０％を超えると
リチウム金属は非常に取り扱いにくくなる。より好まし
くは空隙率は３０〜６０％である。
【００１８】また、本発明においては、リチウム金属が
ニッケル又は銅の多孔体に担持されていてもよく、特に
リチウム金属が薄いときは有効である。リチウム金属の
量は炭素材料のリチウムイオンを吸蔵可能な量をもとに
決定されるが、その形状はできるだけ負極の炭素材料に
接触する面積が大きい形状であると効率的に炭素材料に
リチウムイオンが吸蔵されるので好ましい。すなわち、
リチウム金属は炭素材料からなる負極の面積とほぼ同じ
面積を有する薄片状であることが好ましい。
ニッケル又は銅の多孔体に担持されていてもよく、特に
リチウム金属が薄いときは有効である。リチウム金属の
量は炭素材料のリチウムイオンを吸蔵可能な量をもとに
決定されるが、その形状はできるだけ負極の炭素材料に
接触する面積が大きい形状であると効率的に炭素材料に
リチウムイオンが吸蔵されるので好ましい。すなわち、
リチウム金属は炭素材料からなる負極の面積とほぼ同じ
面積を有する薄片状であることが好ましい。
【００１９】リチウム金属を上記の形状とする場合、炭
素材料からなる負極の単位面積あたりの電気量が小さけ
ればリチウム金属は薄いか又は空隙率の高い多孔体とす
ることが好ましい。これらの形状は取り扱いにくいが、
上記ニッケル又は銅の多孔体に担持させてから負極とセ
パレータの間に配置すると扱いが容易になる。ニッケル
や銅はリチウムと合金を形成しないので担持させる材料
として最適である。ニッケル又は銅の多孔体の空隙率は
大きい程よく、好ましくは７０〜９９％である。
素材料からなる負極の単位面積あたりの電気量が小さけ
ればリチウム金属は薄いか又は空隙率の高い多孔体とす
ることが好ましい。これらの形状は取り扱いにくいが、
上記ニッケル又は銅の多孔体に担持させてから負極とセ
パレータの間に配置すると扱いが容易になる。ニッケル
や銅はリチウムと合金を形成しないので担持させる材料
として最適である。ニッケル又は銅の多孔体の空隙率は
大きい程よく、好ましくは７０〜９９％である。
【００２０】リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材
料は、Ｘ線回折により測定される［００２］面の面間隔
が０．３３５〜０．４１０ｎｍであることが好ましい。
この範囲の負極炭素材料であればいずれの炭素材料も使
用できる。［００２］面の面間隔が０．４１０ｎｍ超の
炭素材料は、充放電サイクルにおいてリチウムのクーロ
ン効率が低下し劣化が著しいため好ましくない。より好
ましくは０．３３５〜０．３３８ｎｍであり、この範囲
の炭素材料は［００２］面の面間隔が０．３３８ｎｍ超
の炭素材料に比べ抵抗が低い。
料は、Ｘ線回折により測定される［００２］面の面間隔
が０．３３５〜０．４１０ｎｍであることが好ましい。
この範囲の負極炭素材料であればいずれの炭素材料も使
用できる。［００２］面の面間隔が０．４１０ｎｍ超の
炭素材料は、充放電サイクルにおいてリチウムのクーロ
ン効率が低下し劣化が著しいため好ましくない。より好
ましくは０．３３５〜０．３３８ｎｍであり、この範囲
の炭素材料は［００２］面の面間隔が０．３３８ｎｍ超
の炭素材料に比べ抵抗が低い。
【００２１】リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材
料を具体的に挙げると、天然黒鉛、人造黒鉛、石油コー
クス、メソフェーズピッチ系炭素材料又は８００〜３０
００℃で熱処理された気相成長炭素繊維、難黒鉛性炭素
材料等がある。
料を具体的に挙げると、天然黒鉛、人造黒鉛、石油コー
クス、メソフェーズピッチ系炭素材料又は８００〜３０
００℃で熱処理された気相成長炭素繊維、難黒鉛性炭素
材料等がある。
【００２２】正極に用いられる活性炭は、比表面積が８
００〜３０００ｍ2 ／ｇであることが好ましい。活性炭
の原料としては、やしがら、フェノール樹脂、石油コー
クス等が挙げられ、水蒸気賦活法、溶融ＫＯＨ賦活法等
によって賦活されることが好ましい。
００〜３０００ｍ2 ／ｇであることが好ましい。活性炭
の原料としては、やしがら、フェノール樹脂、石油コー
クス等が挙げられ、水蒸気賦活法、溶融ＫＯＨ賦活法等
によって賦活されることが好ましい。
【００２３】また、正極には、抵抗を低くするために導
電性のカーボンブラック又は黒鉛を含ませることが好ま
しい。正極の作製方法は、負極の作製方法と同様の方法
が使用でき、活性炭をポリテトラフルオロエチレンから
なるバインダを用いてシート状に成形し、集電体に導電
性接着剤を用いて接合する方法がある。また、ポリフッ
化ビニリデン、ポリアミドイミド、ポリイミド等を溶解
したワニスに活性炭を分散させ、ドクターブレード法等
によって集電体に塗布し、乾燥して得る方法もあり、本
発明ではいずれも好ましい。
電性のカーボンブラック又は黒鉛を含ませることが好ま
しい。正極の作製方法は、負極の作製方法と同様の方法
が使用でき、活性炭をポリテトラフルオロエチレンから
なるバインダを用いてシート状に成形し、集電体に導電
性接着剤を用いて接合する方法がある。また、ポリフッ
化ビニリデン、ポリアミドイミド、ポリイミド等を溶解
したワニスに活性炭を分散させ、ドクターブレード法等
によって集電体に塗布し、乾燥して得る方法もあり、本
発明ではいずれも好ましい。
【００２４】本発明における有機電解液の溶質のリチウ
ム塩は、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、Ｌｉ
Ｎ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 、ＣＦ3 ＳＯ3 Ｌｉ、ＬｉＣ（Ｓ
Ｏ2ＣＦ3 ）3 、ＬｉＡｓＦ6 及びＬｉＳｂＦ6 等が挙
げられる。また、溶媒としては、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、
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、スルホラン及びジメトキシエタン
からなる群から選ばれる１種以上を含むのが好ましい。
これらの溶質と溶媒を組み合わせた電解液は、耐電圧が
高く電気伝導度が高い。電解液中の電解質の濃度は０．
１〜２．５ｍｏｌ／Ｌ、さらには０．５〜２ｍｏｌ／Ｌ
であると好ましい。
ム塩は、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、Ｌｉ
Ｎ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 、ＣＦ3 ＳＯ3 Ｌｉ、ＬｉＣ（Ｓ
Ｏ2ＣＦ3 ）3 、ＬｉＡｓＦ6 及びＬｉＳｂＦ6 等が挙
げられる。また、溶媒としては、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、
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、スルホラン及びジメトキシエタン
からなる群から選ばれる１種以上を含むのが好ましい。
これらの溶質と溶媒を組み合わせた電解液は、耐電圧が
高く電気伝導度が高い。電解液中の電解質の濃度は０．
１〜２．５ｍｏｌ／Ｌ、さらには０．５〜２ｍｏｌ／Ｌ
であると好ましい。
【００２５】
【実施例】つぎに、実施例（例１〜７）及び比較例（例
８〜１０）により本発明をさらに具体的に説明するが、
本発明はこれらにより限定されない。
８〜１０）により本発明をさらに具体的に説明するが、
本発明はこれらにより限定されない。
【００２６】実施例及び比較例中のセルの作製及び測定
は正負極４ｃｍ×６ｃｍ素子を用いてすべて露点が−６
０℃以下のアルゴングローブボックス中で行った。
は正負極４ｃｍ×６ｃｍ素子を用いてすべて露点が−６
０℃以下のアルゴングローブボックス中で行った。
【００２７】［例１］石油ピッチを１０００℃で処理し
た炭素材料（Ｘ線回折による［００２］面の面間隔が
０．３４０ｎｍ）を、ポリテトラフルオロエチレンをバ
インダとしてシート状に成形して電極を作製し、銅から
なる集電体に導電性接着剤を用いて固定し負極体とし
た。参照極、対極をそれぞれリチウム金属として、上記
電極のリチウムイオンを吸蔵できる量を電気化学的３電
極方式により定電流０．２ｍＡ／ｃｍ2 で下限電圧を
０．００５Ｖとして測定したところ２４０ｍＡｈであっ
た。この電極体の電極の固定された面に、上記電極と面
積が同じであって２４０ｍＡｈに相当する電気量を有す
るリチウム金属シートを接触させた。
た炭素材料（Ｘ線回折による［００２］面の面間隔が
０．３４０ｎｍ）を、ポリテトラフルオロエチレンをバ
インダとしてシート状に成形して電極を作製し、銅から
なる集電体に導電性接着剤を用いて固定し負極体とし
た。参照極、対極をそれぞれリチウム金属として、上記
電極のリチウムイオンを吸蔵できる量を電気化学的３電
極方式により定電流０．２ｍＡ／ｃｍ2 で下限電圧を
０．００５Ｖとして測定したところ２４０ｍＡｈであっ
た。この電極体の電極の固定された面に、上記電極と面
積が同じであって２４０ｍＡｈに相当する電気量を有す
るリチウム金属シートを接触させた。
【００２８】次にフェノール樹脂を水蒸気賦活すること
により得られた比表面積２０００ｍ2 ／ｇの活性炭と導
電性カーボンブラックをポリテトラフルオロエチレンを
バインダとしてシート状に成形し、導電性接着剤を用い
てアルミニウム製の集電体に接着させて正極体を得た。
この正極体の電極面と上記負極体のリチウム金属シート
を間にポリプロピレン製のセパレータを介して対向させ
て正極体と負極体とセパレータによる素子を形成し、１
ｍｏｌ／ＬのＬｉＢＦ4 を含むプロピレンカーボネート
溶液に含浸させた状態で、５０℃で１２時間保持し、二
次電源素子を得た。
により得られた比表面積２０００ｍ2 ／ｇの活性炭と導
電性カーボンブラックをポリテトラフルオロエチレンを
バインダとしてシート状に成形し、導電性接着剤を用い
てアルミニウム製の集電体に接着させて正極体を得た。
この正極体の電極面と上記負極体のリチウム金属シート
を間にポリプロピレン製のセパレータを介して対向させ
て正極体と負極体とセパレータによる素子を形成し、１
ｍｏｌ／ＬのＬｉＢＦ4 を含むプロピレンカーボネート
溶液に含浸させた状態で、５０℃で１２時間保持し、二
次電源素子を得た。
【００２９】この電源の初期容量を測定した後、４．２
Ｖから２．７５Ｖまでの範囲で４８０ｍＡの充放電電流
で充放電サイクル試験を行い、１００００サイクル後の
容量を測定し、容量変化率を求めた。結果を表１に示
す。
Ｖから２．７５Ｖまでの範囲で４８０ｍＡの充放電電流
で充放電サイクル試験を行い、１００００サイクル後の
容量を測定し、容量変化率を求めた。結果を表１に示
す。
【００３０】［例２］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
１００ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シ
ートの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源
素子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結
果を表１に示す。
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
１００ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シ
ートの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源
素子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結
果を表１に示す。
【００３１】［例３］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
３００ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シ
ートの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源
素子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結
果を表１に示す。
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
３００ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シ
ートの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源
素子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結
果を表１に示す。
【００３２】［例４］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料としてハードカーボン（Ｘ線回折による［０
０２］面の面間隔が０．３７８ｎｍ）を用いた以外は例
１と同様にして負極体を作製し、負極のリチウムイオン
吸蔵量を測定したところ２４０ｍＡｈであった。この負
極体を用いた以外は例１と同様にして二次電源素子を作
製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結果を表１
に示す。
る炭素材料としてハードカーボン（Ｘ線回折による［０
０２］面の面間隔が０．３７８ｎｍ）を用いた以外は例
１と同様にして負極体を作製し、負極のリチウムイオン
吸蔵量を測定したところ２４０ｍＡｈであった。この負
極体を用いた以外は例１と同様にして二次電源素子を作
製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結果を表１
に示す。
【００３３】［例５］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料として黒鉛ファイバー（Ｘ線回折による［０
０２］面の面間隔が０．３３６ｎｍ）を用いた以外は例
１と同様にして負極体を作製し、負極のリチウムイオン
吸蔵量を測定したところ２４０ｍＡｈであった。この負
極体を用いた以外は例１と同様にして二次電源素子を作
製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結果を表１
に示す。
る炭素材料として黒鉛ファイバー（Ｘ線回折による［０
０２］面の面間隔が０．３３６ｎｍ）を用いた以外は例
１と同様にして負極体を作製し、負極のリチウムイオン
吸蔵量を測定したところ２４０ｍＡｈであった。この負
極体を用いた以外は例１と同様にして二次電源素子を作
製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結果を表１
に示す。
【００３４】［例６］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートとして、空
隙率５０％のリチウム金属シートを用いた以外は例１と
同様にして二次電源素子を作製した。この二次電源素子
を用い、例１と同様の試験及び測定を行った。結果を表
１に示す。
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートとして、空
隙率５０％のリチウム金属シートを用いた以外は例１と
同様にして二次電源素子を作製した。この二次電源素子
を用い、例１と同様の試験及び測定を行った。結果を表
１に示す。
【００３５】［例７］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートを、ニッケ
ルメッシュに担持させて用いた以外は例１と同様にして
二次電源素子を得た。この二次電源素子を用い、例１と
同様の試験及び測定を行った。結果を表１に示す。
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートを、ニッケ
ルメッシュに担持させて用いた以外は例１と同様にして
二次電源素子を得た。この二次電源素子を用い、例１と
同様の試験及び測定を行った。結果を表１に示す。
【００３６】［例８］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
４０ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シー
トの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源素
子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結果
を表１に示す。
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
４０ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シー
トの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源素
子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結果
を表１に示す。
【００３７】［例９］リチウムイオンを吸蔵、脱離しう
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
６００ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シ
ートの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源
素子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結
果を表１に示す。なお、この二次電源素子は、１０００
０サイクル充放電後にはリチウムのデンドライドが形成
されていた。
る炭素材料に接触させるリチウム金属シートの電気量が
６００ｍＡｈに相当する量となるようにリチウム金属シ
ートの厚さを変更した以外、例１と同様にして二次電源
素子を作製し、例１と同様の試験及び測定を行った。結
果を表１に示す。なお、この二次電源素子は、１０００
０サイクル充放電後にはリチウムのデンドライドが形成
されていた。
【００３８】［例１０］リチウム金属シートを接触させ
ない以外は例１と同様にして負極体を作製し、この負極
体に対し、対極、参照極をそれぞれリチウム金属として
３電極式であらかじめ電気化学的方法でリチウムイオン
を２４０ｍＡｈ吸蔵させた。この負極体を用いた以外は
例１と同様にして二次電源素子を作製し、例１と同様の
試験及び測定を行った。結果を表１に示す。
ない以外は例１と同様にして負極体を作製し、この負極
体に対し、対極、参照極をそれぞれリチウム金属として
３電極式であらかじめ電気化学的方法でリチウムイオン
を２４０ｍＡｈ吸蔵させた。この負極体を用いた以外は
例１と同様にして二次電源素子を作製し、例１と同様の
試験及び測定を行った。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、あらかじめ電気化学的
方法で負極の炭素材料にリチウムイオンを吸蔵させた二
次電源と同等の性能を有する二次電源を、簡易的な方法
で負極にリチウムイオンを吸蔵させて得ることができ
る。
方法で負極の炭素材料にリチウムイオンを吸蔵させた二
次電源と同等の性能を有する二次電源を、簡易的な方法
で負極にリチウムイオンを吸蔵させて得ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H003 AA01 AA02 AA04 BA02 BA07 BB01 BB02 BB12 BC04 BC06 BD00 BD02 5H014 AA02 AA04 BB08 BB12 EE05 EE08 HH02 HH04 HH06 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AK08 AL06 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ11 CJ13 CJ23 DJ04 DJ07 DJ13 EJ01 HJ09 HJ13 HJ19
Claims (4)
- 【請求項１】活性炭を含む正極とリチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料を含む負極とをセパレータを介
して対向させた素子にリチウム塩を含む有機電解液を含
浸させた二次電源の製造方法において、前記有機電解液
の存在下で、前記炭素材料がリチウムイオンを吸蔵でき
る電気量の０．５〜５倍の電気量を有するリチウム金属
を前記炭素材料に接触させ、前記リチウム金属をイオン
化させて前記炭素材料にリチウムイオンを吸蔵させるこ
とを特徴とする二次電源の製造方法。 - 【請求項２】前記リチウム金属が、１０〜９０％の空隙
率を有する多孔質体である請求項１記載の二次電源の製
造方法。 - 【請求項３】リチウム金属がニッケル又は銅の多孔体に
担持されている請求項１又は２記載の二次電源の製造方
法。 - 【請求項４】前記炭素材料のＸ線回折法による［００
２］面の面間隔が０．３３５〜０．４１０ｎｍである請
求項１、２又は３記載の二次電源の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10167404A JP2000003729A (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 二次電源の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10167404A JP2000003729A (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 二次電源の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000003729A true JP2000003729A (ja) | 2000-01-07 |
Family
ID=15849079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10167404A Pending JP2000003729A (ja) | 1998-06-15 | 1998-06-15 | 二次電源の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000003729A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266872A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Asahi Glass Co Ltd | 二次電源及びその製造方法 |
| JP2006261599A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Japan Gore Tex Inc | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
| JP2006286919A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Heavy Ind Ltd | リチウムイオンキャパシタ |
| JP2007199379A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Kyocera Mita Corp | 画像形成装置 |
| CN105304350A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 南通绿业中试技术研究院有限公司 | 一种宽温度区间可滥用电容器及其制造方法 |
-
1998
- 1998-06-15 JP JP10167404A patent/JP2000003729A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266872A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Asahi Glass Co Ltd | 二次電源及びその製造方法 |
| JP2006261599A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Japan Gore Tex Inc | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
| JP2006286919A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Fuji Heavy Ind Ltd | リチウムイオンキャパシタ |
| JP2007199379A (ja) * | 2006-01-26 | 2007-08-09 | Kyocera Mita Corp | 画像形成装置 |
| JP4694376B2 (ja) * | 2006-01-26 | 2011-06-08 | 京セラミタ株式会社 | 画像形成装置 |
| CN105304350A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 南通绿业中试技术研究院有限公司 | 一种宽温度区间可滥用电容器及其制造方法 |
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