DE19846015A1 - Negative active material for a lithium ion battery - Google Patents

Negative active material for a lithium ion battery

Info

Publication number
DE19846015A1
DE19846015A1 DE19846015A DE19846015A DE19846015A1 DE 19846015 A1 DE19846015 A1 DE 19846015A1 DE 19846015 A DE19846015 A DE 19846015A DE 19846015 A DE19846015 A DE 19846015A DE 19846015 A1 DE19846015 A1 DE 19846015A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
active material
graphite
negative active
lithium ion
ion battery
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.)
Withdrawn
Application number
DE19846015A
Other languages
German (de)
Inventor
Jae-Yul Ryu
Sang-Young Yoon
Wan-Uk Choi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung Display Devices Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Display Devices Co Ltd filed Critical Samsung Display Devices Co Ltd
Publication of DE19846015A1 publication Critical patent/DE19846015A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/364—Composites as mixtures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/027—Negative electrodes
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

A negative active material for a lithium ion battery comprises 50-95 wt.% graphitic carbon fibers and 5-50 wt.% graphitic carbon particles. Independent claims are also included for (i) a lithium ion battery negative electrode comprising a current collector, a binder and the above negative active material; and (ii) a lithium ion battery produced using the above negative active material. Preferred Features: The graphitic carbon fibers are of radial type and have a diameter of 5-30 mu and an aspect ratio of 3-100. The graphitic particles have a diameter of 3-10 mu and a resistivity of 1\*10<-3> to 5\*10<-3> OMICRON -cm.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS

Die vorliegende Anmeldung beruht auf der Anmeldung Nr. 97-51257, die im koreanischen Amt für Geistiges Eigentum am 6. Oktober 1997 angemeldet wurde, und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.The present application is based on application no. 97-51257, registered at the Korean Intellectual Property Office on June 6. October 1997, and hereby hereby Reference is incorporated into the present application.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION (a) Gebiet der Erfindung(a) Field of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie, und insbesondere betrifft sie ein negatives Verbundaktivmaterial, das eine auf Graphit basierende Kohlenstoffaser vom Radialtyp und auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel umfaßt.The present invention relates to a negative Active material for a lithium ion battery, and in particular it relates to a negative composite active material that has a Radial and graphite based carbon fiber Graphite based carbon particles.

(b) Beschreibung des Standes der Technik(b) Description of the Prior Art

Im allgemeinen wird als negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie kristalliner oder amorpher Kohlenstoff verwendet. Der kristalline Kohlenstoff, wie beispielsweise Graphit, liefert eine flache Entladespannung bei einer relativ geringen Entladekapazität. Im Gegensatz dazu liefert der amorphe Kohlenstoff wie beispielsweise ein weicher Kohlenstoff oder ein harter Kohlenstoff eine relativ große Entladekapazität bei einer steilen Entladespannung. Dabei wird der kristalline Kohlenstoff bervorzugt, da er eine relativ kleine irreversible Kapazität aufweist.Generally used as a negative active material for a Lithium ion battery crystalline or amorphous carbon used. The crystalline carbon, such as Graphite, delivers a flat discharge voltage at a relative low discharge capacity. In contrast, the amorphous Carbon such as a soft carbon or a  hard carbon has a relatively large discharge capacity at a steep discharge voltage. The crystalline carbon preferred because it has a relatively small irreversible capacity having.

Kristalliner Kohlenstoff wird in Graphit vom Fasertyp, in Graphit vom sphärischen Typ und in Graphit vom Partikel-Typ unterteilt. Der Graphit vom Fasertyp wird in isotrope, auf Pech basierende Kohlenstoffasern und in anisotrope, auf Pech basierende Kohlenstoffasern unterteilt. Anisotrope, auf Pech basierende Kohlenstoffasern werden, wie in Fig. 6 gezeigt, in einen isotropen Typ, in einen Radialtyp, in einen Zwiebeltyp, in einen 1. Zufallstyp und in einen 2. Zufallstyp unterteilt.Crystalline carbon is divided into fiber type graphite, spherical type graphite and particle type graphite. The fiber type graphite is divided into isotropic pitch-based carbon fibers and anisotropic pitch-based carbon fibers. As shown in FIG. 6, anisotropic pitch-based carbon fibers are divided into an isotropic type, a radial type, an onion type, a 1st random type and a 2nd random type.

Bei der Herstellung einer negativen Elektrode wird von den oben erwähnten kristallinen kohlenstoffhaltigen Materialien nur ein Typ verwendet. Jedoch wird in diesem Fall im negativen Aktivmaterial eine Vielzahl von Leerräumen erzeugt. Um dieses Problem zu lösen, offenbart das US-Patent Nr. 5.273.842 ein kohlenstoffhaltiges Material, das über eine abgestufte Verteilung verfügt. Wenn das kohlenstoffhaltige Material auf eine negative Elektrode aufgetragen wird, wird eine große Menge des kohlenstoffhaltigen Materials verwendet. Die Zeit zur Herstellung des kohlenstoffhaltigen Materials wird verlängert.When producing a negative electrode, the above-mentioned crystalline carbonaceous materials only one type used. However, in this case, the negative Active material creates a large number of empty spaces. To this To solve the problem is disclosed in U.S. Patent No. 5,273,842 carbonaceous material that has a graded Distribution. If the carbonaceous material is on a negative electrode is applied becomes a large amount of the carbonaceous material used. The time to Production of the carbonaceous material is extended.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 93-283061 offenbart eine negative Elektrode, die hergestellt wird, indem eine kleine Menge isotroper, auf Pech beruhender Kohlenstoffaser zu Kohlenstoffteilchen hinzugegeben wird, die einen mittleren Durchmesser von etwa 20 µm aufweisen. Eine derartige negative Elektrode hat eine voluminöse Struktur. Dementsprechend dringt ein Elektrolyt durch schnelle Lade-Entladereaktionen einfach in die voluminöse Struktur ein. Die Elektrode hat jedoch eine geringe Packungsdichte, so daß der Kontaktbereich zwischen dem negativen Aktivmaterial und dem Stromsammler klein ist und der Kontaktwiderstand groß ist. Daher gleitet das negative Aktivmaterial bei wiederholten Lade-Entladezyklen vom Stromsammler herunter. Darüberhinaus bewirkt die isotrope, auf Pech basierende Kohlenstoffaser eine unzureichende Einlagerung und Auslagerung der Lithiumionen. Entsprechend verfügt die Batterie, die über die Elektrode verfügt, über eine begrenzte Kapazität.Japanese Patent Application Laid-Open No. 93-283061 discloses a negative electrode made by a small amount of isotropic pitch-based carbon fiber is added to carbon particles that have a medium Have a diameter of about 20 microns. Such a negative Electrode has a voluminous structure. Accordingly penetrates an electrolyte simply by rapid charge-discharge reactions the voluminous structure. However, the electrode has one low packing density, so that the contact area between the negative active material and the current collector is small and the Contact resistance is large. Hence the negative glides Active material with repeated charge-discharge cycles from Current collector. In addition, the isotropic causes  Pitch-based carbon fiber is insufficient storage and aging of the lithium ions. Accordingly, the Battery that has the electrode has a limited one Capacity.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein negatives Aktivmaterial bereitzustellen, das eine höhere Packungsdichte einer Elektrode und eine größere Kontaktoberfläche zwischen der Elektrode und dem Stromsammler bereitstellt.It is an object of the present invention to provide a to provide negative active material that is higher Packing density of an electrode and a larger one Contact surface between the electrode and the current collector provides.

Es ist eine weitere Aufgabe, eine aus dem negativen Aktivmaterial hergestellte Elektrode und eine mit der negativen Elektrode hergestellte Lithiumionenbatterie bereitzustellen.It's another job, one out of the negative Active material manufactured electrode and one with the negative To provide electrode-manufactured lithium ion battery.

Um diese und weitere Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie bereit, das eine auf Graphit basierende Kohlenstoffaser zu 50-95 Gewichtsprozent und auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel zu 5-50 Gewichtsprozent umfaßt.To solve these and other tasks, the present invention a negative active material for a Lithium ion battery ready, which is a graphite based Carbon fiber at 50-95 percent by weight and on graphite based carbon particles comprises 5-50 percent by weight.

Die vorliegende Erfindung stellt auch eine negative Elektrode für eine Lithiumionenbatterie bereit, die einen Stromsammler, das negative Aktivmaterial und ein Bindemittel umfaßt.The present invention also presents a negative Electrode for a lithium ion battery ready one Current collector, the negative active material and a binder includes.

Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine Lithiumionenbatterie bereit, die hergestellt wird, indem das negative Aktivmaterial verwendet wird.The present invention also provides one Lithium ion battery ready, which is manufactured by the negative active material is used.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Eine vollständigere Wahrnehmung der Erfindung und viele sich aus derselben ergebende Vorteile werden sofort ersichtlich, sowie dieselbe durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren besser verstanden wird, in denen:A more complete perception of the invention and many the advantages resulting from the same are immediately apparent as well as the same by referring to the following detailed Description in connection with the attached figures better is understood in which:

Fig. 1a eine Rasterelektronenmikroskop (SEM)-Photographie einer negativen Elektrode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; . 1a is a scanning electron microscope (SEM) -Photographie a negative electrode Fig according to an embodiment of the present invention;

Fig. 1b ein schematisches Diagramm ist, das die negative Elektrode gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; . 1b is a schematic diagram of FIG showing the negative electrode according to the embodiment of the present invention;

Fig. 2a eine SEM-Photographie einer negativen Elektrode gemäß einem Vergleichsbeispiel 1 ist; FIG. 2a shows an SEM photograph of a negative electrode according to a Comparative Example 1;

Fig. 2b ein schematisches Diagramm ist, das die negative Elektrode gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 zeigt; . 2b is a schematic diagram of FIG showing the negative electrode according to Comparative Example 1;

Fig. 3 ein Graph ist, der ein Verhältnis zwischen einem spezifischen Widerstand und dem Gehalt an auf Graphit basierender Kohlenstoffaser für eine negativen Elektrode jeweils aus den Beispielen 1-2 und den Vergleichsbeispielen 1-3 aufzeigt; Fig. 3 is a graph showing a relationship between a resistivity and the graphite-based carbon fiber content for a negative electrode from Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3, respectively;

Fig. 4 ein Graph ist, der ein Verhältnis zwischen einem Lade-Entladezyklus und einer Entladekapazität einer Lithiumbatterie jeweils gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 aufzeigt; Fig. 4 is a graph of each of Example 1 and Comparative Example 1 showing a relationship between a charge-discharge cycle and a discharge capacity of a lithium battery;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht einer Lithiumionenknopfzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 5 is a cross-sectional view of a lithium ion button battery according to an embodiment of the present invention;

Fig. 6a eine Querschnittsansicht einer Kohlenstoffaser vom isotropen Typ ist; Fig. 6a is a cross-sectional view of an isotropic type carbon fiber;

Fig. 6b eine Querschnittsansicht einer Kohlenstoffaser vom Radialtyp ist; Fig. 6b is a cross-sectional view of a radial type carbon fiber;

Fig. 6c eine Querschnittsansicht einer Kohlenstoffaser vom Zwiebeltyp ist; Fig. 6c is a cross sectional view of an onion type carbon fiber;

Fig. 6d eine Querschnittsansicht einer Kohlenstoffaser vom 1. Zufallstyp ist; und in denen Figure 6d is a cross-sectional view of a carbon fiber from 1 random type. and in those

Fig. 6e eine Querschnittsansicht einer Kohlenstoffaser vom 2. Zufallstyp ist. Fig. 6e is a cross-sectional view of a carbon fiber of 2 random type.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. A preferred embodiment of the present Invention will now be described with reference to the accompanying figures explained.  

Ein negatives Aktivmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine auf Graphit basierende Kohlenstoffaser zu 50-95 Gewichtsprozent und eine auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel zu 5-50 Gewichtsprozent.A negative active material according to the present Invention includes a graphite based carbon fiber 50-95 weight percent and a graphite based Carbon particles at 5-50 percent by weight.

Ein negatives Aktivmaterial, das weniger als 50 Gewichtsprozent der auf Graphit basierenden Kohlenstoffaser und mehr als 50 Gewichtsprozent der auf Graphit basierenden Kohlenstoffpartikel umfaßt, kann keine höhere Packungsdichte für eine negative Elektrode bereitstellen.A negative active material that is less than 50 % By weight of graphite-based carbon fiber and more than 50 percent by weight of graphite-based Includes carbon particles, can not have a higher packing density for provide a negative electrode.

Die auf Graphit basierende Kohlenstoffaser ist vorzugsweise eine auf Graphit basierende Kohlenstoffaser vom Radialtyp. Wie in Fig. 6b gezeigt, verfügt die auf Graphit basierende Kohlenstoffaser vom Radialtyp über nach außen gerichtete Kanten von Graphitebenen-Schichten. Entsprechend ermöglicht die auf Graphit basierende Kohlenstoffaser vom Radialtyp eine leichte Einlagerung und Auslagerung von Lithiumionen und kann eine Batterie mit einer höheren Kapazität bereitstellen.The graphite-based carbon fiber is preferably a radial-type graphite-based carbon fiber. As shown in FIG. 6b, the radial type graphite-based carbon fiber has outward edges of graphite plane layers. Accordingly, the radial type graphite-based carbon fiber enables easy storage and retrieval of lithium ions and can provide a battery with a higher capacity.

Die auf Graphit basierende Kohlenstoffaser hat vorzugsweise einen Durchmesser von 5-30 µm und ein Streckungsverhältnis ["aspect ratio"] von 3-100. Eine Kohlenstoffaser, die weniger als 5 µm im Durchmesser und ein Streckungsverhältnis von weniger als 3 aufweist, verfügt über eine größere spezifische Oberfläche und über eine höhere Selbst- Entladungsgeschwindigkeit. Eine Kohlenstoffaser, die einen Durchmesser von mehr als 30 µm und ein Streckungsverhältnis von mehr als 100 aufweist, führt zu einer erniedrigten Packungsdichte der negativen Elektrode und einer erniedrigten Batteriekapazität. Darüberhinaus ist die Batterie, die mit der Kohlenstoffaser ausgerüstet ist, im Hinblick auf die Tatsache, daß die Kohlenstoffaser einen Separator zu durchdringen vermag, imstande, einen inneren Kurzschluß zu erzeugen. Es daher ist vorzuziehen, daß der Durchmesser der auf Graphit basierenden Kohlenstoffaser 10-20 µm beträgt und daß ihr Streckungsverhältnis 5-50 beträgt. The graphite based carbon fiber has preferably a diameter of 5-30 microns and a Aspect ratio of 3-100. A Carbon fiber that is less than 5 microns in diameter and one Has an aspect ratio of less than 3 a larger specific surface and a higher self- Discharge speed. A carbon fiber that one Diameter of more than 30 microns and an aspect ratio of has more than 100, leads to a lowered Packing density of the negative electrode and a lower one Battery capacity. In addition, the battery that comes with the Carbon fiber is equipped in terms of the fact that the carbon fiber can penetrate a separator, able to create an internal short circuit. It is therefore preferred that the diameter of the graphite based Carbon fiber is 10-20 microns and that you Aspect ratio is 5-50.  

Eine auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel weist vorzugsweise einen Durchmesser von 3-10 µm auf. Eine auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel, das einen größeren Durchmesser als 10 µm aufweist, kann die Leerräume zwischen den Kohlenstoffasern nicht wirksam ausfüllen. Entsprechend führt eine solche Kohlenstoffpartikel zu einer erniedrigten Packungsdichte der negativen Elektrode. Eine auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel, die einen kleineren Durchmesser als 3 µm aufweist, weist eine größere spezifische Oberfläche und eine höhere Elektrolyt-Reaktionsgeschwindigkeit auf. Es ist vorzuziehen, daß der Durchmesser der auf Graphit basierenden Kohlenstoffpartikel 3-7 µm beträgt. Die auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel verfügt vorzugsweise über einen spezifischen Widerstand von 1×10-3-5×10-3 Ωcm. Die kleinere Kohlenstoffpartikel mit einem ziemlich niedrigen spezifischen Widerstand ergibt den Vorteil einer hohen Leitfähigkeit und eines hohen Lade-Entladewirkungsgrades.A graphite-based carbon particle preferably has a diameter of 3-10 microns. A graphite-based carbon particle that is larger than 10 µm in diameter cannot effectively fill in the voids between the carbon fibers. Accordingly, such a carbon particle leads to a lower packing density of the negative electrode. A carbon particle based on graphite, which has a smaller diameter than 3 µm, has a larger specific surface area and a higher electrolyte reaction rate. It is preferable that the diameter of the graphite-based carbon particles is 3-7 µm. The graphite-based carbon particle preferably has a specific resistance of 1 × 10 -3 -5 × 10 -3 Ωcm. The smaller carbon particle with a rather low resistivity gives the advantage of high conductivity and high charge-discharge efficiency.

Ein Verfahren zum Herstellen der negativen Elektrode wird jetzt beschrieben.One method of making the negative electrode is now described.

Eine Aufschlämmung für eine negative Elektrode kann hergestellt werden, indem das oben genannte negative Aktivmaterial, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel vermischt werden. Polyvinylidenfluorid wird vorzugsweise als Bindemittel verwendet. N-Methyl-2-Pyrrolidon wird vorzugsweise als Lösungsmittel verwendet. Die Aufschlämmung wird auf einen Stromsammler aufgetragen und getrocknet. Ein Kupfersubstrat wird vorzugsweise als Stromsammler verwendet. Wie in den Fig. 1a und 1b gezeigt, verfügt die negative Elektrode über eine höhere Packungsdichte, da die Kohlenstoffpartikel 3 die Leerräume zwischen den Kohlenstoffasern 1 wirksam auffüllen. So steigt der Kontaktbereich zwischen dem negativen Aktivmaterial und dem Stromsammler bei abnehmendem Kontaktwiderstand. Das negative Aktivmaterial löst sich bei wiederholten Lade-Entladereaktionen nicht mehr leicht vom Stromabnehmer.A negative electrode slurry can be prepared by mixing the above negative active material, a binder and a solvent. Polyvinylidene fluoride is preferably used as a binder. N-methyl-2-pyrrolidone is preferably used as a solvent. The slurry is applied to a current collector and dried. A copper substrate is preferably used as a current collector. As shown in FIGS. 1a and 1b, the negative electrode has a higher packing density since the carbon particles 3 effectively fill up the empty spaces between the carbon fibers 1 . The contact area between the negative active material and the current collector increases with decreasing contact resistance. The negative active material is no longer easily detached from the pantograph during repeated charge-discharge reactions.

Der Fachmann vermag leicht eine Lithiumionenbatterie herzustellen, indem er die negative Elektrode der vorliegenden Erfindung, eine positive Elektrode, einen Separator und einen Elektrolyten verwendet. Die Lithiumionenbatterie verwendet vorzugsweise ein mit Lithium versetztes Übergangsmetall wie bspw. LiNixCo1-xO2 (0,1≦×≦0,9) und bevorzugter LiNixCo1-xO2 (0,5≦×≦0,8) als positives Aktivmaterial. Die Lithiumionenbatterie verwendet bevorzugt einen nicht wässerigen Elektrolyten, indem ein Lithiumsalz wie beispielsweise LiPF6 und LiBF4 in Ethylencarbonat aufgelöst wird. Die Lithiumionenbatterie kann auch einen nicht wässerigen Elektrolyten verwenden, bei dem ein Lithiumionensalz wie beispielsweise LiPF6 und LiBF4 in einem Gemisch aus Ethylencarbonat und einem Lösungsmittel aufgelöst ist, das aus Propylencarbonat, Butylencarbonat, Dimethylcarbonat, γ-Butyrolacton, Sulfolan, 1,3-Dioxolan, 2-Methylfuran, Tetrahydrofuran, 1,2-Dimethoxyethan oder Diethoxyethan ausgewählt wird.Those skilled in the art can easily manufacture a lithium ion battery using the negative electrode of the present invention, a positive electrode, a separator, and an electrolyte. The lithium ion battery preferably uses a transition metal mixed with lithium such as, for example, LiNi x Co 1-x O 2 (0.1 ≦ × ≦ 0.9) and more preferably LiNi x Co 1-x O 2 (0.5 ≦ × ≦ 0, 8) as a positive active material. The lithium ion battery preferably uses a non-aqueous electrolyte by dissolving a lithium salt such as LiPF 6 and LiBF 4 in ethylene carbonate. The lithium ion battery can also use a non-aqueous electrolyte in which a lithium ion salt such as LiPF 6 and LiBF 4 is dissolved in a mixture of ethylene carbonate and a solvent consisting of propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, 1,3- Dioxolane, 2-methylfuran, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane or diethoxyethane is selected.

Beispiel 1example 1 1. Herstellung einer auf Graphit basierenden Kohlenstoffaser vom Radialtyp1. Production of a graphite based Radial type carbon fiber

Ein erste Chinolin-unlösliche Fraktion ("QI - Quinolin Insoluble") wurde aus einem Kohlenteerpech abgetrennt. Ein Kohlenteerpech beinhaltet viele Arten von Verbindungen. Von diesen ist die erste QI eine hochmolekulare Verbindung. Wenn die QI nicht aus dem Kohlenteerpech entfernt wird, wird der Schmelzpunkt des Kohlenteerpeches höher. Ein Mesophasenpech, zu dem ein solches Kohlenteerpech aufbereitet wird, kann nicht in einfacher Weise zu einer Faser mit geeignetem Gehalt und geeigneter Textur versponnen werden.A first quinoline-insoluble fraction ("QI - Quinolin Insoluble ") was separated from a coal tar pitch Coal tar pitch contains many types of compounds. From the first QI is a high molecular compound. If the QI is not removed from coal tar pitch, the Melting point of coal tar pitch higher. A mesophase pitch, too to which such coal tar pitch is processed cannot easy way to a fiber with suitable content and suitable texture are spun.

Das Pech, aus dem die erste QI entfernt wurde, wurde durch Erhitzung auf 430°C unter der Stickstoffgasatmosphäre in ein anisotropes voluminöses Mesophasenpech umgewandelt. Danach wurde das Mesophasenpech zu einer Faser versponnen. Die Faser durchlief einen Oxidationstabilisierungsschritt. Der oxidative Stabilisierungsschritt besteht darin, die schmelzenden Bestandteile der Faser durch Erhitzen derselben auf 350°C in Luftatmosphäre zu entfernen. Insbesondere besteht die oxidative Stabilisierung darin, Sauerstoff in die Faser einzuführen. Der eingeführte Sauerstoff, der mit dem Wasserstoff in der Faser umgesetzt wurde, und die Reaktanden wurden von der Faser abgetrennt. Die schmelzenden Bestandteile wurden durch eine zyklische Kondensation, die die Wirkung der Beibehaltung der Faserform beim späteren Verkohlungsschritt ausübt, von der Faser abgetrennt. Die oxidativ stabilisierte Faser wurde pulverisiert und dann eine Stunde lang bei 900-1400°C verkohlt. Die verkohlte Faser wurde 0,5 Stunden lang bei 2500-3000°C graphitiert.The bad luck from which the first QI was removed became by heating to 430 ° C under the nitrogen gas atmosphere in converted to an anisotropic voluminous mesophase pitch. After that the mesophase pitch was spun into a fiber. The fiber went through an oxidation stabilization step. The oxidative  Stabilization step is the melting Components of the fiber by heating them to 350 ° C in To remove air atmosphere. In particular, there is the oxidative Stabilization in introducing oxygen into the fiber. Of the imported oxygen that with the hydrogen in the fiber was implemented, and the reactants were removed from the fiber severed. The melting components were replaced by a cyclical condensation, which has the effect of maintaining the Exerts fiber shape in the later charring step from the fiber severed. The oxidatively stabilized fiber was pulverized and then charred at 900-1400 ° C for an hour. The charred Fiber was graphitized at 2500-3000 ° C for 0.5 hours.

2. Herstellung einer auf Graphit basierenden Kohlenstoffpartikel2. Production of a graphite based Carbon particles

Eine erste QI wurde aus dem Kohlenteerpech entfernt. Das Pech, aus dem die erste QI beseitigt worden war, wurde durch Erhitzen auf 430°C unter Stickstoffgasatmosphäre in anisotropes voluminöses Mesophasenpech umgewandelt. Daraufhin wurde das Mesophasenpech bei 350°C oxidativ stabilisiert. Das oxidativ stabilisierte Pech wurde pulverisiert und dann eine Stunde lang bei 900-1400°C verkohlt. Die verkohlten Partikel wurden 0,5 Stunden lang bei 2500-3000°C graphitiert.A first QI was removed from the coal tar pitch. The Bad luck from which the first QI had been eliminated was through Heat to 430 ° C under a nitrogen gas atmosphere in anisotropic voluminous mesophase pitch converted. Then that was Mesophase pitch at 350 ° C oxidatively stabilized. The oxidative Stabilized pitch was pulverized and then for an hour charred at 900-1400 ° C. The charred particles became 0.5 Graphitized for hours at 2500-3000 ° C.

3. Herstellung eines negativen Verbundaktivmaterials und einer negativen Elektrode, die das negative Verbundaktivmaterial verwendet3. Production of a negative composite active material and a negative electrode which is the negative composite active material used

Die auf Graphit basierenden Kohlenstoffasern vom Radialtyp und die auf Graphit basierenden Kohlenstoffpartikel wurden im Gewichtsverhältnis von 90 : 10 1 Stunde lang in einem Walzenmischer vermischt. Sowohl die Kohlenstoffaser als auch die Kohlenstoffpartikel weisen eine eigene scheinbare Dichte auf. Deshalb ist es schwierig, die Kohlenstoffasern und die Kohlenstoffpartikel im Festzustand zu vermischen. Um dieses Problem zu lösen, wurden die Kohlenstoffasern und die Kohlenstoffpartikel in eine Polyethylenhülle geschüttet und daraufhin die Polyethylenhülle mit einer Stahlwalze gewalzt. Durch diese Walzenvermischung wurden die Kohlenstoffasern und die Kohlenstoffpartikel vermischt. Das unter der Walze vermischte Gemisch wurde 24 Stunden lang unter Vakuum bei 200°C getrocknet. Der Vakuum-Trocknungsschritt besteht darin, die Feuchtigkeit aus dem negativen Verbundaktivmaterial zu entfernen.The graphite based carbon fibers from Radial type and the graphite based carbon particles were in a weight ratio of 90:10 for 1 hour in one Roller mixer mixed. Both the carbon fiber and the Carbon particles have their own apparent density. Therefore it is difficult to get the carbon fibers and the Mix carbon particles in the solid state. To this To solve the problem were the carbon fibers and the  Carbon particles poured into a polyethylene shell and then the polyethylene sleeve is rolled with a steel roller. The carbon fibers and the carbon particles mixed. That under the roller mixed mixture was under vacuum at 200 ° C for 24 hours dried. The vacuum drying step is that Moisture from the negative composite active material too remove.

Eine Aufschlämmung des negativen Aktivmaterials wurde hergestellt, indem das Vakuum-getrocknete negative Verbundaktivmaterial zu einer Lösung hinzugegeben wurde, die als Lösungsmittel N-Methyl-2-Pyrrolidon und als Bindemittel Polyvinylidenfluorid im Gewichtsverhältnis von 90 : 10 umfaßte. Eine negative Elektrode wurde hergestellt, indem die Aufschlämmung des negativen Aktivmaterials in einer Dicke von 18 µm auf einen Kupfer-Stromsammler aufgetragen wurde. Die negative Elektrode wurde 0,5 Stunden lang bei 100°C Vakuum-getrocknet. Die Vakuum-getrocknete Elektrode wurde unter einem Druck von 30 kg f/cm2 mit einer Walze verpreßt und zu einer kreisförmigen Platte mit einem Durchmesser von 16 mm geschnitten.A slurry of the negative active material was prepared by adding the vacuum-dried negative composite active material to a solution comprising N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and polyvinylidene fluoride in a weight ratio of 90:10 as a binder. A negative electrode was made by applying the slurry of the negative active material to a thickness of 18 µm on a copper current collector. The negative electrode was vacuum dried at 100 ° C for 0.5 hours. The vacuum-dried electrode was pressed under a pressure of 30 kg f / cm 2 with a roller and cut into a circular plate with a diameter of 16 mm.

4. Herstellung einer 2016er-Knopfzelle4. Manufacture of a 2016 button cell

Fig. 5 zeigt eine Knopfzellstruktur. Die negative Elektrode, die das negative Aktivmaterial 30 und den Kupfer- Stromsammler 1 umfaßt, wurde an ein rostfreies Stahlbehältnis 5 geschweißt. Ein perforierter Nickel-Stromsammler 1' wurde an einen Deckel 35 geschweißt und ein Lithiumblech 30 wurde als Gegenelektrode an den Nickel-Stromsammler 1' geschweißt. Eine Isolierdichtung 20 wurde in den Deckel 35 eingepaßt. Ein Gemisch aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (1 Vol/1 Vol), in dem 1M LiPF6 gelöst war, wurde als Elektrolyt 15 verwendet. Ein mikroporöser Polypropylen-Film wurde als ein Separator 25 verwendet. Fig. 5 shows a button cell structure. The negative electrode comprising the negative active material 30 and the copper current collector 1 was welded to a stainless steel case 5 . A perforated nickel current collector 1 'was welded to a cover 35 and a lithium sheet 30 was welded to the nickel current collector 1 ' as a counter electrode. An insulating seal 20 was fitted in the lid 35 . A mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (1 vol / 1 vol) in which 1M LiPF 6 was dissolved was used as electrolyte 15 . A microporous polypropylene film was used as a separator 25 .

Beispiel 2Example 2

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß das negative Verbundaktivmaterial hergestellt wurde, indem die auf Graphit basierenden Kohlenstoffasern vom Radialtyp und die auf Graphit basierenden Kohlenstoffpartikel im Gewichtsverhältnis von 50 : 50 vermischt wurden.Example 1 was repeated with the exception that the negative composite active material was made by the on Radial-type graphite-based carbon fibers and those based on Graphite based carbon particles in weight ratio of 50:50 were mixed.

Beispiel 3Example 3

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß eine positive Elektrode, die einen Aluminium-Stromsammler und ein LiNixCo1-xO2 (0,1≦×≦0,9)-Aktivmaterial umfaßte, als Gegenelektrode verwendet wurde.Example 1 was repeated with the exception that a positive electrode comprising an aluminum current collector and a LiNi x Co 1-x O 2 (0.1 ≦ × ≦ 0.9) active material was used as a counter electrode.

Beispiel 4Example 4

Beispiel 2 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß eine positive Elektrode, die einen Aluminium-Stromsammler und ein LiNixCo1-xO2 (0,5≦×≦0,8)-Aktivmaterial umfaßte, als Gegenelektrode verwendet wurde.Example 2 was repeated with the exception that a positive electrode comprising an aluminum current collector and a LiNi x Co 1-x O 2 (0.5 ≦ × ≦ 0.8) active material was used as a counter electrode.

Beispiel 5Example 5

Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme davon wiederholt, daß eine positive Elektrode, die einen Aluminium-Stromsammler und ein LiNixCo1-xO2 (0,5≦×≦0,8)-Aktivmaterial umfaßte, als Gegenelektrode verwendet wurde.Example 1 was repeated with the exception that a positive electrode comprising an aluminum current collector and a LiNi x Co 1-x O 2 (0.5 ≦ × ≦ 0.8) active material was used as the counter electrode.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1 1. Herstellung einer auf Graphit basierenden Kohlenstoffaser vom Radialtyp1. Production of a graphite based Radial type carbon fiber

Ein erste QI wurde aus Kohlenteerpech abgetrennt. Das Pech, aus dem die erste QI beseitigt worden war, wurde durch Erhitzen auf 430°C unter Stickstoffgasatmosphäre in ein anisotropes voluminöses Mesophasenpech umgewandelt. Daraufhin wurde das Mesophasenpech zu einer Faser versponnen. Die Faser durchlief einen oxidativen Stabilisierungsschritt. Die oxidativ stabilisierte Faser wurde pulverisiert und dann eine Stunde lang bei 900-1400°C verkohlt. Das verkohlte Faser wurde 5 Minuten lang bei 2500-3000°C graphitiert.A first QI was separated from coal tar pitch. The Bad luck from which the first QI had been eliminated was through Heat to 430 ° C in a nitrogen gas atmosphere anisotropic voluminous mesophase pitch converted. Thereupon the mesophase pitch was spun into a fiber. The fiber went through an oxidative stabilization step. The oxidative Stabilized fiber was pulverized and then for an hour  charred at 900-1400 ° C. The charred fiber was 5 minutes long graphitized at 2500-3000 ° C.

2. Herstellung einer negativen Elektrode2. Production of a negative electrode

Eine negative Aktivmaterialaufschlämmung wurde hergestellt, indem das negative Aktivmaterial zu einer Lösung hinzugegeben wurde, die als Lösungsmittel N-Methyl-2-Pyrrolidon und als Bindemittel Polyvinylidenfluorid in einem Gewichtverhältnis von 90 : 10 umfaßte. Eine negative Elektrode wurde hergestellt, indem die negative Aktivmaterialaufschlämmung in einer Dicke von 18 µm auf einen Kupfer-Stromsammler aufgetragen wurde. Die negative Elektrode wurde 0,5 Stunden lang bei 100°C Vakuum-getrocknet. Die Vakuum-getrocknete Elektrode wurde unter einem Druck von 30 kg f/cm2 mit einer Walze verpreßt und zu einer kreisförmigen Platte mit einem Durchmesser von 16 mm geschnitten.A negative active material slurry was prepared by adding the negative active material to a solution comprising N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and polyvinylidene fluoride in a weight ratio of 90:10 as a binder. A negative electrode was made by applying the negative active material slurry to a copper current collector in a thickness of 18 µm. The negative electrode was vacuum dried at 100 ° C for 0.5 hours. The vacuum-dried electrode was pressed under a pressure of 30 kg f / cm 2 with a roller and cut into a circular plate with a diameter of 16 mm.

3. Herstellung einer 2016er Knopfzelle3. Production of a 2016 button cell

Die negative Elektrode, die das negative Aktivmaterial und den Kupfer-Stromsammler umfaßte, wurde an einen rostfreien Stahlbehälter schweißt. Ein perforierter Nickel-Stromsammler wurde an einen Deckel geschweißt und ein Lithiumblech wurde als Gegenelektrode an den Nickel-Stromsammler geschweißt. Eine Isolierdichtung wurde in den Deckel eingepaßt. Ein Gemisch aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (1 Vol/1 Vol), in dem 1M LiPF6 gelöst war, wurde als Elektrolyt verwendet. Ein mikroporöser Polypropylen-Film wurde als Separator verwendet.The negative electrode, which included the negative active material and the copper current collector, was welded to a stainless steel container. A perforated nickel current collector was welded to a lid and a lithium sheet was welded to the nickel current collector as a counter electrode. An insulating seal was fitted in the lid. A mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (1 vol / 1 vol) in which 1M LiPF 6 was dissolved was used as the electrolyte. A microporous polypropylene film was used as the separator.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2 1. Herstellung einer auf Graphit basierenden Kohlenstoffaser vom Radialtyp1. Production of a graphite based Radial type carbon fiber

Eine erste QI wurde aus dem Kohlenteerpech abgetrennt. Das Pech, aus dem die erste QI beseitigt worden war, wurde durch Erhitzen auf 430°C unter Stickstoffgasatmosphäre in ein anisotropes voluminöses Mesophasenpech umgewandelt. Daraufhin wurde das Mesophasenpech zu einer Faser versponnen. Die Faser durchlief einen oxidativen Stabilisierungsschritt. Die oxidativ stabilisierte Faser wurde pulverisiert und dann eine Stunde lang bei 900-1400°C verkohlt. Das verkohlte Faser wurde 0,5 Stunden lang bei 2500-3000°C graphitiert.A first QI was separated from the coal tar pitch. The bad luck from which the first QI had been eliminated was through Heat to 430 ° C in a nitrogen gas atmosphere anisotropic voluminous mesophase pitch converted. Thereupon the mesophase pitch was spun into a fiber. The fiber went through an oxidative stabilization step. The oxidative  Stabilized fiber was pulverized and then for an hour charred at 900-1400 ° C. The charred fiber was 0.5 hours long graphitized at 2500-3000 ° C.

2. Herstellung einer auf Graphit basierenden Kohlenstoffpartikel2. Production of a graphite based Carbon particles

Eine erste QI wurde aus dem Kohlenteerpech entfernt. Das Pech, aus dem die erste QI beseitigt worden war, wurde durch Erhitzen auf 430°C unter Stickstoffgasatmosphäre in ein anisotropes voluminöses Mesophasenpech umgewandelt. Das Mesophasenpech wurde bei 350°C oxidativ stabilisiert. Das oxidativ stabilisierte Pech wurde pulverisiert und dann eine Stunde lang bei 900-1400°C verkohlt. Das verkohlte Teilchen wurde 0,5 Stunden lang bei 2500-3000°C graphitiert.A first QI was removed from the coal tar pitch. The Bad luck from which the first QI had been eliminated was through Heat to 430 ° C in a nitrogen gas atmosphere anisotropic voluminous mesophase pitch converted. The Mesophase pitch was stabilized oxidatively at 350 ° C. The pitch stabilized oxidatively was pulverized and then a Charred at 900-1400 ° C for one hour. The charred particle was graphitized at 2500-3000 ° C for 0.5 hours.

3. Herstellung eines negativen Verbundaktivmaterials und einer negativen Elektrode, die das negative Verbundaktivmaterial verwendet3. Production of a negative composite active material and a negative electrode which is the negative composite active material used

Die auf Graphit basierende Kohlenstoffaser vom Radialtyp und die auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel wurden im Gewichtsverhältnis von 10 : 90 1 Stunde lang mit einer Walze vermischt. Das walzvermischte Gemisch wurde 24 Stunden lang unter Vakuum bei 200°C getrocknet.The radial type carbon fiber based on graphite and the graphite-based carbon particles were found in Weight ratio of 10: 90 for 1 hour with a roller mixed. The roll mixed mixture was for 24 hours dried under vacuum at 200 ° C.

Ein negative Aktivmaterialaufschlämmung wurde hergestellt, indem das Vakuum-getrocknete negative Verbundaktivmaterial zu einer Lösung hinzugegeben wurde, die als Lösungsmittel N-Methyl-2-Pyrrolidon und als Bindemittel Polyvinylidenfluorid im Gewichtsverhältnis von 90 : 10 umfaßte. Eine negative Elektrode wurde hergestellt, indem die negative Aktivmaterialaufschlämmung in einer Dicke von 18 µm auf einen Kupfer-Stromsammler aufgetragen wurde. Die negative Elektrode wurde 0,5 Stunden lang bei 100°C Vakuum-getrocknet. Die Vakuum- getrocknete Elektrode wurde unter einem Druck von 30 kg f/cm2 mit einer Walze verpreßt und zu einer kreisförmigen Platte eines Durchmessers von 16 mm zugeschnitten.A negative active material slurry was prepared by adding the vacuum-dried negative composite active material to a solution comprising N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and polyvinylidene fluoride in a weight ratio of 90:10 as a binder. A negative electrode was made by applying the negative active material slurry to a copper current collector in a thickness of 18 µm. The negative electrode was vacuum dried at 100 ° C for 0.5 hours. The vacuum-dried electrode was pressed under a pressure of 30 kg f / cm 2 with a roller and cut into a circular plate with a diameter of 16 mm.

4. Herstellung einer 2016er Knopfzelle4. Production of a 2016 button cell

Die negative Elektrode, die das negative Aktivmaterial und den Stromsammler umfaßte, wurde an einen rostfreien Stahlbehälter geschweißt. Ein perforierter Nickel-Stromsammler wurde an einen Deckel geschweißt und ein Lithiumblech als Gegenelektrode an den Nickel-Stromsammler geschweißt. Eine Isolierdichtung wurde in den Deckel eingepaßt. Ein Gemisch aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (1 Vol/1 Vol), in dem 1M LiPF6 gelöst war, wurde als Elektrolyt verwendet. Ein mikroporöser Polypropylen-Film wurde als Separator verwendet.The negative electrode, which included the negative active material and the current collector, was welded to a stainless steel container. A perforated nickel current collector was welded to a cover and a lithium sheet as a counter electrode was welded to the nickel current collector. An insulating seal was fitted in the lid. A mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (1 vol / 1 vol) in which 1M LiPF 6 was dissolved was used as the electrolyte. A microporous polypropylene film was used as the separator.

Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3 1. Herstellung einer auf Graphit basierenden Kohlenstoffpartikel1. Production of a graphite based Carbon particles

Eine erste QI wurde aus Kohlenteerpech entfernt. Das Pech, aus dem die erste QI beseitigt worden war, wurde durch Erhitzen auf 430°C unter Stickstoffgasatmosphäre in ein anisotropes voluminöses Mesophasenpech umgewandelt. Das Mesophasenpech wurde bei 350°C oxidativ stabilisiert. Das oxidativ stabilisierte Pech wurde pulverisiert und dann eine Stunde lang bei 900-1400°C verkohlt. Die verkohlten Partikel wurden 0,5 Stunden lang bei 2500-3000°C graphitiert.A first QI was removed from coal tar pitch. The Bad luck from which the first QI had been eliminated was through Heat to 430 ° C in a nitrogen gas atmosphere anisotropic voluminous mesophase pitch converted. The Mesophase pitch was stabilized oxidatively at 350 ° C. The pitch stabilized oxidatively was pulverized and then a Charred at 900-1400 ° C for one hour. The charred particles were graphitized at 2500-3000 ° C for 0.5 hours.

2. Herstellung einer negativen Elektrode2. Production of a negative electrode

Ein negative Aktivmaterialaufschlämmung wurde hergestellt, indem das Vakuum-getrocknete negative Aktivverbundmaterial zu einer Lösung hinzugegeben wurde, die als Lösungsmittel N-Methyl-2-Pyrrolidon und als Bindemittel Polyvinylidenfluorid in einem Gewichtsverhältnis von 90 : 10 umfaßte. Eine negative Elektrode wurde hergestellt, indem die negative Aktivmaterialaufschlämmung in einer Dicke von 18 µm auf einen Kupfer-Stromsammler aufgetragen wurde. Die negative Elektrode wurde 0,5 Stunden lang bei 100°C Vakuum-getrocknet. Die Vakuum-getrocknete Elektrode wurde unter einem Druck von 30 kg f/cm2 mit einer Walze verpreßt und zu einer kreisförmigen Platte eines Durchmessers von 16 mm zugeschnitten.A negative active material slurry was prepared by adding the vacuum dried negative active composite material to a solution comprising N-methyl-2-pyrrolidone as solvent and polyvinylidene fluoride as binder in a weight ratio of 90:10. A negative electrode was made by applying the negative active material slurry to a copper current collector in a thickness of 18 µm. The negative electrode was vacuum dried at 100 ° C for 0.5 hours. The vacuum-dried electrode was pressed under a pressure of 30 kg f / cm 2 with a roller and cut into a circular plate with a diameter of 16 mm.

4. Herstellung einer 2016er-Knopfzelle4. Manufacture of a 2016 button cell

Die negative Elektrode, die das negative Aktivmaterial und den Kupfer-Stromabsammler umfaßte, wurde an ein rostfreies Stahlbehältnis geschweißt. Ein perforierter Nickel-Stromsammler wurde an einen Deckel geschweißt und ein Lithiumblech als Gegenelektrode an dem Nickel-Stromsammler geschweißt. Eine Isolierdichtung wurde in den Deckel eingepaßt. Ein Gemisch aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (1 Vol/1 Vol), in dem 1M LiPF6 gelöst war, wurde als Elektrolyt verwendet. Ein mikroporöser Polypropylen-Film wurde als Separator verwendet.The negative electrode, which included the negative active material and the copper current collector, was welded to a stainless steel container. A perforated nickel current collector was welded to a cover and a lithium sheet as a counter electrode was welded to the nickel current collector. An insulating seal was fitted in the lid. A mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (1 vol / 1 vol) in which 1M LiPF 6 was dissolved was used as the electrolyte. A microporous polypropylene film was used as the separator.

Die Fig. 1a und Fig. 2a zeigen jeweils eine SEM-Photo­ graphie gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1. Die Elektrode gemäß Beispiel 1 (Fig. 1a) verfügt verglichen mit der Elektrode gemäß Vergleichsbeispiel 2 über eine höhere Packungsdichte. Entsprechend hat die Elektrode aus Beispiel 1 zwischen dem Stromsammler und dem negativen Aktivmaterial einen größeren Kontaktbereich und einen niedrigeren Kontaktwiderstand. Als ein Ergebnis davon wurde die Loslösung des negativen Aktivmaterials vom Stromsammler überwunden. FIGS. 1a and Fig. 2a each show an SEM photograph chromatography according to Example 1 and Comparative Example 1. The electrode according to Example 1 (Fig. 1a) has compared with the electrode according to Comparative Example 2 has a higher packing density. Accordingly, the electrode from Example 1 has a larger contact area and a lower contact resistance between the current collector and the negative active material. As a result, the detachment of the negative active material from the current collector was overcome.

Fig. 3 zeigt die spezifischen Widerstände der Elektroden aus Beispiel 1, Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel 3. Die spezifischen Widerstände der Elektroden wurden nach dem Van der Paw-Verfahren gemessen. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird der spezifische Widerstand der Elektrode größer, wenn die Menge der Kohlenstoffaser größer und die Menge der Kohlenstoffpartikel kleiner ist. Die Elektroden aus Beispiel 1 und Beispiel 2 haben verglichen mit der Elektrode aus Vergleichsbeispiel 1 einen kleineren spezifischen Widerstand. Daher verfügen die Elektroden aus dem Beispiel 1 und Beispiel 2 über höhere Leitfähigkeiten und Lade/Entlade-Wirkungsgrade. Vergleichsbeispiel 3 hat einen niedrigeren spezifischen Widerstand und eine höhere Leitfähigkeit, aber einen niedrigeren Lade/Entlade-Wirkungsgrad, weil nur die Kohlenstoffpartikel verwendet werden. Fig. 3 shows the resistivities of the electrodes of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 3. The specific resistances of the electrodes were determined by the Van der Paw method measured. As shown in Fig. 3, the specific resistance of the electrode becomes larger as the amount of the carbon fiber is larger and the amount of the carbon particles is smaller. The electrodes from Example 1 and Example 2 have a smaller specific resistance compared to the electrode from Comparative Example 1. The electrodes from example 1 and example 2 therefore have higher conductivities and charge / discharge efficiencies. Comparative Example 3 has a lower resistivity and a higher conductivity, but a lower charge / discharge efficiency because only the carbon particles are used.

Fig. 4 zeigt die Lade/Entladeergebnisse der Zelle gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1. Wie in Fig. 4 gezeigt, hat Beispiel 1 verglichen mit Vergleichsbeispiel 1 eine größere Entladekapazität, bessere Lade-/Entladeeigenschaften bei höherer Geschwindigkeit und eine bessere Zykluslebensdauer. Fig. 4 shows the charge / discharge results of the cell according to Example 1 and Comparative Example 1. As shown in Fig. 4, compared to Comparative Example 1, Example 1 has a larger discharge capacity, better charge / discharge characteristics at a higher speed, and a better cycle life.

Tabelle 1 zeigt verschiedene Eigenschaften der Elektroden und Zellen gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1. Die Kapazität der Zellen wurde bei 0,2C gemessen. Der anfängliche Wirkungsgrad der Zelle war ein prozentuales Verhältnis der anfänglichen Entladekapazität in Bezug auf die anfängliche Ladekapazität. Auch war die reversible Kapazität nach Tabelle 1 die anfängliche Entladekapazität.Table 1 shows various properties of the electrodes and cells according to Example 1 and Comparative Example 1. Die Cell capacitance was measured at 0.2C. The initial one Cell efficiency was a percentage ratio of initial discharge capacity in relation to the initial Loading capacity. The reversible capacity was also according to Table 1 the initial unloading capacity.

Tabelle 1 Table 1

Wie in Tabelle 1 gezeigt, hat Beispiel 1 eine größere Packungsdichte der Elektrode und einen niedrigeren spezifischen Widerstand. Auch hat Beispiel 1 eine größere reversible Kapazität und einen größeren anfänglichen Wirkungsgrad, d. h. den Lade-/Entladewirkungsgrad der Zelle.As shown in Table 1, Example 1 has a larger one Packing density of the electrode and a lower specific Resistance. Example 1 also has a larger reversible Capacity and greater initial efficiency, i.e. H. the Charge / discharge efficiency of the cell.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen detailliert beschrieben wurde, ist für Fachleute erkennbar, daß verschiedene Modifikationen und Substitutionen vorgenommen werden können, ohne sich vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu lösen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.Although the present invention with reference to the preferred embodiments has been described in detail recognizable to those skilled in the art that various modifications and Substitutions can be made without changing from The inventive concept and scope of the present invention to solve as set out in the appended claims.

Claims (7)

1. Negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie, das folgendes umfaßt:
eine auf Graphit basierende Kohlenstoffaser zu 50-95 Gewichtsprozent; und
auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel zu 5-50 Gewichtsprozent.1. A negative active material for a lithium ion battery, comprising:
a graphite based carbon fiber at 50-95 weight percent; and
graphite-based carbon particles at 5-50 percent by weight. 2. Negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie nach Anspruch 1, worin die auf Graphit basierende Kohlenstoffaser eine Kohlenstoffaser vom Radialtyp ist.2. Negative active material for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the graphite-based Carbon fiber is a radial type carbon fiber. 3. Negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie nach Anspruch 1, worin die auf Graphit basierende Kohlenstoffaser einen Durchmesser von 5-30 µm und ein Streckungsverhältnis von 3-100 aufweist.3. Negative active material for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the graphite-based Carbon fiber a diameter of 5-30 microns and a Aspect ratio of 3-100. 4. Negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie nach Anspruch 1, worin die auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel einen Durchmesser von 3-10 µm aufweist.4. Negative active material for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the graphite-based Carbon particles have a diameter of 3-10 microns. 5. Negatives Aktivmaterial für eine Lithiumionenbatterie nach Anspruch 1, worin die auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel einen spezifischen Widerstand von 1×10-3-5×10-3 Ωcm aufweist.5. A negative active material for a lithium ion battery according to claim 1, wherein the graphite-based carbon particle has a specific resistance of 1 × 10 -3 -5 × 10 -3 Ωcm. 6. Negative Elektrode für eine Lithiumionenbatterie, die folgendes umfaßt:
einen Stromsammler;
ein negatives Aktivmaterial, das eine auf Graphit basierende Kohlenstoffaser zu 50-95 Gewichtsprozent und eine auf Graphite basierende Kohlenstoffpartikel zu 5-50 Gewichtsprozent aufweist; und
ein Bindemittel. 6. Negative electrode for a lithium ion battery, comprising:
a current collector;
a negative active material having a graphite-based carbon fiber of 50-95 weight percent and a graphite-based carbon particle of 5-50 weight percent; and
a binder. 7. Lithiumionenbatterie, die hergestellt wird, indem ein negatives Aktivmaterial verwendet wird, das eine auf Graphit basierende Kohlenstoffaser zu 50-95 Gewichtsprozent und auf Graphit basierende Kohlenstoffpartikel zu 5-50 Gewichtsprozent aufweist.7. Lithium ion battery that is manufactured by a negative active material is used, the one on graphite based carbon fiber to 50-95 weight percent and Graphite-based carbon particles at 5-50 percent by weight having.
DE19846015A 1997-10-06 1998-10-06 Negative active material for a lithium ion battery Withdrawn DE19846015A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970051257A KR19990030823A (en) 1997-10-06 1997-10-06 Anode active material for lithium ion secondary battery, negative electrode plate and lithium ion secondary battery manufactured using same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19846015A1 true DE19846015A1 (en) 1999-04-08

Family

ID=19522278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19846015A Withdrawn DE19846015A1 (en) 1997-10-06 1998-10-06 Negative active material for a lithium ion battery

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPH11191408A (en)
KR (1) KR19990030823A (en)
CN (1) CN1214554A (en)
DE (1) DE19846015A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19938822A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-22 Zae Bayern Production of a lithium intercalation electrode used in batteries, PEM fuel cells and super capacitors comprises depositing a carbon layer on the surface of a skeleton material by introducing a carbon-containing gas into the material
GB2364820A (en) * 2000-06-20 2002-02-06 Graftech Inc Anode for a lithium-ion battery
EP1385222A2 (en) 2002-07-22 2004-01-28 Lodestar Inc. Fluorinated carbon for metal/fluorinated carbon batteries

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4853692B2 (en) * 2000-04-28 2012-01-11 ソニー株式会社 Graphite powder and method for producing the same
JP4693470B2 (en) 2004-04-12 2011-06-01 三星エスディアイ株式会社 Negative electrode active material for lithium secondary battery, negative electrode including the same, and lithium secondary battery
KR100578869B1 (en) * 2004-04-12 2006-05-11 삼성에스디아이 주식회사 Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
KR101031920B1 (en) * 2008-04-29 2011-05-02 쇼와 덴코 가부시키가이샤 Anode active material for lithium secondary battery and Method for preparing thereof and Lithium secondary battery containing the same for anode
KR102519441B1 (en) 2017-12-22 2023-04-07 삼성에스디아이 주식회사 Composite negative electrode active material for lithium secondary battery, an anode comprising the same, and the lithium secondary battery comprising the anode
JP7394324B2 (en) * 2018-12-28 2023-12-08 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Non-aqueous electrolyte secondary battery

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19938822A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-22 Zae Bayern Production of a lithium intercalation electrode used in batteries, PEM fuel cells and super capacitors comprises depositing a carbon layer on the surface of a skeleton material by introducing a carbon-containing gas into the material
GB2364820A (en) * 2000-06-20 2002-02-06 Graftech Inc Anode for a lithium-ion battery
EP1385222A2 (en) 2002-07-22 2004-01-28 Lodestar Inc. Fluorinated carbon for metal/fluorinated carbon batteries
EP1385222A3 (en) * 2002-07-22 2006-01-18 Lodestar Inc. Fluorinated carbon for metal/fluorinated carbon batteries
US7358010B2 (en) 2002-07-22 2008-04-15 Lodestar Inc. Fluorinated carbon for metal/fluorinated carbon batteries

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990030823A (en) 1999-05-06
JPH11191408A (en) 1999-07-13
CN1214554A (en) 1999-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69505893T2 (en) Lithium ion accumulator
DE69718327T2 (en) GRAPHITE PARTICLES AND LITHIUM SECONDARY CELL IN WHICH THEY ARE USED AS CATHODE MATERIAL
DE69132485T2 (en) Secondary battery or cell with non-aqueous electrolyte
DE112012006684B4 (en) Composite cathode materials with controlled irreversible capacity loss for lithium ion batteries
DE69530344T2 (en) Carbon electrode material for secondary battery and method of manufacturing the same
DE60029171T2 (en) Negative electrode for non-aqueous electrolyte rechargeable batteries
DE19548005B4 (en) Electric double layer capacitor
DE60100442T2 (en) A method of manufacturing a carbonaceous material for a double layer capacitor electrode and a method of manufacturing a double layer capacitor electrode, and a double layer capacitor using the same
DE69215143T2 (en) Rechargeable electrochemical cell with liquid electrolyte and lithium-containing carbon anode
DE102018106901A1 (en) Microporous and hierarchical porous carbon
DE69910480T2 (en) Secondary battery power source
DE102020209337A1 (en) SECONDARY BATTERY WITH NON-Aqueous ELECTROLYTE
DE102023123316A1 (en) NEGATIVE ELECTRODE MATERIAL, NEGATIVE POLE PIECE AND SODIUM ION BATTERY
DE202022002935U1 (en) Anode for lithium secondary battery and lithium secondary battery with this anode
DE19846015A1 (en) Negative active material for a lithium ion battery
DE102010027950A1 (en) Cathode composition for lithium-sulfur cells
DE69425330T2 (en) ORGANIC ELECTROLYT CELL
DE60202313T2 (en) Secondary power source
DE69733293T2 (en) Carbon electrode and battery with non-aqueous electrolyte
DE60004443T2 (en) Non-aqueous lithium secondary battery containing carbon fibers in the negative electrode
DE102022101694A1 (en) SOLID STATE BATTERY
DE102022101539A1 (en) ANODE ACTIVE MATERIAL LAYER
DE102022104729A1 (en) ANODE ACTIVE MATERIAL FOR A SECONDARY BATTERY, METHOD OF MANUFACTURE THE SAME AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THESE
DE102021128484A1 (en) SOLID STATE BATTERY
DE102022100536A1 (en) NEGATIVE ELECTRODE ACTIVE MATERIAL FOR LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY, NEGATIVE ELECTRODE AND LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY, INCLUDING THE SAME

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee