JP2000036300A - 非水電解質二次電池用負極板 - Google Patents
非水電解質二次電池用負極板Info
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- JP2000036300A JP2000036300A JP10203085A JP20308598A JP2000036300A JP 2000036300 A JP2000036300 A JP 2000036300A JP 10203085 A JP10203085 A JP 10203085A JP 20308598 A JP20308598 A JP 20308598A JP 2000036300 A JP2000036300 A JP 2000036300A
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- electrode plate
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- powder
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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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素粉末の負極電極からの脱落を抑制して、
電池の充放電効率を十分に高めることができる非水電解
質二次電池用負極板を得る。 【解決手段】 平均粒子径が１５μｍ以下の炭素粉末を
負極材として用い、粒子径５μｍ以下の粉末を炭素粉末
全体に対して体積率で３０〜５０％含有させる。
電池の充放電効率を十分に高めることができる非水電解
質二次電池用負極板を得る。 【解決手段】 平均粒子径が１５μｍ以下の炭素粉末を
負極材として用い、粒子径５μｍ以下の粉末を炭素粉末
全体に対して体積率で３０〜５０％含有させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池用負極板に関するものである。
池用負極板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯型電子機器の普及に伴い、使
い捨ての一次電池で代って、充放電を繰り返し行える二
次電池の需要が高まっている。このような二次電池とし
ては、ニッケルカドミウム電池等のアルカリ水溶液を電
解質として用いるアルカリ蓄電池が多用されている。し
かしながら、アルカリ蓄電池はエネルギー密度が低く、
その電圧は通常約１．２Ｖであった。
い捨ての一次電池で代って、充放電を繰り返し行える二
次電池の需要が高まっている。このような二次電池とし
ては、ニッケルカドミウム電池等のアルカリ水溶液を電
解質として用いるアルカリ蓄電池が多用されている。し
かしながら、アルカリ蓄電池はエネルギー密度が低く、
その電圧は通常約１．２Ｖであった。
【０００３】そこで、非水電解質を電解質として用い、
負極活物質にリチウム等の金属を用いる非水電解質二次
電池の使用が検討された。この種の非水電解質二次電池
は、エネルギー密度が高く、３Ｖ以上の電圧を得ること
ができる。しかしながら、この種の非水電解質二次電池
では、負極板に使用する金属リチウム等が充放電の繰り
返しによりデンドライト状に成長して正極板と接触し、
短絡が生じやすいという問題があった。
負極活物質にリチウム等の金属を用いる非水電解質二次
電池の使用が検討された。この種の非水電解質二次電池
は、エネルギー密度が高く、３Ｖ以上の電圧を得ること
ができる。しかしながら、この種の非水電解質二次電池
では、負極板に使用する金属リチウム等が充放電の繰り
返しによりデンドライト状に成長して正極板と接触し、
短絡が生じやすいという問題があった。
【０００４】そこで、リチウム等の金属を他の金属と合
金化し、この合金を負極活物質として用いることが検討
された。しかしながら、このような合金は、デンドライ
トの生成は抑制することができるが、充放電の繰り返し
により負極活物質が微粒子化して、崩壊する等の問題が
あった。
金化し、この合金を負極活物質として用いることが検討
された。しかしながら、このような合金は、デンドライ
トの生成は抑制することができるが、充放電の繰り返し
により負極活物質が微粒子化して、崩壊する等の問題が
あった。
【０００５】そこで、炭素材を負極材として用いる非水
電解質二次電池が提案された。この種の電池では、正極
活物質としてコバルト酸リチウム等のリチウム含有複酸
化物を用い、炭素材にリチウム等の金属を吸蔵、放出さ
せる。このような非水電解質二次電池はデンドライトの
生成を抑制できる上、充放電の繰り返しにより負極活物
質の微粒子化を抑制できるので、サイクル寿命を延ばす
ことができる。また、特開平４−８２１５７号公報で
は、平均粒子径が１５μｍ以下の炭素粉末を負極材とし
て用いることにより、サイクル寿命を延ばし、不可逆容
量（リテンション）を小さくして、充放電効率［＝（放
電容量／充電容量）×１００］を高めている。
電解質二次電池が提案された。この種の電池では、正極
活物質としてコバルト酸リチウム等のリチウム含有複酸
化物を用い、炭素材にリチウム等の金属を吸蔵、放出さ
せる。このような非水電解質二次電池はデンドライトの
生成を抑制できる上、充放電の繰り返しにより負極活物
質の微粒子化を抑制できるので、サイクル寿命を延ばす
ことができる。また、特開平４−８２１５７号公報で
は、平均粒子径が１５μｍ以下の炭素粉末を負極材とし
て用いることにより、サイクル寿命を延ばし、不可逆容
量（リテンション）を小さくして、充放電効率［＝（放
電容量／充電容量）×１００］を高めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に炭
素粉末の平均粒子径を１５μｍ以下としただけでは、電
池の充放電効率を高めるには限界があった。また、炭素
粉末が負極電極から脱落するという問題があった。
素粉末の平均粒子径を１５μｍ以下としただけでは、電
池の充放電効率を高めるには限界があった。また、炭素
粉末が負極電極から脱落するという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、炭素粉末の負極電極から
の脱落を抑制して、電池の充放電効率を十分に高めるこ
とができる非水電解質二次電池用負極板を提供すること
にある。
の脱落を抑制して、電池の充放電効率を十分に高めるこ
とができる非水電解質二次電池用負極板を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、平均粒子径が
１５μｍ以下の炭素粉末を負極材として用いる非水電解
質二次電池用負極板を対象にして、粒子径５μｍ以下の
粉末を炭素粉末全体に対して体積率で３０〜５０％含有
させる。
１５μｍ以下の炭素粉末を負極材として用いる非水電解
質二次電池用負極板を対象にして、粒子径５μｍ以下の
粉末を炭素粉末全体に対して体積率で３０〜５０％含有
させる。
【０００９】発明者は、平均粒子径が１５μｍ以下の炭
素粉末を用いた電池において、炭素粉末の粒子径を小さ
くすると、充放電効率を高められるのことを見出した。
しかしながら、粒子径５μｍ以下の炭素粉末は、炭素粉
末の負極電極からの脱落が著しいことが分った。そこ
で、粒子径５μｍ以下の粉末を炭素粉末全体に対して体
積率で３０〜５０％含有させると、炭素粉末の負極電極
からの脱落を抑制して、充放電効率を十分に高めること
を見出した。粒子径５μｍ以下の粉末の体積率が３０％
を下回ると十分に充放電効率を高めることができない。
また、粒子径５μｍ以下の粉末の体積率が５０％を上回
ると炭素粉末が負極電極から脱落しやすくなる。
素粉末を用いた電池において、炭素粉末の粒子径を小さ
くすると、充放電効率を高められるのことを見出した。
しかしながら、粒子径５μｍ以下の炭素粉末は、炭素粉
末の負極電極からの脱落が著しいことが分った。そこ
で、粒子径５μｍ以下の粉末を炭素粉末全体に対して体
積率で３０〜５０％含有させると、炭素粉末の負極電極
からの脱落を抑制して、充放電効率を十分に高めること
を見出した。粒子径５μｍ以下の粉末の体積率が３０％
を下回ると十分に充放電効率を高めることができない。
また、粒子径５μｍ以下の粉末の体積率が５０％を上回
ると炭素粉末が負極電極から脱落しやすくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は試験に用いた非水電解質二
次電池用負極板の平面図である。本図に示すように非水
電解質二次電池用負極板は、極板部１にステンレス箔か
らなる端子部２が接合部１ａにおいて接合されて構成さ
れている。極板部１は銅箔からなる集電体１ｂに負極材
層１ｃが両面に形成されて構成されている。これらの試
験に用いた非水電解質二次電池用負極板は次のようにし
て作った。まず、平均粒子径が２〜３０μｍの範囲で異
なる鱗片状のグラファイトからなる炭素粉末９０重量部
とポリフッ化ビニリデンからなる結着剤１０重量部とを
Ｎ−メチルピロリドンを分散剤として混練して炭素粉末
の平均粒子径が異なる複数のペーストを作った。なお、
ここで用いたグラファイトは、Ｘ線回折により日本学術
振興会法に準じて求めた００２面の面間隔は３．３６オ
ングストロームであり、Ｃ軸方向の結晶の厚みは１００
０オングストローム以上であった。次に各ペーストを寸
法２０μｍ×２０ｍｍ×２５ｍｍの銅箔製の集電体１ｂ
に幅５ｍｍの接合部１ａを含む上部を除いて両面に均一
に塗布して負極材層１ｃを形成した。次に負極材層１ｃ
を乾燥した後、ローラプレスを施して両面に形成した負
極材層１ｃの厚みをそれぞれ４０μｍとした。次に寸法
２０μｍ×５ｍｍ×８０ｍｍのステンレス箔からなる端
子部２を極板部１の接合部１ａに溶接により接合して各
負極板を完成した。
次電池用負極板の平面図である。本図に示すように非水
電解質二次電池用負極板は、極板部１にステンレス箔か
らなる端子部２が接合部１ａにおいて接合されて構成さ
れている。極板部１は銅箔からなる集電体１ｂに負極材
層１ｃが両面に形成されて構成されている。これらの試
験に用いた非水電解質二次電池用負極板は次のようにし
て作った。まず、平均粒子径が２〜３０μｍの範囲で異
なる鱗片状のグラファイトからなる炭素粉末９０重量部
とポリフッ化ビニリデンからなる結着剤１０重量部とを
Ｎ−メチルピロリドンを分散剤として混練して炭素粉末
の平均粒子径が異なる複数のペーストを作った。なお、
ここで用いたグラファイトは、Ｘ線回折により日本学術
振興会法に準じて求めた００２面の面間隔は３．３６オ
ングストロームであり、Ｃ軸方向の結晶の厚みは１００
０オングストローム以上であった。次に各ペーストを寸
法２０μｍ×２０ｍｍ×２５ｍｍの銅箔製の集電体１ｂ
に幅５ｍｍの接合部１ａを含む上部を除いて両面に均一
に塗布して負極材層１ｃを形成した。次に負極材層１ｃ
を乾燥した後、ローラプレスを施して両面に形成した負
極材層１ｃの厚みをそれぞれ４０μｍとした。次に寸法
２０μｍ×５ｍｍ×８０ｍｍのステンレス箔からなる端
子部２を極板部１の接合部１ａに溶接により接合して各
負極板を完成した。
【００１１】次に各負極板を用いて試験を行った。ま
ず、各負極板をリチウムからなる対極板及び参照極板と
共に過塩素酸リチウムの濃度が１モル／ｌになるように
調整したエチレンカーボネート溶液の入ったガラス溶液
にそれぞれ浸漬して試験用電池を作った。そして、各試
験用電池を０．８ｍＡの定電流で３Ｖまで充電してか
ら、１時間休止した後に８ｍＡの定電流で１．５Ｖまで
放電して、各試験用電池の単位重量あたりの放電容量と
充放電効率［（放電容量／充電容量）×１００］とを求
めた。これにより、炭素粉末の平均粒子径と単位重量あ
たりの放電容量及び充放電効率充放電効率との関係を調
べた。図２はその測定結果を示している。本図より、平
均粒子径が１５μｍ以下の炭素粉末を負極材として用い
ると電池の単位重量あたりの放電容量が高くなり、充放
電効率が高くなるのが分る。
ず、各負極板をリチウムからなる対極板及び参照極板と
共に過塩素酸リチウムの濃度が１モル／ｌになるように
調整したエチレンカーボネート溶液の入ったガラス溶液
にそれぞれ浸漬して試験用電池を作った。そして、各試
験用電池を０．８ｍＡの定電流で３Ｖまで充電してか
ら、１時間休止した後に８ｍＡの定電流で１．５Ｖまで
放電して、各試験用電池の単位重量あたりの放電容量と
充放電効率［（放電容量／充電容量）×１００］とを求
めた。これにより、炭素粉末の平均粒子径と単位重量あ
たりの放電容量及び充放電効率充放電効率との関係を調
べた。図２はその測定結果を示している。本図より、平
均粒子径が１５μｍ以下の炭素粉末を負極材として用い
ると電池の単位重量あたりの放電容量が高くなり、充放
電効率が高くなるのが分る。
【００１２】次に１〜１０μｍの範囲で粒子径が異なる
炭素粉末を選別し、その他は上述と同じようにして、炭
素粉末の粒子径が異なる各負極板を作った。そして、上
述と同じ電解液に浸漬して２４時間後の活物質の脱落量
［（浸漬前の活物質量−浸漬後の活物質量）／（浸漬前
の活物質量）］×１００を測定した。その結果、炭素粉
末の粒子径が５μｍを超える負極板では、活物質が脱落
が認められなかった。次に、このように粒子径５μｍ以
下の粒子の炭素粉末全体に対する体積率が異なる炭素粉
末を用いた各負極板を用いて試験用電池を作り、各試験
用電池の単位重量あたりの放電容量と充放電効率とを求
めた。これにより、粒子径５μｍ以下の粒子の炭素粉末
全体に対する体積率と単位重量あたりの放電容量及び充
放電効率充放電効率との関係を調べた。図３はその測定
結果を示している。本図より、粒子径５μｍ以下の粒子
の炭素粉末全体に対する体積率を３０％以上にすると電
池の単位重量あたりの放電容量を高く維持して、充放電
効率が高くなるのが分る。
炭素粉末を選別し、その他は上述と同じようにして、炭
素粉末の粒子径が異なる各負極板を作った。そして、上
述と同じ電解液に浸漬して２４時間後の活物質の脱落量
［（浸漬前の活物質量−浸漬後の活物質量）／（浸漬前
の活物質量）］×１００を測定した。その結果、炭素粉
末の粒子径が５μｍを超える負極板では、活物質が脱落
が認められなかった。次に、このように粒子径５μｍ以
下の粒子の炭素粉末全体に対する体積率が異なる炭素粉
末を用いた各負極板を用いて試験用電池を作り、各試験
用電池の単位重量あたりの放電容量と充放電効率とを求
めた。これにより、粒子径５μｍ以下の粒子の炭素粉末
全体に対する体積率と単位重量あたりの放電容量及び充
放電効率充放電効率との関係を調べた。図３はその測定
結果を示している。本図より、粒子径５μｍ以下の粒子
の炭素粉末全体に対する体積率を３０％以上にすると電
池の単位重量あたりの放電容量を高く維持して、充放電
効率が高くなるのが分る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、平均粒子径が１５μｍ
以下の炭素粉末を負極材として用い、粒子径５μｍ以下
の粉末を炭素粉末全体に対して体積率で３０〜５０％含
有させるので、炭素粉末の負極電極からの脱落を抑制し
て、電池の充放電効率を十分に高めることができる。
以下の炭素粉末を負極材として用い、粒子径５μｍ以下
の粉末を炭素粉末全体に対して体積率で３０〜５０％含
有させるので、炭素粉末の負極電極からの脱落を抑制し
て、電池の充放電効率を十分に高めることができる。
【図１】試験に用いた非水電解質二次電池用負極板の平
面図である。
面図である。
【図２】炭素粉末の平均粒子径と単位重量あたりの放電
容量及び充放電効率との関係を示す図である。
容量及び充放電効率との関係を示す図である。
【図３】粒子径５μｍ以下の粒子の炭素粉末全体に対す
る体積率と単位重量あたりの放電容量及び充放電効率と
の関係を示す図である。
る体積率と単位重量あたりの放電容量及び充放電効率と
の関係を示す図である。
１ 極板部 １ａ 接合部 １ｂ 集電体 ２ 端子部
Claims (1)
- 【請求項１】 平均粒子径が１５μｍ以下の炭素粉末を
負極材として用いる非水電解質二次電池用負極板におい
て、 前記炭素粉末には、粒子径５μｍ以下の粉末が前記炭素
粉末全体に対して体積率で３０〜５０％含有されている
ことを特徴とする非水電解質二次電池用負極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10203085A JP2000036300A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 非水電解質二次電池用負極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10203085A JP2000036300A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 非水電解質二次電池用負極板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036300A true JP2000036300A (ja) | 2000-02-02 |
Family
ID=16468124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10203085A Pending JP2000036300A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 非水電解質二次電池用負極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000036300A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109509909A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-03-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池 |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP10203085A patent/JP2000036300A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109509909A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-03-22 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池 |
| CN109509909B (zh) * | 2018-10-17 | 2020-07-03 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池 |
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