JP2000040510A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP2000040510A JP2000040510A JP10208738A JP20873898A JP2000040510A JP 2000040510 A JP2000040510 A JP 2000040510A JP 10208738 A JP10208738 A JP 10208738A JP 20873898 A JP20873898 A JP 20873898A JP 2000040510 A JP2000040510 A JP 2000040510A
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- JP
- Japan
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- low
- carbon
- electrolyte secondary
- secondary battery
- crystalline carbon
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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】 高容量で、かつ高率放電特性が優れた非水電
解液二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウム含有遷移金属カルコゲナイドを
活物質として用いた正極、負極および有機溶媒系の電解
液を有する非水電解液二次電池において、負極活物質と
して、平均層間距離ｄ002 が３．３７Å以下、平均粒径
１０μｍ以上である鱗片状の黒鉛化カーボンと、平均層
間距離ｄ002 が３．３７Å以上、平均粒径２０μｍ以
上、Ｈ／Ｃが０．０５以下である低結晶性カーボンとの
混合物であって、該混合物中の低結晶性カーボンの含有
率が７〜２５重量％である、黒鉛化カーボンと低結晶性
カーボンとの混合物を用いる。
解液二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウム含有遷移金属カルコゲナイドを
活物質として用いた正極、負極および有機溶媒系の電解
液を有する非水電解液二次電池において、負極活物質と
して、平均層間距離ｄ002 が３．３７Å以下、平均粒径
１０μｍ以上である鱗片状の黒鉛化カーボンと、平均層
間距離ｄ002 が３．３７Å以上、平均粒径２０μｍ以
上、Ｈ／Ｃが０．０５以下である低結晶性カーボンとの
混合物であって、該混合物中の低結晶性カーボンの含有
率が７〜２５重量％である、黒鉛化カーボンと低結晶性
カーボンとの混合物を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関し、さらに詳しくは、高容量で、かつ高率放電特
性が優れた非水電解液二次電池に関する。
池に関し、さらに詳しくは、高容量で、かつ高率放電特
性が優れた非水電解液二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話やノート型パソコンなど
のポータブル電子機器の発達と、電気自動車の実用化に
伴い、小型で軽量かつ高容量の二次電池が必要とされて
いる。現在、この要求に応える高容量二次電池として、
正極活物質にコバルト酸リチウムを用い、負極活物質に
炭素系材料を用いたリチウム二次電池が商品化されてい
る。現在商品化されているリチウム二次電池に利用され
ている炭素系材料の多くは、積層構造を有する黒鉛化カ
ーボンまたは低結晶性カーボンである。
のポータブル電子機器の発達と、電気自動車の実用化に
伴い、小型で軽量かつ高容量の二次電池が必要とされて
いる。現在、この要求に応える高容量二次電池として、
正極活物質にコバルト酸リチウムを用い、負極活物質に
炭素系材料を用いたリチウム二次電池が商品化されてい
る。現在商品化されているリチウム二次電池に利用され
ている炭素系材料の多くは、積層構造を有する黒鉛化カ
ーボンまたは低結晶性カーボンである。
【０００３】上記黒鉛化カーボンは、原料を焼成する際
の温度により結晶性が決まり、カーボンの結晶性の高い
ほど高容量を示すことが知られている。現存する炭素系
材料の中で最高の結晶性を有する天然黒鉛は、層間距離
ｄ002 が３．３５Åで、ｃ軸方向の結晶子サイズＬｃが
１０００Å以上であり、理論容量（すなわち、Ｃ6 Ｌｉ
の状態になるときの容量）は３７２ｍＡｈ／ｇを示す。
の温度により結晶性が決まり、カーボンの結晶性の高い
ほど高容量を示すことが知られている。現存する炭素系
材料の中で最高の結晶性を有する天然黒鉛は、層間距離
ｄ002 が３．３５Åで、ｃ軸方向の結晶子サイズＬｃが
１０００Å以上であり、理論容量（すなわち、Ｃ6 Ｌｉ
の状態になるときの容量）は３７２ｍＡｈ／ｇを示す。
【０００４】これに対して、低結晶性カーボンは、層間
距離ｄ002 が天然黒鉛のそれに比べてはるかに大きく、
層構造以外に多くの空孔を有し、そこに多量のリチウム
イオンをドープできるので高容量が得られると考えられ
ている。しかしながら、低結晶カーボンは、初回充放電
における不可逆容量が大きいことや、高率放電特性、充
填密度の低さなどの点で多くの問題がある。
距離ｄ002 が天然黒鉛のそれに比べてはるかに大きく、
層構造以外に多くの空孔を有し、そこに多量のリチウム
イオンをドープできるので高容量が得られると考えられ
ている。しかしながら、低結晶カーボンは、初回充放電
における不可逆容量が大きいことや、高率放電特性、充
填密度の低さなどの点で多くの問題がある。
【０００５】従って、現在のところ、高容量電池に用い
られる負極活物質は、高結晶カーボンである黒鉛化カー
ボンが主であり、限られた理論容量までの範囲内で上手
に利用して、エネルギー密度の向上に伴う高率放電特性
の低下を抑制し、高容量で、かつ高率放電特性が優れた
非水電解液二次電池を作製することが重要になると考え
られる。
られる負極活物質は、高結晶カーボンである黒鉛化カー
ボンが主であり、限られた理論容量までの範囲内で上手
に利用して、エネルギー密度の向上に伴う高率放電特性
の低下を抑制し、高容量で、かつ高率放電特性が優れた
非水電解液二次電池を作製することが重要になると考え
られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高結晶
の黒鉛化カーボンは鱗片状のものが多く、配向性が良す
ぎるため、バインダーとを混合し、プレスして負極を作
製する場合、充填密度が高くなりすぎて空孔部分が減少
してしまうため、充放電に伴うリチウムイオンの移動が
妨げられ、高率放電特性が悪くなる。負極の作製にあた
っては、必ずプレスが行われるため、何らかの方法でプ
レスによる充填密度の上昇を抑制して、負極内に一定の
空孔部分を確保しなければならない。
の黒鉛化カーボンは鱗片状のものが多く、配向性が良す
ぎるため、バインダーとを混合し、プレスして負極を作
製する場合、充填密度が高くなりすぎて空孔部分が減少
してしまうため、充放電に伴うリチウムイオンの移動が
妨げられ、高率放電特性が悪くなる。負極の作製にあた
っては、必ずプレスが行われるため、何らかの方法でプ
レスによる充填密度の上昇を抑制して、負極内に一定の
空孔部分を確保しなければならない。
【０００７】本発明は、上記のような従来技術における
問題点を解決し、高容量で、かつ高率放電特性が優れた
非水電解液二次電池を提供することを目的する。
問題点を解決し、高容量で、かつ高率放電特性が優れた
非水電解液二次電池を提供することを目的する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意研究を重ね、結晶度および形状の異
なる黒鉛を併用し、黒鉛粒子の配列を調整することによ
って、高容量で、かつ高率放電特性が優れた非水電解液
二次電池が得られることを見出し、本発明を完成するに
いたった。
を解決するため鋭意研究を重ね、結晶度および形状の異
なる黒鉛を併用し、黒鉛粒子の配列を調整することによ
って、高容量で、かつ高率放電特性が優れた非水電解液
二次電池が得られることを見出し、本発明を完成するに
いたった。
【０００９】すなわち、本発明は、リチウム含有遷移金
属カルコゲナイドを活物質として用いた正極、負極およ
び有機溶媒系の電解液を有する非水電解液二次電池にお
いて、負極活物質として、平均層間距離ｄ002 が３．３
７Å以下、平均粒径が１０μｍ以上である鱗片状の黒鉛
化カーボンと、平均層間距離ｄ002 が３．３７Å以上、
平均粒径が２０μｍ以上、Ｈ／Ｃが０．０５以下である
低結晶性カーボンとの混合物であって、低結晶カーボン
の含有率が７〜２５重量％である混合物を用いたことを
特徴とする非水電解液二次電池に関する。
属カルコゲナイドを活物質として用いた正極、負極およ
び有機溶媒系の電解液を有する非水電解液二次電池にお
いて、負極活物質として、平均層間距離ｄ002 が３．３
７Å以下、平均粒径が１０μｍ以上である鱗片状の黒鉛
化カーボンと、平均層間距離ｄ002 が３．３７Å以上、
平均粒径が２０μｍ以上、Ｈ／Ｃが０．０５以下である
低結晶性カーボンとの混合物であって、低結晶カーボン
の含有率が７〜２５重量％である混合物を用いたことを
特徴とする非水電解液二次電池に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明において、上記構成の採用
により、高容量で、かつ高率放電特性の非水電解液二次
電池が得られるようになる理由と、本発明における好ま
しい態様について詳しく説明する。
により、高容量で、かつ高率放電特性の非水電解液二次
電池が得られるようになる理由と、本発明における好ま
しい態様について詳しく説明する。
【００１１】一般に空孔が多い低結晶性カーボンは黒鉛
化カーボンに比べると真比重が小さい。黒鉛化カーボン
の真比重が２．０ｇ／ｃｃであるのに対し、低結晶性カ
ーボンのそれは１．５〜１．７ｇ／ｃｃ程度である。さ
らに、低結晶性カーボンは、積層構造が少ないために層
間面の滑りによる変化が起こり難く、その粒子の硬度は
黒鉛化カーボンに比べて大きい。従って、低結晶性カー
ボンとバインダーを混合してプレスして負極を作製する
場合、黒鉛化カーボンを単独で用いる場合と異なり、不
必要に充填密度が上がるのを防止することができる。
化カーボンに比べると真比重が小さい。黒鉛化カーボン
の真比重が２．０ｇ／ｃｃであるのに対し、低結晶性カ
ーボンのそれは１．５〜１．７ｇ／ｃｃ程度である。さ
らに、低結晶性カーボンは、積層構造が少ないために層
間面の滑りによる変化が起こり難く、その粒子の硬度は
黒鉛化カーボンに比べて大きい。従って、低結晶性カー
ボンとバインダーを混合してプレスして負極を作製する
場合、黒鉛化カーボンを単独で用いる場合と異なり、不
必要に充填密度が上がるのを防止することができる。
【００１２】そこで、本発明では、鱗片状の黒鉛化カー
ボンを使用した場合、充填密度が不必要に上がりすぎて
しまうという問題を解決するために、低結晶性カーボン
を混合した混合物を負極活物質として用いることによっ
て、高率放電特性の低さを抑制して、優れた高率放電特
性が保持できるようにしたのである。
ボンを使用した場合、充填密度が不必要に上がりすぎて
しまうという問題を解決するために、低結晶性カーボン
を混合した混合物を負極活物質として用いることによっ
て、高率放電特性の低さを抑制して、優れた高率放電特
性が保持できるようにしたのである。
【００１３】しかし、低結晶性カーボンは、Ｌｉに対す
る放電電位（Ｌｉが放出される電位）が０〜０．２５Ｖ
の範囲内での放電容量が黒鉛化カーボンに比べて少な
く、黒鉛化カーボンの高い作動電圧での放電容量が多い
という特徴が損なわれてしまう。そこで、本発明では、
低結晶性カーボンでも比較的低電位での放電容量が多い
Ｈ／Ｃ（元素比）が０．０５以下のものを用い、かつ低
結晶性カーボンの含有率を７〜２５重量％にして、容量
の低下を防止し、高容量を保持できるようにしたのであ
る。
る放電電位（Ｌｉが放出される電位）が０〜０．２５Ｖ
の範囲内での放電容量が黒鉛化カーボンに比べて少な
く、黒鉛化カーボンの高い作動電圧での放電容量が多い
という特徴が損なわれてしまう。そこで、本発明では、
低結晶性カーボンでも比較的低電位での放電容量が多い
Ｈ／Ｃ（元素比）が０．０５以下のものを用い、かつ低
結晶性カーボンの含有率を７〜２５重量％にして、容量
の低下を防止し、高容量を保持できるようにしたのであ
る。
【００１４】本発明において用いる黒鉛化カーボンは、
鱗片状であり、その平均層間距離ｄ 002 が３．３７Å
（０．３３７ｎｍ）以下で、平均粒径が１０μｍ以上で
あって、高い作動電圧での高容量を生み出す源となるも
のである。この黒鉛化カーボンにおいて、平均層間距離
は小さいほど結晶性が高く、高容量化に適しているもの
の、現存するものの中で最も結晶性が高い天然黒鉛の平
均層間距離が３．３５Åなので、３．３５Åまでのもの
が実用上適している。また、本発明に用いる黒鉛化カー
ボンの平均粒径は１０μｍ以上であるが、これは平均粒
径が１０μｍより小さくなるとバインダーを多く必要と
し、それによって、負極中において活物質の占める割合
が小さくなり、容量が低下するからである。そして、平
均粒径が大きいほど、充放電高率を高めるのに好都合で
あるが、あまりにも粒径が大きくなりすぎると負極の合
剤層の厚さより粒子の方が大きくなるおそれがあるの
で、平均粒径が１０μｍ以上で、３０μｍ以下のものが
実用上適している。
鱗片状であり、その平均層間距離ｄ 002 が３．３７Å
（０．３３７ｎｍ）以下で、平均粒径が１０μｍ以上で
あって、高い作動電圧での高容量を生み出す源となるも
のである。この黒鉛化カーボンにおいて、平均層間距離
は小さいほど結晶性が高く、高容量化に適しているもの
の、現存するものの中で最も結晶性が高い天然黒鉛の平
均層間距離が３．３５Åなので、３．３５Åまでのもの
が実用上適している。また、本発明に用いる黒鉛化カー
ボンの平均粒径は１０μｍ以上であるが、これは平均粒
径が１０μｍより小さくなるとバインダーを多く必要と
し、それによって、負極中において活物質の占める割合
が小さくなり、容量が低下するからである。そして、平
均粒径が大きいほど、充放電高率を高めるのに好都合で
あるが、あまりにも粒径が大きくなりすぎると負極の合
剤層の厚さより粒子の方が大きくなるおそれがあるの
で、平均粒径が１０μｍ以上で、３０μｍ以下のものが
実用上適している。
【００１５】また、本発明において用いる黒鉛化カーボ
ンは、単位重量当たりの放電容量が３３０ｍＡｈ以上の
ものが好ましく、また、初回の充放電効率が９２％以上
のものであることが好ましい。なお、本書において、初
回の充放電効率とは（放電容量／充電容量）×１００を
いう。
ンは、単位重量当たりの放電容量が３３０ｍＡｈ以上の
ものが好ましく、また、初回の充放電効率が９２％以上
のものであることが好ましい。なお、本書において、初
回の充放電効率とは（放電容量／充電容量）×１００を
いう。
【００１６】一方、本発明において用いる低結晶性カー
ボンは、平均層間距離ｄ002 が３．３７Å以上、平均粒
径が２０μｍ以上、Ｈ／Ｃが０．０５以下のものであっ
て、この低結晶性カーボンは充填密度が不必要に上がり
すぎて高率放電特性が低下するのを防止する作用を有す
る。
ボンは、平均層間距離ｄ002 が３．３７Å以上、平均粒
径が２０μｍ以上、Ｈ／Ｃが０．０５以下のものであっ
て、この低結晶性カーボンは充填密度が不必要に上がり
すぎて高率放電特性が低下するのを防止する作用を有す
る。
【００１７】また、本発明において用いる低結晶性カー
ボンの平均粒径は２０μｍ以上であることを要するが、
これは充填密度を上げすぎないようにするという理由に
よるものである。この低結晶性カーボンの平均粒径があ
まりにも大きくなりすぎると負極の合剤層の厚さより粒
子の方が大きくなるおそれがあるので、低結晶性カーボ
ンの平均粒径は２０μｍ以上で、３０μｍ以下が実用上
適している。
ボンの平均粒径は２０μｍ以上であることを要するが、
これは充填密度を上げすぎないようにするという理由に
よるものである。この低結晶性カーボンの平均粒径があ
まりにも大きくなりすぎると負極の合剤層の厚さより粒
子の方が大きくなるおそれがあるので、低結晶性カーボ
ンの平均粒径は２０μｍ以上で、３０μｍ以下が実用上
適している。
【００１８】さらに、本発明で用いる低結晶性カーボン
のＨ／Ｃは０．０５以下であることを要するが、これは
Ｈ／Ｃ０．０５以下の低結晶化カーボンが比較的低電位
での放電容量が多いことに基づいている。
のＨ／Ｃは０．０５以下であることを要するが、これは
Ｈ／Ｃ０．０５以下の低結晶化カーボンが比較的低電位
での放電容量が多いことに基づいている。
【００１９】また、本発明で用いる低結晶性カーボン
は、単位重量当たりの放電容量が５００ｍＡｈ以上のも
のが好ましく、また、初回の充放電効率が８５％以上の
ものが好ましい。
は、単位重量当たりの放電容量が５００ｍＡｈ以上のも
のが好ましく、また、初回の充放電効率が８５％以上の
ものが好ましい。
【００２０】さらに、本発明で用いる低結晶性カーボン
は、粒度分布で粒径５μｍ以下の微粉の含有量が２５重
量％以下であることが好ましい。つまり、低結晶性カー
ボンは充放電効率が悪いことが問題とされており、これ
を極力避けるために、粒径５μｍ以下の微粉の含有量を
少なくしておくことが好ましいからである。
は、粒度分布で粒径５μｍ以下の微粉の含有量が２５重
量％以下であることが好ましい。つまり、低結晶性カー
ボンは充放電効率が悪いことが問題とされており、これ
を極力避けるために、粒径５μｍ以下の微粉の含有量を
少なくしておくことが好ましいからである。
【００２１】本発明において、上記黒鉛化カーボンと低
結晶性化カーボンとの混合物中における低結晶性カーボ
ンの含有量を７〜２５重量％にするが、これは次の理由
に基づいている。すなわち、低結晶性カーボンの含有量
が７重量％より少ない場合は、 填密度が必要以上に高
くなるのを防止して高率放電特性の低下を抑制するとい
う効果が充分に発現せず、また低結晶性カーボンの含有
量が２５重量％より多い場合は、充填密度が下がりすぎ
てしまい、体積当たりの容量が上がらず、高容量化が達
成できなくなる。
結晶性化カーボンとの混合物中における低結晶性カーボ
ンの含有量を７〜２５重量％にするが、これは次の理由
に基づいている。すなわち、低結晶性カーボンの含有量
が７重量％より少ない場合は、 填密度が必要以上に高
くなるのを防止して高率放電特性の低下を抑制するとい
う効果が充分に発現せず、また低結晶性カーボンの含有
量が２５重量％より多い場合は、充填密度が下がりすぎ
てしまい、体積当たりの容量が上がらず、高容量化が達
成できなくなる。
【００２２】本発明において、正極の活物質としてはリ
チウム含有遷移金属カルコゲナイドを用いるが、このリ
チウム含有遷移金属カルコゲナイドとしては、例えば、
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）、ニッケル酸リチ
ウム（ＬｉＮｉＯ2 ）などが挙げられる。
チウム含有遷移金属カルコゲナイドを用いるが、このリ
チウム含有遷移金属カルコゲナイドとしては、例えば、
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）、ニッケル酸リチ
ウム（ＬｉＮｉＯ2 ）などが挙げられる。
【００２３】
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例に限定さ
れるものではない。
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例に限定さ
れるものではない。
【００２４】実施例１ 鱗片状の黒鉛化カーボン（平均層間距離ｄ002 ＝３．３
５Å、平均粒径１２μｍ）と粒径５μｍ以下の微粉を含
まない低結晶性カーボン（平均層間距離ｄ002＝３．８
０Å、平均粒径２１μｍ、Ｈ／Ｃ＝０．０４５）とを重
量比で９０：１０になるように混合し、バインダーとし
てポリフッ化ビニリデン、溶媒としてＮ−メチル−２−
ピロリドンを用いてペースト状の負極合剤を調製し、こ
のペースト状の負極合剤を集電体となる銅箔の両面に塗
布した。これを乾燥して銅箔の両面に負極合剤層を形成
した後、カレンダーロールにより圧力１５ｋｇ／ｃｍ2
でプレスしてシート状の負極とした。この負極を作用極
とし、対極および参照極にリチウム箔を用い、ＬｉＰＦ
6 をエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート
との重量比１：２の混合溶媒に１ｍｏｌ／ｌの濃度に溶
解した溶液を電解液としたモデルセルを作製した。
５Å、平均粒径１２μｍ）と粒径５μｍ以下の微粉を含
まない低結晶性カーボン（平均層間距離ｄ002＝３．８
０Å、平均粒径２１μｍ、Ｈ／Ｃ＝０．０４５）とを重
量比で９０：１０になるように混合し、バインダーとし
てポリフッ化ビニリデン、溶媒としてＮ−メチル−２−
ピロリドンを用いてペースト状の負極合剤を調製し、こ
のペースト状の負極合剤を集電体となる銅箔の両面に塗
布した。これを乾燥して銅箔の両面に負極合剤層を形成
した後、カレンダーロールにより圧力１５ｋｇ／ｃｍ2
でプレスしてシート状の負極とした。この負極を作用極
とし、対極および参照極にリチウム箔を用い、ＬｉＰＦ
6 をエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート
との重量比１：２の混合溶媒に１ｍｏｌ／ｌの濃度に溶
解した溶液を電解液としたモデルセルを作製した。
【００２５】実施例２ 鱗片状の黒鉛化カーボンとして平均層間距離ｄ002 が
３．３７Åで、平均粒径が２６μｍのものを用いた以外
は、実施例１と同様にセルを作製した。
３．３７Åで、平均粒径が２６μｍのものを用いた以外
は、実施例１と同様にセルを作製した。
【００２６】実施例３ 低結晶性カーボンとして平均層間距離ｄ002 が３．８０
Åで、平均粒径が３１μｍのもの（平均層間距離は実施
例１と同じで、平均粒径が実施例１と異なるもの）を用
いた以外は、実施例１と同様にセルを作製した。
Åで、平均粒径が３１μｍのもの（平均層間距離は実施
例１と同じで、平均粒径が実施例１と異なるもの）を用
いた以外は、実施例１と同様にセルを作製した。
【００２７】実施例４ 黒鉛化カーボンと低結晶性カーボンとの重量比が８０：
２０になるように混合したものを用いた以外は、実施例
１と同様にセルを作製した。
２０になるように混合したものを用いた以外は、実施例
１と同様にセルを作製した。
【００２８】比較例１ 低結晶性カーボンを混合せず、黒鉛化カーボンを単独で
負極活物質として用いた以外は、実施例１と同様にセル
を作製した。
負極活物質として用いた以外は、実施例１と同様にセル
を作製した。
【００２９】比較例２ 低結晶性カーボンを混合せず、黒鉛化カーボンを単独で
負極活物質として用い、かつカレンダーロールによるプ
レスを圧力５ｋｇ／ｃｍ2 で行った以外は、実施例１と
同様にセルを作製した。
負極活物質として用い、かつカレンダーロールによるプ
レスを圧力５ｋｇ／ｃｍ2 で行った以外は、実施例１と
同様にセルを作製した。
【００３０】比較例３ 低結晶性カーボンとして平均層間距離ｄ002 が３．８０
Åで、平均粒径が１０μｍのもの（平均層間距離は実施
例１と同じで、平均粒径が実施例１と異なり、本発明で
規定する２０μｍ以上という規定から外れたもの）を用
いた以外は、実施例１と同様にセルを作製した。
Åで、平均粒径が１０μｍのもの（平均層間距離は実施
例１と同じで、平均粒径が実施例１と異なり、本発明で
規定する２０μｍ以上という規定から外れたもの）を用
いた以外は、実施例１と同様にセルを作製した。
【００３１】比較例４ 粒径５μｍ以下の粒子の割合が２５重量％より多い低結
晶性カーボンを用いた以外は、実施例１と同様にセルを
作製した。
晶性カーボンを用いた以外は、実施例１と同様にセルを
作製した。
【００３２】比較例５ 黒鉛化カーボンと低結晶性カーボンとの重量比が９７：
３になるように混合したものを用いた以外は、実施例１
と同様にセルを作製した。
３になるように混合したものを用いた以外は、実施例１
と同様にセルを作製した。
【００３３】比較例６ 黒鉛化カーボンと低結晶性カーボンとの重量比が７０：
３０になるように混合したものを用いた以外は、実施例
１と同様にセルを作製した。
３０になるように混合したものを用いた以外は、実施例
１と同様にセルを作製した。
【００３４】上記実施例１〜４および比較例１〜６の負
極合剤の密度（バインダーを含む）、各セルを０Ｖｖ
ｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+ まで充電した後、０．５ｍＡ／ｃｍ2
の電流密度で１．５Ｖまで放電させたときの負極活物質
の単位重量当たりの放電容量、高率放電特性（電流密度
５ｍＡ／ｃｍ2 で放電時の放電容量の電流密度０．５ｍ
Ａ／ｃｍ2 で放電時の放電容量に対する放電容量の維持
率）、リテンション（初回充放電における不可逆容量の
放電容量に対する割合）を調べた。その結果を表１に示
す。
極合剤の密度（バインダーを含む）、各セルを０Ｖｖ
ｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+ まで充電した後、０．５ｍＡ／ｃｍ2
の電流密度で１．５Ｖまで放電させたときの負極活物質
の単位重量当たりの放電容量、高率放電特性（電流密度
５ｍＡ／ｃｍ2 で放電時の放電容量の電流密度０．５ｍ
Ａ／ｃｍ2 で放電時の放電容量に対する放電容量の維持
率）、リテンション（初回充放電における不可逆容量の
放電容量に対する割合）を調べた。その結果を表１に示
す。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１に示すように、実施例１〜４は、放電
容量が大きく、高容量であり、かつ高率放電特性が優れ
ていた。これに対して、比較例１〜６は、容量または高
率放電特性のいずれかまたは両方が劣った。
容量が大きく、高容量であり、かつ高率放電特性が優れ
ていた。これに対して、比較例１〜６は、容量または高
率放電特性のいずれかまたは両方が劣った。
【００３７】これを詳しく説明すると、黒鉛化カーボン
に低結晶性カーボンを添加した実施例１〜４は、低結晶
性カーボンを添加していない比較例１〜２に比べて、負
極合剤の密度が小さくなり、それによって、高率放電特
性が著しく向上した。このことからも明らかなように、
低結晶性カーボンを添加せず、黒鉛化カーボンを単独で
負極活物質として用いた比較例１〜２は、高率放電特性
を示す値が低く、高率放電に適しなかった。
に低結晶性カーボンを添加した実施例１〜４は、低結晶
性カーボンを添加していない比較例１〜２に比べて、負
極合剤の密度が小さくなり、それによって、高率放電特
性が著しく向上した。このことからも明らかなように、
低結晶性カーボンを添加せず、黒鉛化カーボンを単独で
負極活物質として用いた比較例１〜２は、高率放電特性
を示す値が低く、高率放電に適しなかった。
【００３８】また、平均粒径が１０μｍと本発明で規定
する領域より平均粒径が小さい低結晶性カーボンを用い
た比較例３は、低結晶性カーボンの粒径が黒鉛化カーボ
ンのものより小さいため、プレスによって低結晶性カー
ボンが黒鉛化カーボンの粒子の隙間に詰め込まれてしま
い、充填密度を下げる効果が充分に発現せず、負極合剤
の密度が高くなり、高率放電特性も悪くなった。
する領域より平均粒径が小さい低結晶性カーボンを用い
た比較例３は、低結晶性カーボンの粒径が黒鉛化カーボ
ンのものより小さいため、プレスによって低結晶性カー
ボンが黒鉛化カーボンの粒子の隙間に詰め込まれてしま
い、充填密度を下げる効果が充分に発現せず、負極合剤
の密度が高くなり、高率放電特性も悪くなった。
【００３９】また、粒径が５μｍ以下の粒子を２５重量
％より多く含む低結晶性カーボンを用いた比較例４は、
充填密度が下がるもののリテンションが大きくなってし
まった。また、低結晶性カーボンの含有率が低すぎる比
較例５は、充填密度がほとんど下がらず、高率放電特性
が悪く、逆に低結晶性カーボンの含有率が多すぎる比較
例６は、高率放電特性は良くなるが、リテンションが大
きくなってしまった。
％より多く含む低結晶性カーボンを用いた比較例４は、
充填密度が下がるもののリテンションが大きくなってし
まった。また、低結晶性カーボンの含有率が低すぎる比
較例５は、充填密度がほとんど下がらず、高率放電特性
が悪く、逆に低結晶性カーボンの含有率が多すぎる比較
例６は、高率放電特性は良くなるが、リテンションが大
きくなってしまった。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、特定
の燐片状黒鉛化カーボンと低結晶性カーボンとの混合物
を負極活物質として用いることによって、鱗片状黒鉛化
カーボンのみでは困難であった充填密度の制御が容易に
なり、その結果、高容量で、かつ高率放電特性が優れた
非水電解液二次電池を提供することができた。
の燐片状黒鉛化カーボンと低結晶性カーボンとの混合物
を負極活物質として用いることによって、鱗片状黒鉛化
カーボンのみでは困難であった充填密度の制御が容易に
なり、その結果、高容量で、かつ高率放電特性が優れた
非水電解液二次電池を提供することができた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樋口 勇人 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 和田 秀一 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 Ｆターム(参考） 4G046 EA05 EC02 EC05 EC06 5H003 AA02 BB02 BC01 BC06 BD00 BD02 BD04 5H014 AA02 EE08 HH00 HH01 HH06 5H029 AJ03 AK03 AL07 AM01 HJ04 HJ05 HJ19
Claims (4)
- 【請求項１】 リチウム含有遷移金属カルコゲナイドを
活物質として用いた正極、負極および有機溶媒系の電解
液を有する非水電解液二次電池において、負極活物質
が、平均層間距離ｄ002 が３．３７Å以下、平均粒径１
０μｍ以上である鱗片状の黒鉛化カーボンと、平均層間
距離ｄ002 が３．３７Å以上、平均粒径２０μｍ以上、
Ｈ／Ｃが０．０５以下である低結晶性カーボンとの混合
物からなり、該混合物中の低結晶性カーボンの含有率が
７〜２５重量％であることを特徴とする非水電解液二次
電池。 - 【請求項２】 黒鉛化カーボンが、単位重量当たりの放
電容量が３３０ｍＡｈ以上で、初回の充放電効率が９２
％以上であることを特徴とする請求項１記載の非水電解
液二次電池。 - 【請求項３】 低結晶性カーボンが、単位重量当たりの
放電容量が５００ｍＡｈ以上で、初回の充放電効率が８
５％以上であることを特徴とする請求項１記載の非水電
解液二次電池。 - 【請求項４】 低結晶性カーボンが、粒度分布で粒径５
μｍ以下の微粉を２５重量％以下含有することを特徴と
する請求項１記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10208738A JP2000040510A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10208738A JP2000040510A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040510A true JP2000040510A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16561273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10208738A Withdrawn JP2000040510A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000040510A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002008655A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-11 | Sony Corp | 負極及び非水電解質電池 |
| EP1187245A2 (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| JP2006338977A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2007335360A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池 |
| KR101093242B1 (ko) | 2006-10-23 | 2011-12-14 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 혼합 음극재 및 이를 포함하는 고출력리튬 이차전지 |
| JP2013089327A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Hitachi Ltd | 二次電池用負極、二次電池用負極を用いた非水電解質二次電池 |
| US11108046B2 (en) | 2018-07-12 | 2021-08-31 | Lg Chem, Ltd. | Negative electrode active material for lithium secondary battery, negative electrode and lithium secondary battery comprising the same |
| CN114744149A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-07-12 | 宁德新能源科技有限公司 | 负极极片、电芯及电池 |
-
1998
- 1998-07-24 JP JP10208738A patent/JP2000040510A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002008655A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-11 | Sony Corp | 負極及び非水電解質電池 |
| EP1187245A2 (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| EP1187245A3 (en) * | 2000-09-06 | 2004-04-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US6852451B2 (en) * | 2000-09-06 | 2005-02-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonaqueous electrolyte secondary battery having a carbonaceous material containing negative electrode and a nonaqueous electrolyte containing a nonaqueous solvent |
| JP2006338977A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2007335360A (ja) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Hitachi Ltd | リチウム二次電池 |
| KR101093242B1 (ko) | 2006-10-23 | 2011-12-14 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지용 혼합 음극재 및 이를 포함하는 고출력리튬 이차전지 |
| JP2013089327A (ja) * | 2011-10-14 | 2013-05-13 | Hitachi Ltd | 二次電池用負極、二次電池用負極を用いた非水電解質二次電池 |
| US11108046B2 (en) | 2018-07-12 | 2021-08-31 | Lg Chem, Ltd. | Negative electrode active material for lithium secondary battery, negative electrode and lithium secondary battery comprising the same |
| CN114744149A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-07-12 | 宁德新能源科技有限公司 | 负极极片、电芯及电池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051004 |