JP2000067863A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- JP2000067863A JP2000067863A JP10255955A JP25595598A JP2000067863A JP 2000067863 A JP2000067863 A JP 2000067863A JP 10255955 A JP10255955 A JP 10255955A JP 25595598 A JP25595598 A JP 25595598A JP 2000067863 A JP2000067863 A JP 2000067863A
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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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】充電末期にデンドライトの形成により安全性を
損なわれることのない、高容量化の可能な非水電解質二
次電池を提供する。 【解決手段】非水電解質二次電池において、銅（Ｃｕ）
またはニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）またはクロム
（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）またはジルコニウム（Ｚ
ｒ）またはバナジウム（Ｖ）またはベリリウム（Ｂｅ）
またはカリウム（Ｋ）またはプルトニウム（Ｐｕ）また
はニオブ（Ｎｂ）またはこれらの金属を含む合金を担持
した炭素材料を負極とする。
損なわれることのない、高容量化の可能な非水電解質二
次電池を提供する。 【解決手段】非水電解質二次電池において、銅（Ｃｕ）
またはニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）またはクロム
（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）またはジルコニウム（Ｚ
ｒ）またはバナジウム（Ｖ）またはベリリウム（Ｂｅ）
またはカリウム（Ｋ）またはプルトニウム（Ｐｕ）また
はニオブ（Ｎｂ）またはこれらの金属を含む合金を担持
した炭素材料を負極とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関するものである。
池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の発達にとも
ない、高性能電池の開発が望まれている。この要望を満
たすものとして、リチウム二次電池が挙げられる。リチ
ウムは金属の中で最も卑な電位を示し、比重も０．５３
４と小さいので、これを電池の負極活物質として用いる
リチウム二次電池は、従来の水溶液を使用した電池に比
べて大きなエネルギー密度が期待できる。しかし、リチ
ウム二次電池は充放電を繰り返すとリチウムのデンドラ
イトが析出するために、サイクル劣化や内部短絡による
安全性の問題があり、コイン型電池を除いて実用化され
ていない。
ない、高性能電池の開発が望まれている。この要望を満
たすものとして、リチウム二次電池が挙げられる。リチ
ウムは金属の中で最も卑な電位を示し、比重も０．５３
４と小さいので、これを電池の負極活物質として用いる
リチウム二次電池は、従来の水溶液を使用した電池に比
べて大きなエネルギー密度が期待できる。しかし、リチ
ウム二次電池は充放電を繰り返すとリチウムのデンドラ
イトが析出するために、サイクル劣化や内部短絡による
安全性の問題があり、コイン型電池を除いて実用化され
ていない。
【０００３】一方、負極に炭素材料を、正極に層状構造
を有する複合酸化物であるコバルト酸リチウムを、電解
液にリチウム塩を溶解した有機溶媒からなる有機電解液
を用いたリチウムイオン電池は、従来の水溶液を使用し
た電池に比べて作動電圧が高く、エネルギー密度が高い
電池として実用化されている。
を有する複合酸化物であるコバルト酸リチウムを、電解
液にリチウム塩を溶解した有機溶媒からなる有機電解液
を用いたリチウムイオン電池は、従来の水溶液を使用し
た電池に比べて作動電圧が高く、エネルギー密度が高い
電池として実用化されている。
【０００４】リチウムイオン電池の充放電反応を次に示
す。 充電により正極中のリチウムがイオンとなって電解液中
に溶け出し、電解液中のリチウムイオンが負極の炭素に
吸蔵される。放電時には逆の反応が生じる。
す。 充電により正極中のリチウムがイオンとなって電解液中
に溶け出し、電解液中のリチウムイオンが負極の炭素に
吸蔵される。放電時には逆の反応が生じる。
【０００５】正極活物質に用いるＬｉ（１−ｘ）ＣｏＯ
２の理論容量は２７４ｍＡｈ／ｇ（ｘ＝０）であるが、
１００％充電を行うためには電池の状態で４．８Ｖ以上
の高電圧が必要となる。ところが、前記電圧値以上で充
電を行うと、電解液の分解が生じ、さらに相変化による
可逆容量の低下を招くため、実際の電池では上限電圧を
４．１〜４．２Ｖに規定し、ｘ＝０．５前後の安定領域
で正極活物質を利用している。
２の理論容量は２７４ｍＡｈ／ｇ（ｘ＝０）であるが、
１００％充電を行うためには電池の状態で４．８Ｖ以上
の高電圧が必要となる。ところが、前記電圧値以上で充
電を行うと、電解液の分解が生じ、さらに相変化による
可逆容量の低下を招くため、実際の電池では上限電圧を
４．１〜４．２Ｖに規定し、ｘ＝０．５前後の安定領域
で正極活物質を利用している。
【０００６】この反応の過程では、リチウムは常にイオ
ンの形で存在し、さらには金属リチウムを析出して、デ
ンドライトを生じることもないために、リチウム電池に
比べて安全性は大きく向上している。
ンの形で存在し、さらには金属リチウムを析出して、デ
ンドライトを生じることもないために、リチウム電池に
比べて安全性は大きく向上している。
【０００７】しかし、高エネルギー密度の電池であるこ
と、および可燃性の有機電解液を持っているために、安
全性に対しては細心の配慮が必要となる。たとえば、負
極の炭素材料として黒鉛を用いた場合、その理論容量は
３７２ｍＡｈ／ｇであるが、充電深度の高い充電末期に
おける電位がリチウムの電位に近いため、充電時に黒鉛
表層に金属リチウムが析出してデンドライトの形成を引
き起こす。従って、安全性を損ねることのないようにす
るため、充電深度を７０％程度にして用いている。
と、および可燃性の有機電解液を持っているために、安
全性に対しては細心の配慮が必要となる。たとえば、負
極の炭素材料として黒鉛を用いた場合、その理論容量は
３７２ｍＡｈ／ｇであるが、充電深度の高い充電末期に
おける電位がリチウムの電位に近いため、充電時に黒鉛
表層に金属リチウムが析出してデンドライトの形成を引
き起こす。従って、安全性を損ねることのないようにす
るため、充電深度を７０％程度にして用いている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】負極に炭素材料を用い
ているリチウムイオン電池は、負極に金属リチウムを用
いたリチウム電池より負極の理論容量と電池電圧が低
い。そのため、リチウムイオン電池において負極の容量
を向上させるには、充電深度を高め、充電末期に負極の
炭素材料表層に金属リチウムを析出させる方法が取られ
ている。ただし、安全性を損なわぬようデンドライトを
生じさせることなく負極の充電深度をさらに高くする方
法が必要となる。しかし、先に述べたように従来の負極
材料では充電深度を高くすると、デンドライトが形成さ
れて安全性が損なわれるという問題があった。
ているリチウムイオン電池は、負極に金属リチウムを用
いたリチウム電池より負極の理論容量と電池電圧が低
い。そのため、リチウムイオン電池において負極の容量
を向上させるには、充電深度を高め、充電末期に負極の
炭素材料表層に金属リチウムを析出させる方法が取られ
ている。ただし、安全性を損なわぬようデンドライトを
生じさせることなく負極の充電深度をさらに高くする方
法が必要となる。しかし、先に述べたように従来の負極
材料では充電深度を高くすると、デンドライトが形成さ
れて安全性が損なわれるという問題があった。
【０００９】従来の炭素材料を負極に用いて、その充電
深度を深くして充電を行うと、まず充電末期において炭
素材料表層に核となる金属リチウムが析出する。この金
属リチウムは周辺の炭素材料に比べて金属リチウムの析
出に対する活性が高く、そのために、さらに充電をおこ
なった際に、金属リチウムは炭素材料の表層全体に均一
に析出せずに、その核を中心に優先的に金属リチウムが
析出して、デンドライトの形成が進行するという問題が
あった。
深度を深くして充電を行うと、まず充電末期において炭
素材料表層に核となる金属リチウムが析出する。この金
属リチウムは周辺の炭素材料に比べて金属リチウムの析
出に対する活性が高く、そのために、さらに充電をおこ
なった際に、金属リチウムは炭素材料の表層全体に均一
に析出せずに、その核を中心に優先的に金属リチウムが
析出して、デンドライトの形成が進行するという問題が
あった。
【００１０】以上の問題に鑑み、本発明は、安全性を損
なうことなく金属リチウムを炭素材料の表層に析出させ
ることが可能な負極を用いて、非水電解質二次電池の高
容量化を可能にすることを目的とする。
なうことなく金属リチウムを炭素材料の表層に析出させ
ることが可能な負極を用いて、非水電解質二次電池の高
容量化を可能にすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、金属粒子が担持されてなる炭素材料を負
極に用いる非水電解質二次電池において、金属粒子が銅
（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）また
はクロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）またはジルコニ
ウム（Ｚｒ）またはバナジウム（Ｖ）またはベリリウム
（Ｂｅ）またはカリウム（Ｋ）またはプルトニウム（Ｐ
ｕ）またはニオブ（Ｎｂ）またはこれらの金属を含む合
金であることを特徴とする非水電解質二次電池とするこ
とで、負極の充電深度をさらに高くしても、安全性が損
なわれず、さらには炭素材料表層にデンドライトが生じ
ることなく、金属リチウムを炭素材料の表層に均一に析
出させることを可能とし、上記のごとく問題を解決せん
とするものである。
め、本発明は、金属粒子が担持されてなる炭素材料を負
極に用いる非水電解質二次電池において、金属粒子が銅
（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）また
はクロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）またはジルコニ
ウム（Ｚｒ）またはバナジウム（Ｖ）またはベリリウム
（Ｂｅ）またはカリウム（Ｋ）またはプルトニウム（Ｐ
ｕ）またはニオブ（Ｎｂ）またはこれらの金属を含む合
金であることを特徴とする非水電解質二次電池とするこ
とで、負極の充電深度をさらに高くしても、安全性が損
なわれず、さらには炭素材料表層にデンドライトが生じ
ることなく、金属リチウムを炭素材料の表層に均一に析
出させることを可能とし、上記のごとく問題を解決せん
とするものである。
【００１２】本発明の非水電解質二次電池の製造にあっ
ては、炭素材料を用いて負極を作製した後、該負極に上
記金属粒子を担持させることを特徴とする製造方法か、
もしくは上記金属粒子をあらかじめ炭素材料に担持さ
せ、該炭素材料を用いて負極を作製することを特徴とす
る製造方法を用いる。
ては、炭素材料を用いて負極を作製した後、該負極に上
記金属粒子を担持させることを特徴とする製造方法か、
もしくは上記金属粒子をあらかじめ炭素材料に担持さ
せ、該炭素材料を用いて負極を作製することを特徴とす
る製造方法を用いる。
【００１３】好ましくは、上記担持が高分散担持である
ことを特徴とする非水電解質二次電池である。
ことを特徴とする非水電解質二次電池である。
【００１４】また、上記の課題を解決するために、充電
状態において、炭素材料表面に金属リチウムを析出させ
て用いることを特徴とする前述非水電解質二次電池を提
供することとしている。また、負極の充電深度を８０％
以上として用いることを特徴とする前述非水電解質二次
電池を提供することとしている。
状態において、炭素材料表面に金属リチウムを析出させ
て用いることを特徴とする前述非水電解質二次電池を提
供することとしている。また、負極の充電深度を８０％
以上として用いることを特徴とする前述非水電解質二次
電池を提供することとしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】炭素材料としては、コークス、メ
ソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、メソフィーズ
ピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維、フェノー
ル樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素
繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成炭
素に代表される炭素質材料や人工黒鉛、天然黒鉛、黒鉛
化ＭＣＭＢ、黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維、黒
鉛ウイスカーに代表される黒鉛質材料を用いることがで
きる。
ソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、メソフィーズ
ピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維、フェノー
ル樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素
繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成炭
素に代表される炭素質材料や人工黒鉛、天然黒鉛、黒鉛
化ＭＣＭＢ、黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維、黒
鉛ウイスカーに代表される黒鉛質材料を用いることがで
きる。
【００１６】また、炭素材料の形状は、電極形成の際の
ハンドリングの良さ、電極形成後の反応表面積やリチウ
ムイオンの拡散性から、粉体状が好ましい。
ハンドリングの良さ、電極形成後の反応表面積やリチウ
ムイオンの拡散性から、粉体状が好ましい。
【００１７】金属粒子としては、銅（Ｃｕ）またはニッ
ケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）またはクロム（Ｃｒ）を
もちいる。これらの金属粒子は、炭素材料に比べて、さ
らには金属リチウムに比べて、金属リチウムの析出に対
して高い活性を示し、また安価であり負極材料として好
ましい。さらにはチタン（Ｔｉ）またはジルコニウム
（Ｚｒ）またはバナジウム（Ｖ）またはベリリウム（Ｂ
ｅ）またはカリウム（Ｋ）またはプルトニウム（Ｐｕ）
またはニオブ（Ｎｂ）も用いることができる。
ケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）またはクロム（Ｃｒ）を
もちいる。これらの金属粒子は、炭素材料に比べて、さ
らには金属リチウムに比べて、金属リチウムの析出に対
して高い活性を示し、また安価であり負極材料として好
ましい。さらにはチタン（Ｔｉ）またはジルコニウム
（Ｚｒ）またはバナジウム（Ｖ）またはベリリウム（Ｂ
ｅ）またはカリウム（Ｋ）またはプルトニウム（Ｐｕ）
またはニオブ（Ｎｂ）も用いることができる。
【００１８】金属粒子は上記金属を含む合金でもよい
し、混合物でもよい。
し、混合物でもよい。
【００１９】さらに、金属粒子は金属リチウムの析出に
対する活性を高めるために、その平均粒径は、１００オ
ングストローム以下、さらに好ましくは５０オングスト
ローム以下であることが好ましい。
対する活性を高めるために、その平均粒径は、１００オ
ングストローム以下、さらに好ましくは５０オングスト
ローム以下であることが好ましい。
【００２０】これら金属粒子は、充電末期において金属
リチウムが均一に炭素材料表層に析出するために、炭素
材料に高分散していることが好ましい。
リチウムが均一に炭素材料表層に析出するために、炭素
材料に高分散していることが好ましい。
【００２１】金属粒子が高分散担持されてなる炭素材料
とは、微粒化された金属粒子が該炭素材料表面に均一に
分散したものである。
とは、微粒化された金属粒子が該炭素材料表面に均一に
分散したものである。
【００２２】金属粒子は炭素材料に比べて、さらには金
属リチウムに比べて金属リチウムの析出に対して高い活
性を示すため、充電末期において、金属リチウムは炭素
材料に担持した金属粒子に優先的に析出する。そのた
め、ここで、金属粒子を炭素材料に高分散させておけ
ば、金属リチウムは炭素材料表層に均一に析出させるこ
とが可能となる。
属リチウムに比べて金属リチウムの析出に対して高い活
性を示すため、充電末期において、金属リチウムは炭素
材料に担持した金属粒子に優先的に析出する。そのた
め、ここで、金属粒子を炭素材料に高分散させておけ
ば、金属リチウムは炭素材料表層に均一に析出させるこ
とが可能となる。
【００２３】なお、リチウムイオン電池の負極に銀（Ａ
ｇ）を担持した黒鉛を用ることが本棒等により発表され
ている（第３８回電池討論会，２２５，（１９９７））
が、これはＡｇを担持することで、寿命劣化の原因と考
えられる活物質間の集電性低下を改善することを図った
ものであり、本発明の目的とは全く異なるものである。
さらに、Ａｇは充電の際にＬｉＡｇの合金化反応により
リチウムが吸蔵され、一方吸蔵されたリチウムは放電時
に完全に放出されずに一部がＬｉＡｇの状態で存在す
る。そのため、金属リチウムを黒鉛表面に析出させる場
合に比べて容量が低下する問題を有している。
ｇ）を担持した黒鉛を用ることが本棒等により発表され
ている（第３８回電池討論会，２２５，（１９９７））
が、これはＡｇを担持することで、寿命劣化の原因と考
えられる活物質間の集電性低下を改善することを図った
ものであり、本発明の目的とは全く異なるものである。
さらに、Ａｇは充電の際にＬｉＡｇの合金化反応により
リチウムが吸蔵され、一方吸蔵されたリチウムは放電時
に完全に放出されずに一部がＬｉＡｇの状態で存在す
る。そのため、金属リチウムを黒鉛表面に析出させる場
合に比べて容量が低下する問題を有している。
【００２４】従って、炭素材料に担持する金属粒子は、
リチウムと合金を形成しない、または形成しがたいもの
を用いることが必要である。なぜなら、充電時リチウム
と金属粒子が合金の形で吸蔵されると、吸蔵されたリチ
ウムは完全に放出されずに、一部合金の状態で残り、炭
素材料表面に金属リチウムを析出させた場合に比べて放
電容量が低下する。
リチウムと合金を形成しない、または形成しがたいもの
を用いることが必要である。なぜなら、充電時リチウム
と金属粒子が合金の形で吸蔵されると、吸蔵されたリチ
ウムは完全に放出されずに、一部合金の状態で残り、炭
素材料表面に金属リチウムを析出させた場合に比べて放
電容量が低下する。
【００２５】ここで、負極の充電深度であるが、従来は
デンドライトが成長するために負極の充電深度を７０％
程度に押さえていたが、本発明にかかる二次電池におい
ては、負極の充電深度を８０％以上にしても、デンドラ
イトの成長は認められず、炭素材料の容量を最大限に活
用することができる。
デンドライトが成長するために負極の充電深度を７０％
程度に押さえていたが、本発明にかかる二次電池におい
ては、負極の充電深度を８０％以上にしても、デンドラ
イトの成長は認められず、炭素材料の容量を最大限に活
用することができる。
【００２６】また、充電深度を８０％以上にすると、負
極に金属リチウムの析出も起こりうるが、該金属リチウ
ムは炭素材料の表層に均一に析出するために、デンドラ
イトの成長にはつながらず、安全性を損なうことなく容
量を高めることができる。
極に金属リチウムの析出も起こりうるが、該金属リチウ
ムは炭素材料の表層に均一に析出するために、デンドラ
イトの成長にはつながらず、安全性を損なうことなく容
量を高めることができる。
【００２７】さらに、負極の充電深度を１００％以上に
するか、もしくは積極的に炭素材料表面に金属リチウム
を析出させた場合においても、金属リチウムは炭素材料
の表層に均一に析出するために、デンドライトの成長は
起こらず、安全性を損なわない高容量の非水電解質二次
電池とすることができる。
するか、もしくは積極的に炭素材料表面に金属リチウム
を析出させた場合においても、金属リチウムは炭素材料
の表層に均一に析出するために、デンドライトの成長は
起こらず、安全性を損なわない高容量の非水電解質二次
電池とすることができる。
【００２８】また、充電深度の最大値であるが、炭素材
料表面に金属リチウムを析出させることによる充放電に
伴う負極の膨張収縮に起因する集電性の低下を防ぐため
に、最大２００％、さらに好ましくは１５０％以下とす
ることが好ましい。
料表面に金属リチウムを析出させることによる充放電に
伴う負極の膨張収縮に起因する集電性の低下を防ぐため
に、最大２００％、さらに好ましくは１５０％以下とす
ることが好ましい。
【００２９】充電深度とは、炭素材料におけるリチウム
のインターかレーションの理論容量（ｍＡｈ／ｇ）を１
００％とした際の充電量であり、例えば黒鉛では３７２
ｍＡｈ／ｇとなる充電量を１００％とする。ただし、ア
モルファス系炭素材料では、この限りではない。
のインターかレーションの理論容量（ｍＡｈ／ｇ）を１
００％とした際の充電量であり、例えば黒鉛では３７２
ｍＡｈ／ｇとなる充電量を１００％とする。ただし、ア
モルファス系炭素材料では、この限りではない。
【００３０】
【実施例】(実施例１)以下、本発明を好適な実施例を用
いて説明する。
いて説明する。
【００３１】ニッケルを１０ｗｔ％高分散担持した黒鉛
化ＭＣＭＢ ８２．７ｗｔ％、ポリフッカビニリデン
（ＰＶｄＦ）８．２ｗｔ％、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン（ＮＭＰ）９．１ｗｔ％を混合したものを厚さ１４μ
ｍの銅箔上に塗布し、１５０℃で乾燥させてＮＭＰを蒸
発させた。以上の操作を銅箔の両面に対しておこなった
後に、プレスをおこない負極とした。プレス後の負極の
厚みは１２０μｍであった。
化ＭＣＭＢ ８２．７ｗｔ％、ポリフッカビニリデン
（ＰＶｄＦ）８．２ｗｔ％、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン（ＮＭＰ）９．１ｗｔ％を混合したものを厚さ１４μ
ｍの銅箔上に塗布し、１５０℃で乾燥させてＮＭＰを蒸
発させた。以上の操作を銅箔の両面に対しておこなった
後に、プレスをおこない負極とした。プレス後の負極の
厚みは１２０μｍであった。
【００３２】次に、コバルト酸リチウム６５ｗｔ％、ア
セチレンブラック６ｗｔ％、ポリビニルアルコール９ｗ
ｔ％を溶解した精製水２０ｗｔ％にオルトリン酸Ｈ３Ｐ
Ｏ４を０．０００２Ｍ含む水溶液を厚さ２０μｍのアル
ミニウム箔上に塗布し、９０℃で乾燥して水を蒸発させ
た。以上の操作をアルミニウム箔の両面におこなった後
にプレスして正極とした。プレス後の正極の厚さは、１
７０μｍであった。
セチレンブラック６ｗｔ％、ポリビニルアルコール９ｗ
ｔ％を溶解した精製水２０ｗｔ％にオルトリン酸Ｈ３Ｐ
Ｏ４を０．０００２Ｍ含む水溶液を厚さ２０μｍのアル
ミニウム箔上に塗布し、９０℃で乾燥して水を蒸発させ
た。以上の操作をアルミニウム箔の両面におこなった後
にプレスして正極とした。プレス後の正極の厚さは、１
７０μｍであった。
【００３３】これらの正・負極板と厚さ２６μｍのポリ
プロピレン微多孔性セパレーターを重ねて巻き、高さ４
７．０ｍｍ、幅２２．２ｍｍ、厚さ６．４ｍｍのステン
レスケース中に挿入して角型電池を組み立てた。その
後、１ＭのＬｉＰＦ６を含むエチレンカーボネイトと、
ジエチルカーボネイトの混合（体積比１：１）電解液を
２．５ｇ加えて本発明の実施例の電池（Ａ）とした。こ
こで、電池（Ａ）の負極の理論容量が４００ｍＡｈ、正
極の理論容量が８００ｍＡｈとなるように各電極の挿入
量を調整した。
プロピレン微多孔性セパレーターを重ねて巻き、高さ４
７．０ｍｍ、幅２２．２ｍｍ、厚さ６．４ｍｍのステン
レスケース中に挿入して角型電池を組み立てた。その
後、１ＭのＬｉＰＦ６を含むエチレンカーボネイトと、
ジエチルカーボネイトの混合（体積比１：１）電解液を
２．５ｇ加えて本発明の実施例の電池（Ａ）とした。こ
こで、電池（Ａ）の負極の理論容量が４００ｍＡｈ、正
極の理論容量が８００ｍＡｈとなるように各電極の挿入
量を調整した。
【００３４】（比較例１）負極に黒鉛化ＭＣＭＢ ８１
ｗｔ％、ポリフッカビニリデン（ＰＶｄＦ）９ｗｔ％、
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１０ｗｔ％を混
合したものを用いた以外は、実施例１と同じにし、比較
例の電池（Ｂ）とした。ここで、電池（Ｂ）の負極の理
論容量が４００ｍＡｈ、正極の理論容量が８００ｍＡｈ
となるように各電極の挿入量を調整した。
ｗｔ％、ポリフッカビニリデン（ＰＶｄＦ）９ｗｔ％、
Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１０ｗｔ％を混
合したものを用いた以外は、実施例１と同じにし、比較
例の電池（Ｂ）とした。ここで、電池（Ｂ）の負極の理
論容量が４００ｍＡｈ、正極の理論容量が８００ｍＡｈ
となるように各電極の挿入量を調整した。
【００３５】これら電池Ａ、Ｂの負極、正極の理論容量
からわかるように正極の充電深度が５０％である時、負
極の充電深度は１００％となる。これらの電池を、２０
℃において、０．５ＣｍＡ定電流で充電し、続いて４．
２Ｖの定電圧で2時間充電した後、１ＣＡの電流で２．
７５Ｖまで放電した。この条件にて充電することで、正
極の充電深度は５１％、負極の充電深度は１０２％とな
る。この充放電を繰り返して、電池のサイクル寿命特性
を測定した。初期の容量を１００とした容量保持率と充
放電サイクルの結果を図１に示す。
からわかるように正極の充電深度が５０％である時、負
極の充電深度は１００％となる。これらの電池を、２０
℃において、０．５ＣｍＡ定電流で充電し、続いて４．
２Ｖの定電圧で2時間充電した後、１ＣＡの電流で２．
７５Ｖまで放電した。この条件にて充電することで、正
極の充電深度は５１％、負極の充電深度は１０２％とな
る。この充放電を繰り返して、電池のサイクル寿命特性
を測定した。初期の容量を１００とした容量保持率と充
放電サイクルの結果を図１に示す。
【００３６】図１より、比較例の電池（Ｂ）は、充放電
を繰り返すことにより、その容量が低下しているのに対
し、本発明（Ａ）の電池は容量の低下がほとんど見られ
ない。これは、比較例の電池（Ｂ）は充放電を繰り返す
ことで、リチウムのデンドライトが負極に析出して、電
池内部で微小短絡が生じて容量が低下しているのに対し
て、本発明（Ａ）の電池は、負極の黒鉛化ＭＣＭＢの表
面に均一に金属リチウムが析出しており、デンドライト
の形成が生じていないためである。
を繰り返すことにより、その容量が低下しているのに対
し、本発明（Ａ）の電池は容量の低下がほとんど見られ
ない。これは、比較例の電池（Ｂ）は充放電を繰り返す
ことで、リチウムのデンドライトが負極に析出して、電
池内部で微小短絡が生じて容量が低下しているのに対し
て、本発明（Ａ）の電池は、負極の黒鉛化ＭＣＭＢの表
面に均一に金属リチウムが析出しており、デンドライト
の形成が生じていないためである。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明にかかる金属
粒子が担持されてなる炭素材料を非水電解質二次電池の
負極に用いることにより、充電末期に金属リチウムを炭
素材料の表層に均一に析出させることが可能となり、デ
ンドライトの形成を防ぐことができる。従って、安全性
が損なわれることなく非水電解質二次電池の高容量化が
可能となる。
粒子が担持されてなる炭素材料を非水電解質二次電池の
負極に用いることにより、充電末期に金属リチウムを炭
素材料の表層に均一に析出させることが可能となり、デ
ンドライトの形成を防ぐことができる。従って、安全性
が損なわれることなく非水電解質二次電池の高容量化が
可能となる。
【図１】本発明にかかる非水電解質二次電池のサイクル
寿命特性を示す図。
寿命特性を示す図。
Claims (6)
- 【請求項１】金属粒子が担持されてなる炭素材料を負極
に用いる非水電解質二次電池であって、金属粒子が銅
（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）または鉄（Ｆｅ）また
はクロム（Ｃｒ）またはチタン（Ｔｉ）またはジルコニ
ウム（Ｚｒ）またはバナジウム（Ｖ）またはベリリウム
（Ｂｅ）またはカリウム（Ｋ）またはプルトニウム（Ｐ
ｕ）またはニオブ（Ｎｂ）またはこれらの金属を含む合
金であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項２】炭素材料を用いて負極を作製した後、該負
極に金属粒子を担持させることを特徴とする請求項１記
載の非水電解質二次電池の製造方法。 - 【請求項３】金属粒子をあらかじめ炭素材料に担持さ
せ、該炭素材料を用いて負極を作製することを特徴とす
る請求項１記載の非水電解質二次電池の製造方法。 - 【請求項４】上記担持が高分散担持であることを特徴と
する請求項１記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項５】充電状態において、炭素材料表面に金属リ
チウムを析出させて用いることを特徴とする請求項１ま
たは請求項４記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項６】負極の充電深度を８０％以上として用いる
ことを特徴とする請求項１記載または請求項４記載の非
水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10255955A JP2000067863A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10255955A JP2000067863A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000067863A true JP2000067863A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17285910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10255955A Pending JP2000067863A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000067863A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003092150A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| JP2003115326A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2003346904A (ja) * | 2002-05-29 | 2003-12-05 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP10255955A patent/JP2000067863A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003092150A (ja) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| JP2003115326A (ja) * | 2001-10-03 | 2003-04-18 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2003346904A (ja) * | 2002-05-29 | 2003-12-05 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
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