JP2000106181A

JP2000106181A - 二次電池用負極材料およびその製造方法並びにそれを用いた二次電池

Info

Publication number: JP2000106181A
Application number: JP11005611A
Authority: JP
Inventors: Miho Ami; 美保網; Shinichiro Yamada; 心一郎山田; Hiroshi Imoto; 浩井本; Koji Sekai; 孝二世界; Yutaka Oki; 裕大木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物からの製造が可能で、大きな充放電容
量を得ることができる二次電池用負極材料およびその製
造方法並びにそれを用いた二次電池を提供する。【解決手段】セパレータ１５を介して負極１２と正極
１４とが対向しており、その間に電解液１６が存在す
る。負極１２はサツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤ
マイモあるいはニンジンの炭素質化物とバインダと溶媒
とを混合した負極合剤にニッケル繊維の集電体が混合さ
れている。サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイ
モあるいはニンジンの炭素質化物は、産業廃棄物である
焼酎製造時の搾りかすを加熱処理することにより得られ
る。この炭素質化物はリチウムイオンなどのイオンの挿
入位置を多く有しており、脱離不可能な位置が少ない。
よって、充放電容量を高くすることができ、それに伴
い、良好な充放電サイクル特性および大きな充放電容量
を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素質化物を含有
する二次電池用負極材料およびその製造方法並びにそれ
を用いた二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子技術の進歩の伴い、カメラ一
体型ＶＴＲ、携帯電話あるいはラップトップコンピュー
タなどに代表される小型のポータブル電子機器が開発さ
れている。そこで、それらに使用するポータブル電源と
して、小型かつ軽量で高エネルギー密度を有する二次電
池の開発が強く要請されている。

【０００３】このような要請に応える二次電池として
は、理論上高電圧を発生できかつ高エネルギー密度を有
するリチウム（Ｌｉ），ナトリウム（Ｎａ）あるいはア
ルミニウム（Ａｌ）などの軽金属を負極活物質として用
いるものが挙げられる。中でも、リチウムイオン（Ｌｉ
⁺）の充放電を非水電解液を介して行う非水電解液二次
電池は、水溶液系電解液二次電池であるニッケル・カド
ミウム電池または鉛蓄電池と比較して、高出力および高
エネルギー密度を実現することができることから活発に
研究が進められてきた。

【０００４】しかし、軽金属、例えばリチウム金属をそ
のまま負極材料として用いると、充放電の繰り返しにお
けるリチウムの溶解と析出という形態変化に起因して、
次のような問題が存在する。例えば、急速に充電すると
負極にリチウム金属が樹枝状結晶（デンドライト）とな
って析出しやすく、析出したデンドライトの先端では電
流密度が非常に高くなるために電解液の分解等により充
放電サイクル寿命が低下してしまうと共に、過度にデン
ドライトが成長すると電池の内部短絡が生じてしまう。
そのため、充電に通常５〜１０時間を要し、急速に充電
することができない。また、負極にリチウム金属が析出
する際に一部が電解液溶媒と反応してしまい、充放電を
繰り返すごとに電池容量が低下してしまう。

【０００５】そこで、このような問題を解決するため
に、負極活物質として例えばリチウムイオンを吸蔵・脱
離することが可能である炭素質材料を負極材料に用いる
ことが提案されている（特開昭６２−９０８６３号公
報）。これは、炭素質材料の黒鉛様層状構造の層間にリ
チウムを取り込んだ炭素層間化合物が電気化学的に容易
に形成できることを利用したものである。すなわち、炭
素質材料を負極材料として用いた場合、正極に含まれて
いたリチウムは充電により電気化学的に負極を構成する
炭素質材料の層間に吸蔵され、炭素質材料の層間に吸蔵
されたリチウムは放電に伴って炭素質材料の層間から脱
離して正極中に戻る。その際、理論上、リチウムは炭素
６個にリチウム１個の割合で炭素質材料の黒鉛様層状構
造の層間に吸蔵され、またそこから脱離すると考えられ
ている。

【０００６】このような負極材料となる炭素質材料とし
ては、結晶性セルロースを焼成したものが注目されてい
る（特開平２−５４８６６号公報）。この結晶性セルロ
ースは、コークス類等の合成高分子と比べて重合度のば
らつきが少ない天然高分子であるので、その炭素質材料
はコークス類に比べ安定した充放電サイクル特性を有し
ている。また、結晶性セルロースは、化石資源から製造
される合成高分子と異なって、再生産性のある原料であ
り、地球環境の保全や改善という観点からもその利用を
図ることが求められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結晶性
セルロースを焼成した炭素質材料は、比較的大きな放電
容量を有するものの、充電容量に対する放電容量の比で
ある充放電効率が低いという問題があった。従って、こ
れを負極材料として使用する場合には、負極の放電容量
ではなく充電容量に見合う量の正極活物質（例えばリチ
ウム遷移金属酸化物など）を使用することが必要とな
り、放電容量に対してはかなり過剰の正極活物質が用い
られることになる。よって、限られた体積と重量という
条件の下で高エネルギー密度の電池を作製することは難
しい。また、負極用炭素質材料の原料として、再生産性
を有する結晶性セルロースなどの植物性高分子を使用す
ることから更に一歩進めて、それらの使用済み廃棄物を
再生資源として利用できるようにすることも要請されて
いる。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、廃棄物からの製造が可能で、かつ大
きな充放電容量を得ることができる二次電池用負極材料
およびその製造方法並びにそれを用いた二次電池を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による二次電池用
負極材料は、サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマ
イモ，ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される廃
棄物のうちの少なくとも１種の炭素質化物を含有するも
のである。

【００１０】本発明による二次電池用負極材料の製造方
法は、サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモ，
ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される廃棄物の
うちの少なくとも１種を加熱処理し、炭素質化するもの
である。

【００１１】本発明による二次電池は、正極および負極
と共に電解質を備えたものであって、負極がサツマイ
モ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモ，ニンジンおよび
焼酎を製造する際に排出される廃棄物のうちの少なくと
も１種の炭素質化物を含有するものである。

【００１２】本発明による二次電池用負極材料では、サ
ツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモ，ニンジン
および焼酎を製造する際に排出される廃棄物のうちの少
なくとも１種の炭素質化物を含有しているので、これを
用いて電極を構成すれば、大きな充放電容量を有する二
次電池が得られる。

【００１３】本発明による二次電池用負極材料の製造方
法では、サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイ
モ，ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される廃棄
物のうちの少なくとも１種が加熱処理されることにより
炭素質化される。

【００１４】本発明による二次電池では、負極がサツマ
イモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモ，ニンジンおよ
び焼酎を製造する際に排出される廃棄物のうちの少なく
とも１種の炭素質化物を含有しているので、大きな充放
電容量を有する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１６】本発明の一実施の形態に係る二次電池用負
極材料は、例えばサツマイモ（Ipomoea batatas ），ジ
ャガイモ（Solanum tuberosum ），サトイモ（Colocasi
a esculenta ），ヤマイモ（Dioscorea batatas ）およ
びニンジン（Daucus carota）のうちの少なくとも１種
を炭素質化した炭素質化物を含有しており、各種の原子
またはイオンを吸蔵・脱離することができるようになっ
ている。また、これらの炭素質化物は、結晶性セルロー
スを炭素質化した炭素質化物に比べて、負極に用いた際
に高い充放電効率が得られるという特性を有している。

【００１７】その理由は明確ではないが、次のように考
えられる。すなわち、サツマイモ，ジャガイモ，サトイ
モ，ヤマイモおよびニンジンは、細胞を構成する一成分
としてセルロースを多く含んでいるが、その他にもヘミ
セルロース，リグニン，デンプンあるいはミネラル化合
物などの非セルロース成分を比較的多量に含んでいる。
よって、このような種々の成分を含有するサツマイモ，
ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモおよびニンジンのうち
の少なくとも１種を炭素質化した炭素質化物は、セルロ
ースの結晶構造に由来するマトリクスに非セルロース成
分に由来する構造部分や孔部分が複雑に入り組んだ結晶
性の低い構造を有していると考えられる。これにより、
この二次電池用負極材料では、黒鉛様層状構造の層間以
外にも原子あるいはイオンの挿入位置が多く存在すると
共に、原子あるいはイオンの脱離不可能な位置が少なく
なっていると考えられる。従って、この二次電池用負極
材料によれば、大きな充放電容量を得ることが可能とな
る。

【００１８】炭素質化するサツマイモ，ジャガイモ，サ
トイモ，ヤマイモあるいはニンジンはどのような種類の
ものでもよい。また、これらの形態にも制限はなく、サ
ツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモあるいはニ
ンジンそのものは勿論のこと、これらの少なくとも１種
を原料とした製品を製造する際に排出される産業廃棄
物、例えば焼酎を製造する際に排出される搾りかすを利
用することもできる。このような産業廃棄物を利用すれ
ば、産業廃棄物の資源化を図り、地球環境の保全および
改善を図ることができると共に、これらの産業廃棄物を
食品加工会社や酒造会社などから大量に入手することが
できるので好ましい。特に、焼酎を製造する際に排出さ
れる搾りかすは、セルロ−スを多く含んでいるので好ま
しい。

【００１９】なお、焼酎の原料としては上述のものの他
に、栗，米，麦，黒糖，そば，きびあるいは白ぬかなど
が用いられる場合もあり、本実施の形態における二次電
池用負極材料は、これらの搾りかすの炭素質化物を含有
していてもよい。すなわち、焼酎の搾りかすの炭素質化
物を含有するものであれば、搾りかすの種類に関係な
く、本実施の形態に係る二次電池用負極材料に含まれ
る。また、２種以上の搾りかすの炭素質化物を含有する
もの、あるいは焼酎の搾りかすの炭素質化物と共に焼酎
の搾りかす以外のサツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，
ヤマトイモおよびニンジンのうちの少なくとも１種の炭
素質化物を含有するものも本実施の形態に係る二次電池
用負極材料に含まれる。

【００２０】このような構成を有する二次電池用負極材
料は、次にようにして製造することができる。

【００２１】この二次電池用負極材料は、例えば、サツ
マイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモおよびニンジ
ンのうちの少なくとも１種を加熱処理して炭素質化する
ことにより得られる。例えば、まず、窒素（Ｎ₂）ガス
あるいはアルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活性ガス雰囲気
中または真空中において、３００〜７００℃の範囲内の
温度で加熱する（予備炭素質化処理）。次いで、同じよ
うに不活性ガス雰囲気中または真空中において、１℃／
分以上の昇温速度で７００〜１５００℃の範囲内の温度
に到達するまで加熱し、焼成する（炭素質化処理）。続
いて、同じく不活性ガス雰囲気中または真空中におい
て、この到達温度で例えば５時間以下の時間保持する
（補助炭素質化処理）。これにより、加熱処理されたサ
ツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモおよびニン
ジンのうちの少なくとも１種は炭素質化される。そのの
ち、冷却し、粉砕・分級する。これにより、本実施の形
態に係る二次電池用負極材料が得られる。

【００２２】なお、上記の加熱条件、例えば、昇温速
度、到達温度、到達温度保持時間などは１例であり、そ
れらは適宜に設定することができる。例えば昇温速度
は、３℃／分以上が好ましく、５℃／分以上であれば更
に好ましい。また、予備炭素質化処理および補助炭素質
化処理は省略してもよく、粉砕は加熱処理の前に行って
もよい。

【００２３】加熱処理するサツマイモ，ジャガイモ，サ
トイモ，ヤマイモあるいはニンジンとしては、既に述べ
たように焼酎を製造する際に排出される搾りかすを用い
ることが好ましい。また、これら以外の栗，米，麦，黒
糖，そば，きびあるいは白ぬかなどの焼酎の搾りかすを
用いて上述の方法により二次電池用負極材料を製造して
も、サツマイモなどを用いた場合と同様の二次電池用負
極材料が得られる。

【００２４】このような二次電池用負極材料は、次のよ
うにして二次電池に用いられる。ここでは、負極におい
てリチウムを吸蔵・離脱する二次電池の例を挙げ、図面
を参照して、以下に説明する。

【００２５】図１は、本実施の形態に係る二次電池用負
極材料を用いた二次電池の断面構造を表すものである。
なお、図１に示したものは、いわゆるコイン型といわれ
るものである。この二次電池は、外装カップ１１内に収
容された円板状の負極１２と外装缶１３内に収容された
円板状の正極１４とが、セパレータ１５を介して積層さ
れたものである。外装カップ１１および外装缶１３の内
部は液状の電解質である電解液１６により満たされてお
り、外装カップ１１および外装缶１３の周縁部は絶縁ガ
スケット１７を介してかしめられることにより密閉され
ている。

【００２６】負極１２は、例えば、本実施の形態に係る
二次電池用負極材料とバインダと溶媒との混合物である
負極合剤にニッケル製の繊維などよりなる集電体が混合
された構造を有している。すなわち、負極１２には、サ
ツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモおよびニン
ジンのうちの少なくとも１種を炭素質化した炭素質化物
が含まれている。バインダには例えばポリフッ化ビニリ
デンが用いられ、溶媒には例えばジメチルホルムアミド
が用いられている。

【００２７】正極１４は、例えば、正極活物質として、
ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ₂あるいはＶ₂Ｏ₅など
のリチウムを含有しない金属硫化物もしくは酸化物、ま
たはリチウムを含有するリチウム複合硫化物もしくはリ
チウム複合酸化物を含有している。特に、エネルギー密
度を高くするには、Ｌｉ_xＭＯ₂を主体とするリチウム
複合酸化物を含んでいることが好ましい。なお、Ｍは１
種類以上の遷移金属が好ましく、具体的には、コバルト
（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）の
うちの少なくとも１種が好ましい。また、ｘは、通常、
０．０５≦ｘ≦１．１０の範囲内の値である。このよう
なリチウム複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏ
Ｏ₂、ＬｉＮｉＯ₂、Ｌｉ_xＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂（但
し、ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異な
り、通常、０＜ｘ＜１、０．７＜ｙ≦１である。）ある
いはＬｉＭｎ₂Ｏ₄などが挙げられる。

【００２８】なお、このようなリチウム複合酸化物は、
例えば、リチウムの炭酸塩，硝酸塩，酸化物あるいは水
酸化物と、遷移金属の炭酸塩，硝酸塩，酸化物あるいは
水酸化物とを所望の組成になるように混合し、粉砕した
後、酸素雰囲気中において６００〜１０００℃の範囲内
の温度で焼成することにより調製される。

【００２９】また、正極１４は、充放電容量を大きくす
るという見地からいうと、定常状態（例えば５回程度充
放電を繰り返した後）において負極１２の炭素質材料１
ｇ当たり２５０ｍＡｈ以上の充放電容量相当分のリチウ
ムを含むことが必要であり、好ましくは３００ｍＡｈ以
上、更に好ましくは３５０ｍＡｈ以上含むことが必要で
ある。なお、このリチウムの量は二次電池の放電容量を
測定することにより判断される。また、リチウムは必ず
しも全てが正極１４から供給される必要はなく、電池系
内に全体として負極１２の炭素質材料１ｇ当たり２５０
ｍＡｈ以上のリチウムが存在していればよい。

【００３０】セパレータ１５は、負極１２と正極１４と
を隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、
リチウムイオンを通過させるものであり、例えば、ポリ
テトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリ
エチレンなどの合成樹脂製またはセラミック製の多孔質
膜により構成されている。

【００３１】電解液１６は、有機溶媒に電解質塩として
リチウム塩を溶解させたものである。有機溶媒として
は、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエ
タン、γーブチロラクトン、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４
−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、
スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロ
ピオニトリル、アニソール、酢酸エステルあるいはプロ
ピオン酸エステルが適当であり、これらのうちの２種以
上を混合して使用してもよい。

【００３２】リチウム質としては、例えば、ＬｉＣｌＯ
₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＢ
（Ｃ₆Ｈ₅）₄、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌ
ｉ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒが適当であり、これらのうちの
２種以上を混合して使用してもよい。

【００３３】このような構成を有する二次電池は次のよ
うに作用する。

【００３４】この二次電池では、充電を行うと、正極１
４からリチウムイオンが脱離し、電解液１６を介してセ
パレータ１５を通過して負極１２に含まれる炭素質化物
に吸蔵される。その後、放電を行うと、負極１２に含ま
れる炭素質化物からリチウムイオンが脱離し、電解液１
６を介してセパレータ１５を通過して正極１４に戻る。
ここで、負極１２に含まれる炭素質化物はサツマイモ，
ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモおよびニンジンのうち
の少なくとも１種を炭素質化したものであるので、リチ
ウムイオンの挿入位置が多くなっており、また、脱離不
可能な位置が少なくなっている。よって、大きな充放電
容量を有する。

【００３５】このように、本実施の形態に係る二次電池
用負極材料によれば、サツマイモ，ジャガイモ，サトイ
モ，ヤマイモおよびニンジンのうちの少なくとも１種の
炭素質化物を含むようにしたので、これを用いて二次電
池を形成すれば、その充放電効率を高くすることがで
き、それに伴い、良好な充放電サイクル特性および大き
な充放電容量を得ることができる。特に、焼酎の搾りか
すの炭素質化物を含むようにすれば、更に充放電容量を
大きくすることができる。また、炭素質化するサツマイ
モ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモおよびニンジンの
うちの少なくとも１種に焼酎の搾りかすなどの産業廃棄
物を用いるようにすれば、産業廃棄物の資源化を図るこ
とができると共に、地球環境の保全および改善も図るこ
とができる。

【００３６】また、本実施の形態に係る二次電池用負極
材料の製造方法によれば、サツマイモ，ジャガイモ，サ
トイモ，ヤマイモおよびニンジンのうちの少なくとも１
種を加熱処理し、炭素質化するようにしたので、本実施
の形態に係る二次電池用負極材料を容易に製造すること
ができる。

【００３７】

【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。

【００３８】（実施例１）まず、サツマイモを原料とし
た芋焼酎を製造する際に排出された産業廃棄物である搾
りかすを窒素雰囲気中において５００℃で５時間加熱
し、予備炭素質化処理を行った。次いで、この処理物を
粉砕し、その１０ｇ程度をアルミナ製のるつぼに収納し
た。続いて、これを１０リットル／分の窒素気流中にお
いて５℃／分の昇温速度で１２００℃に到達するまで加
熱したのち、同一の窒素気流中においてこの到達温度を
１時間保持することにより焼成した。そののち、この焼
成体を冷却し、乳鉢を用いて粉砕した後、メッシュ篩を
用いて焼成体の径が３８μｍ以下になるように分級し
た。これにより、二次電池用負極材料を得た。

【００３９】このようにして得られた二次電池用負極材
料の特性を調べるために、以下説明するテストセルを作
製し、負極容量評価を行った。

【００４０】すなわち、まず、得られた二次電池用負極
材料をアルゴン雰囲気中において３０℃／分の昇温速度
で６００℃に到達するまで加熱し、この温度を１時間保
持することにより表面に吸着した水分などを除去した。
次いで、水分を除去した二次電池用負極材料を冷却し、
冷却後直ちに二次電池用負極材料に材料の１０重量％に
相当するポリフッ化ビニリデンをバインダとして加えた
のち、ジメチルホルムアミドを溶媒として加えて均一に
混合し、乾燥させて負極合剤を調製した。

【００４１】続いて、この負極合剤１０ｍｇを集電体で
あるニッケル製の繊維（径２０μｍ）と混合し、常法に
従って直径１５．５ｍｍのペレットに成形して負極を作
製した。

【００４２】そののち、この負極を用い、図１に示した
二次電池と同様のコイン型のテストセルを作製した。テ
ストセルの大きさは直径を２０ｍｍ、厚さを２．５ｍｍ
とした。このテストセルでは、ポリプロピレン製の多孔
質膜を介して負極とリチウム金属よりなる対極とを対向
させて配置し、その間に電解液を充填させた。電解液に
はプロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの混合
溶媒（混合容量比１：１）に電解質塩であるＬｉＣｌＯ
₄を１モル／リットルの割合で溶解させた溶液を用い
た。負極および対極には銅箔の集電体を配設した。

【００４３】このようにして作製したテストセルについ
て、１ｍＡ（電流密度０．５３ｍＡ／ｃｍ²）の定電流
で以下のように充放電を行った。

【００４４】充電は、１時間の通電（充電）と２時間の
休止とを繰り返し、各休止時の休止時間のマイナス１／
２乗に対して休止電圧を図（図示せず）にプロットし、
無限時間に外挿することにより充電容量による平衡電位
を見積もった（断続充放電法）。なお、充電終了は平衡
電位がこのテストセルにおいて２ｍＶに達した時とし
た。

【００４５】また、放電は、充電と同様に、１時間の通
電（放電）と２時間の休止とを繰り返し、通電状態でテ
ストセル電圧が１．５Ｖを下回った時を放電終了とし
た。

【００４６】このようにして充放電を行った後、負極に
含まれる炭素の単位重量当たりの放電容量を求め、負極
の充放電容量を見積もった。なお、この方法により見積
もられた充放電容量は、平衡電位を基準としているため
に材料固有の特性をより反映したものとなる。得られた
結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１からも分かるように、本実施例の二次
電池用負極材料を用いて負極を形成した場合の充放電容
量は、５０５ｍＡｈ／ｇであった。

【００４９】（実施例２）本実施例では、サツマイモを
原料とした芋焼酎の搾りかすの代わりに、ジャガイモを
用いたことを除き、実施例１と同様にして二次電池用負
極材料を作製した。そののち、この負極材料を用いて、
実施例１と同様にしてテストセルを作製し、負極容量評
価を行った。得られた負極の充放電容量を表１に示す。

【００５０】表１からも分かるように、本実施例の二次
電池用負極材料を用いて負極を形成した場合の充放電容
量は、４３２ｍＡｈ／ｇであった。

【００５１】（実施例３）本実施例では、サツマイモを
原料とした芋焼酎の搾りかすの代わりに、サトイモを用
いたことを除き、実施例１と同様にして二次電池用負極
材料を作製した。そののち、この負極材料を用いて、実
施例１と同様にしてテストセルを作製し、負極容量評価
を行った。得られた負極の充放電容量を表１に示す。

【００５２】表１からも分かるように、本実施例の二次
電池用負極材料を用いて負極を形成した場合の充放電容
量は、４３７ｍＡｈ／ｇであった。

【００５３】（実施例４）本実施例では、サツマイモを
原料とした芋焼酎の搾りかすの代わりに、ヤマイモを用
いたことを除き、実施例１と同様にして二次電池用負極
材料を作製した。そののち、この負極材料を用いて、実
施例１と同様にしてテストセルを作製し、負極容量評価
を行った。得られた負極の充放電容量を表１に示す。

【００５４】表１からも分かるように、本実施例の二次
電池用負極材料を用いて負極を形成した場合の充放電容
量は、４４４ｍＡｈ／ｇであった。

【００５５】（実施例５）本実施例では、サツマイモを
原料とした芋焼酎の搾りかすの代わりに、ニンジンを用
いたことを除き、実施例１と同様にして二次電池用負極
材料を作製した。そののち、この負極材料を用いて、実
施例１と同様にしてテストセルを作製し、負極容量評価
を行った。得られた負極の充放電容量を表１に示す。

【００５６】表１からも分かるように、本実施例の二次
電池用負極材料を用いて負極を形成した場合の充放電容
量は、３６７ｍＡｈ／ｇであった。

【００５７】（比較例）各実施例に対する比較例とし
て、結晶性セルロース（Crystalline Cellulose）（和
光純薬工業社製）を用いた二次電池用負極材料も作製し
た。比較例においても、得られた負極材料を用いて、実
施例１と同様にしてテストセルを作製し、負極容量評価
を行った。得られた負極の充放電容量を表１に併せて示
す。

【００５８】表１からも分かるように、比較例の二次電
池用負極材料を用いて負極を形成した場合の充放電容量
は、３０８ｍＡｈ／ｇであった。

【００５９】以上の結果から、各実施例の二次電池用負
極材料を用いて負極を形成した場合には、比較例に比べ
て大きな充放電容量を得ることができることが分かっ
た。すなわち、サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤ
マイモおよびニンジンのうちの少なくとも１種を炭素質
化した炭素質化物を含有する二次電池用負極材料を用い
て負極を形成すれば、結晶性セルロースを焼成した炭素
質化物を含有する負極材料を用いた場合よりも大きな充
放電容量を得ることができる。また、焼酎を製造する際
に排出された搾りかすを用いて二次電池用負極材料を作
製すると、特に大きな充放電容量を得ることができるこ
とが分かった。

【００６０】以上、実施の形態および各実施例を挙げて
本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および各
実施例に限定されるものではなく、種々変形可能であ
る。例えば、上記実施の形態および各実施例において
は、負極においてリチウムイオンを吸蔵・脱離する二次
電池を例に挙げて説明したが、負極においてナトリウ
ム，カリウム（Ｋ），マグネシウム（Ｍｇ），カルシウ
ム（Ｃａ）あるいはアルミニウムなど他の軽金属のイオ
ンなどを吸蔵・脱離するように構成してもよい。その場
合、例えば、正極活物質には目的に応じた金属酸化物ま
たは金属硫化物などを用い、電解質塩にはそれに応じた
金属塩などを用いる。

【００６１】また、上記実施の形態および各実施例にお
いては、コイン型の二次電池について説明したが、本発
明は、ボタン型，ペーパー型，角型あるいはスパイラル
構造を有する筒型など他の形状を有するものについても
同様に適用することができる。

【００６２】更に、上記実施の形態および各実施例にお
いては、液状の電解質である電解液を用いた二次電池に
ついて説明したが、電解液に代えて、電解質塩が溶解さ
れた固体状の電解質またはゲル状の電解質を用いるよう
にしてもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１または請求
項２記載の二次電池用負極材料によれば、サツマイモ，
ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモ，ニンジンおよび焼酎
を製造する際に排出される廃棄物のうちの少なくとも１
種の炭素質化物を含有するようにしたので、これを用い
て二次電池を形成すれば、その充放電効率を高くするこ
とができ、それに伴い、良好な充放電サイクル特性およ
び大きな充放電容量を得ることができるという効果を奏
する。特に、焼酎を製造する際に排出される廃棄物の炭
素質化物を用いるようにすれば、産業廃棄物の資源化を
図ることができると共に、地球環境の保全および改善も
図ることができるという効果を奏する。

【００６４】また、請求項３ないし請求項５のいずれか
１項に記載の二次電池用負極材料の製造方法によれば、
サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモ，ニンジ
ンおよび焼酎を製造する際に排出される廃棄物のうちの
少なくとも１種を加熱処理し、炭素質化するようにした
ので、本発明の二次電池用負極材料を容易に製造するこ
とができ、本発明を容易に実現できるという効果を奏す
る。

【００６５】更に、請求項６記載の二次電池によれば、
負極がサツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマイモ，
ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される廃棄物の
うちの少なくとも１種の炭素質化物を含有するようにし
たので、サイクル特性を向上させることができると共
に、充放電容量を大きくすることができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る二次電池用負極材
料を用いた二次電池の構成を表す断面図である。

【符号の説明】

１１…外装カップ、１２…負極、１３…外装缶、１４…
正極、１５…セパレータ、１６…電解液、１７…絶縁ガ
スケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ (72)発明者井本浩東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者世界孝二東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者大木裕東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 4G046 CA00 CB09 CC02 CC03 4H012 JA09 5H003 AA02 BA01 BB01 BD01 5H014 AA01 BB01 EE08 HH08 5H029 AJ03 AK02 AK03 AK05 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ03 BJ16 CJ02 CJ28 HJ14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤ
マイモ，ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される
廃棄物のうちの少なくとも１種の炭素質化物を含有する
ことを特徴とする二次電池用負極材料。
【請求項２】サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤ
マイモ，ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される
廃棄物のうちの少なくとも１種を不活性ガス雰囲気中ま
たは真空中において加熱することにより炭素質化した炭
素質化物を含有することを特徴とする請求項１記載の二
次電池用負極材料。
【請求項３】サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤ
マイモ，ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される
廃棄物のうちの少なくとも１種を加熱処理し、炭素質化
することを特徴とする二次電池用負極材料の製造方法。
【請求項４】不活性ガス雰囲気中または真空中におい
て加熱処理することを特徴とする請求項３記載の二次電
池用負極材料の製造方法。
【請求項５】３００℃以上７００℃以下の範囲内の温
度において加熱処理する第１の工程と、第１の工程ののち、７００℃以上１５００℃以下の範囲
内の温度において加熱処理する第２の工程とを含むこと
を特徴とする請求項３記載の二次電池用負極材料の製造
方法。
【請求項６】正極および負極と共に電解質を備えた二
次電池であって、前記負極は、サツマイモ，ジャガイモ，サトイモ，ヤマ
イモ，ニンジンおよび焼酎を製造する際に排出される廃
棄物のうちの少なくとも１種の炭素質化物を含有するこ
とを特徴とする二次電池。