JP2001076723A - Polymer lithium secondary battery - Google Patents

Polymer lithium secondary battery

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JP2001076723A
JP2001076723A JP24874499A JP24874499A JP2001076723A JP 2001076723 A JP2001076723 A JP 2001076723A JP 24874499 A JP24874499 A JP 24874499A JP 24874499 A JP24874499 A JP 24874499A JP 2001076723 A JP2001076723 A JP 2001076723A
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JP
Japan
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negative electrode
graphite
secondary battery
polymer
aqueous electrolyte
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JP24874499A
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Japanese (ja)
Inventor
Aiichiro Fujiwara
愛一郎 藤原
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer lithium secondary battery capable of enhancing the filling density of a negative electrode and a keeping long charge/discharge cycle life. SOLUTION: A negative electrode 2 contains graphite base meso-phase pitch carbon particles capable of storing.releasing lithium ions, having the 50% particle diameter D50 of 10-30 μm and a specific surface area of 0.5-2.5 m2/g and a graphite base granular carbon material capable of storing/releasing lithium ions, having the 50% particle diameter D50 of 2.0-25 μm and a specific surface area of 0.5-20.0 m2/g.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、負極を改良したポ
リマーリチウム二次電池に関する。
The present invention relates to a polymer lithium secondary battery having an improved negative electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、小型
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な非水電解液二次電池の開発が要望されてい
る。このような二次電池としては、リチウムまたはリチ
ウム合金を活物質とする負極と、モリブデン、バナジウ
ム、チタンあるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしく
はセレン化物を活物質として含む正極と、非水電解液と
を具備したリチウム二次電池が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic equipment, there has been a demand for the development of a non-aqueous electrolyte secondary battery that is small, lightweight, has a high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. Such a secondary battery includes a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material, a positive electrode containing an oxide, sulfide, or selenide such as molybdenum, vanadium, titanium, or niobium as an active material, and a nonaqueous electrolyte. There is known a lithium secondary battery including:

【0003】また、最近では負極に例えばコークス、黒
鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素のようなリ
チウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を含むものを用
い、正極としてリチウムコバルト酸化物やリチウムマン
ガン酸化物を含むものを用いるリチウムイオン二次電池
の開発、商品化が活発に行われている。
In recent years, a negative electrode containing a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions, such as coke, graphite, carbon fiber, a resin fired body, and pyrolytic gas phase carbon, has been used as a negative electrode. The development and commercialization of lithium ion secondary batteries using lithium and lithium manganese oxide-containing batteries are being actively pursued.

【0004】ところで、二次電池のさらなる軽量化及び
小型化を目的としてポリマーリチウム二次電池が開発さ
れている。このポリマーリチウム二次電池は、正極と、
負極と、前記正極及び前記負極の間に配置される電解質
層とを一体化したものから主になる発電要素を具備す
る。正極、負極及び電解質層は、非水電解液及びこの電
解液を保持する機能を有するポリマーをそれぞれ含む。
このポリマーは、前述したように非水電解液を保持する
ほかに、正極と負極と電解質層とを一体化させる役割を
担っている。具体的には、前記ポリマーとして、ビニリ
デンフロライド(VdF)−ヘキサフルオロプロピレン
(HFP)の共重合体が用いられている。
Incidentally, polymer lithium secondary batteries have been developed for the purpose of further reducing the weight and size of the secondary batteries. This polymer lithium secondary battery has a positive electrode,
A power generation element is mainly provided by integrating a negative electrode and an electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte layer include a non-aqueous electrolyte and a polymer having a function of holding the electrolyte, respectively.
This polymer plays a role of integrating the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte layer in addition to holding the non-aqueous electrolyte as described above. Specifically, a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) -hexafluoropropylene (HFP) is used as the polymer.

【0005】このポリマーリチウム二次電池の負極は、
リチウムイオンを吸蔵・放出する材料、非水電解液及び
この非水電解液を保持する機能を有するポリマーを含む
負極層が集電体に積層された構造を有する。前述したリ
チウムイオンを吸蔵・放出する材料には、リチウムイオ
ンを吸蔵・放出する炭素材料が用いられている。ポリマ
ーリチウム二次電池の負極にリチウムイオンを吸蔵・放
出する炭素材料を用いることによって、リチウムデンド
ライトの析出が抑制され、負極特性が改善されるため、
二次電池の安全性及び充放電サイクル寿命が向上され
る。リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素材料として
は、例えば、メソフェーズ系炭素繊維のような炭素繊維
か、もしくはメソフェーズ系炭素粒子のような炭素粒子
が用いられている。
The negative electrode of this polymer lithium secondary battery is as follows:
It has a structure in which a negative electrode layer containing a material that absorbs and releases lithium ions, a nonaqueous electrolyte, and a polymer having a function of holding the nonaqueous electrolyte is stacked on a current collector. As the material for storing and releasing lithium ions, a carbon material for storing and releasing lithium ions is used. By using a carbon material that occludes and releases lithium ions for the negative electrode of a polymer lithium secondary battery, the precipitation of lithium dendrite is suppressed, and the negative electrode characteristics are improved.
The safety and charge / discharge cycle life of the secondary battery are improved. As the carbon material that stores and releases lithium ions, for example, carbon fibers such as mesophase-based carbon fibers or carbon particles such as mesophase-based carbon particles are used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維または炭素粒子をリチウムイオンを吸蔵・放出する材
料として含む負極は、容量を向上させるためにそれらを
単独で用いて充填密度を高めようとすると、材料の構造
を傷めたり、電極の柔軟性が低下したり、十分な充填密
度が得られなかったりする。負極に含まれる炭素繊維も
しくは炭素粒子は、充放電反応に伴いリチウムイオンが
炭素層間へ挿入・脱離する際に膨張・収縮する。従っ
て、負極の柔軟性が低下すると、充放電サイクルの進行
に伴って炭素粒子(炭素繊維)の膨張・収縮が繰り返さ
れることで負極電極層内の微細構造が徐々に崩壊し、結
果的に二次電池の充放電サイクル寿命が短くなるという
問題点を生じる。また、リチウムイオンを吸蔵・放出す
る材料として1種類の炭素粒子を用いて負極の充填密度
を向上させると、負極の柔軟性が低下するという問題点
が生じる。
However, in the case of a negative electrode containing carbon fibers or carbon particles as a material for inserting and extracting lithium ions, it is necessary to use them alone to increase the packing density in order to improve the capacity. The structure of the material may be damaged, the flexibility of the electrode may be reduced, or a sufficient packing density may not be obtained. The carbon fibers or carbon particles contained in the negative electrode expand and contract when lithium ions are inserted into and desorbed from the carbon layer in accordance with the charge / discharge reaction. Therefore, when the flexibility of the negative electrode decreases, the expansion and contraction of the carbon particles (carbon fibers) are repeated as the charge / discharge cycle progresses, so that the fine structure in the negative electrode layer gradually collapses, and as a result, There is a problem that the charge / discharge cycle life of the secondary battery is shortened. Further, when one kind of carbon particles is used as a material for inserting and extracting lithium ions to improve the packing density of the negative electrode, there is a problem that the flexibility of the negative electrode is reduced.

【0007】本発明は、高容量で、優れた充放電サイク
ル寿命を維持するポリマーリチウム二次電池を提供しよ
うとするものである。
An object of the present invention is to provide a polymer lithium secondary battery having a high capacity and maintaining an excellent charge / discharge cycle life.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るポリマーリ
チウム二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出し、5
0%粒径D50が10〜30μmで、かつ比表面積が0.
5〜2.5m2/gである黒鉛系メソフェーズピッチ炭
素粒子と、カーボンブラック及び/またはリチウムイオ
ンを吸蔵・放出し、50%粒径D50が2.0〜25μm
で、かつ比表面積が0.5〜20.0m2/gである黒
鉛系粒状炭素材料とを含む負極を備えることを特徴とす
るものである。
The polymer lithium secondary battery according to the present invention stores and releases lithium ions, and
0% particle size D 50 is 10 to 30 μm, and specific surface area is 0.
It absorbs and releases graphite-based mesophase pitch carbon particles of 5 to 2.5 m 2 / g and carbon black and / or lithium ions, and has a 50% particle size D 50 of 2.0 to 25 μm.
And a graphite-based granular carbon material having a specific surface area of 0.5 to 20.0 m 2 / g.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るポリマーリチ
ウム二次電池の一例を図1を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of a polymer lithium secondary battery according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0010】すなわち、ポリマーリチウム二次電池は、
正極1と、負極2と、前記正極1及び前記負極2の間に
配置される電解質層3とが一体化されたものから主にな
る発電要素を備える。前記正極1は、集電体4の両面に
正極層5が担持された構造を有する。一方、前記負極2
は、集電体6の両面に負極層7が担持された構造を有す
る。帯状の正極端子8は、前記各正極1の集電体4を帯
状に延出したものである。一方、帯状の負極端子9は、
前記負極2の集電体6を帯状に延出したものである。正
極リード10は、前記2つの正極端子8と接続されてい
る。負極リード(図示しない)は、前記負極端子9と接
続されている。このような構成の発電要素は、例えば水
分や空気等に対してバリア機能を有するフィルム材料か
らなる外装材11内に前記正極リード10及び前記負極
リードが前記外装材11から延出した状態で密封されて
いる。
That is, a polymer lithium secondary battery is:
A power generation element is mainly provided by integrating a positive electrode 1, a negative electrode 2, and an electrolyte layer 3 disposed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2. The positive electrode 1 has a structure in which a positive electrode layer 5 is supported on both surfaces of a current collector 4. On the other hand, the negative electrode 2
Has a structure in which a negative electrode layer 7 is supported on both surfaces of a current collector 6. The strip-shaped positive electrode terminal 8 is obtained by extending the current collector 4 of each of the positive electrodes 1 in a strip shape. On the other hand, the strip-shaped negative electrode terminal 9 is
The current collector 6 of the negative electrode 2 is extended in a belt shape. The positive electrode lead 10 is connected to the two positive terminals 8. A negative lead (not shown) is connected to the negative terminal 9. The power generating element having such a configuration is sealed in a state in which the positive electrode lead 10 and the negative electrode lead extend from the exterior material 11 in an exterior material 11 made of a film material having a barrier function against moisture, air, and the like. Have been.

【0011】前記ポリマーリチウム二次電池の正極、負
極及び電解質層としては、例えば、以下に説明するもの
を用いることができる。
As the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte layer of the polymer lithium secondary battery, for example, those described below can be used.

【0012】1)正極 この正極は、正極活物質、非水電解液及びこの非水電解
液を保持する機能を有するポリマーを含む正極層が集電
体に担持された構造を有する。
1) Positive Electrode The positive electrode has a structure in which a positive electrode layer containing a positive electrode active material, a non-aqueous electrolyte, and a polymer having a function of holding the non-aqueous electrolyte is supported on a current collector.

【0013】前記正極活物質としては、種々の酸化物
(例えばLiMn2 4 などのリチウムマンガン複合酸
化物、二酸化マンガン、例えばLiNiO2 などのリチ
ウム含有ニッケル酸化物、例えばLiCoO2 などのリ
チウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバ
ルト酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムな
ど)や、カルコゲン化合物(例えば、二硫化チタン、二
硫化モリブテンなど)等を挙げることができる。中で
も、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバル
ト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好
ましい。
Examples of the positive electrode active material include various oxides (eg, lithium-manganese composite oxide such as LiMn 2 O 4 , manganese dioxide, lithium-containing nickel oxide such as LiNiO 2, and lithium-containing cobalt oxide such as LiCoO 2). Oxide, lithium-containing nickel-cobalt oxide, lithium-containing amorphous vanadium pentoxide and the like, and chalcogen compounds (for example, titanium disulfide and molybdenum disulfide). Among them, it is preferable to use a lithium manganese composite oxide, a lithium-containing cobalt oxide, and a lithium-containing nickel oxide.

【0014】前記非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶
解することにより調製される。
The non-aqueous electrolyte is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.

【0015】前記非水溶媒としては、エチレンカーボネ
ート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチ
レンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(D
MC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチ
ルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−
BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメト
キシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエ
ーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテ
トラヒドロフラン等を挙げることができる。前記非水溶
媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用しても
良い。
Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), and dimethyl carbonate (D
MC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ-
BL), sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like. The non-aqueous solvents may be used alone or as a mixture of two or more.

【0016】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム(LiClO4 )、六フッ化リン酸リチウム(L
iPF6 )、ホウ四フッ化リチウム(LiBF4 )、六
フッ化砒素リチウム(LiAsF6 )、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )等のリチ
ウム塩を挙げることができる。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium hexafluorophosphate (L
iPF 6), boric tetrafluoride lithium (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium salts such as lithium trifluoromethane sulfonate (LiCF 3 SO 3) may be mentioned.

【0017】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、0.2mol/l〜2mol/lとすることが望ま
しい。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is desirably 0.2 mol / l to 2 mol / l.

【0018】前記非水電解液を保持する機能を有するポ
リマーは、さらに結着機能を有することが望ましい。非
水電解液を保持する機能および結着機能を有するポリマ
ーとしては、例えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、
ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を含むポ
リマー、ビニリデンフロライド(VdF)とヘキサフル
オロプロピレン(HFP)との共重合体等を挙げること
ができる。中でも、VdF−HFP共重合体が好まし
い。
It is desirable that the polymer having a function of holding the non-aqueous electrolyte further has a binding function. Examples of the polymer having a function of retaining a non-aqueous electrolyte and a binding function include, for example, polyethylene oxide derivatives,
Examples thereof include a polypropylene oxide derivative, a polymer containing the derivative, and a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP). Among them, a VdF-HFP copolymer is preferable.

【0019】前記正極は、導電性を向上する観点から導
電性材料を含んでいてもよい。前記導電性材料として
は、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック(例えばアセ
チレンブラックなど)、ニッケル粉末等を挙げることが
できる。
The positive electrode may include a conductive material from the viewpoint of improving conductivity. Examples of the conductive material include artificial graphite, carbon black (eg, acetylene black), nickel powder, and the like.

【0020】前記集電体としては、例えば、アルミニウ
ム製メッシュ、アルミニウム製エキスパンドメタルまた
はアルミニウム製パンチドメタルのような多孔質構造を
有するもの、あるいはアルミニウム箔のような金属箔等
を用いることができる。なお、集電体として金属箔を用
いる場合、集電体の片面のみに正極層を担持させること
が望ましい。また、前述した図1においては、集電体と
正極端子を同じ材料から形成したが、互いに異なる材料
から形成しても良い。
As the current collector, for example, those having a porous structure such as an aluminum mesh, an aluminum expanded metal or an aluminum punched metal, or a metal foil such as an aluminum foil can be used. . When a metal foil is used as the current collector, it is preferable that the positive electrode layer be supported on only one surface of the current collector. Further, in FIG. 1 described above, the current collector and the positive electrode terminal are formed of the same material, but may be formed of different materials.

【0021】前記正極リードは、例えばアルミニウム箔
から形成することができる。
The positive electrode lead can be formed, for example, from an aluminum foil.

【0022】2)負極 この負極は、負極活物質、非水電解液及びこの電解液を
保持する機能を有するポリマーを含む負極層が集電体に
担持された構造を有する。
2) Negative Electrode This negative electrode has a structure in which a negative electrode layer containing a negative electrode active material, a non-aqueous electrolyte, and a polymer having a function of holding the electrolyte is supported on a current collector.

【0023】前記負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵
・放出し、50%粒径D50が10〜30μmで、かつ比
表面積が0.5〜2.5m2/gである黒鉛系メソフェ
ーズピッチ炭素粒子と、カーボンブラック及び/または
リチウムイオンを吸蔵・放出し、50%粒径D50が2.
0〜25μmで、かつ比表面積が0.5〜20.0m 2
/gである黒鉛系粒状炭素材料とを含む。
The negative electrode active material absorbs lithium ions.
-Release, 50% particle size D50Is 10 to 30 μm and the ratio is
Surface area 0.5-2.5mTwo/ G graphite mesophe
Fine pitch carbon particles, carbon black and / or
Occludes and releases lithium ions, 50% particle size D50Is 2.
0 to 25 μm and specific surface area of 0.5 to 20.0 m Two
/ G of a graphite-based granular carbon material.

【0024】(1)黒鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子 この黒鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子は、例えば、ア
ルゴンガスや窒素ガスのような不活性ガス雰囲気におい
て常圧または減圧下にて2800℃〜3000℃の温度
でメソフェーズピッチを焼成することにより作製され
る。かかる炭素粒子は、リチウムイオンの吸蔵・放出量
が高いため、負極容量をより向上することができる。
(1) Graphite-based mesophase pitch carbon particles The graphite-based mesophase pitch carbon particles have a temperature of 2800 ° C. to 3000 ° C. under normal pressure or reduced pressure in an inert gas atmosphere such as argon gas or nitrogen gas. By firing the mesophase pitch. Since such carbon particles have a high amount of inserting and extracting lithium ions, the capacity of the negative electrode can be further improved.

【0025】前記黒鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子の
50%粒径D50を前記範囲に規定するのは次のような理
由によるものである。50%粒径D50が30μmを越え
ると、負極の活物質充填密度を向上することが困難にな
る。50%粒径D50が小さい方が充填密度の向上を図り
やすいものの、50%粒径D50を10μm未満にする
と、非水電解液との反応面積が多くなるため、非水電解
液との間で副反応が生じやすくなり、十分な充放電サイ
クル寿命が得られない。50%粒径D50のより好ましい
範囲は、20〜25μmである。
The is due to the following reason is to define the 50% particle diameter D 50 of the graphite-based mesophase pitch carbon particles in the range. When the 50% particle size D 50 exceeds 30 μm, it becomes difficult to improve the active material filling density of the negative electrode. When the 50% particle size D 50 is smaller than 10 μm, the smaller the 50% particle size D 50 is, the easier it is to improve the packing density. A side reaction easily occurs between them, and a sufficient charge / discharge cycle life cannot be obtained. A more preferred range of the 50% particle size D 50 is 20 to 25 m.

【0026】前記黒鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子の
比表面積を前記範囲に規定するのは次のような理由によ
るものである。比表面積を0.5m2/g未満にする
と、リチウムイオンの吸蔵・放出量が低下したり、後述
する負極作製工程で用いるペーストの粘度を塗布及び製
膜に最適な値に高めることが困難になるため、厚さが均
一な負極を得られない。一方、比表面積が2.5m2
gを超えると、負極表面で副反応が生じて自己放電によ
る放電容量の大幅な低下を招いたり、ペースト中に前記
炭素粒子を均一に分散させることが困難になり、塗布性
も悪く、負極における炭素粒子の分布に偏りが生じる。
比表面積のより好ましい値は、0.7〜1.8m2/g
である。なお、比表面積はBET法により測定される。
The specific surface area of the graphite-based mesophase pitch carbon particles is defined in the above range for the following reason. When the specific surface area is less than 0.5 m 2 / g, it becomes difficult to reduce the amount of occlusion and release of lithium ions, and it is difficult to increase the viscosity of the paste used in the negative electrode preparation step described below to an optimum value for coating and film formation. Therefore, a negative electrode having a uniform thickness cannot be obtained. On the other hand, the specific surface area is 2.5 m 2 /
When the amount exceeds g, a side reaction occurs on the surface of the negative electrode, causing a significant decrease in discharge capacity due to self-discharge, or it becomes difficult to uniformly disperse the carbon particles in the paste, and the coatability is poor. An uneven distribution of carbon particles occurs.
A more preferable value of the specific surface area is 0.7 to 1.8 m 2 / g.
It is. The specific surface area is measured by the BET method.

【0027】(2)黒鉛系粒状炭素材料 この黒鉛系粒状炭素材料は、例えば、有機高分子化合物
(例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セ
ルロース等)を焼成することにより得られるもの、コー
クスや、メソフェーズピッチを焼成することにより得ら
れるもの、人造グラファイト、または天然グラファイト
等から形成することができる。中でも、アルゴンガスや
窒素ガスのような不活性ガス雰囲気において常圧または
減圧下にて2800℃〜3000℃の温度でメソフェー
ズピッチまたはコークスを焼成して得られるものから形
成されていることが好ましい。このような材料からなる
ある特定の粒径や比表面積を有する黒鉛系粒状炭素材料
を用いると、負極の柔軟性をより高めることができるた
め、充放電サイクル寿命をより向上することができる。
(2) Graphite-based granular carbon material The graphite-based granular carbon material is obtained, for example, by firing an organic polymer compound (eg, phenol resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.), coke, mesophase, etc. It can be formed from what is obtained by firing pitch, artificial graphite, natural graphite, or the like. Above all, it is preferable to be formed from what is obtained by firing mesophase pitch or coke at a temperature of 2800 ° C. to 3000 ° C. under normal pressure or reduced pressure in an inert gas atmosphere such as argon gas or nitrogen gas. If a graphite-based granular carbon material having a specific particle size and specific surface area made of such a material is used, the flexibility of the negative electrode can be further increased, so that the charge / discharge cycle life can be further improved.

【0028】前記黒鉛系粒状炭素材料の50%粒径D50
を前記範囲に規定するのは次のような理由によるもので
ある。50%粒径D50が25μmを越えると、負極の活
物質充填密度を向上することが困難になる。50%粒径
50が小さい方が充填密度の向上を図りやすいものの、
50%粒径D50を2.0μm未満にすると、非水電解液
との反応面積が多くなるため、非水電解液との間で副反
応が生じやすくなる可能性があり、十分な充放電サイク
ル寿命が得られない恐れがある。50%粒径D 50の上限
値のより好ましい値は、20μmである。一方、50%
粒径D50の下限値のより好ましい値は、3.0μmであ
る。
50% particle diameter D of the graphite-based granular carbon material50
Is specified in the above range for the following reasons.
is there. 50% particle size D50Exceeds 25 μm, the negative electrode
It becomes difficult to improve the material packing density. 50% particle size
D50Although the smaller is easier to improve the packing density,
50% particle size D50Is less than 2.0 μm, the non-aqueous electrolyte
Reaction area with the non-aqueous electrolyte
Response may be more likely to occur.
There is a possibility that the life of the device may not be obtained. 50% particle size D 50Upper limit
A more preferable value is 20 μm. On the other hand, 50%
Particle size D50Is more preferably 3.0 μm.
You.

【0029】前記黒鉛系粒状炭素材料の比表面積を前記
範囲に規定するのは次のような理由によるものである。
負極は、前記負極活物質及び前記ポリマーを含むペース
トをシート化し、これを集電体に積層する工程か、もし
くは前記負極活物質及び前記ポリマーを含むペーストを
集電体に塗布する工程を経て作製される。黒鉛系粒状炭
素材料の比表面積が20m2/gより大きいと、ペース
ト中に均一に分散させることが困難になり、塗布性も悪
く、負極における分布が不均一になる。このため、負極
特性が低下し、電池特性に悪影響を及ぼす。また、比表
面積の下限値は、0.5m2/gにする。これは、リチ
ウムイオンの吸蔵・放出量が低下したり、あるいは負極
ペーストの粘度を塗布及び製膜に最適な値に高めること
が困難になって厚さが均一な負極を得られないためであ
る。比表面積の上限値のより好ましい値は、16.0m
2/gである。また、比表面積の下限値のより好ましい
値は、0.7m2/gである。なお、比表面積は、BE
T法により測定される。
The specific surface area of the graphite-based granular carbon material is defined in the above range for the following reason.
The negative electrode is prepared by forming a paste containing the negative electrode active material and the polymer into a sheet and laminating the same on a current collector, or applying a paste containing the negative electrode active material and the polymer to the current collector. Is done. If the specific surface area of the graphite-based granular carbon material is larger than 20 m 2 / g, it will be difficult to uniformly disperse it in the paste, the coatability will be poor, and the distribution in the negative electrode will be uneven. For this reason, the negative electrode characteristics are degraded, which adversely affects the battery characteristics. The lower limit of the specific surface area is set to 0.5 m 2 / g. This is because the occlusion / release amount of lithium ions is reduced, or it is difficult to increase the viscosity of the negative electrode paste to an optimum value for coating and film formation, so that a negative electrode having a uniform thickness cannot be obtained. . A more preferable upper limit of the specific surface area is 16.0 m.
2 / g. Further, a more preferable value of the lower limit of the specific surface area is 0.7 m 2 / g. The specific surface area is BE
It is measured by the T method.

【0030】前記黒鉛系粒状炭素材料の形状は、真球、
ほぼ真球、もしくは鱗片状にすることができる。
The shape of the graphite-based granular carbon material is a true sphere,
It can be almost spherical or scaly.

【0031】(3)カーボンブラック このカーボンブラックとしては、生成方法や製造方法に
特に制約がなく、例えばアセチレンブラック、ケッチェ
ンブラック、ファーネスブラック等を用いることができ
る。また、数種類のカーボンブラックを混合して用いて
も良い。
(3) Carbon Black As the carbon black, there is no particular limitation on the production method and production method, and for example, acetylene black, Ketjen black, furnace black and the like can be used. Further, several types of carbon blacks may be mixed and used.

【0032】前述した黒鉛系粒状炭素材料及び/または
カーボンブラックは、前記黒鉛系メソフェーズピッチ炭
素粒子100重量部に対して2〜20重量部混合するこ
とが好ましい。これは次のような理由によるものであ
る。混合比が20重量部を超えると、高い活物質充填密
度を得られなくなる恐れがある。一方、混合比を2重量
部未満にすると、混合させた効果が現れにくく、負極活
物質の充填効率が悪く、負極の柔軟性の低下により長寿
命を得られなくなる恐れがある。混合比のより好ましい
範囲は、4〜15重量部である。
It is preferable that the above-mentioned graphite-based granular carbon material and / or carbon black is mixed in an amount of 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the graphite-based mesophase pitch carbon particles. This is due to the following reasons. If the mixing ratio exceeds 20 parts by weight, a high active material packing density may not be obtained. On the other hand, if the mixing ratio is less than 2 parts by weight, the effect of mixing is difficult to appear, the filling efficiency of the negative electrode active material is poor, and a long life may not be obtained due to a decrease in the flexibility of the negative electrode. A more preferable range of the mixing ratio is 4 to 15 parts by weight.

【0033】前記非水電解液及び前記非水電解液を保持
する機能を有するポリマーとしては、前述した正極で説
明したものと同様なものが用いられる。
As the non-aqueous electrolyte and the polymer having a function of holding the non-aqueous electrolyte, the same ones as those described for the positive electrode described above are used.

【0034】前記集電体としては、例えば、銅製メッシ
ュ、銅製エキスパンドメタルまたは銅製パンチドメタル
のような多孔質構造を有するもの、あるいは銅箔のよう
な金属箔等を用いることができる。なお、集電体として
金属箔を用いる場合、集電体の片面のみに負極層を担持
させることが望ましい。また、前述した図1において
は、集電体と負極端子を同じ材料から形成したが、互い
に異なる材料から形成しても良い。
As the current collector, for example, a collector having a porous structure such as a copper mesh, a copper expanded metal or a copper punched metal, or a metal foil such as a copper foil can be used. When a metal foil is used as the current collector, it is desirable that the negative electrode layer be supported on only one surface of the current collector. Further, in FIG. 1 described above, the current collector and the negative electrode terminal are formed from the same material, but may be formed from different materials.

【0035】3)電解質層 この電解質層は、非水電解液及びこの電解液を保持する
機能を有するポリマーを含むシートである。
3) Electrolyte Layer The electrolyte layer is a sheet containing a non-aqueous electrolyte and a polymer having a function of holding the electrolyte.

【0036】前記非水電解液及び前記非水電解液を保持
する機能を有するポリマーとしては、前述した正極で説
明したものと同様なものが用いられる。
As the non-aqueous electrolyte and the polymer having a function of holding the non-aqueous electrolyte, the same polymers as those described for the positive electrode described above are used.

【0037】前記電解質層は、強度を更に向上させる観
点から、酸化硅素粉末のような無機フィラーを添加して
も良い。
The electrolyte layer may contain an inorganic filler such as silicon oxide powder from the viewpoint of further improving the strength.

【0038】本発明に係るポリマーリチウム二次電池
は、例えば、以下に説明する方法で製造することができ
る。まず、非水電解液未含浸の正極、負極及び電解質層
を以下に説明する方法で作製する。
The polymer lithium secondary battery according to the present invention can be manufactured, for example, by the method described below. First, a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte layer not impregnated with a non-aqueous electrolyte are prepared by the method described below.

【0039】非水電解液未含浸の正極は、例えば、活物
質、非水電解液を保持する機能を有するポリマー、導電
材料及び可塑剤をアセトンなどの有機溶媒中で混合し、
ペーストを調製し、成膜することにより正極シートを作
製し、得られた正極シートを例えば熱圧着により集電体
に接着することにより作製される。また、前記ペースト
を集電体に塗布することによって前記正極を作製しても
良い。
The positive electrode not impregnated with the non-aqueous electrolyte is mixed, for example, with an active material, a polymer having a function of holding the non-aqueous electrolyte, a conductive material, and a plasticizer in an organic solvent such as acetone.
The paste is prepared by preparing a paste and forming a film to form a positive electrode sheet, and bonding the obtained positive electrode sheet to a current collector by, for example, thermocompression bonding. Alternatively, the positive electrode may be manufactured by applying the paste to a current collector.

【0040】非水電解液未含浸の負極は、例えば、活物
質、非水電解液を保持する機能を有するポリマー及び可
塑剤をアセトンなどの有機溶媒中で混合し、ペーストを
調製し、成膜することにより負極シートを作製し、得ら
れた負極シートを例えば熱圧着により集電体に接着する
ことにより作製される。また、前記ペーストを集電体に
塗布することによって前記負極を作製しても良い。
For the negative electrode not impregnated with the non-aqueous electrolyte, for example, an active material, a polymer having a function of holding the non-aqueous electrolyte, and a plasticizer are mixed in an organic solvent such as acetone, and a paste is prepared. Then, a negative electrode sheet is prepared, and the obtained negative electrode sheet is bonded to a current collector by, for example, thermocompression bonding. Further, the negative electrode may be manufactured by applying the paste to a current collector.

【0041】非水電解液未含浸の電解質層は、例えば、
無機フィラー、非水電解液を保持する機能を有するポリ
マー及び可塑剤をアセトンなどの有機溶媒中で混合し、
ペーストを調製し、成膜することにより作製される。
The electrolyte layer not impregnated with the non-aqueous electrolyte is, for example,
Inorganic filler, a polymer having a function of holding a non-aqueous electrolyte and a plasticizer are mixed in an organic solvent such as acetone,
It is produced by preparing a paste and forming a film.

【0042】前記可塑剤は、非水電解液を保持する機能
を有し、膨潤率が前述した特定の範囲であるポリマーと
の相溶性に優れること、正負極及び電解質層の柔軟性を
向上できること、熱圧着の際に前記ポリマーの溶融を促
進できること、容易に除去されることという4つの性質
を有しているものが良い。前記可塑剤としては、例え
ば、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジメチル
(DMP)、エチルフタリルエチルグリコレート(EP
EG)等を挙げることができる。前記可塑剤には、前記
種類のものから選ばれる1種または2種以上を用いるこ
とができる。
The plasticizer has a function of retaining the non-aqueous electrolyte, has excellent compatibility with the polymer having the swelling ratio in the above-mentioned specific range, and can improve the flexibility of the positive and negative electrodes and the electrolyte layer. It is preferable that the polymer has four properties that it can promote the melting of the polymer during thermocompression bonding and can be easily removed. Examples of the plasticizer include dibutyl phthalate (DBP), dimethyl phthalate (DMP), and ethyl phthalyl ethyl glycolate (EP).
EG) and the like. As the plasticizer, one or more selected from the above types can be used.

【0043】ひきつづき、非水電解液未含浸の正極と非
水電解液未含浸の負極の間に非水電解液未含浸の電解質
層を配置し、積層物を作製する。得られた積層物を熱圧
着により一体化する。次いで、積層物から可塑剤を例え
ば溶媒抽出により除去した後、非水電解液を含浸させ、
例えば水分や空気等に対してバリア機能を有するフィル
ム材料からなる外装材により密封することにより本発明
に係るポリマーリチウム二次電池が得られる。
Subsequently, an electrolyte layer not impregnated with the non-aqueous electrolyte is disposed between the positive electrode not impregnated with the non-aqueous electrolyte and the negative electrode not impregnated with the non-aqueous electrolyte, thereby producing a laminate. The obtained laminate is integrated by thermocompression bonding. Then, after removing the plasticizer from the laminate by, for example, solvent extraction, impregnated with a non-aqueous electrolyte,
For example, the polymer lithium secondary battery according to the present invention can be obtained by sealing with an exterior material made of a film material having a barrier function against moisture and air.

【0044】以上詳述したように本発明に係るポリマー
リチウム二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出し、
50%粒径D50が10〜30μmで、かつ比表面積が
0.5〜2.5m2/gである黒鉛系メソフェーズピッ
チ炭素粒子と、カーボンブラック及び/またはリチウム
イオンを吸蔵・放出し、50%粒径D50が2.0〜25
μmで、かつ比表面積が0.5〜20.0m2/gであ
る黒鉛系粒状炭素材料とを含む負極を備える。このよう
な負極は、炭素粒子間の隙間に形状や比表面積の異なる
粒状炭素材料もしくはカーボンブラックを充填すること
ができるため、柔軟性を確保しつつ、活物質充填密度を
向上することができる。従って、前記負極によると、高
い活物質充填密度を有しつつ、炭素材料と非水電解液と
の副反応を抑制することができると共に、充放電サイク
ルの進行に伴ってリチウムイオンの吸蔵・放出が繰り返
されることで負極電極層内の微細構造が徐々に崩壊する
のを抑えることができるため、高容量で、長寿命なポリ
マーリチウム二次電池を実現することができる。
As described in detail above, the polymer lithium secondary battery according to the present invention absorbs and releases lithium ions,
A graphite-based mesophase pitch carbon particle having a 50% particle diameter D 50 of 10 to 30 μm and a specific surface area of 0.5 to 2.5 m 2 / g, and absorbing and releasing carbon black and / or lithium ions; % particle diameter D 50 of 2.0 to 25
and a graphite-based granular carbon material having a specific surface area of 0.5 to 20.0 m 2 / g. In such a negative electrode, a gap between carbon particles can be filled with a granular carbon material or carbon black having a different shape or specific surface area, so that the active material filling density can be improved while ensuring flexibility. Therefore, according to the negative electrode, it is possible to suppress a side reaction between the carbon material and the non-aqueous electrolyte while having a high active material filling density, and to insert and release lithium ions with the progress of the charge and discharge cycle. Is repeated, it is possible to suppress the gradual collapse of the fine structure in the negative electrode layer, so that a high capacity and long life polymer lithium secondary battery can be realized.

【0045】また、前記黒鉛系粒状炭素材料及び/また
はカーボンブラックと前記黒鉛系メソフェーズピッチ炭
素粒子とから負極活物質を構成する際に、前記黒鉛系粒
状炭素材料及び/またはカーボンブラックを前記黒鉛系
メソフェーズピッチ炭素粒子100重量部に対して2〜
20重量部混合することによって、ポリマーリチウム二
次電池の充放電サイクル寿命をより向上することができ
る。
Further, when forming the negative electrode active material from the graphite-based granular carbon material and / or carbon black and the graphite-based mesophase pitch carbon particles, the graphite-based granular carbon material and / or carbon black is mixed with the graphite-based granular carbon material and / or carbon black. 2 to 100 parts by weight of mesophase pitch carbon particles
By mixing 20 parts by weight, the charge / discharge cycle life of the polymer lithium secondary battery can be further improved.

【0046】[0046]

【実施例】以下、本発明に係わる実施例を前述した図面
を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0047】(実施例1) <非水電解液未含浸の正極の作製>活物質として組成式
がLiMn2 4 で表されるリチウムマンガン複合酸化
物56重量%と、カーボンブラックを5重量%と、ビニ
リデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン(VdF
−HFP)の共重合体粉末を17重量%と、フタル酸ジ
ブチル(DBP)22重量%をアセトン中で混合し、ペ
ーストを調製した。得られたペーストをポリエチレンテ
レフタレートフィルム(PETフィルム)上に塗布し、
シート化した。得られた正極シートをアルミニウム製エ
キスパンドメタルの両側に配置し、熱ロールプレスを施
すことにより非水電解液未含浸の正極を作製した。な
お、前記アルミニウム製エキスパンドメタルは、正極端
子としての帯状の延出部を有する。
Example 1 <Preparation of Positive Electrode Not Impregnated with Nonaqueous Electrolyte> 56% by weight of a lithium manganese composite oxide represented by a composition formula of LiMn 2 O 4 as an active material, and 5% by weight of carbon black And vinylidene fluoride-hexafluoropropylene (VdF
A paste was prepared by mixing 17% by weight of a copolymer powder of -HFP) and 22% by weight of dibutyl phthalate (DBP) in acetone. The obtained paste is applied on a polyethylene terephthalate film (PET film),
Sheeted. The obtained positive electrode sheet was disposed on both sides of an aluminum expanded metal, and hot roll pressing was performed to produce a non-aqueous electrolyte-unimpregnated positive electrode. The expanded metal made of aluminum has a belt-like extension as a positive electrode terminal.

【0048】<非水電解液未含浸の負極の作製>メソフ
ェーズピッチ炭素粒子を粉砕した後、2800℃で熱処
理を施すことにより50%粒径D50が22μmで、BE
T法による比表面積が1.2m2/gである黒鉛系メソ
フェーズピッチ炭素粒子を得た。得られた黒鉛系メソフ
ェーズピッチ炭素粒子100重量部に対してアセチレン
ブラック0.5重量部添加し、この混合粉末58重量%
と、VdF−HFPの共重合体粉末17重量%と、DB
P25重量%とをアセトン中で混合し、ペーストを調製
した。得られたペーストをPETフィルム上に塗布し、
シート化した。得られた負極シートを銅製エキスパンド
メタルの両側に配置し、熱ロールプレスを施すことによ
り非水電解液未含浸の負極を作製した。なお、前記銅製
エキスパンドメタルは、負極端子としての帯状の延出部
を有する。
<Preparation of Negative Electrode Impregnated with Nonaqueous Electrolyte> Mesophase pitch carbon particles were pulverized and then heat-treated at 2800 ° C. to obtain a 50% particle diameter D 50 of 22 μm and a BE
Graphite-based mesophase pitch carbon particles having a specific surface area of 1.2 m 2 / g by T method were obtained. 0.5 part by weight of acetylene black was added to 100 parts by weight of the obtained graphite-based mesophase pitch carbon particles, and 58% by weight of this mixed powder was added.
, VdF-HFP copolymer powder 17% by weight, DB
P25% by weight was mixed in acetone to prepare a paste. The obtained paste is applied on a PET film,
Sheeted. The obtained negative electrode sheet was disposed on both sides of a copper expanded metal, and subjected to hot roll pressing to produce a non-aqueous electrolyte-unimpregnated negative electrode. The copper expanded metal has a strip-shaped extension as a negative electrode terminal.

【0049】<電解質層の作製>酸化硅素粉末を33.
3重量部と、VdF−HFPの共重合体粉末を22.2
重量部と、DBP44.5重量部をアセトン中で混合
し、ペースト状にした。得られたペーストをPETフィ
ルム上に塗布し、シート化し、裁断することにより非水
電解液未含浸の電解質層を作製した。
<Preparation of Electrolyte Layer>
3 parts by weight and 22.2% of VdF-HFP copolymer powder
Parts by weight and 44.5 parts by weight of DBP were mixed in acetone to form a paste. The obtained paste was applied on a PET film, formed into a sheet, and cut to form an electrolyte layer not impregnated with a non-aqueous electrolyte.

【0050】<非水電解液の調製>エチレンカーボネー
ト(EC)とジメチルカーボネート(DMC)が体積比
で2:1の割合で混合された非水溶媒に電解質としての
LiPF6 をその濃度が1mol/lになるように溶解
させて非水電解液を調製した。
<Preparation of Nonaqueous Electrolyte> LiPF 6 as an electrolyte was mixed with ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) in a nonaqueous solvent in a volume ratio of 2: 1 at a concentration of 1 mol / mol. 1 to prepare a non-aqueous electrolyte.

【0051】<電池組立>得られた非水電解液未含浸の
正極、負極及び電解質層を(正極/電解質層/負極/電
解質層/正極)の順に積層し、加熱した剛性ロールにて
加熱圧着し、積層物を作製した。このような積層物をメ
タノール中に浸漬し、マグネチックスターラーで撹拌し
ながら放置することにより溶媒抽出を行った。この操作
をメタノール中のDBPの濃度が20ppm以下になる
まで繰り返し行うことにより前記積層物からDBPを除
去した。
<Assembly of Battery> The obtained non-aqueous electrolyte impregnated positive electrode, negative electrode and electrolyte layer were laminated in the order of (positive electrode / electrolyte layer / negative electrode / electrolyte layer / positive electrode) and heated and pressed by a heated rigid roll. Then, a laminate was produced. Such a laminate was immersed in methanol and left with stirring with a magnetic stirrer to perform solvent extraction. This operation was repeated until the concentration of DBP in methanol became 20 ppm or less, thereby removing DBP from the laminate.

【0052】前記正極の正極端子に帯状アルミニウム箔
からなる正極リードを接続した。また、前記負極の負極
端子に帯状銅箔からなる負極リードを接続した。
A positive electrode lead made of strip-shaped aluminum foil was connected to the positive electrode terminal of the positive electrode. Further, a negative electrode lead made of a strip-shaped copper foil was connected to the negative electrode terminal of the negative electrode.

【0053】次いで、前記積層物を前記非水電解液に浸
漬した。得られた発電要素を熱可塑性樹脂層/アルミニ
ウム箔/樹脂層からなるラミネートフィルム(外装材)
で正負極リードがこのフィルムから延出するように被覆
し、開口部を熱融着することにより、前述した図1に示
す構造を有するポリマーリチウム二次電池を製造した。
Next, the laminate was immersed in the non-aqueous electrolyte. Laminate film (exterior material) consisting of thermoplastic resin layer / aluminum foil / resin layer
Then, the positive and negative electrode leads were coated so as to extend from the film, and the openings were heat-sealed to produce the polymer lithium secondary battery having the structure shown in FIG. 1 described above.

【0054】(実施例2)非水電解液未含浸の負極の作
製において、アセチレンブラックの配合比を黒鉛系メソ
フェーズピッチ炭素粒子100重量部に対して4.0重
量部にすること以外は、前述した実施例1と同様にして
ポリマーリチウム二次電池を製造した。
Example 2 A negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was prepared as described above except that the mixing ratio of acetylene black was 4.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles. A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1.

【0055】(実施例3)非水電解液未含浸の負極の作
製において、アセチレンブラックの配合比を黒鉛系メソ
フェーズピッチ炭素粒子100重量部に対して10.0
重量部にすること以外は、前述した実施例1と同様にし
てポリマーリチウム二次電池を製造した。
Example 3 In the preparation of a negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte, the mixing ratio of acetylene black was adjusted to 10.0 with respect to 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles.
A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to parts by weight.

【0056】(実施例4)非水電解液未含浸の負極の作
製において、アセチレンブラックの配合比を黒鉛系メソ
フェーズピッチ炭素粒子100重量部に対して20.0
重量部にすること以外は、前述した実施例1と同様にし
てポリマーリチウム二次電池を製造した。
Example 4 In the preparation of a negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte, the mixing ratio of acetylene black was adjusted to 20.0 parts by weight per 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles.
A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to parts by weight.

【0057】(実施例5)非水電解液未含浸の負極の作
製において、アセチレンブラックの配合比を黒鉛系メソ
フェーズピッチ炭素粒子100重量部に対して25.0
重量部にすること以外は、前述した実施例1と同様にし
てポリマーリチウム二次電池を製造した。
Example 5 In the preparation of a negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte, the mixing ratio of acetylene black was 25.0 with respect to 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles.
A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to parts by weight.

【0058】(実施例6)非水電解液未含浸の負極の作
製において、アセチレンブラックの代わりに50%粒径
50が4.0μmで、BET法による比表面積が16.
0m2/gである鱗片状人造黒鉛を用いること以外は、
前述した実施例1と同様にしてポリマーリチウム二次電
池を製造した。
Example 6 In the preparation of a negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte, a 50% particle size D 50 was 4.0 μm instead of acetylene black, and the specific surface area by the BET method was 16.
Except for using flaky artificial graphite of 0 m 2 / g,
A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 described above.

【0059】(実施例7)非水電解液未含浸の負極の作
製において、鱗片状人造黒鉛の配合比を黒鉛系メソフェ
ーズピッチ炭素粒子100重量部に対して4.0重量部
にすること以外は、前述した実施例6と同様にしてポリ
マーリチウム二次電池を製造した。
Example 7 A negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was prepared except that the compounding ratio of flaky artificial graphite was 4.0 parts by weight per 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles. A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 6 described above.

【0060】(実施例8)非水電解液未含浸の負極の作
製において、鱗片状人造黒鉛の配合比を黒鉛系メソフェ
ーズピッチ炭素粒子100重量部に対して10.0重量
部にすること以外は、前述した実施例6と同様にしてポ
リマーリチウム二次電池を製造した。
Example 8 In the preparation of a negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte, the mixing ratio of flaky artificial graphite was changed to 10.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles. A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 6 described above.

【0061】(実施例9)非水電解液未含浸の負極の作
製において、鱗片状人造黒鉛の配合比を黒鉛系メソフェ
ーズピッチ炭素粒子100重量部に対して20.0重量
部にすること以外は、前述した実施例6と同様にしてポ
リマーリチウム二次電池を製造した。
Example 9 A negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was prepared except that the blending ratio of flaky artificial graphite was 20.0 parts by weight per 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles. A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 6 described above.

【0062】(実施例10)非水電解液未含浸の負極の
作製において、鱗片状人造黒鉛の配合比を黒鉛系メソフ
ェーズピッチ炭素粒子100重量部に対して25.0重
量部にすること以外は、前述した実施例6と同様にして
ポリマーリチウム二次電池を製造した。
Example 10 A negative electrode not impregnated with a non-aqueous electrolyte was prepared except that the blending ratio of flaky artificial graphite was 25.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of graphite-based mesophase pitch carbon particles. A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 6 described above.

【0063】(実施例11)以下に説明する非水電解液
未含浸の負極を用いること以外は、前述した実施例1と
同様にしてポリマーリチウム二次電池を製造した。
Example 11 A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a negative electrode not impregnated with a nonaqueous electrolyte described below was used.

【0064】前述した実施例1で説明したのと同様な黒
鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子100重量部に対して
実施例1で説明したのと同様なアセチレンブラック3.
0重量部及び前述した実施例6で説明したのと同様な鱗
片状人造黒鉛7.0重量部を添加し、この混合粉末58
重量%と、VdF−HFPの共重合体粉末17重量%
と、DBP25重量%とをアセトン中で混合し、ペース
トを調製した。得られたペーストをPETフィルム上に
塗布し、シート化した。得られた負極シートを銅製エキ
スパンドメタルの両側に配置し、熱ロールプレスを施す
ことにより非水電解液未含浸の負極を作製した。なお、
前記銅製エキスパンドメタルは、負極端子としての帯状
の延出部を有する。
The same acetylene black as described in Example 1 was used for 100 parts by weight of the same graphite-based mesophase pitch carbon particles as described in Example 1 above.
0 parts by weight and 7.0 parts by weight of flaky artificial graphite similar to that described in Example 6 described above were added.
Wt% and VdF-HFP copolymer powder 17 wt%
And 25% by weight of DBP were mixed in acetone to prepare a paste. The obtained paste was applied on a PET film to form a sheet. The obtained negative electrode sheet was disposed on both sides of a copper expanded metal, and subjected to hot roll pressing to produce a non-aqueous electrolyte-unimpregnated negative electrode. In addition,
The copper expanded metal has a strip-shaped extension as a negative electrode terminal.

【0065】(比較例)以下に説明する非水電解液未含
浸の負極を用いること以外は、前述した実施例1と同様
にしてポリマーリチウム二次電池を製造した。
Comparative Example A polymer lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a negative electrode not impregnated with a nonaqueous electrolyte described below was used.

【0066】前述した実施例1で説明したのと同様な黒
鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子58重量%と、VdF
−HFPの共重合体粉末17重量%と、DBP25重量
%とをアセトン中で混合し、ペーストを調製した。得ら
れたペーストをPETフィルム上に塗布し、シート化し
た。得られた負極シートを銅製エキスパンドメタルの両
側に配置し、熱ロールプレスを施すことにより非水電解
液未含浸の負極を作製した。なお、前記銅製エキスパン
ドメタルは、負極端子としての帯状の延出部を有する。
The same graphite-based mesophase pitch carbon particles as described in Example 1 were used at 58% by weight and VdF
A paste was prepared by mixing 17% by weight of -HFP copolymer powder and 25% by weight of DBP in acetone. The obtained paste was applied on a PET film to form a sheet. The obtained negative electrode sheet was disposed on both sides of a copper expanded metal, and subjected to hot roll pressing to produce a non-aqueous electrolyte-unimpregnated negative electrode. The copper expanded metal has a strip-shaped extension as a negative electrode terminal.

【0067】得られた実施例1〜11及び比較例の二次
電池について、0.5Cで、充電終止電圧が4.2Vの
定電流定電圧充電を行い、0.5Cで、放電終止電圧が
2.8Vの定電流放電を行う充放電サイクルを300サ
イクル施し、1サイクル目及び300サイクル目の放電
容量を測定し、1サイクル目に対する300サイクル目
の容量維持率を算出し、これらを下記表1に示す。
With respect to the obtained secondary batteries of Examples 1 to 11 and Comparative Example, constant-current constant-voltage charging was performed at 0.5 C at a charge end voltage of 4.2 V, and at 0.5 C, the discharge end voltage was reduced. A charge / discharge cycle for performing a constant current discharge of 2.8 V is performed for 300 cycles, the discharge capacity at the first cycle and the 300th cycle is measured, and a capacity retention ratio at the 300th cycle with respect to the first cycle is calculated. It is shown in FIG.

【0068】[0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】表1から明らかなように、50%粒径D50
が10〜30μmで、かつ比表面積が0.5〜2.5m
2/gである黒鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子と、カ
ーボンブラック及び/またはリチウムイオンを吸蔵・放
出し、50%粒径D50が2.0〜25μmで、かつ比表
面積が0.5〜20.0m2/gである黒鉛系粒状炭素
材料とを含む負極を備えた実施例1〜11の二次電池
は、初期容量が高く、かつ300サイクル後の容量維持
率を向上できることがわかる。
As is clear from Table 1, the 50% particle size D 50
Is 10 to 30 μm, and the specific surface area is 0.5 to 2.5 m
2 / g of graphite-based mesophase pitch carbon particles and carbon black and / or lithium ions, having a 50% particle size D 50 of 2.0 to 25 μm and a specific surface area of 0.5 to 20. It can be seen that the secondary batteries of Examples 1 to 11 including the negative electrode containing the graphite-based granular carbon material of 0 m 2 / g have a high initial capacity and can improve the capacity retention after 300 cycles.

【0070】これに対し、前述した特定条件を満たす黒
鉛系メソフェーズピッチ炭素粒子のみを活物質とする負
極を備えた比較例の二次電池は、初期容量及び300サ
イクル後の容量維持率が実施例1〜11の二次電池に比
べて劣ることがわかる。
On the other hand, in the secondary battery of the comparative example provided with the negative electrode using only the graphite-based mesophase pitch carbon particles satisfying the above-mentioned specific conditions as the active material, the initial capacity and the capacity retention rate after 300 cycles were different from those of the embodiment. It turns out that it is inferior compared with the secondary batteries of Nos. 1-11.

【0071】なお、前述した実施例では、正極、電解質
層、負極、電解質層、正極という順番で積層した5層構
造のユニットセルを備えるポリマーリチウム二次電池を
例にして説明したが、積層構造はこのような5層に限ら
ず、例えば、正極、負極及び電解質層を1枚ずつ使用
し、3層構造にしても良い。
In the above-described embodiment, a polymer lithium secondary battery having a unit cell having a five-layer structure in which a positive electrode, an electrolyte layer, a negative electrode, an electrolyte layer, and a positive electrode are stacked in this order has been described. Is not limited to such a five-layer structure. For example, a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer may be used one by one to form a three-layer structure.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
物質が効率良く充填された負極を備え、高容量で、長寿
命なポリマーリチウム二次電池を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high-capacity, long-life polymer lithium secondary battery having a negative electrode efficiently filled with an active material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るポリマーリチウム二次電池を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a polymer lithium secondary battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…正極、 2…負極、 3…電解質層、 4…正極集電体、 5…正極層、 6…負極集電体、 7…負極層、 11…外装フィルム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode, 2 ... Negative electrode, 3 ... Electrolyte layer, 4 ... Positive electrode collector, 5 ... Positive electrode layer, 6 ... Negative electrode current collector, 7 ... Negative electrode layer, 11 ... Exterior film.

フロントページの続き Fターム(参考) 5H003 AA02 AA04 BB01 BC01 BC06 BD02 BD05 5H014 AA01 EE08 HH01 HH06 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK05 AL06 AL08 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 DJ17 EJ12 HJ05 HJ07 Continued on the front page F-term (reference) 5H003 AA02 AA04 BB01 BC01 BC06 BD02 BD05 5H014 AA01 EE08 HH01 HH06 5H029 AJ03 AJ05 AK03 AK05 AL06 AL08 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 DJ17 EJ12 HJ05 HJ07

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムイオンを吸蔵・放出し、50%
粒径D50が10〜30μmで、かつ比表面積が0.5〜
2.5m2/gである黒鉛系メソフェーズピッチ炭素粒
子と、カーボンブラック及び/またはリチウムイオンを
吸蔵・放出し、50%粒径D50が2.0〜25μmで、
かつ比表面積が0.5〜20.0m2/gである黒鉛系
粒状炭素材料とを含む負極を備えることを特徴とするポ
リマーリチウム二次電池。
1. 50% absorbing and releasing lithium ions
In the particle diameter D 50 of 10 to 30 [mu] m, and a specific surface area of 0.5
It absorbs and releases graphite-based mesophase pitch carbon particles of 2.5 m 2 / g and carbon black and / or lithium ions, and has a 50% particle size D 50 of 2.0 to 25 μm,
And a graphite-based granular carbon material having a specific surface area of 0.5 to 20.0 m 2 / g.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007018926A (en) * 2005-07-08 2007-01-25 Sony Corp Battery
WO2007086603A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Tokai Carbon Co., Ltd. Negative electrode material for lithium ion secondary battery and process for producing the same
JP2010176973A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007018926A (en) * 2005-07-08 2007-01-25 Sony Corp Battery
WO2007086603A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Tokai Carbon Co., Ltd. Negative electrode material for lithium ion secondary battery and process for producing the same
JP4844943B2 (en) * 2006-01-30 2011-12-28 東海カーボン株式会社 Negative electrode material for lithium ion secondary battery and method for producing the same
JP2010176973A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery

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