JP2001085005A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負極においてリチウム金属を溶解，析出させ
るリチウム二次電池において、負極においてリチウム金
属のデンドライトが生成したり、負極におけるリチウム
金属が非水電解質の溶媒等と反応するのを抑制し、リチ
ウム二次電池における充放電効率を向上させて、サイク
ル特性に優れたリチウム二次電池が得られるようにす
る。 【解決手段】 正極１と、負極集電体にリチウム金属を
保持させる負極２と、非水電解液とを備えたリチウム二
次電池において、上記の負極集電体に最小細孔径が５Å
〜１６Åの範囲になった活性炭を用いた。
るリチウム二次電池において、負極においてリチウム金
属のデンドライトが生成したり、負極におけるリチウム
金属が非水電解質の溶媒等と反応するのを抑制し、リチ
ウム二次電池における充放電効率を向上させて、サイク
ル特性に優れたリチウム二次電池が得られるようにす
る。 【解決手段】 正極１と、負極集電体にリチウム金属を
保持させる負極２と、非水電解液とを備えたリチウム二
次電池において、上記の負極集電体に最小細孔径が５Å
〜１６Åの範囲になった活性炭を用いた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、正極と負極と非
水電解質とを備えたリチウム二次電池に係り、特に、負
極においてリチウム金属を溶解，析出させるようにした
リチウム二次電池において、充放電に伴うリチウム金属
の溶解，析出過程において、負極にリチウム金属のデン
ドライトが生成したり、負極におけるリチウム金属が非
水電解質の溶媒等と反応するのを抑制するようにした点
に特徴を有するリチウム二次電池に関するものである。
水電解質とを備えたリチウム二次電池に係り、特に、負
極においてリチウム金属を溶解，析出させるようにした
リチウム二次電池において、充放電に伴うリチウム金属
の溶解，析出過程において、負極にリチウム金属のデン
ドライトが生成したり、負極におけるリチウム金属が非
水電解質の溶媒等と反応するのを抑制するようにした点
に特徴を有するリチウム二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高出力，高エネルギー密度の新型
二次電池として、非水電解質を用い、リチウムの酸化，
還元を利用して充放電を行うリチウム二次電池が利用さ
れるようになった。
二次電池として、非水電解質を用い、リチウムの酸化，
還元を利用して充放電を行うリチウム二次電池が利用さ
れるようになった。
【０００３】ここで、このようなリチウム二次電池にお
いては、その負極における負極材料に様々な材料が使用
されているが、この負極材料にリチウム金属を用いた場
合、最も高い理論容量である３．８６Ａｈ／ｇを得るこ
とができるため、リチウム金属を負極材料に用いること
が検討されている。
いては、その負極における負極材料に様々な材料が使用
されているが、この負極材料にリチウム金属を用いた場
合、最も高い理論容量である３．８６Ａｈ／ｇを得るこ
とができるため、リチウム金属を負極材料に用いること
が検討されている。
【０００４】しかし、このようにリチウム二次電池の負
極材料にリチウム金属を使用した場合において、このリ
チウム二次電池を充放電させて、負極においてリチウム
金属の溶解，析出を何度も行うと、負極において次第に
リチウム金属のデンドライトが成長し、このリチウム金
属のデンドライトがセパレータを破って正極と接触した
り、また負極におけるリチウム金属と非水電解質の溶媒
等とが接触する面積が大きくなって、負極におけるリチ
ウム金属と非水電解質の溶媒等とが反応しやすくなり、
リチウム二次電池における充放電効率が低下して、サイ
クル特性が悪くなる等の問題があった。
極材料にリチウム金属を使用した場合において、このリ
チウム二次電池を充放電させて、負極においてリチウム
金属の溶解，析出を何度も行うと、負極において次第に
リチウム金属のデンドライトが成長し、このリチウム金
属のデンドライトがセパレータを破って正極と接触した
り、また負極におけるリチウム金属と非水電解質の溶媒
等とが接触する面積が大きくなって、負極におけるリチ
ウム金属と非水電解質の溶媒等とが反応しやすくなり、
リチウム二次電池における充放電効率が低下して、サイ
クル特性が悪くなる等の問題があった。
【０００５】このため、近年においては、特開平１１−
３７１３号公報に示されるように、カーボン等の多孔質
材料で構成された負極集電体を用い、リチウム二次電池
を充放電させた場合に、負極にリチウム金属のデンドラ
イトが発生するのを抑制するようにしたものが提案され
た。
３７１３号公報に示されるように、カーボン等の多孔質
材料で構成された負極集電体を用い、リチウム二次電池
を充放電させた場合に、負極にリチウム金属のデンドラ
イトが発生するのを抑制するようにしたものが提案され
た。
【０００６】しかし、負極集電体にカーボン等の多孔質
材料を用いた場合においても、依然として、負極集電体
に保持されたリチウム金属が非水電解質の溶媒等と反応
し、リチウム二次電池における充放電効率が低下すると
いう問題があった。
材料を用いた場合においても、依然として、負極集電体
に保持されたリチウム金属が非水電解質の溶媒等と反応
し、リチウム二次電池における充放電効率が低下すると
いう問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、負極にお
いてリチウム金属を溶解，析出させるようにしたリチウ
ム二次電池における上記のような問題を解決することを
課題とするものであり、充放電によって負極にリチウム
金属のデンドライトが生成したり、この負極におけるリ
チウム金属が非水電解質の溶媒等と反応するのを抑制
し、リチウム二次電池における充放電効率を向上させ
て、サイクル特性に優れたリチウム二次電池が得られる
ようにすることを課題とするものである。
いてリチウム金属を溶解，析出させるようにしたリチウ
ム二次電池における上記のような問題を解決することを
課題とするものであり、充放電によって負極にリチウム
金属のデンドライトが生成したり、この負極におけるリ
チウム金属が非水電解質の溶媒等と反応するのを抑制
し、リチウム二次電池における充放電効率を向上させ
て、サイクル特性に優れたリチウム二次電池が得られる
ようにすることを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にお
けるリチウム二次電池においては、上記のような課題を
解決するため、正極と、負極集電体にリチウム金属を保
持させる負極と、非水電解質とを備えたリチウム二次電
池において、上記の負極集電体に最小細孔径が５Å〜１
６Åの範囲にある活性炭を用いるようにした。
けるリチウム二次電池においては、上記のような課題を
解決するため、正極と、負極集電体にリチウム金属を保
持させる負極と、非水電解質とを備えたリチウム二次電
池において、上記の負極集電体に最小細孔径が５Å〜１
６Åの範囲にある活性炭を用いるようにした。
【０００９】また、この発明の請求項２におけるリチウ
ム二次電池においては、正極と、負極集電体にリチウム
金属を保持させる負極と、非水電解質とを備えたリチウ
ム二次電池において、上記の負極集電体に比表面積が９
６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2／ｇの範囲にある活性炭を
用いるようにした。
ム二次電池においては、正極と、負極集電体にリチウム
金属を保持させる負極と、非水電解質とを備えたリチウ
ム二次電池において、上記の負極集電体に比表面積が９
６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2／ｇの範囲にある活性炭を
用いるようにした。
【００１０】ここで、負極集電体に用いる活性炭におい
て、上記の最小細孔径が５Åの活性炭の場合、その比表
面積が約９６０ｍ2 ／ｇになり、また最小細孔径が１６
Åの活性炭の場合、その比表面積が約２０００ｍ2 ／ｇ
になる。
て、上記の最小細孔径が５Åの活性炭の場合、その比表
面積が約９６０ｍ2 ／ｇになり、また最小細孔径が１６
Åの活性炭の場合、その比表面積が約２０００ｍ2 ／ｇ
になる。
【００１１】そして、この発明におけるリチウム二次電
池のように、負極における負極集電体に、最小細孔径が
５Å〜１６Åの範囲内で、比表面積が９６０ｍ2 ／ｇ〜
２０００ｍ2 ／ｇの範囲内にある活性炭を用いると、こ
のリチウム二次電池を充電させて負極集電体にリチウム
金属を保持させる場合に、負極集電体に用いた活性炭の
細孔内に溶媒が離脱された状態でリチウムイオンが入り
込み、この活性炭の細孔内においてリチウム金属が析出
されるようになる。このため、負極においてリチウム金
属のデンドライトが生成するのが防止されると共に、活
性炭の細孔内に析出されたリチウム金属が非水電解質の
溶媒等と反応するのが抑制され、リチウム二次電池にお
ける充放電効率が低下するのが防止されて、リチウム二
次電池におけるサイクル特性が向上する。
池のように、負極における負極集電体に、最小細孔径が
５Å〜１６Åの範囲内で、比表面積が９６０ｍ2 ／ｇ〜
２０００ｍ2 ／ｇの範囲内にある活性炭を用いると、こ
のリチウム二次電池を充電させて負極集電体にリチウム
金属を保持させる場合に、負極集電体に用いた活性炭の
細孔内に溶媒が離脱された状態でリチウムイオンが入り
込み、この活性炭の細孔内においてリチウム金属が析出
されるようになる。このため、負極においてリチウム金
属のデンドライトが生成するのが防止されると共に、活
性炭の細孔内に析出されたリチウム金属が非水電解質の
溶媒等と反応するのが抑制され、リチウム二次電池にお
ける充放電効率が低下するのが防止されて、リチウム二
次電池におけるサイクル特性が向上する。
【００１２】一方、負極集電体に最小細孔径が５Å未満
の活性炭を用いると、この活性炭の細孔内にリチウムイ
オンが入りにくくなり、この活性炭の表面においてリチ
ウム金属が析出し、負極においてリチウム金属のデンド
ライトが生成したり、この負極におけるリチウム金属が
非水電解質における溶媒等と接触して反応するようにな
り、また最小細孔径が１５Åを超える活性炭を用いる
と、この活性炭の細孔内にリチウムイオンが溶媒和した
ままの状態で入り込んでリチウム金属が析出し、このよ
うに析出したリチウム金属が活性炭の細孔内に入り込ん
だ非水電解質の溶媒等と接触して反応するようになり、
何れの場合においても、リチウム二次電池における充放
電効率が低下して、サイクル特性が劣化する。
の活性炭を用いると、この活性炭の細孔内にリチウムイ
オンが入りにくくなり、この活性炭の表面においてリチ
ウム金属が析出し、負極においてリチウム金属のデンド
ライトが生成したり、この負極におけるリチウム金属が
非水電解質における溶媒等と接触して反応するようにな
り、また最小細孔径が１５Åを超える活性炭を用いる
と、この活性炭の細孔内にリチウムイオンが溶媒和した
ままの状態で入り込んでリチウム金属が析出し、このよ
うに析出したリチウム金属が活性炭の細孔内に入り込ん
だ非水電解質の溶媒等と接触して反応するようになり、
何れの場合においても、リチウム二次電池における充放
電効率が低下して、サイクル特性が劣化する。
【００１３】ここで、負極集電体に用いる上記の活性炭
は、上記のような特性を有するものであれば粒状、繊維
状等のどのような形態のものであってもよいが、負極集
電体として使用する場合における取り扱いの容易性等を
考慮すると、請求項３に示すように、繊維状の活性炭を
用いることが好ましい。
は、上記のような特性を有するものであれば粒状、繊維
状等のどのような形態のものであってもよいが、負極集
電体として使用する場合における取り扱いの容易性等を
考慮すると、請求項３に示すように、繊維状の活性炭を
用いることが好ましい。
【００１４】また、この発明におけるリチウム二次電池
において、正極に使用する正極材料としては、従来より
一般に使用されている公知の材料を用いることができ、
リチウムイオンの吸蔵，放出が可能な金属化合物、例え
ば、マンガン，コバルト，ニッケル，鉄，バナジウム，
ニオブ等の少なくとも１種を含む金属酸化物や、リチウ
ムを含有するＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＭｎ2
Ｏ4 等のリチウム含有遷移金属酸化物等を使用すること
ができる。特に、請求項４に示すように、正極材料に上
記のようなリチウム含有遷移金属酸化物を使用すると、
充電時に、このリチウム含有遷移金属酸化物に含まれる
リチウムが上記の負極集電体に保持されるようになり、
リチウム金属を予め負極集電体に保持させておく必要が
なく、リチウム金属を用いないで、リチウム二次電池を
作製することができる。
において、正極に使用する正極材料としては、従来より
一般に使用されている公知の材料を用いることができ、
リチウムイオンの吸蔵，放出が可能な金属化合物、例え
ば、マンガン，コバルト，ニッケル，鉄，バナジウム，
ニオブ等の少なくとも１種を含む金属酸化物や、リチウ
ムを含有するＬｉＣｏＯ2 ，ＬｉＮｉＯ2 ，ＬｉＭｎ2
Ｏ4 等のリチウム含有遷移金属酸化物等を使用すること
ができる。特に、請求項４に示すように、正極材料に上
記のようなリチウム含有遷移金属酸化物を使用すると、
充電時に、このリチウム含有遷移金属酸化物に含まれる
リチウムが上記の負極集電体に保持されるようになり、
リチウム金属を予め負極集電体に保持させておく必要が
なく、リチウム金属を用いないで、リチウム二次電池を
作製することができる。
【００１５】また、この発明におけるリチウム二次電池
において、非水電解質としては、溶媒に溶質を溶解させ
た公知の非水電解液や、ゲル状或いは固体状のポリマー
電解質等を用いることができる。
において、非水電解質としては、溶媒に溶質を溶解させ
た公知の非水電解液や、ゲル状或いは固体状のポリマー
電解質等を用いることができる。
【００１６】ここで、非水電解質に使用する溶媒として
も、従来より一般に使用されている公知の溶媒を使用す
ることができ、例えば、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカ
ーボネート、シクロペンタノン、スルホラン、ジメチル
スルホラン、３−メチル−１，３−オキサゾリジン−２
−オン、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、
ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メ
チルプロピルカーボネート、ブチルメチルカーボネー
ト、エチルプロピルカーボネート、ブチルエチルカーボ
ネート、ジプロピルカーボネート、１，２−ジメトキシ
エタン、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、酢酸メチル、酢酸エチ
ル等の有機溶媒を１種又は２種以上組み合わせて使用す
ることができる。
も、従来より一般に使用されている公知の溶媒を使用す
ることができ、例えば、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカ
ーボネート、シクロペンタノン、スルホラン、ジメチル
スルホラン、３−メチル−１，３−オキサゾリジン−２
−オン、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、
ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メ
チルプロピルカーボネート、ブチルメチルカーボネー
ト、エチルプロピルカーボネート、ブチルエチルカーボ
ネート、ジプロピルカーボネート、１，２−ジメトキシ
エタン、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、酢酸メチル、酢酸エチ
ル等の有機溶媒を１種又は２種以上組み合わせて使用す
ることができる。
【００１７】また、上記の溶媒に溶解させる溶質として
も、従来より一般に使用されている公知のものを使用す
ることができ、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸
リチウムＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ，ヘキサフルオロリン酸リチ
ウムＬｉＰＦ6 ，過塩素酸リチウムＬｉＣｌＯ4 ，テト
ラフルオロホウ酸リチウムＬｉＢＦ4 ，トリフルオロメ
タンスルホン酸イミドリチウムＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）
2 等のリチウム化合物を用いることができる。
も、従来より一般に使用されている公知のものを使用す
ることができ、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸
リチウムＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ，ヘキサフルオロリン酸リチ
ウムＬｉＰＦ6 ，過塩素酸リチウムＬｉＣｌＯ4 ，テト
ラフルオロホウ酸リチウムＬｉＢＦ4 ，トリフルオロメ
タンスルホン酸イミドリチウムＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）
2 等のリチウム化合物を用いることができる。
【００１８】また、ゲル状或いは固体状のポリマー電解
質におけるポリマーとしても、従来より一般に使用され
ているポリマーを用いることができ、例えば、ポリエチ
レンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチ
レングリコールジアクリレート架橋体、ポリプロピレン
グリコールジアクリレート架橋体、ポリエチレングリコ
ールメチルエーテルアクリレート架橋体、ポリプロピレ
ングリコールメチルエーテルアクリレート架橋体等を用
いることができる。
質におけるポリマーとしても、従来より一般に使用され
ているポリマーを用いることができ、例えば、ポリエチ
レンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチ
レングリコールジアクリレート架橋体、ポリプロピレン
グリコールジアクリレート架橋体、ポリエチレングリコ
ールメチルエーテルアクリレート架橋体、ポリプロピレ
ングリコールメチルエーテルアクリレート架橋体等を用
いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態に係る
リチウム二次電池を添付図面に基いて具体的に説明す
る。なお、この発明におけるリチウム二次電池は、下記
の実施形態に示したものに限定されるものではなく、そ
の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施でき
るものである。
リチウム二次電池を添付図面に基いて具体的に説明す
る。なお、この発明におけるリチウム二次電池は、下記
の実施形態に示したものに限定されるものではなく、そ
の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施でき
るものである。
【００２０】この実施形態におけるリチウム二次電池に
おいては、図１に示すように、正極１と負極２との間に
リチウムイオン透過性のセパレータ３を介在させ、これ
らをスパイラル状に巻いて電池缶４内に収容させるよう
にしている。
おいては、図１に示すように、正極１と負極２との間に
リチウムイオン透過性のセパレータ３を介在させ、これ
らをスパイラル状に巻いて電池缶４内に収容させるよう
にしている。
【００２１】ここで、この実施形態におけるリチウム二
次電池においては、上記の負極２における負極集電体
に、最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面積が９
６０ｍ 2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活性炭を
用いるようにしている。
次電池においては、上記の負極２における負極集電体
に、最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面積が９
６０ｍ 2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活性炭を
用いるようにしている。
【００２２】そして、上記の電池缶４内に非水電解液を
注液して封口し、正極１を正極リード１ａを介して正極
外部端子５に接続させる一方、負極２を負極リード２ａ
を介して電池缶４に接続させ、正極外部端子５と電池缶
４とを絶縁パッキン６により電気的に分離させている。
注液して封口し、正極１を正極リード１ａを介して正極
外部端子５に接続させる一方、負極２を負極リード２ａ
を介して電池缶４に接続させ、正極外部端子５と電池缶
４とを絶縁パッキン６により電気的に分離させている。
【００２３】なお、この実施形態においては、図１に示
すような円筒型のリチウム二次電池について説明した
が、正極と負極との間に非水電解液を含浸させたセパレ
ータを挟み込み、これらを扁平な電池缶内に収容させた
扁平型のリチウム二次電池であってもよい。
すような円筒型のリチウム二次電池について説明した
が、正極と負極との間に非水電解液を含浸させたセパレ
ータを挟み込み、これらを扁平な電池缶内に収容させた
扁平型のリチウム二次電池であってもよい。
【００２４】（実験）次に、図２に示す試験セル１０を
使用し、この試験セル１０の作用極１４として使用する
負極集電体の種類を変更させて実験を行い、この作用極
１４に最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面積が
９６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活性炭
を用いた実施例のものにおいては、充放電効率が高くな
ることを、比較例を挙げて明らかにする。
使用し、この試験セル１０の作用極１４として使用する
負極集電体の種類を変更させて実験を行い、この作用極
１４に最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面積が
９６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活性炭
を用いた実施例のものにおいては、充放電効率が高くな
ることを、比較例を挙げて明らかにする。
【００２５】ここで、この実験においては、上記の試験
セル１０における対極１１にリチウム金属を、参照極１
２にリチウム金属を使用すると共に、この試験セル１０
内にエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを
１：１の体積比で混合させた混合溶媒にヘキサフルオロ
リン酸リチウムＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解
させた非水電解液１３を収容させるようにした。
セル１０における対極１１にリチウム金属を、参照極１
２にリチウム金属を使用すると共に、この試験セル１０
内にエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを
１：１の体積比で混合させた混合溶媒にヘキサフルオロ
リン酸リチウムＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解
させた非水電解液１３を収容させるようにした。
【００２６】そして、作用極１４として、実施例１にお
いては、最小細孔径が５Åで比表面積が９６０ｍ2 ／ｇ
の活性炭繊維で構成されたものを、実施例２では最小細
孔径が１２Åで比表面積が１５００ｍ2 ／ｇの活性炭繊
維で構成されたものを、実施例３では最小細孔径が１６
Åで比表面積が２０００ｍ2 ／ｇの活性炭繊維で構成さ
れたものを用いるようにした。一方、比較例１において
は、厚みが２０μｍの銅箔上に、比表面積が１００ｍ2
／ｇのアセチレンブラックとポリフッ化ビニリデンとを
９５：５の重量比で混合させた合剤を厚みが２００μｍ
になるように塗布したものを、比較例２では最小細孔径
が２２Åで、比表面積が２３００ｍ2 ／ｇの活性炭繊維
で構成されたものを、比較例３では厚みが２０μｍの銅
箔を、比較例４では厚みが２０μｍのニッケル箔を用い
るようにした。
いては、最小細孔径が５Åで比表面積が９６０ｍ2 ／ｇ
の活性炭繊維で構成されたものを、実施例２では最小細
孔径が１２Åで比表面積が１５００ｍ2 ／ｇの活性炭繊
維で構成されたものを、実施例３では最小細孔径が１６
Åで比表面積が２０００ｍ2 ／ｇの活性炭繊維で構成さ
れたものを用いるようにした。一方、比較例１において
は、厚みが２０μｍの銅箔上に、比表面積が１００ｍ2
／ｇのアセチレンブラックとポリフッ化ビニリデンとを
９５：５の重量比で混合させた合剤を厚みが２００μｍ
になるように塗布したものを、比較例２では最小細孔径
が２２Åで、比表面積が２３００ｍ2 ／ｇの活性炭繊維
で構成されたものを、比較例３では厚みが２０μｍの銅
箔を、比較例４では厚みが２０μｍのニッケル箔を用い
るようにした。
【００２７】そして、上記の試験セル１０において上記
の各作用極１４を使用し、それぞれサイクリックボルタ
メトリー法により充放電効率を測定し、これらの結果を
図３に示した。
の各作用極１４を使用し、それぞれサイクリックボルタ
メトリー法により充放電効率を測定し、これらの結果を
図３に示した。
【００２８】ここで、上記のように充放電効率を測定す
るにあたっては、自然電位の約３０００ｍＶから−１０
ｍＶ／ｍｉｎの電位走査速度で−１００ｍＶまで充電さ
せた後、＋１０ｍＶ／ｍｉｎの電位走査速度で自然電位
の約３０００ｍＶまで放電させ、これを１サイクルとし
て充放電を繰り返して行い、５サイクルにおける充電容
量と放電容量とを測定し、下記の式により充放電効率を
求めた。
るにあたっては、自然電位の約３０００ｍＶから−１０
ｍＶ／ｍｉｎの電位走査速度で−１００ｍＶまで充電さ
せた後、＋１０ｍＶ／ｍｉｎの電位走査速度で自然電位
の約３０００ｍＶまで放電させ、これを１サイクルとし
て充放電を繰り返して行い、５サイクルにおける充電容
量と放電容量とを測定し、下記の式により充放電効率を
求めた。
【００２９】 充放電効率＝（放電容量÷充電容量）×１００
【００３０】図３に示す結果から明らかなように、作用
極１４に、最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面
積が９６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活
性炭繊維で構成されたものを用いた実施例１〜３のもの
においては、比表面積が１００ｍ2 ／ｇのアセチレンブ
ラック用いた比較例１のものや、最小細孔径が２２Å
で、比表面積が２３００ｍ2 ／ｇの活性炭繊維で構成さ
れたものを用いた比較例２のものや、銅箔やニッケル箔
を用いた比較例３，４のものに比べて、充放電効率が著
しく向上していた。
極１４に、最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面
積が９６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活
性炭繊維で構成されたものを用いた実施例１〜３のもの
においては、比表面積が１００ｍ2 ／ｇのアセチレンブ
ラック用いた比較例１のものや、最小細孔径が２２Å
で、比表面積が２３００ｍ2 ／ｇの活性炭繊維で構成さ
れたものを用いた比較例２のものや、銅箔やニッケル箔
を用いた比較例３，４のものに比べて、充放電効率が著
しく向上していた。
【００３１】そして、実施例１〜３に示すような最小細
孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面積が９６０ｍ2 ／
ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活性炭繊維で構成さ
れたものをリチウム二次電池の負極集電体に使用する
と、高い充放電効率が得られるようになり、リチウム二
次電池におけるサイクル特性が向上した。
孔径が５Å〜１６Åの範囲で、比表面積が９６０ｍ2 ／
ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活性炭繊維で構成さ
れたものをリチウム二次電池の負極集電体に使用する
と、高い充放電効率が得られるようになり、リチウム二
次電池におけるサイクル特性が向上した。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
リチウム二次電池においては、負極における負極集電体
に、最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲内で、比表面積が
９６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲内になった活
性炭を用いるようにしたため、このリチウム二次電池を
充電させて負極集電体にリチウム金属を保持させる場合
に、負極集電体に用いた活性炭の細孔内に溶媒が離脱さ
れた状態でリチウムイオンが入り込み、この活性炭の細
孔内においてリチウム金属が析出されるようになり、負
極においてリチウム金属のデンドライトが生成するのが
防止されると共に、活性炭の細孔内に析出されたリチウ
ム金属が非水電解質の溶媒等と反応するのも抑制される
ようになった。
リチウム二次電池においては、負極における負極集電体
に、最小細孔径が５Å〜１６Åの範囲内で、比表面積が
９６０ｍ2 ／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲内になった活
性炭を用いるようにしたため、このリチウム二次電池を
充電させて負極集電体にリチウム金属を保持させる場合
に、負極集電体に用いた活性炭の細孔内に溶媒が離脱さ
れた状態でリチウムイオンが入り込み、この活性炭の細
孔内においてリチウム金属が析出されるようになり、負
極においてリチウム金属のデンドライトが生成するのが
防止されると共に、活性炭の細孔内に析出されたリチウ
ム金属が非水電解質の溶媒等と反応するのも抑制される
ようになった。
【００３３】この結果、この発明におけるリチウム二次
電池においては、充電時に負極においてリチウム金属が
非水電解質における溶媒等と反応するのが抑制され、充
放電効率が低下するのが抑制されて、リチウム二次電池
におけるサイクル特性が向上した。
電池においては、充電時に負極においてリチウム金属が
非水電解質における溶媒等と反応するのが抑制され、充
放電効率が低下するのが抑制されて、リチウム二次電池
におけるサイクル特性が向上した。
【図１】この発明の一実施形態に係るリチウム二次電池
の内部構造を示した概略断面図である。
の内部構造を示した概略断面図である。
【図２】この発明の実験において使用した試験セルの概
略説明図である。
略説明図である。
【図３】この発明の実験において、試験セルの作用極に
使用した活性炭の比表面積と充放電効率との関係を示し
た図である。
使用した活性炭の比表面積と充放電効率との関係を示し
た図である。
１ 正極 ２ 負極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H003 AA04 BB01 BB05 BB15 BD02 BD05 5H014 AA02 AA04 EE08 EE10 5H029 AJ05 AK03 AL06 AM00 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ14 HJ07
Claims (4)
- 【請求項１】 正極と、負極集電体にリチウム金属を保
持させる負極と、非水電解質とを備えたリチウム二次電
池において、上記の負極集電体に最小細孔径が５Å〜１
６Åの範囲にある活性炭を用いたことを特徴とするリチ
ウム二次電池。 - 【請求項２】 正極と、負極集電体にリチウム金属を保
持させる負極と、非水電解質とを備えたリチウム二次電
池において、上記の負極集電体に比表面積が９６０ｍ2
／ｇ〜２０００ｍ2 ／ｇの範囲にある活性炭を用いたこ
とを特徴とするリチウム二次電池 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載したリチウム二次
電池において、上記の負極集電体に繊維状の活性炭を用
いたことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項に記載したリ
チウム二次電池において、上記の正極における正極材料
にリチウム含有遷移金属酸化物を用いたことを特徴とす
るリチウム二次電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25862799A JP2001085005A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | リチウム二次電池 |
| US09/659,595 US6528212B1 (en) | 1999-09-13 | 2000-09-11 | Lithium battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25862799A JP2001085005A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085005A true JP2001085005A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17322912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25862799A Pending JP2001085005A (ja) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001085005A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017517853A (ja) * | 2014-06-13 | 2017-06-29 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム電極およびこれを含むリチウム二次電池 |
| JP2019160730A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム金属二次電池 |
| CN113437294A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-24 | 宁德新能源科技有限公司 | 负极材料、电化学装置和电子装置 |
-
1999
- 1999-09-13 JP JP25862799A patent/JP2001085005A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017517853A (ja) * | 2014-06-13 | 2017-06-29 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム電極およびこれを含むリチウム二次電池 |
| JP2019160730A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム金属二次電池 |
| CN113437294A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-24 | 宁德新能源科技有限公司 | 负极材料、电化学装置和电子装置 |
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