JP2002075451A - Lithium secondary cell - Google Patents

Lithium secondary cell

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JP2002075451A JP2001213908A JP2001213908A JP2002075451A JP 2002075451 A JP2002075451 A JP 2002075451A JP 2001213908 A JP2001213908 A JP 2001213908A JP 2001213908 A JP2001213908 A JP 2001213908A JP 2002075451 A JP2002075451 A JP 2002075451A
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Noriyuki Yoshinaga
宣之 好永
Koji Ueno
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Sanehiro Furukawa
修弘 古川
Toshiyuki Noma
俊之 能間
Masatoshi Takahashi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium secondary cell with small self-discharging ratio, excellent cycle property, and high charge-discharge efficiency. SOLUTION: The lithium secondary cell comprises a positive pole containing a conductive polymer enabled to occlude and release lithium, or a dopant containing conductive polymer obtained by making above conductive polymer contain a dopant as a main material; a negative pole containing graphite of which, the length of crystal grain Lc in the direction of c axis at X-ray diffraction is 150 Å or more (provided that the grain with the length of crystal grain Lc in the direction of c axis at X-ray diffraction of less than 300 Å is excluded) as a maim material; a separator installed between those positive and negative poles; and an electrolyte liquid with an electrolyte solute dissolved in a solvent. A mixed solvent of ethylene carbonate and a solvent with low boiling point (provided that dimethoxyethane is excluded) is used as a solvent of the above material.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、リチウム二次電池に係
わり、詳しくは黒鉛を単一成分又は主成分とする炭素材
料を負極材料とするリチウム二次電池の電解液の改良に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly to an improvement in an electrolyte for a lithium secondary battery using a carbon material containing graphite as a single component or a main component as a negative electrode material.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近時、
リチウム二次電池の負極材料として、可撓性に優れ
る、モッシー状のリチウムが電析するおそれがないな
どの理由から、炭素材料が、従前のリチウム合金に代わ
る負極材料として検討されている。
2. Description of the Related Art In recent years,
As a negative electrode material of a lithium secondary battery, a carbon material has been studied as a negative electrode material that replaces a conventional lithium alloy because it has excellent flexibility and there is no possibility of depositing mossy lithium.

【0003】ところで、従前主に検討されてきた炭素材
料はコークスであり、黒鉛は殆ど検討の対象外に置かれ
ていた。しかし、コークスでは、リチウムの挿入量が充
分には大きくないため、大容量の電池を得難い。本発明
者らが知る限りでは、黒鉛を負極材料として使用してな
る二次電池を提案した文献としては、USP No.
4,423,125をただ一つ挙げ得るのみである。
[0003] By the way, the carbon material which has been mainly studied in the past is coke, and graphite has been almost excluded from the scope of the study. However, in coke, the amount of lithium inserted is not large enough, so that it is difficult to obtain a large-capacity battery. To the knowledge of the present inventors, US Pat.
Only 4,423,125 can be mentioned.

【0004】上記の米国特許公報には、負極材料に活物
質としてのリチウムを吸蔵せる炭素材料を用い、電解液
に、溶媒としての1,3−ジオキソランに電解質溶質と
してのLiAsF6を溶かした溶液を用いた二次電池が
提案されており、同公報が報告するところによれば、サ
イクル特性に優れた二次電池が得られるとのことであ
る。
The above-mentioned US Patent Publication discloses a solution in which a carbon material capable of absorbing lithium as an active material is used as a negative electrode material, and LiAsF 6 as an electrolyte solute is dissolved in 1,3-dioxolane as a solvent in an electrolytic solution. Has been proposed, and the publication reports that a secondary battery having excellent cycle characteristics can be obtained.

【0005】しかしながら、後記する実施例に於いて、
従来電池としてその特性を示すように、上記従来の二次
電池は、サイクル特性(サイクル寿命)はもとより、黒
鉛の単位重量当たりの容量(mAh/g)、初期充放電
効率(%)、電池容量(%)、自己放電率(%/月)、
充放電効率(%)などの多くの点で特性が劣り、実用上
充分満足のいく二次電池ではなかった。
[0005] However, in the embodiment described later,
As shown by the characteristics of a conventional battery, the conventional secondary battery has not only cycle characteristics (cycle life), but also a capacity per unit weight of graphite (mAh / g), an initial charge / discharge efficiency (%), and a battery capacity. (%), Self-discharge rate (% / month),
In many respects, such as charge / discharge efficiency (%), the characteristics were poor, and the secondary battery was not sufficiently satisfactory for practical use.

【0006】これは、1,3−ジオキソランが負極側
(還元側)で重合することに起因するものと推察され
る。
This is presumed to be due to polymerization of 1,3-dioxolane on the negative electrode side (reduction side).

【0007】本発明は、以上の事情に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは、電池容量が大き
く、自己放電率が小さく、サイクル特性に優れ、しかも
充放電効率の高い黒鉛を負極材料とするリチウム二次電
池を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a graphite having a large battery capacity, a small self-discharge rate, excellent cycle characteristics, and high charge / discharge efficiency. An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery used as a negative electrode material.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るリチウム二
次電池においては、上記の目的を達成するために、リチ
ウムを吸蔵放出可能な導電性ポリマー又はこの導電性ポ
リマーにドーパントを含有させたドーパント含有導電性
ポリマーを主材とする正極と、X線回折におけるc軸方
向の結晶子の大きさLcが150Å以上の黒鉛(但し、
X線回折におけるc軸方向の結晶子の大きさLcが30
0Å未満のものを除く)を主材とする負極と、これら正
負両極間に介装されたセパレータと、溶媒に電解質溶質
が溶解された電解液とを備え、上記の溶媒として、エチ
レンカーボネートと、低沸点溶媒(但し、ジメトキシエ
タンを除く)との混合溶媒を用いたのである。
In order to achieve the above object, in a lithium secondary battery according to the present invention, a conductive polymer capable of inserting and extracting lithium or a dopant containing a dopant in the conductive polymer is used. A positive electrode mainly composed of a conductive polymer and graphite having a crystallite size Lc of 150 ° or more in the c-axis direction in X-ray diffraction (however,
The crystallite size Lc in the c-axis direction in X-ray diffraction is 30
A negative electrode having a main material of less than 0 °), a separator interposed between the positive and negative electrodes, and an electrolytic solution in which an electrolyte solute is dissolved in a solvent, and ethylene carbonate as the solvent, A mixed solvent with a low boiling point solvent (excluding dimethoxyethane) was used.

【0009】ここで、本発明におけるリチウム二次電池
において、上記の正極の材料である導電性ポリマー又は
この導電性ポリマーにドーパントを含有させたドーパン
ト含有導電性ポリマーとしては、ポリアニリン等の導電
性ポリマーや、この導電性ポリマーに、下記化1で表さ
れるパーフルオロカーボンスルホン酸(デュポン社製、
商品名「ナフィオン」(Nafion))、パラトルエ
ンスルホン酸リチウム、ポリビニルスルホン酸リチウ
ム、過硫酸リチウム、ポルフィリンポルフィリン等をド
ープしてなるドーパント含有導電性ポリマーを用いるこ
とができる。
In the lithium secondary battery according to the present invention, the conductive polymer as the material of the positive electrode or the dopant-containing conductive polymer obtained by adding a dopant to the conductive polymer may be a conductive polymer such as polyaniline. Also, a perfluorocarbon sulfonic acid (manufactured by DuPont,
Dopant-containing conductive polymers doped with trade name “Nafion”, lithium paratoluenesulfonate, lithium polyvinylsulfonate, lithium persulfate, porphyrin and porphyrin can be used.

【0010】[0010]

【化1】 Embedded image

【0011】そして、上記の正極の材料は、アセチレン
ブラック、カーボンブラック等の導電剤及びポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)、ポリ二フッ化ビニリデ
ン(PVdF)等の結着剤と混練して正極合剤として使
用される。なお、上記の導電性ポリマー及びドーパント
含有導電性ポリマーのうち、導電性に優れるものについ
ては、導電剤を配合することなく結着剤と混練して正極
合剤としてもよい。
The material of the positive electrode is kneaded with a conductive agent such as acetylene black and carbon black and a binder such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene difluoride (PVdF) to form a positive electrode mixture. Used as Among the above-mentioned conductive polymers and dopant-containing conductive polymers, those having excellent conductivity may be kneaded with a binder without blending a conductive agent to form a positive electrode mixture.

【0012】また、本発明におけるリチウム二次電池に
おいて、負極の材料としては、上記のようなX線回折に
おけるc軸方向の結晶子の大きさLcが150Å以上の
黒鉛(但し、X線回折におけるc軸方向の結晶子の大き
さLcが300Å未満のものを除く)を単一成分又は主
成分とする炭素材料が用いられる。
In the lithium secondary battery of the present invention, as a material of the negative electrode, graphite having a crystallite size Lc of 150 ° or more in the c-axis direction in X-ray diffraction as described above (however, A carbon material having a single component or a main component (excluding those having a crystallite size Lc of less than 300 ° in the c-axis direction) is used.

【0013】また、上記の黒鉛としては、平均粒径が1
〜30μmの範囲内である黒鉛、X線回折における格子
面(002)面のd値(d002)が3.35〜3.40
Åの範囲内である黒鉛、比表面積が0.5〜50m2
gの範囲内である黒鉛、真密度が1.9〜2.3g/c
3の範囲内である黒鉛を用いることが好ましく、さら
に、X線回折におけるa軸方向の結晶子の大きさLaが
150Å以上であり、H/Cの原子比の値が0.1以下
であり、ラマン分析におけるG値(1360cm-1/1
590cm-1)が0.05以上である黒鉛を用いること
がより好ましい。
The above graphite has an average particle size of 1%.
Graphite in the range of 3030 μm, the d value (d 002 ) of the lattice plane (002) plane in X-ray diffraction is 3.35 to 3.40
で, a specific surface area of 0.5 to 50 m 2 /
g, graphite having a true density of 1.9 to 2.3 g / c.
It is preferable to use graphite within the range of m 3 , and further, when the size La of the crystallite in the a-axis direction in X-ray diffraction is 150 ° or more and the value of the atomic ratio of H / C is 0.1 or less. Yes, G value in Raman analysis (1360 cm -1 / 1
More preferably, graphite having a 590 cm -1 ) of 0.05 or more is used.

【0014】そして、上記のような黒鉛は、天然黒鉛
か、人造黒鉛か、キッシュ黒鉛かは問われない。因み
に、キッシュ黒鉛とは、製鉄所において溶鉱炉にて20
00°C以上の温度で鉄を溶融させた際に、鉄中に含ま
れている炭素が昇華して炉壁に付着し再結晶して出来た
ものであり、天然黒鉛以上に結晶化度の高い炭素材料で
ある。また、必要に応じて、これらの黒鉛の二種以上の
合剤を用いるようにしてもよい。なお、ここでいう人造
黒鉛には、黒鉛をさらに加工、変成してなる膨張黒鉛な
どの黒鉛系物質も含まれる。
[0014] The graphite as described above may be natural graphite, artificial graphite, or quiche graphite. By the way, quiche graphite is used in smelting furnaces at steelworks.
When iron is melted at a temperature of 00 ° C. or more, carbon contained in iron sublimates and adheres to the furnace wall and is recrystallized, and has a crystallinity higher than that of natural graphite. It is a high carbon material. If necessary, a mixture of two or more of these graphites may be used. The artificial graphite referred to here includes graphite-based substances such as expanded graphite obtained by further processing and denaturing graphite.

【0015】ここで、上記の天然黒鉛としては、スリラ
ンカ産黒鉛、マダガスカル産黒鉛、朝鮮産フレーク状黒
鉛、朝鮮産土状黒鉛、中国産黒鉛などがあり、人造黒鉛
としては、コークス系黒鉛がある。なお、これらの天然
黒鉛及び人造黒鉛のX線回折における格子面(002)
面のd値(d002)及びX線回折におけるc軸方向の結
晶子の大きさLcを表1に示す。
Here, examples of the natural graphite include graphite from Sri Lanka, graphite from Madagascar, flake graphite from Korea, soil graphite from Korea, and graphite from China. Examples of artificial graphite include coke graphite. The lattice plane (002) of these natural graphite and artificial graphite in X-ray diffraction.
Table 1 shows the d value (d 002 ) of the plane and the crystallite size Lc in the c-axis direction in X-ray diffraction.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】また、上記の天然黒鉛の市販品としては、
関西熱化学社製の「NG−2」、「NG−2L」、「N
G−4」、「NG−4L」、「NG−7」、「NG−7
L」、「NG−10」、「NG−10L」、「NG−1
2」、「NG−12L」、「NG−14」、「NG−1
4L」、「NG−100」、「NG−100L」(以
上、純度99%以上の高純度黒鉛);中越黒鉛社製の
「CX−3000」、「FBF」、「BF」、「CB
R」、「SSC−3000」、「SSC−600」、
「SSC−3」、「SSC」、「CX−600」、「C
PF−8」、「CPF−3」、「CPB−6S」、「C
PB」、「96E」、「96L」、「96L−3」、
「90L−3」、「CPC」、「S−87」、「K−
3」、「CF−80」、「CF−48」、「CF−3
2」、「CP−150」、「CP−100」、「C
P」、「HF−80」、「HF−48」、「HF−3
2」、「SC−120」、「SC−80」、「SC−6
0」、「SC−32」(以上、鱗状黒鉛)、「APF−
3000」、「APF」、「AX−600」、「S−
3」、「AP−6」、「AP−3」、「300F」、
「150F」(以上、土状黒鉛);日本黒鉛工業社製の
「CSSP」、「CSPE」、「CSP」、「特C
P」、「CP」、「CP・B」、「CB−150」、
「CB−100」、「F♯1」、「F♯2」、「F♯
3」、「SF・A」、「SF・B」(以上、鱗状黒
鉛)、「AOP」、「AUP」、「ASSP」、「AS
P」、「AP」、「青P」、「APB」、「PD」、
「CA.C」、「P♯1」(以上、土状黒鉛)、「AC
P−1000」、「ACP」、「ACCB−150」、
「SP−5」、「SP−5L」、「SP−10」、「S
P−10L」、「SP−20」、「SP−20L」、
「SCB+100」、「SP−300」、「HOP」
(以上、純度97.5%以上の高純度黒鉛)が例示され
る。
The commercial products of the above natural graphite include:
"NG-2", "NG-2L", "N
G-4 "," NG-4L "," NG-7 "," NG-7 "
L "," NG-10 "," NG-10L "," NG-1 "
2 "," NG-12L "," NG-14 "," NG-1 "
4L "," NG-100 "," NG-100L "(high purity graphite having a purity of 99% or more);" CX-3000 "," FBF "," BF "," CB "manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.
R "," SSC-3000 "," SSC-600 ",
"SSC-3", "SSC", "CX-600", "C
PF-8 "," CPF-3 "," CPB-6S "," C
PB "," 96E "," 96L "," 96L-3 ",
"90L-3", "CPC", "S-87", "K-
3 "," CF-80 "," CF-48 "," CF-3 "
2 "," CP-150 "," CP-100 "," C
P "," HF-80 "," HF-48 "," HF-3 "
2 "," SC-120 "," SC-80 "," SC-6 "
0 "," SC-32 "(above, scaly graphite)," APF-
3000 "," APF "," AX-600 "," S-
3 "," AP-6 "," AP-3 "," 300F ",
"150F" (above, ground graphite); "CSSP", "CSPE", "CSP", "Special C" manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.
P "," CP "," CP-B "," CB-150 ",
“CB-100”, “F $ 1”, “F $ 2”, “F $”
3 "," SF-A "," SF-B "(above, scaly graphite)," AOP "," AUP "," ASSP "," AS "
P "," AP "," Blue P "," APB "," PD ",
"CA.C", "P @ 1" (above, earth graphite), "AC
P-1000 "," ACP "," ACCB-150 ",
"SP-5", "SP-5L", "SP-10", "S
P-10L "," SP-20 "," SP-20L ",
"SCB + 100", "SP-300", "HOP"
(High purity graphite having a purity of 97.5% or more).

【0018】また、上記の人造黒鉛の市販品としては、
中越黒鉛社製の「RA−3000」、「RA−15」、
「RA−44」、「GX−600」、「G−6S」、
「G−3」、「G−150」、「G−100」、「G−
48」、「G−30」、「G−50」;日本黒鉛工業社
製の「HAG−150」、「HAG−15」、「HAG
−5」、「PAG−15」、「PAG−5」、「PAG
−80」、「PAG−60」、「SGS−100」、
「SGS−50」、「SGS−25」、「SGS−1
5」、「SGS−5」、「SGS−1」、「SGP−1
00」、「SGP−50」、「SGP−25」、「SG
P−15」、「SGP−5」、「SGP−1」、「SG
O−100」、「SGO−50」、「SGO−25」、
「SGO−15」、「SGO−5」、「SGO−1」、
「SGX−100」、「SGX−50」、「SGX−2
5」、「SGX−15」、「SGX−5」、「SGX−
1」の他、99.9%以上の高純度人造黒鉛であるとこ
ろの、「QP−2」、「QP−5」、「QP−10」、
「QP−20」が例示される。
[0018] Commercially available products of the above artificial graphite include:
"RA-3000", "RA-15", manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.
"RA-44", "GX-600", "G-6S",
"G-3", "G-150", "G-100", "G-
48 "," G-30 "," G-50 ";" HAG-150 "," HAG-15 "," HAG "manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.
-5 "," PAG-15 "," PAG-5 "," PAG
-80 "," PAG-60 "," SGS-100 ",
“SGS-50”, “SGS-25”, “SGS-1”
5 "," SGS-5 "," SGS-1 "," SGP-1 "
00 "," SGP-50 "," SGP-25 "," SG
P-15 "," SGP-5 "," SGP-1 "," SG
O-100 "," SGO-50 "," SGO-25 ",
"SGO-15", "SGO-5", "SGO-1",
"SGX-100", "SGX-50", "SGX-2
5 "," SGX-15 "," SGX-5 "," SGX-
In addition to "1", "QP-2", "QP-5", "QP-10",
"QP-20" is exemplified.

【0019】また、天然黒鉛をさらに加工、変成してな
る人造黒鉛の市販品としては、天然黒鉛粉末をピッチ、
アクリル、チタネートなどで表面処理して樹脂への分散
性を高めたものとして、日本黒鉛工業社製の「AOP−
Pi5」、「AOP−B5」、「AOP−A5」、「A
OP−T1」が例示される。
As a commercial product of artificial graphite obtained by further processing and denaturing natural graphite, natural graphite powder is used for pitch,
AOP-AOP manufactured by Nippon Graphite Industries Co., Ltd.
Pi5 "," AOP-B5 "," AOP-A5 "," A
OP-T1 "is exemplified.

【0020】また、酸処理により天然黒鉛の層間を広げ
てなる膨張黒鉛の市販品としては、中越黒鉛社製の「S
SLF」、「SSMF」、「SSFF」、「SLF」、
「SMF」、「SFF」、「EMK」、「ELF」、
「EMF」、「EFF」、「CMF」;日本黒鉛工業社
製の「EXP−SPM」、「EXP−12M」、「EX
P−80M」、「EXP−SM」が例示される。
As a commercial product of expanded graphite obtained by expanding the layers of natural graphite by acid treatment, “S” manufactured by Chuetsu Graphite Co., Ltd.
SLF "," SSMF "," SSFF "," SLF ",
"SMF", "SFF", "EMK", "ELF",
“EMF”, “EFF”, “CMF”; “EXP-SPM”, “EXP-12M”, “EX” manufactured by Nippon Graphite Industries, Ltd.
P-80M "and" EXP-SM ".

【0021】また、天然黒鉛及び人造黒鉛以外の黒鉛と
しては、関西熱化学社などから市販されている先に述べ
たキッシュ黒鉛が挙げられるが、これを本発明における
炭素材料として用いてもよい。
Examples of the graphite other than natural graphite and artificial graphite include the above-described quiche graphite commercially available from Kansai Thermochemical Co., Ltd., and may be used as the carbon material in the present invention.

【0022】本発明において用いる炭素材料は、上述し
た黒鉛のみからなるものであってもよく、また黒鉛を主
成分として他の炭素材料を含むものであってもよい。
The carbon material used in the present invention may be composed of only the above-described graphite, or may be composed of graphite as a main component and other carbon materials.

【0023】ここで、黒鉛を主成分とする炭素材料とし
ては、例えば、黒鉛とX線回折におけるc軸方向の結晶
子の大きさLcが8Å以下であるカーボンブラック等の
炭素材料との混合物や、黒鉛とピッチ(石油ピッチ又は
石炭ピッチのいずれも使用可能)との混合物の焼成物で
あってLcが150Å以上であるものが挙げられる。後
者の作製において、Lcが150Å以上の焼成物を得る
ためには、1000°C以上の温度で焼成する必要があ
り、通常は、1000〜3000°Cの温度で焼成する
こととなる。
Examples of the carbon material containing graphite as a main component include a mixture of graphite and a carbon material such as carbon black having a crystallite size Lc of 8 ° or less in the c-axis direction in X-ray diffraction. , A mixture of graphite and pitch (both petroleum pitch and coal pitch can be used) having a Lc of 150 ° or more. In the latter production, in order to obtain a fired product having an Lc of 150 ° or more, it is necessary to fire at a temperature of 1000 ° C. or more, and usually fire at a temperature of 1000 to 3000 ° C.

【0024】そして、このようにカーボンブラックやピ
ッチを黒鉛に添加することにより、黒鉛の芯体(導電性
基板)に対する密着性を向上させることができる。黒鉛
に対するカーボンブラック又はピッチの好適な添加割合
は、黒鉛100重量部に対してカーボンブラック又はピ
ッチが2〜10重量部の範囲である。これは、カーボン
ブラック又はピッチの添加割合が2重量部未満では、上
記の密着性を向上する効果が充分には発現されなくなる
一方、その添加割合が10重量部を越えると、エネルギ
ー密度が低下し、さらには電池容量の低下につながるの
で、何れも好ましくない。
By adding carbon black or pitch to graphite, the adhesion of graphite to a core (conductive substrate) can be improved. The preferred addition ratio of carbon black or pitch to graphite is in the range of 2 to 10 parts by weight of carbon black or pitch based on 100 parts by weight of graphite. This is because when the addition ratio of carbon black or pitch is less than 2 parts by weight, the above-mentioned effect of improving the adhesiveness is not sufficiently exhibited, while when the addition ratio exceeds 10 parts by weight, the energy density decreases. In addition, this leads to a reduction in the battery capacity, and neither is preferable.

【0025】そして、上記のような炭素材料は、常法に
より、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ二フッ化ビニ
リデン等の結着剤と混練して負極合剤として使用され
る。
The above-mentioned carbon material is kneaded with a binder such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene difluoride by a conventional method, and used as a negative electrode mixture.

【0026】また、本発明においては、黒鉛として、粉
末状黒鉛に代えて上記の膨張黒鉛などを用い、この膨張
黒鉛を熱処理及び加圧成形して得たシート状黒鉛を炭素
材料として用いてもよい。
In the present invention, as the graphite, the above-mentioned expanded graphite or the like is used in place of the powdered graphite, and sheet graphite obtained by heat-treating and pressure-forming the expanded graphite is used as the carbon material. Good.

【0027】また、本発明に係リチウム二次電池におい
ては、電解液における溶媒として、上記のようにエチレ
ンカーボネートと、低沸点溶媒(但し、ジメトキシエタ
ンを除く)との混合溶媒を用いるようにする。なお、本
明細書において、低沸点溶媒とは、沸点150°C以下
の溶媒を指称する。
In the lithium secondary battery according to the present invention, a mixed solvent of ethylene carbonate and a low boiling point solvent (excluding dimethoxyethane) is used as a solvent in the electrolytic solution as described above. . In addition, in this specification, a low boiling point solvent refers to a solvent having a boiling point of 150 ° C. or lower.

【0028】ここで、上記の低沸点溶媒としては、1,
2−ジエトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエ
タン(EME)等のエーテル系低沸点溶媒や、ジメチル
カーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DE
C)等のエステル系低沸点溶媒等を用いることができ、
特に、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカー
ボネート(DEC)等のエステル系低沸点溶媒を用いる
ことが好ましい。
Here, the low boiling point solvent is 1,
Low-boiling ether solvents such as 2-diethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DE
Ester-based low-boiling solvents such as C) can be used,
In particular, it is preferable to use an ester-based low boiling point solvent such as dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DEC).

【0029】そして、低沸点溶媒にジメチルカーボネー
トを用いると、ジメチルカーボネートの導電性が高いた
め、特に高率放電特性が向上し、またジエチルカーボネ
ートを用いると、ジエチルカーボネートの低温における
粘度が低く、イオン導電性に優れるため、特に低温放電
特性が向上する。
When dimethyl carbonate is used as the low-boiling solvent, the conductivity of dimethyl carbonate is high, so that the high-rate discharge characteristics are particularly improved. When diethyl carbonate is used, the viscosity of diethyl carbonate at low temperatures is low, Because of the excellent conductivity, the low-temperature discharge characteristics are particularly improved.

【0030】また、エチレンカーボネートに上記低沸点
溶媒を混合させるにあたり、エチレンカーボネートが2
0〜80体積%の割合で含有されるようにすると、高率
放電時における電池容量が大きくなって好ましい。
When mixing the above-mentioned low-boiling solvent with ethylene carbonate, ethylene carbonate is mixed with ethylene carbonate.
It is preferable that the content is contained at a ratio of 0 to 80% by volume because the battery capacity at the time of high-rate discharge increases.

【0031】また、本発明におけるリチウム二次電池に
おいて、上記のような混合溶媒に溶解させる電解質溶質
としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO
4、LiCF3SO3、LiC49SO3、LiN(CF3
SO22、LiAsF6などを用いることができる。そ
して、このような電解質溶質を上記のような溶媒に溶解
させるにあたっては、電解質溶質の割合を0.1〜3モ
ル/リットルにすることが好ましく、より好ましくは、
0.5〜1.5モル/リットルにする。
In the lithium secondary battery of the present invention, examples of the electrolyte solute dissolved in the above-mentioned mixed solvent include LiPF 6 , LiBF 4 , and LiClO 2.
4 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3
SO 2 ) 2 and LiAsF 6 can be used. When dissolving such an electrolyte solute in the above-described solvent, the ratio of the electrolyte solute is preferably set to 0.1 to 3 mol / liter, more preferably,
0.5-1.5 mol / l.

【0032】ここで、本発明の条件を満たす黒鉛を負極
材料とするリチウム二次電池と、本発明の条件を満たさ
ないコークスを負極材料とするリチウム二次電池とにお
いて、各充放電サイクル特性を調べ、その結果を図1に
示した。ここで、図1は、縦軸にLi/Li+ 単極電位
に対する負極の電位(V)を、横軸に炭素材料(黒鉛又
はコークス)1g当たりの容量(mAh/g)をとって
示したグラフであり、本発明の条件を満たす黒鉛を負極
材料とするリチウム二次電池の充放電サイクル特性を実
線で示し、本発明の条件を満たさないコークスを負極材
料とするリチウム二次電池の充放電サイクル特性を破線
で示した。図中の矢符の方向は、充放電の際の負極電位
の昇降の向きを示す。なお、図示の充放電サイクル特性
は、いずれもエチレンカーボネートとジメチルカーボネ
ートとの体積比1:1の混合溶媒を電解液溶媒として使
用した場合の両電池についてのデータである。
Here, the charge / discharge cycle characteristics of a lithium secondary battery using graphite satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material and a lithium secondary battery using coke not satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material are described. Investigation and the results are shown in FIG. Here, FIG. 1 shows the potential (V) of the negative electrode with respect to the Li / Li + unipolar potential on the vertical axis and the capacity (mAh / g) per 1 g of the carbon material (graphite or coke) on the horizontal axis. It is a graph, and shows the charge and discharge cycle characteristics of a lithium secondary battery using graphite satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material by a solid line, and charging and discharging of a lithium secondary battery using coke not satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material. The cycle characteristics are shown by broken lines. The direction of the arrow in the figure indicates the direction of the rise and fall of the negative electrode potential during charging and discharging. Note that the illustrated charge / discharge cycle characteristics are data for both batteries when a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1 is used as an electrolyte solvent.

【0033】先ず、本発明の条件を満たさないコークス
を負極材料とするリチウム二次電池の充放電サイクルに
ついて図1を参照して説明する。初期充電前は3(V)
程度であった負極の電位(a点)は、初期充電が進み、
コークスにLiが吸蔵されるにつれてLi/Li+単極
電位(縦軸の負極の電位はこの電位を基準(0V)とし
て示してある)に近づき、充電完了時にはb点(負極電
位:0V、容量:300mAh/g程度)に至る。な
お、b点でのコークスは茶色〜赤色を呈する。次いで、
第1回目の放電を行うと、放電が進むにつれて負極の電
位は上昇し、放電終止電位(1V程度)を示すc点(容
量:50〜100mAh/g)に至る。この第1回目の
放電の際に、初期充電の際に辿ったルートを戻らずにヒ
ステリシスにc点に至るのは、図中Pで示される容量に
相当するLiがコークスに捕捉されてしまい、その後の
充放電における電極反応では、図中Qで示される容量に
相当する量のLiしか反応に関与できなくなるからであ
る。以後の充放電サイクルの繰り返しにより、負極の電
位はc→b→c→b…の如きサイクルで変動する。
First, a charge / discharge cycle of a lithium secondary battery using coke which does not satisfy the conditions of the present invention as a negative electrode material will be described with reference to FIG. 3 (V) before initial charging
The potential (point a) of the negative electrode, which was about
As Li is occluded in the coke, the potential approaches the Li / Li + unipolar potential (the potential of the negative electrode on the vertical axis indicates this potential as a reference (0 V)). When charging is completed, point b (negative electrode potential: 0 V, capacity) : About 300 mAh / g). In addition, the coke at the point b exhibits brown to red. Then
When the first discharge is performed, the potential of the negative electrode increases as the discharge proceeds, and reaches a point c (capacity: 50 to 100 mAh / g) indicating the discharge termination potential (about 1 V). At the time of the first discharge, the point corresponding to the capacity indicated by P in the figure is that Li is captured by coke because it reaches the point c in a hysteresis without returning to the route followed during the initial charging. This is because in the subsequent electrode reaction in charge and discharge, only the amount of Li corresponding to the capacity indicated by Q in the figure can participate in the reaction. By repeating the subsequent charge / discharge cycle, the potential of the negative electrode fluctuates in a cycle such as c → b → c → b.

【0034】次に、本発明の条件を満たす黒鉛を負極材
料とするリチウム二次電池における充放電サイクルを説
明する。初期充電前は、コークスを負極材料とするリチ
ウム二次電池と同様に、3(V)程度であった負極の電
位(a点)は、初期充電が進み、黒鉛にLiが吸蔵され
るにつれてLi/Li+ 単極電位に近づき、充電完了時
には、Li/Li+ 単極電位に対する電位が0Vである
d点(容量:375mAh/g)に至る。なお、d点で
の黒鉛は黄金色を呈し、このことから、またX線回折か
らもC6Liが生成したことが確認される。次いで、第
1回目の放電を行うと、放電が進むにつれて負極の電位
は上昇し、放電終止電位(1V程度)を示すe点(容
量:25mAh/g)に至る。以後の充放電サイクルの
繰り返しにより、負極の電位はe→d→e→d…の如き
サイクルで変動する。
Next, a charge / discharge cycle in a lithium secondary battery using graphite satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material will be described. Before the initial charging, the potential (point a) of the negative electrode was about 3 (V), as in the lithium secondary battery using coke as the negative electrode material. / Li + unipolar potential, and at the completion of charging, reaches a point d (capacity: 375 mAh / g) where the potential with respect to the Li / Li + monopolar potential is 0 V. Note that the graphite at the point d has a golden color, which confirms that C 6 Li was generated from X-ray diffraction. Next, when the first discharge is performed, the potential of the negative electrode increases as the discharge proceeds, and reaches a point e (capacity: 25 mAh / g) indicating a discharge end potential (about 1 V). By repeating the subsequent charge / discharge cycle, the potential of the negative electrode fluctuates in a cycle such as e → d → e → d.

【0035】図1に示す充放電サイクル特性に基づき、
黒鉛を負極材料とするリチウム二次電池とコークスを負
極材料とするリチウム二次電池との電池特性を比較する
と、黒鉛を負極材料とするリチウム二次電池における初
期充電の際の黒鉛1g当たりの仕込み容量は375mA
h/g程度(d点)と大きいのに対して、コークスを負
極材料とするリチウム二次電池における初期充電の際の
コークス1g当たりの仕込み容量は300mAh/g程
度(b点)と小さく、また黒鉛を負極材料とするリチウ
ム二次電池の放電終止電位1Vまでの黒鉛1g当たりの
容量は350mAh/g程度(d−e)と大きいのに対
して、コークスを負極材料とするリチウム二次電池の放
電終止電圧1Vまでのコークス1g当たりの容量は20
0〜250mAh/g程度(b−c)と小さい。
Based on the charge / discharge cycle characteristics shown in FIG.
Comparing the battery characteristics of a lithium secondary battery using graphite as a negative electrode material and a lithium secondary battery using coke as a negative electrode material, the charge per gram of graphite at the time of initial charging in a lithium secondary battery using graphite as a negative electrode material Capacity is 375mA
The charging capacity per gram of coke at the time of initial charging in a lithium secondary battery using coke as a negative electrode material is as small as about 300 mAh / g (point b), whereas it is as large as about h / g (point d). A lithium secondary battery using graphite as a negative electrode material has a large capacity per gram of graphite up to a discharge termination potential of 1 V of about 350 mAh / g (de), whereas a lithium secondary battery using coke as a negative electrode material has a large capacity. The capacity per g of coke up to the discharge end voltage 1V is 20
It is as small as about 0 to 250 mAh / g (bc).

【0036】このことは、本発明の条件を満たす黒鉛を
負極材料とするリチウム二次電池の充放電効率が、本発
明の条件を満たさないコークスを負極材料とするリチウ
ム二次電池に比べて高いことを意味する。
This means that the charge / discharge efficiency of a lithium secondary battery using graphite satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material is higher than that of a lithium secondary battery using coke not satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material. Means that.

【0037】また、黒鉛を負極材料とするリチウム二次
電池の充放電曲線は、d点からe点に向かう放電中、
殆ど平坦でe点に近づいたところで急激に負極電位が上
昇しているのに対して、コークスを負極材料とするリチ
ウム二次電池の充放電曲線は、b点からc点に向かう
につれて漸増している。
The charge / discharge curve of a lithium secondary battery using graphite as a negative electrode material is as follows during discharge from point d to point e.
While the negative electrode potential rises sharply when approaching point e almost flat, the charge / discharge curve of the lithium secondary battery using coke as the negative electrode material gradually increases from point b to point c. I have.

【0038】このことは、本発明の条件を満たす黒鉛を
負極材料とするリチウム二次電池が、本発明の条件を満
たさないコークスを負極材料とするリチウム二次電池に
比べて、放電電圧の平坦性の点でも優れていることを意
味する。
This means that the lithium secondary battery using graphite satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material has a flatter discharge voltage than the lithium secondary battery using coke not satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material. It means that it is also excellent in terms of sex.

【0039】そして、上記のように本発明の条件を満た
さないコークスを負極材料とするリチウム二次電池に比
べて、本発明の条件を満たす黒鉛を負極材料とするリチ
ウム二次電池の充放電効率が高く、且つ、その放電電圧
が平坦であるということは、本発明の条件を満たす黒鉛
を負極材料とするリチウム二次電池の放電容量が、本発
明の条件を満たさないコークスを負極材料とするリチウ
ム二次電池の比べて大きいことを意味している。
The charge / discharge efficiency of the lithium secondary battery using graphite satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material is lower than that of the lithium secondary battery using coke not satisfying the conditions of the present invention as a negative electrode material as described above. Is high, and that the discharge voltage is flat means that the discharge capacity of a lithium secondary battery using graphite as a negative electrode material satisfying the conditions of the present invention is a coke that does not satisfy the conditions of the present invention as a negative electrode material. This means that it is larger than a lithium secondary battery.

【0040】[0040]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples, and may be carried out by appropriately changing the scope of the present invention. Is possible.

【0041】(参考例1) 〔正極の作製〕炭酸コバルトと炭酸リチウムとをCo:
Liの原子比1:1で混合した後、空気中で900°C
で20時間熱処理してLiCoO2を得た。
(Reference Example 1) [Preparation of Positive Electrode] Cobalt carbonate and lithium carbonate were mixed with Co:
After mixing at an atomic ratio of 1: 1 Li, 900 ° C in air
For 20 hours to obtain LiCoO 2 .

【0042】このようして得た正極材料としてのLiC
oO2に、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着
剤としてのフッ素樹脂ディスパージョンとを、重量比9
0:6:4の比率で混合して正極合剤を得た。そして、
この正極合剤を集電体としてのアルミニウムの箔に圧延
し、250°Cで2時間真空下で熱処理して正極を作製
した。
LiC as the cathode material thus obtained was used.
oO 2 was mixed with acetylene black as a conductive agent and a fluororesin dispersion as a binder in a weight ratio of 9;
The mixture was mixed at a ratio of 0: 6: 4 to obtain a positive electrode mixture. And
This positive electrode mixture was rolled into an aluminum foil as a current collector, and heat-treated under vacuum at 250 ° C. for 2 hours to produce a positive electrode.

【0043】〔負極の作製〕400メッシュパスの負極
材料としての中国産の天然黒鉛、人造黒鉛、ロンザグラ
ファイトのそれぞれに、結着剤としてのフッ素樹脂ディ
スパージョンを、重量比95:5の比率で混合して負極
合剤を得た。そして、これらの負極合剤を、集電体とし
てのアルミニウムの箔にそれぞれ圧延し、250°Cで
2時間真空下で熱処理して、各炭素材料を主材とする負
極を作製した。ここで、負極に用いる黒鉛の粒径は40
0メッシュパスが好ましく、2〜14μmが好ましい。
[Preparation of Negative Electrode] A fluororesin dispersion as a binder was added to each of natural graphite, artificial graphite and Lonza graphite produced in China as negative electrode materials of 400 mesh pass in a weight ratio of 95: 5. The mixture was mixed to obtain a negative electrode mixture. Then, these negative electrode mixtures were rolled into aluminum foils as current collectors, respectively, and heat-treated under vacuum at 250 ° C. for 2 hours to prepare negative electrodes mainly composed of carbon materials. Here, the particle size of graphite used for the negative electrode is 40
A 0 mesh pass is preferable, and 2 to 14 μm is preferable.

【0044】また、上記の中国産の天然黒鉛、人造黒
鉛、ロンザグラファイトのX線回折におけるc軸方向の
結晶子の大きさLcは、何れも300Å以上であった。
The size Lc of the crystallite in the c-axis direction in the X-ray diffraction of the natural graphite, artificial graphite and Lonza graphite produced in China was 300 ° or more.

【0045】ここで、X線回折は次に示す測定条件によ
り行った(以下のX線回折も同じ測定条件による)。 線源:CuKα スリット:発散スリット1°、散乱スリット1°、受光
スリット0.3mm ゴニオ半径:180mm グラファイト湾曲結晶モノクロメータ
Here, X-ray diffraction was carried out under the following measurement conditions (the same X-ray diffraction was used under the same measurement conditions). Source: CuKα Slit: Divergent slit 1 °, Scattering slit 1 °, Receiving slit 0.3mm Goniometer radius: 180mm Graphite curved crystal monochromator

【0046】〔電解液の調製〕エチレンカーボネートと
ジメチルカーボネートとの体積比1:1の混合溶媒に、
LiPF6を1モル/リットル溶かして電解液を調製し
た。なお、混合比は、0.001:1〜1:0.01の
範囲が好ましい。
[Preparation of Electrolyte Solution] A mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate having a volume ratio of 1: 1 was added to
LiPF 6 was dissolved at 1 mol / liter to prepare an electrolytic solution. The mixing ratio is preferably in the range of 0.001: 1-1: 0.01.

【0047】〔参考電池BA1〜BA3の作製〕以上の
正負両極及び電解質を用いて円筒形非水電解液二次電池
を作製した。炭素材料として天然黒鉛を用いたものを参
考電池BA1、人造黒鉛を用いたものを参考電池BA
2、ロンザグラファイトを用いたものを参考電池BA3
で表す。なお、セパレータとしては、イオン透過性のポ
リプロピレン(ダイセル社製、商品名「ジュラガー
ド」)を用いた。
[Preparation of Reference Batteries BA1 to BA3] A cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery was prepared using the positive and negative electrodes and the electrolyte described above. Reference battery BA1 using natural graphite as a carbon material, reference battery BA using artificial graphite
2. Use Lonza graphite as reference battery BA3
Expressed by In addition, as the separator, ion-permeable polypropylene (trade name “Duraguard” manufactured by Daicel Corporation) was used.

【0048】図2は作製した参考電池BA1〜BA3の
断面図であり、これらの参考電池BA1〜BA3は、正
極1及び負極2、これら両電極を離隔するセパレータ
3、正極リード4、負極リード5、正極外部端子6、負
極缶7などからなる。正極1及び負極2は電解液が注入
されたセパレータ3を介して渦巻き状に巻き取られた状
態で負極缶7内に収容されており、正極1は正極リード
4を介して正極外部端子6に、また負極2は負極リード
5を介して負極缶7に接続され、電池BA1内部で生じ
た化学エネルギーを電気エネルギーとして外部へ取り出
し得るようになっている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the prepared reference batteries BA1 to BA3. The reference batteries BA1 to BA3 have a positive electrode 1 and a negative electrode 2, a separator 3 separating these electrodes, a positive electrode lead 4, and a negative electrode lead 5. , A positive electrode external terminal 6, a negative electrode can 7, and the like. The positive electrode 1 and the negative electrode 2 are housed in a negative electrode can 7 while being spirally wound through a separator 3 into which an electrolytic solution has been injected. The positive electrode 1 is connected to a positive electrode external terminal 6 through a positive electrode lead 4. The negative electrode 2 is connected to a negative electrode can 7 via a negative electrode lead 5, so that chemical energy generated inside the battery BA1 can be taken out as electric energy.

【0049】(比較例1)負極材料として、Lcが26
Åのコークスを用いたこと以外は、上記の参考例1と同
様にして、比較電池BC1を作製した。
Comparative Example 1 As a negative electrode material, Lc was 26.
A comparative battery BC1 was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that coke was used.

【0050】(各電池の充放電特性)図3は、上記の参
考電池BA1〜BA3及び比較電池BC1の250mA
(定電流放電)における2サイクル目以降の充放電特性
を、縦軸に電圧(V)を横軸に時間(h)をとって示し
たグラフであり、また図4及び図5は、それぞれ参考電
池BA1、参考電池BA2の充放電特性を、比較電池B
C1の充放電特性と比較したものであり、縦軸にLi/
Li+ 単極電位に対する負極の電位(V)を、横軸に充
放電容量(mAh/g)をとって示したグラフである。
(Charge / Discharge Characteristics of Each Battery) FIG. 3 shows the 250 mA of the reference batteries BA1 to BA3 and the comparative battery BC1.
FIG. 4 is a graph showing the charge / discharge characteristics after the second cycle in (constant current discharge), with the vertical axis representing voltage (V) and the horizontal axis representing time (h). The charge and discharge characteristics of the battery BA1 and the reference battery BA2 were compared with those of the comparative battery B.
It is a comparison with the charge / discharge characteristics of C1.
5 is a graph showing the potential (V) of the negative electrode with respect to the Li + monopolar potential, with the charge and discharge capacity (mAh / g) on the horizontal axis.

【0051】これらの図より、負極材料に中国産の天然
黒鉛、人造黒鉛、ロンザグラファイトを用いた参考電池
BA1〜BA3は、負極材料にコークスを用いた比較電
池BC1に比し、優れた充放電特性を有することが理解
される。
From these figures, it can be seen that the reference batteries BA1 to BA3 using Chinese natural graphite, artificial graphite and Lonza graphite as the negative electrode material had better charge / discharge than the comparative battery BC1 using coke as the negative electrode material. It is understood to have properties.

【0052】また、図6は上記の参考電池BA1、BA
2及び比較電池BC1のサイクル特性を、縦軸に放電容
量(mAh/g)を、横軸にサイクル数をとって示した
グラフである。同図より、負極材料に中国産の天然黒
鉛、人造黒鉛を用いた参考電池電池BA1、BA2は、
負極材料にコークスを用いた比較電池BC1に比べて、
優れたサイクル特性を発現することが分かる。
FIG. 6 shows the above reference batteries BA1, BA
2 is a graph showing the cycle characteristics of Comparative Battery No. 2 and Comparative Battery BC1, the discharge capacity (mAh / g) on the vertical axis, and the number of cycles on the horizontal axis. From the figure, reference battery cells BA1 and BA2 using Chinese natural graphite and artificial graphite as the negative electrode material
Compared to the comparative battery BC1 using coke as the negative electrode material,
It can be seen that excellent cycle characteristics are exhibited.

【0053】また、上記の参考電池BA1〜BA3及び
比較電池BC1について、それぞれ充電した後、室温で
1カ月保存し、保存特性を測定した。その結果、自己放
電率は、上記の参考電池BA1〜BA3では2〜5%/
月であり、比較電池BC1では15%/月であった。
The above reference batteries BA1 to BA3 and comparative battery BC1 were each charged, stored at room temperature for one month, and measured for storage characteristics. As a result, the self-discharge rate is 2 to 5% / in the above reference batteries BA1 to BA3.
And 15% / month for the comparative battery BC1.

【0054】(参考例2)負極材料として、上記の中国
産の天然黒鉛100重量部に対して、ピッチ5重量部を
添加した混合物を1000°Cの温度で焼成した炭素材
料を用いるようにし、それ以外は、上記の実施例1と同
様にして参考電池BA4を作製した。ここで、上記のよ
うにして得た炭素材料は、X線回折におけるc軸方向の
結晶子の大きさLcが150Åであった。
(Reference Example 2) As a negative electrode material, a carbon material obtained by calcining a mixture obtained by adding 5 parts by weight of pitch to 100 parts by weight of natural graphite produced in China at a temperature of 1000 ° C. was used. Otherwise, the procedure of Example 1 was repeated to fabricate a reference battery BA4. Here, the carbon material obtained as described above had a crystallite size Lc of 150 ° in the c-axis direction in X-ray diffraction.

【0055】図7は、上記の参考電池BA4のサイクル
特性を、縦軸に電池の放電容量(mAh/g)を、横軸
にサイクル数をとって示したグラフである。なお、図7
には、負極材料として上記の天然黒鉛だけを用いた参考
電池BA1及びコークスを用いた比較電池BC1のサイ
クル特性も、比較のために示してある。
FIG. 7 is a graph showing the cycle characteristics of the reference battery BA4, the vertical axis representing the discharge capacity (mAh / g) of the battery, and the horizontal axis representing the number of cycles. FIG.
For comparison, the cycle characteristics of the reference battery BA1 using only the above-described natural graphite as a negative electrode material and the comparative battery BC1 using coke are also shown for comparison.

【0056】同図より、参考電池BA4は、炭素材料の
電極からの脱落が少ないため、コークスを用いた比較電
池BC1や天然黒鉛だけを用いた参考電池BA1に比べ
て、優れたサイクル特性を発現することが分かる。
As can be seen from the figure, the reference battery BA4 exhibits superior cycle characteristics because the carbon material is less likely to fall off from the electrode than the comparative battery BC1 using coke and the reference battery BA1 using only natural graphite. You can see that

【0057】(参考例3)負極材料として、上記の中国
産の天然黒鉛100重量部に対して、X線回折における
c軸方向の結晶子の大きさLcが8Åのカーボンブラッ
クを5重量部添加した混合物を用い、それ以外は、上記
の参考例1と同様にして参考電池BA5を作製した。
(Reference Example 3) As a negative electrode material, 5 parts by weight of carbon black having a crystallite size Lc of 8 ° in the c-axis direction in X-ray diffraction was added to 100 parts by weight of the above natural graphite produced in China. A reference battery BA5 was produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the mixture was used.

【0058】図8は、上記の参考電池BA5のサイクル
特性を、縦軸に電池の放電容量(mAh/g)を、横軸
にサイクル数をとって示したグラフである。なお、図8
には、負極材料として上記の天然黒鉛だけを用いた参考
電池BA1及びコークスを用いた比較電池BC1のサイ
クル特性も、比較のために示してある。
FIG. 8 is a graph showing the cycle characteristics of the reference battery BA5, the vertical axis representing the discharge capacity (mAh / g) of the battery, and the horizontal axis representing the number of cycles. FIG.
For comparison, the cycle characteristics of the reference battery BA1 using only the above-described natural graphite as a negative electrode material and the comparative battery BC1 using coke are also shown for comparison.

【0059】同図より、参考電池BA5は、炭素材料の
電極からの脱落が少ないため、コークスを用いた比較電
池BC1や天然黒鉛だけを用いた参考電池BA1に比べ
て、優れたサイクル特性を発現することが分かる。
As can be seen from the figure, the reference battery BA5 exhibits superior cycle characteristics because the carbon material is less likely to fall off the electrode, compared to the reference battery BC1 using coke and the reference battery BA1 using only natural graphite. You can see that

【0060】(参考例4)電解液の溶媒として、エチレ
ンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DM
C)との体積比1:1の混合溶媒に代えて、参考電池B
A6ではエチレンカーボネートとジエチルカーボネート
(DEC)との体積比1:1の混合溶媒を、比較電池B
C2ではエチレンカーボネートとジプロピルカーボネー
ト(DPC)との体積比1:1の混合溶媒を、従来電池
では1,3−ジオキソラン(1,3−DOL)を用い、
それ以外は上記の参考例1と同様にして、参考電池BA
6、比較電池BC2及び従来電池を作製した。
Reference Example 4 As a solvent for the electrolytic solution, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DM)
Reference battery B instead of the mixed solvent having a volume ratio of 1: 1 with C)
In A6, a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (DEC) at a volume ratio of 1: 1 was mixed with a comparative battery B.
In C2, a mixed solvent of ethylene carbonate and dipropyl carbonate (DPC) having a volume ratio of 1: 1 was used, and in a conventional battery, 1,3-dioxolane (1,3-DOL) was used.
Other than that, the reference battery BA
6. A comparative battery BC2 and a conventional battery were produced.

【0061】図9は、これらの電池の充放電特性を、縦
軸に負極の電位(V)を、横軸に充放電容量をとって示
したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the charge / discharge characteristics of these batteries, with the vertical axis representing the negative electrode potential (V) and the horizontal axis representing the charge / discharge capacity.

【0062】同図より、参考電池BA6は、上記の参考
電池BA1と同様、比較電池BC2及び従来電池に比べ
て優れた充放電特性を発現することが分かる。
It can be seen from the figure that the reference battery BA6 exhibits superior charge / discharge characteristics as compared with the comparative battery BC2 and the conventional battery, similarly to the above-described reference battery BA1.

【0063】(参考例5)X線回折における格子面(0
02)面のd値(d002)の異なる13種の炭素材料を
用いて負極を作製し、それ以外は上記の参考例1と同様
にして、13種の電池を作製した。
Reference Example 5 The lattice plane (0
Negative electrodes were manufactured using 13 types of carbon materials having different d values (d 002 ) on the 02) plane, and 13 types of batteries were manufactured in the same manner as in Reference Example 1 except for the above.

【0064】図10は、炭素材料のd002値と電池の放
電容量との関係を示すグラフであり、電池の放電容量
(mAh/g)を縦軸に、また使用した炭素材料のd
002値(Å)を横軸にとって示したものである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the d 002 value of the carbon material and the discharge capacity of the battery. The vertical axis indicates the discharge capacity (mAh / g) of the battery, and the d 002 of the carbon material used.
002 value (Å) is shown on the horizontal axis.

【0065】同図より、d002が3.35〜3.40Å
である黒鉛を炭素材料として用いた電池は、大きな放電
容量を有することが分かる。
From the figure, d 002 is 3.35 to 3.40 °.
It can be seen that a battery using graphite as a carbon material has a large discharge capacity.

【0066】(参考例6)真密度の異なる12種の炭素
材料を用いて負極を作製し、それ以外は上記の参考例1
と同様にして、12種の電池を作製した。
Reference Example 6 A negative electrode was manufactured using 12 kinds of carbon materials having different true densities.
In the same manner as described above, 12 types of batteries were produced.

【0067】図11は、炭素材料の真密度と電池の放電
容量との関係を示すグラフであり、電池の放電容量(m
Ah/g)を縦軸に、また使用した炭素材料の真密度
(g/cm3)を横軸にとって示したものである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the true density of the carbon material and the discharge capacity of the battery.
Ah / g) is shown on the vertical axis, and the true density (g / cm 3 ) of the carbon material used is shown on the horizontal axis.

【0068】同図より、真密度が1.9〜2.3g/c
3である黒鉛を炭素材料として用いた電池は、大きな
放電容量を有することが分かる。
From the figure, it can be seen that the true density is 1.9 to 2.3 g / c.
battery using graphite as m 3 as the carbon material is found to have a large discharge capacity.

【0069】(参考例7)平均粒径の異なる9種の炭素
材料を用いて負極を作製し、それ以外は上記の参考例1
と同様にして、9種の電池を作製した。
(Reference Example 7) A negative electrode was manufactured using nine kinds of carbon materials having different average particle diameters.
In the same manner as in the above, nine types of batteries were produced.

【0070】図12は、炭素材料の平均粒径と電池の放
電容量との関係を示すグラフであり、電池の放電容量
(mAh/g)を縦軸に、また使用した炭素材料の平均
粒径(μm)を横軸にとって示したものである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the average particle size of the carbon material and the discharge capacity of the battery. The vertical axis indicates the discharge capacity (mAh / g) of the battery, and the average particle size of the carbon material used. (Μm) is shown on the horizontal axis.

【0071】同図より、平均粒径が1〜30μmである
黒鉛を炭素材料として用いた電池は、大きな放電容量を
有することが分かる。
From the figure, it can be seen that a battery using graphite having an average particle size of 1 to 30 μm as a carbon material has a large discharge capacity.

【0072】(参考例8)比表面積の異なる13種の炭
素材料を用いて負極を作製し、それ以外は上記の参考例
1と同様にして、13種の電池を作製した。
Reference Example 8 Negative electrodes were produced using 13 kinds of carbon materials having different specific surface areas, and 13 kinds of batteries were produced in the same manner as in Reference Example 1 except for the above.

【0073】図13は、炭素材料の比表面積と電池の放
電容量との関係を示すグラフであり、電池の放電容量
(mAh/g)を縦軸に、また使用した炭素材料の比表
面積(m2/g)を横軸にとって示したグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the specific surface area of the carbon material and the discharge capacity of the battery. The vertical axis indicates the discharge capacity (mAh / g) of the battery, and the specific surface area (m 2 / g) on the horizontal axis.

【0074】同図より、比表面積が0.5〜50m2
gである黒鉛を炭素材料として用いた電池は、大きな放
電容量を有することが分かる。
As shown in the figure, the specific surface area is 0.5 to 50 m 2 /
It can be seen that a battery using graphite as a carbon material has a large discharge capacity.

【0075】(参考例9)X線回折におけるc軸方向の
結晶子の大きさLcの異なる11種の炭素材料を用いて
負極を作製し、それ以外は上記の参考例1と同様にし
て、11種の電池を作製した。
Reference Example 9 A negative electrode was manufactured using eleven kinds of carbon materials having different crystallite sizes Lc in the c-axis direction in X-ray diffraction. Eleven types of batteries were produced.

【0076】図14は、炭素材料のLcと電池の放電容
量との関係を示すグラフであり、電池の放電容量(mA
h/g)を縦軸に、また使用した炭素材料のLc(Å)
を横軸にとって示したグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between Lc of the carbon material and the discharge capacity of the battery, and shows the discharge capacity (mA) of the battery.
h / g) on the vertical axis, and Lc (Å) of the carbon material used.
Is a graph showing the horizontal axis.

【0077】同図より、Lcが150Å以上、特に30
0Å以上である黒鉛を負極材料として用いた電池は、大
きな放電容量を有することが分かる。
From the figure, it can be seen that Lc is 150 ° or more, especially 30 °.
It can be seen that a battery using graphite of 0 ° or more as a negative electrode material has a large discharge capacity.

【0078】(参考例10)電解液として、表4及び表
5に示す混合溶媒にLiPF6を1モル/リットルの割
合で溶解させた電解液を用いるようにし、それ以外は上
記の参考例1と同様にして、21種の電池を作製した。
Reference Example 10 As the electrolyte, an electrolyte in which LiPF 6 was dissolved at a ratio of 1 mol / liter in a mixed solvent shown in Tables 4 and 5 was used. In the same manner as described above, 21 types of batteries were produced.

【0079】そして、この参考例10における各電池を
100mAで放電して、黒鉛特性[単位重量当たりの容
量(mAh/g)及び初期充放電効率(%)]及び電池
特性[電池容量(mAh)、自己放電率(%/月)、サ
イクル寿命(回)、充放電効率(%)]を測定し、その
結果を表2及び表3に示した。
Then, each battery in Reference Example 10 was discharged at 100 mA to obtain graphite characteristics [capacity per unit weight (mAh / g) and initial charge / discharge efficiency (%)] and battery characteristics [battery capacity (mAh)]. , Self-discharge rate (% / month), cycle life (times), charge / discharge efficiency (%)], and the results are shown in Tables 2 and 3.

【0080】[0080]

【表2】 [Table 2]

【0081】[0081]

【表3】 [Table 3]

【0082】(参考例11)電解液として、表4及び表
5に示す混合溶媒にLiPF6を1モル/リットルの割
合で溶解させた電解液を用いるようにし、それ以外は上
記の参考例1と同様にして、21種の電池を作製した。
そして、この参考例11における各電池についても、上
記のように100mAで放電して、上記の参考例10と
同じ項目について測定し、その結果を表4及び表5に示
した。
(Reference Example 11) As the electrolytic solution, an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved at a ratio of 1 mol / liter in the mixed solvents shown in Tables 4 and 5 was used. In the same manner as described above, 21 types of batteries were produced.
The batteries of Reference Example 11 were also discharged at 100 mA as described above, and the same items as those of Reference Example 10 were measured. The results are shown in Tables 4 and 5.

【0083】[0083]

【表4】 [Table 4]

【0084】[0084]

【表5】 [Table 5]

【0085】ここで、上記の表2〜表5の結果から明ら
かなように、ジメチルカーボネートやジエチルカーボネ
ートからなる低沸点溶媒と、エチレンカーポネートとの
混合溶媒を用いた場合、上記の黒鉛特性や電池特性が向
上していた。
Here, as is clear from the results of Tables 2 to 5, when a mixed solvent of a low boiling point solvent composed of dimethyl carbonate or diethyl carbonate and ethylene carbonate is used, the above graphite characteristics and Battery characteristics were improved.

【0086】(参考例12)電解液として、表6及び表
7に示すように、エチレンカーボネートに対して、低沸
点溶媒であるジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、1,2―ジエトキシエタン、エトキシメトキシエ
タンをそれぞれ1:1の体積比で混合させた混合溶媒
に、LiPF6を1モル/リットルの割合で溶解させた
電解液を用いるようにし、それ以外は上記の参考例1と
同様にして、4種の電池を作製した。そして、この参考
例12における各電池についても、上記のように100
mAで放電して、上記の参考例10と同じ項目について
測定し、その結果を表6及び表7に示した。
REFERENCE EXAMPLE 12 As shown in Tables 6 and 7, as an electrolyte, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, which are solvents having a low boiling point, relative to ethylene carbonate were used. Are mixed with each other in a volume ratio of 1: 1 to use an electrolyte solution in which LiPF 6 is dissolved at a ratio of 1 mol / liter, and otherwise the same as in Reference Example 1 above. Seed batteries were made. And, as for each battery in Reference Example 12, 100
After discharging at mA, the same items as those in Reference Example 10 were measured, and the results are shown in Tables 6 and 7.

【0087】[0087]

【表6】 [Table 6]

【0088】[0088]

【表7】 [Table 7]

【0089】この結果、エチレンカーボネートに対し
て、低沸点溶媒であるジメチルカーボネート、ジエチル
カーボネート、1,2―ジエトキシエタン、エトキシメ
トキシエタンを混合させた混合溶媒を用いた場合、上記
の黒鉛特性や電池特性が高くなっていた。
As a result, when a mixed solvent in which dimethyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-diethoxyethane and ethoxymethoxyethane, which are low-boiling solvents, were mixed with ethylene carbonate was used, the above graphite characteristics and Battery characteristics were high.

【0090】(参考例13)電解液として、表8及び表
9に示すように、エチレンカーボネートに低沸点溶媒で
あるジメチルカーボネートを1:1の体積比で混合させ
た混合溶媒に、同表に示す各電解液溶質を1モル/リッ
トルの割合で溶解させた電解液を用いるようにし、それ
以外は上記の参考例1と同様にして、6種の電池を作製
した。そして、この参考例13における各電池について
も、上記のように100mAで放電して、上記の参考例
10と同じ項目について測定し、その結果を表8及び表
9に示した。
(Reference Example 13) As shown in Tables 8 and 9, as the electrolytic solution, a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, which is a low boiling point solvent, mixed at a volume ratio of 1: 1 was used. Six kinds of batteries were produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the electrolyte solution in which each of the electrolyte solution solutes shown was dissolved at a rate of 1 mol / liter was used. And also about each battery in this reference example 13, it discharged at 100 mA as mentioned above and measured about the same item as the above-mentioned reference example 10, and the result was shown in Table 8 and Table 9.

【0091】[0091]

【表8】 [Table 8]

【0092】[0092]

【表9】 [Table 9]

【0093】この結果、エチレンカーボネートに低沸点
溶媒であるジメチルカーボネートを1:1の体積比で混
合させた混合溶媒に、同表に示す各電解液溶質を溶解さ
せた各電解液を用いた場合においても、上記の黒鉛特性
や電池特性が高くなっていた。
As a result, it was found that each electrolyte obtained by dissolving each electrolyte solute shown in the same table in a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate with dimethyl carbonate as a low boiling point solvent at a volume ratio of 1: 1 was used. Also, the graphite characteristics and battery characteristics described above were high.

【0094】(参考例14)電解液の溶媒として、エチ
レンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(D
MC)との体積混合比が、100:0、90:10、8
0:20、70:30、60:40、50:50、4
0:60、30:70、20:80、10:90、0:
100になった11種の溶媒を用い、各溶媒にそれぞれ
LiPF6を1モル/リットルの割合で溶解させた電解
液を用いると共に、正極材料としてLiNiO2を使用
し、それ以外は上記の参考例1と同様にして、11種の
電池を作製した。
Reference Example 14 Ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (D
MC) is 100: 0, 90:10, 8
0:20, 70:30, 60:40, 50:50, 4
0:60, 30:70, 20:80, 10:90, 0:
100 kinds of 11 solvents, an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved in each solvent at a rate of 1 mol / liter, LiNiO 2 was used as a positive electrode material, and other than the above reference examples In the same manner as in Example 1, 11 types of batteries were produced.

【0095】そして、この参考例14における各電池に
ついて、1Aで放電して電池容量(mAh)を求め、エ
チレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート
(DMC)との体積混合比率(体積%)と電池容量(m
Ah)との関係を調べ、その結果を図15のグラフに示
した。
For each battery in Reference Example 14, the battery was discharged at 1 A to determine the battery capacity (mAh), and the volume mixing ratio (volume%) of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) and the battery capacity (M
Ah) was examined, and the results are shown in the graph of FIG.

【0096】この結果、エチレンカーボネートとジメチ
ルカーボネートとの混合溶媒を用いた場合において、上
記のように1Aで放電した場合における電池容量は、エ
チレンカーボネートを20〜80体積%の範囲で含有さ
せた混合溶媒を使用した電池において高くなっていた。
As a result, in the case where a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate was used, the battery capacity when discharging at 1 A as described above was a mixed capacity containing ethylene carbonate in the range of 20 to 80% by volume. It was higher in batteries using solvents.

【0097】(参考例15)電解液の溶媒として、エチ
レンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(D
EC)との体積混合比が、100:0、90:10、8
0:20、70:30、60:40、50:50、4
0:60、30:70、20:80、10:90、0:
100になった11種の溶媒を用い、各溶媒にそれぞれ
LiPF6を1モル/リットルの割合で溶解させた電解
液を用いると共に、正極材料としてLiNiO2を使用
し、それ以外は上記の参考例1と同様にして、11種の
電池を作製した。
Reference Example 15 Ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (D
EC) is 100: 0, 90:10, 8
0:20, 70:30, 60:40, 50:50, 4
0:60, 30:70, 20:80, 10:90, 0:
100 kinds of 11 solvents, an electrolytic solution in which LiPF 6 was dissolved in each solvent at a rate of 1 mol / liter, LiNiO 2 was used as a positive electrode material, and other than the above reference examples In the same manner as in Example 1, 11 types of batteries were produced.

【0098】そして、この参考例15における各電池に
ついても、1Aで放電して電池容量(mAh)を求め、
エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート
(DEC)との体積混合比率(体積%)と電池容量(m
Ah)との関係を調べ、その結果を図16のグラフに示
した。
For each battery in Reference Example 15, the battery was discharged at 1 A to obtain the battery capacity (mAh).
Volume mixing ratio (vol%) of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) and battery capacity (m
Ah) was examined, and the results are shown in the graph of FIG.

【0099】この結果、エチレンカーボネートとジエチ
ルカーボネートとの混合溶媒を用いた場合において、上
記のように1Aで放電した場合における電池容量は、エ
チレンカーボネートを20〜80体積%の範囲で含有さ
せた混合溶媒を使用した電池において高くなっていた。
As a result, when a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate was used, the battery capacity in the case of discharging at 1 A as described above was a mixed capacity containing ethylene carbonate in the range of 20 to 80% by volume. It was higher in batteries using solvents.

【0100】(参考例16)電解液の溶媒として、エチ
レンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(D
MC)とジエチルカーボネート(DEC)との体積混合
比が、100:0:0、90:5:5、80:10:1
0、70:15:15、60:20:20、50:2
5:25、40:30:30、30:35:35、2
0:40:40、10:45:45、0:50:50に
なった11種の溶媒を用い、各溶媒にそれぞれLiPF
6を1モル/リットルの割合で溶解させた電解液を用い
ると共に、正極材料としてLiNiO2を使用し、それ
以外は上記の参考例1と同様にして、11種の電池を作
製した。
Reference Example 16 Ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (D
MC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume mixing ratio of 100: 0: 0, 90: 5: 5, 80: 10: 1.
0, 70:15:15, 60:20:20, 50: 2
5:25, 40:30:30, 30:35:35, 2
Using 11 kinds of solvents of 0:40:40, 10:45:45 and 0:50:50, LiPF was used for each solvent.
Eleven batteries were produced in the same manner as in Reference Example 1 except that an electrolytic solution in which 6 was dissolved at a rate of 1 mol / liter was used, and LiNiO 2 was used as a positive electrode material.

【0101】そして、この参考例16における各電池に
ついても、1Aで放電して電池容量(mAh)を求め、
エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート
(DMC)とジエチルカーボネート(DEC)との体積
混合比率(体積%)と電池容量(mAh)との関係を調
べ、その結果を図17のグラフに示した。
For each battery in Reference Example 16, the battery was discharged at 1 A to obtain the battery capacity (mAh).
The relationship between the volume mixing ratio (vol%) of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DEC) and the battery capacity (mAh) was examined, and the results are shown in the graph of FIG.

【0102】この結果、エチレンカーボネートとジメチ
ルカーボネートとジエチルカーボネートとの混合溶媒を
用いた場合において、上記のように1Aで放電した場合
における電池容量は、エチレンカーボネートを20〜8
0体積%の範囲で含有させた混合溶媒を使用した電池に
おいて高くなっていた。
As a result, when a mixed solvent of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate was used, when the battery was discharged at 1 A as described above, the battery capacity of ethylene carbonate was 20 to 8
The value was higher in the battery using the mixed solvent contained in the range of 0% by volume.

【0103】(実施例1)正極に用いる導電性ポリマー
を得るにあたり、それぞれ0.5モルのモノマーを1規
定のホウフッ化水素酸水溶液1リットルに溶かし、これ
に0.5モルの過硫酸アンモニウムを1規定のホウフッ
化水素酸水溶液1リットルに溶かした溶液を滴下して沈
澱させた。そして、これに1規定の水酸化ナトリウム水
溶液を添加して陰イオンを除去した後、これを充分に水
洗し、メタノール洗浄した後、これを80°Cで真空乾
燥させて、下記の表10〜表12に示すポリアニリンと
ポリピロールとポリチオフェンとポリカルバゾールとポ
リイミノジベンジルの5種類の導電性ポリマー粉末を得
た。
Example 1 In order to obtain a conductive polymer used for the positive electrode, 0.5 mol of each monomer was dissolved in 1 liter of a 1N aqueous solution of borofluoric acid, and 0.5 mol of ammonium persulfate was added thereto. A solution dissolved in 1 liter of a prescribed aqueous solution of borofluoric acid was dropped and precipitated. Then, a 1N aqueous solution of sodium hydroxide was added thereto to remove anions, and this was thoroughly washed with water, washed with methanol, and dried in vacuo at 80 ° C. Five kinds of conductive polymer powders of polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polycarbazole and polyiminodibenzyl shown in Table 12 were obtained.

【0104】次いで、上記の各導電性ポリマー粉末を加
圧成型し、この成型体を正極に用いる一方、リチウム金
属を負極に用い、ナフィオン(商品名)、ポリビニルス
ルホン酸リチウム、過硫酸リチウム、パラトルエンスル
ホン酸リチウムから選択されるドーパントを溶かした非
水溶媒中において充電し、正極に用いた各導電性ポリマ
ー粉末内に前記ドーパントをドープして、下記の表10
〜表12に示す10種類のドーパント含有導電性ポリマ
ーを得た。
Next, each of the above conductive polymer powders was molded under pressure, and the molded body was used as a positive electrode. On the other hand, lithium metal was used as a negative electrode, and Nafion (trade name), lithium polyvinyl sulfonate, lithium persulfate, para The battery was charged in a non-aqueous solvent in which a dopant selected from lithium toluene sulfonate was dissolved, and the dopant was doped into each conductive polymer powder used for the positive electrode.
-10 kinds of dopant-containing conductive polymers shown in Table 12 were obtained.

【0105】次いで、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LiPF6を1モル/リットルの割合で溶解させた電
解液中において、上記の各導電性ポリマー及びドーパン
ト含有導電性ポリマーを3mA/cm2の定電流で陰極
還元して、各導電性ポリマー及びドーパント含有導電性
ポリマーにリチウムを挿入した。
Next, in an electrolytic solution obtained by dissolving LiPF 6 at a ratio of 1 mol / liter in a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and dimethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1, the above conductive polymer and The dopant-containing conductive polymer was subjected to cathodic reduction at a constant current of 3 mA / cm 2 to insert lithium into each of the conductive polymers and the dopant-containing conductive polymer.

【0106】次いで、上記のようにして得た15種の導
電性ポリマーを正極材料として用いるようにし、それ以
外は、上記の参考例1の場合と同様にして、実施例とな
る15種の電池を作製した。
Next, the 15 kinds of conductive polymers obtained as described above were used as a positive electrode material, and the other conditions were the same as in the case of Reference Example 1 except that the 15 kinds of Was prepared.

【0107】そして、この実施例となる各電池をそれぞ
れ100mAで放電して、正極容量(mAh/g)、電
池容量(mAh)、自己放電率(%/月)、サイクル寿
命(回)及び充放電効率(%)を測定し、その結果を表
10〜12に示した。
Then, each of the batteries according to this example was discharged at 100 mA to obtain a positive electrode capacity (mAh / g), a battery capacity (mAh), a self-discharge rate (% / month), a cycle life (times), and a charge. The discharge efficiency (%) was measured, and the results are shown in Tables 10 to 12.

【0108】[0108]

【表10】 [Table 10]

【0109】[0109]

【表11】 [Table 11]

【0110】[0110]

【表12】 [Table 12]

【0111】この結果、上記の各導電性ポリマー及びド
ーパント含有導電性ポリマーを正極に用いた実施例の各
電池においては、電池容量、自己放電率、サイクル寿命
の特性が改善されていた。
As a result, in each of the batteries using the above-described conductive polymers and the dopant-containing conductive polymer for the positive electrode, the characteristics of the battery capacity, the self-discharge rate, and the cycle life were improved.

【0112】なお、上記の各参考例において示した特性
は、上記のような導電性ポリマー及びドーパント含有導
電性ポリマーを正極に用いた実施例のものにも適用で
き、同様の特性を示すものである。
The characteristics shown in each of the above reference examples can be applied to the examples using the conductive polymer and the dopant-containing conductive polymer for the positive electrode as described above, and show the same characteristics. is there.

【0113】また、上記の実施例では本発明を円筒形電
池に適用する場合の具体例について説明したが、電池の
形状は特に制限なく、本発明は角形、偏平形等、種々の
形状のリチウム二次電池に適用し得るものである。
In the above embodiments, specific examples in which the present invention is applied to a cylindrical battery have been described. However, the shape of the battery is not particularly limited, and the present invention is applicable to lithium batteries having various shapes such as a rectangular shape and a flat shape. This is applicable to a secondary battery.

【0114】[0114]

【発明の効果】本発明に係るリチウム二次電池は、電池
容量が大きく、充放電効率が高いなど本発明は優れた特
有の効果を奏する。
The lithium secondary battery according to the present invention has excellent specific effects such as a large battery capacity and a high charge / discharge efficiency.

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

【図1】参考電池BA1〜BA3及び比較電池BC1の
各充放電サイクル特性を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing charge / discharge cycle characteristics of reference batteries BA1 to BA3 and a comparative battery BC1.

【図2】円筒型電池の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a cylindrical battery.

【図3】参考電池BA1〜BA3及び比較電池BC1の
各充放電特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing charge / discharge characteristics of reference batteries BA1 to BA3 and a comparative battery BC1.

【図4】参考電池BA1の充放電特性を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing charge / discharge characteristics of a reference battery BA1.

【図5】参考電池BA2の充放電特性を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing charge / discharge characteristics of a reference battery BA2.

【図6】参考電池BA1、BA2及び比較電池BC1の
各サイクル特性を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing cycle characteristics of reference batteries BA1, BA2 and comparative battery BC1.

【図7】参考電池BA4の充放電特性を示すグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph showing charge / discharge characteristics of a reference battery BA4.

【図8】参考電池BA5のサイクル特性を示すグラフで
ある。
FIG. 8 is a graph showing cycle characteristics of a reference battery BA5.

【図9】参考電池BA6、比較電池BC2及び従来電池
の各サイクル特性を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing cycle characteristics of a reference battery BA6, a comparative battery BC2, and a conventional battery.

【図10】炭素材料のd002値と電池の放電容量との関
係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the d 002 value of a carbon material and the discharge capacity of a battery.

【図11】炭素材料の真密度と電池の放電容量との関係
を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the true density of a carbon material and the discharge capacity of a battery.

【図12】炭素材料の平均粒径と電池の放電容量との関
係を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the average particle size of a carbon material and the discharge capacity of a battery.

【図13】炭素材料の比表面積と電池の放電容量との関
係を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the specific surface area of a carbon material and the discharge capacity of a battery.

【図14】炭素材料のX線回折におけるc軸方向の結晶
子の大きさLcと電池の放電容量との関係を示すグラフ
である。
FIG. 14 is a graph showing a relationship between a crystallite size Lc in the c-axis direction in X-ray diffraction of a carbon material and a discharge capacity of a battery.

【図15】参考例14において、エチレンカーボネート
(EC)とジメチルカーボネート(DMC)との体積混
合比率(体積%)と電池容量(mAh)との関係を示し
た図である。
FIG. 15 is a view showing a relationship between a volume mixing ratio (volume%) of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) and a battery capacity (mAh) in Reference Example 14.

【図16】参考例15において、エチレンカーボネート
(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との体積混
合比率(体積%)と電池容量(mAh)との関係を示し
た図である。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a volume mixing ratio (vol%) of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) and a battery capacity (mAh) in Reference Example 15.

【図17】参考例16において、エチレンカーボネート
(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とジエチル
カーボネート(DEC)との体積混合比率(体積%)と
電池容量(mAh)との関係を示した図である。
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a volume mixing ratio (vol%) of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC) and a battery capacity (mAh) in Reference Example 16. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

BA1 電池 1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 正極リード 5 負極リード 6 正極外部端子 7 負極缶 BA1 Battery 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Positive electrode lead 5 Negative electrode lead 6 Positive external terminal 7 Negative electrode can

フロントページの続き (72)発明者 上野 浩司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 古川 修弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 高橋 昌利 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AK16 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ09 HJ02 HJ04 HJ05 HJ07 HJ08 HJ13 5H050 AA02 AA08 BA17 CA08 CA20 CB08 DA13 EA10 EA24 HA02 HA04 HA05 HA07 HA08 HA13Continuation of the front page (72) Koji Ueno 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiro Furukawa 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Inside Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toshiyuki Noma 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Prefecture Inside Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Masatoshi Takahashi 2-5-2 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. F term (reference) 5H029 AJ02 AJ03 AK03 AK16 AL07 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ09 HJ02 HJ04 HJ05 HJ07 HJ08 HJ13 5H050 AA02 AA08 BA17 CA08 CA20 CB08 DA13 EA04 HA07 HA02 HA07

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムを吸蔵放出可能な導電性ポリマ
ー又はこの導電性ポリマーにドーパントを含有させたド
ーパント含有導電性ポリマーを主材とする正極と、X線
回折におけるc軸方向の結晶子の大きさLcが150Å
以上の黒鉛(但し、X線回折におけるc軸方向の結晶子
の大きさLcが300Å未満のものを除く)を主材とす
る負極と、これら正負両極間に介装されたセパレータ
と、溶媒に電解質溶質が溶解された電解液とを備え、上
記の溶媒として、エチレンカーボネートと、低沸点溶媒
(但し、ジメトキシエタンを除く)との混合溶媒を用い
たことを特徴とするリチウム二次電池。
1. A cathode mainly composed of a conductive polymer capable of inserting and extracting lithium or a conductive polymer containing a dopant in which the conductive polymer is doped, and a crystallite size in the c-axis direction in X-ray diffraction. Lc is 150Å
A negative electrode mainly composed of the above graphite (excluding a crystallite size Lc of less than 300 ° in the c-axis direction in X-ray diffraction), a separator interposed between the positive and negative electrodes, and a solvent A lithium secondary battery comprising: an electrolytic solution in which an electrolyte solute is dissolved; and a mixed solvent of ethylene carbonate and a low boiling point solvent (excluding dimethoxyethane) as the solvent.
【請求項2】 前記の低沸点溶媒が、エステル系低沸点
溶媒であることを特徴とする請求項1に記載のリチウム
二次電池。
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the low-boiling solvent is an ester-based low-boiling solvent.
【請求項3】 前記の低沸点溶媒が、ジメチルカーボネ
ート、ジエチルカーボネート、1,2―ジエトキシエタ
ン、エトキシメトキシエタンから選択される少なくとも
1種の溶媒であることを特徴とする請求項1に記載のリ
チウム二次電池。
3. The method according to claim 1, wherein the low-boiling solvent is at least one solvent selected from dimethyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-diethoxyethane, and ethoxymethoxyethane. Lithium secondary battery.
【請求項4】 前記の混合溶媒は、エチレンカーボネー
トとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとか
らなることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次
電池。
4. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the mixed solvent comprises ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate.
【請求項5】 前記の混合溶媒中にエチレンカーボネー
トが20〜80体積%含有されていることを特徴とする
請求項1〜4の何れか1項に記載のリチウム二次電池。
5. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the mixed solvent contains 20 to 80% by volume of ethylene carbonate.
【請求項6】 前記のドーパントが、パーフルオロカー
ボンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸リチウム、ポ
リビニルスルホン酸リチウム、過硫酸リチウム、ポルフ
ィリンから選択される少なくとも1種であることを特徴
とする請求項1〜5の何れか1項に記載のリチウム二次
電池。
6. The method according to claim 1, wherein the dopant is at least one selected from perfluorocarbonsulfonic acid, lithium paratoluenesulfonate, lithium polyvinylsulfonate, lithium persulfate, and porphyrin. The lithium secondary battery according to claim 1.
【請求項7】 前記の黒鉛のX線回折における(00
2)面のd値が3.35〜3.40Åであることを特徴
とする請求項1〜6の何れか1項に記載のリチウム二次
電池。
7. The X-ray diffraction of graphite (00)
2) The lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the d value of the surface is 3.35 to 3.40 °.
【請求項8】 前記の黒鉛のX線回折における(00
2)面のd値が3.554〜3.365Åであることを
特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載のリチウム
二次電池。
8. The X-ray diffraction of graphite (00)
2) The lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the d value of the surface is 3.554 to 3.365 °.
【請求項9】 前記の黒鉛の平均粒径が1〜30μmで
あることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載
のリチウム二次電池。
9. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the average particle size of the graphite is 1 to 30 μm.
【請求項10】 前記の黒鉛の比表面積が0.5〜50
2 /gであることを特徴とする請求項1〜9の何れか
1項に記載のリチウム二次電池。
10. A graphite having a specific surface area of 0.5 to 50.
The lithium secondary battery according to any one of claims 1-9, characterized in that the m 2 / g.
【請求項11】 前記黒鉛の真密度が1.9〜2.3g
/cm3 であることを特徴とする請求項1〜10の何れ
か1項に記載のリチウム二次電池。
11. The true density of the graphite is 1.9 to 2.3 g.
/ Cm < 3 >, The lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 10, wherein
【請求項12】 前記の電解液にLiPF6 が溶質とし
て溶解していることを特徴とする請求項1〜11の何れ
か1項に記載のリチウム二次電池。
12. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein LiPF 6 is dissolved in the electrolyte as a solute.
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