JP2004511422A - ポテト形状で、表面に不純物が僅かな割合でしか存在しないグラファイト粒子、およびその製法 - Google Patents

Abstract

ポテト形状の変形されたグラファイト粒子群に関し、グラファイト粒子群は、その内部構造中に不純物を含んでおり、表面に、僅かな割合で一つ乃至複数の不純物を含むか全く含まず、不純物は、天然のグラファイト中によく見られるものである。又、本発明は、変形されたグラファイトを主成分とする粒子群であって、金属の沈着物及び／又は炭酸の沈着物で被覆されたグラファイトのプリズム形の粒子群から成るものに関し、グラファイトの粒子群は、吸湿剤及び／又は酸素捕集剤として有用であり、循環過程に於ける性能故に、負極の製作に用いると特に有用である。負極は、充電できる電気化学式発電機用の負極の製作に用いるのが好ましい。本発明は又、これらの粒子群の製法、および、これらの粒子群を含む電極の製法に関する。
【選択図】図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変形したグラファイト（黒鉛）の粒子、および、形状がポテト形であるという特色を持つグラファイトを主成分とする粒子に関するものである。本発明は又、このような新規の粒子の製法、並びに、こうして作られた粒子を、特に吸湿剤及び／又は酸素捕集剤として用いる使用法に関するものでもある。本発明の製法は、数学関数を用いて得られる数値を制御することによって監視することができる。この数学関数は、グラファイトの結晶構造の形状（端縁、基底部、ＬｃおよびＬａ）の特徴を表す規則正しい関数である。本発明の新規の粒子を、電気化学的な用途に用いる場合には、電極の密度が増し、リチウム、ナトリウムなどの添加物質の拡散の動きが増しつつ循環過程に於ける安定性も増している。
【０００２】
【従来の技術】
グラファイトは、電気化学的に興味深い性質を持っている。自然界においてふんだんに入手できる天然のグラファイトの場合はといえば、可逆容量が３７２ｍＡｈ／ｇであることと電圧の山の高さがリチウムに近いことが目立っている。
合衆国に於いてＳａｎｙｏに対してＵＳ−Ａ−５，８８２，８１８として交付された特許中に言及されているように、グラファイトは、市販のリチウム−イオン−バッテリ中に導入されている。グラファイトには、原価が安く済むという他にも様々な興味深い特徴があるので、天然のグラファイトが、リチウム−イオン−バッテリ中のアノードの素材として有力な候補となったのである。しかしながら、グラファイトの粒子は小片の形で存在しているので、こうした物理的形状のために、一様な電極の分散は不確かなままとなっている。こういう次第で、この分散を効果的なものとするためには、リチウム−イオン−バッテリ用の電極を製作する際に、カレンダー（ロール機械）にかける段階を追加して設ける必要がある（Ｔｅｔｓｕｙａ Ｏｓａｋａ及びＭａｄｈａｖ Ｄａｔｔａ著、電子機器用のエネルギー貯蔵システム、２０００年刊、１２５ページ）。圧密度が低いと電極の厚みは増すことになるものである。アノードの性能は、グラファイトのタイプと、グラファイト粒子の物理的形状次第で決まってくる。グラファイト中にイオンを最初に有効に付加できるかどうかは、固有の表面と、表面の端縁部の割合とに関わってくる（Ｋ，Ｚａｇｈｉｂ他、電気化学学会誌、１４７（６）２１１０〜２１１５，２０００）。固有の表面がわずかだと、薄膜に於ける不動態化もそれだけ起こらなくなる。
【０００３】
天然のグラファイトは、専ら薄片の形で存在しているが、これに対して人造のグラファイトは、薄片の形にでも、繊維状にでも、或いは球形にでもできる。薄片形状の場合には、特恵的な向きにある程度揃えやすくなり、電極中に異方性がもたらされることになる。このように向きを揃えておけば、端縁部を横切るリチウム付加の動きが減少する。市場に出ている唯一の球形の炭素としては、メゾカーボン・マイクロビーズ（ＭＣＭＢ）がある。このＭＣＭＢは、大阪ガスの製品で、２８００℃に於いて処理されたものである（Ｔ．Ｋａｓｕｈ他　Ｊ．電力源６８（１９９７）、９９）。この炭素は、人造のグラファイトであるが、形を整えるためには高温に於いて費用の掛かる処理を施さなければならず、さらに複雑な合成が必要とされているので生産コストが嵩むことになる。この人造グラファイトの場合に得られる最大の可逆容量は２８０ｍＡｈ／ｇ程度で、これは、天然のグラファイトの場合の容量が３７２ｍＡｈ／ｇであるのに比べると低い数値である。
【０００４】
２０００年１０月３１日に、Ｋａｎｓａｉ Ｎｅｔｓｕｋｋａｇａｋｕ株式会社に対して交付された米国特許ＵＳ−Ａ−６，１３９，９９０には、変形を加えて丸くしたグラファイトの粒子についての説明がある。その説明によれば、このグラファイト粒子は、ほぼ球形であるが、円形度は０．８６以上で、Ｘ線回析法によって計測すると、面００２と面１１０との間の強度の比のピーク値が０．００５０を下回ることはないという特色がある。なお、面００２はグラファイトの層に平行な面であり、面１１０はグラファイトの層に垂直な面であって、グラファイトの層は、任意に方向を決める場合に指標となるものである。これらの粒子は粒径分布に関していえば均質性に乏しいので、電気化学的電池、特に、電解質としてプロピレンの炭酸塩（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）を用いている電池に於ける使用は制限されることになり、又、低温での使用のためには大いに不利な点となっている。同様に、これらのグラファイト粒子を使用している電気化学電池は安全性に乏しいことも確言されている。
【０００５】
ＯＳＡＫＡ ＧＡＳ株式会社の名前で出願された特許願ＥＰ−Ａ−０，９１６，６１８について言えば、空洞部を設けたグラファイト材が説明されているが、このグラファイト材を含む電極の電気化学的な容量が増すように、グラファイト材には最適の方法で空洞部が設けられていると説明されている。これらのグラファイト材を、一次タイプのバッテリに使用した場合には利益のあることが明らかにされているが、他の電気化学的な用途に用いても余り利益はない。というのも、これらのグラファイト材は、特に、構造がもろく、そのため、４００ｍＡｈ／ｇを上回る容量に対しては安定性がないからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
天然のグラファイトを球形のグラファイトに変形するために必要な操作には、薄片の形で存在している標準的天然グラファイトと比べても、球形の人造グラファイト（ＭＣＭＢ）と比べても、明らかな利点がある。
こういう次第で、安定した形状であって且つ簡単に圧密して密度を増すことのできるグラファイトを主成分とする粒子群、しかも、電気化学的な容量や異方性が、既知の形状のグラファイト粒子群よりも優っているような粒子群が必要とされてきたのである。こうした粒子を用いれば、特に、均質で密な電極を作ることができ、一方では、ＰＣの使用を促進することにもなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下に述べる特徴を有する。
請求項１に記載の本発明は、グラファイト（好ましくは、合成グラファイト）から得た変形グラファイトの粒子群である。これらの粒子群の構造面のパラメータは、次の関係式ｆ１ｅ＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（Ｙ−１）〕と、ｆ２ｅ＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（Ｙ−１）〕との少なくとも一つにあてはまっているものとするが、これらの関係式において、Ｙは、１以上の実数を表し、Ｂは粒子の長さをμｍ単位で表した数値、Ｔは、粒子の厚みをμｍ単位で表した数値とし、該粒子は、ポテト形状で、次の二つの特徴の少なくとも一つを備えているものとする。
二つの特徴とは、即ち：
−密度表示が０．３〜１．５の範囲、好ましくは０．５〜１．４の範囲、さらに好ましくは１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲であること；および、
−分布比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが２〜５の範囲内におさまっていて、粒子の大きさが１μｍ〜５０μｍの範囲であり、好ましくは分布比Ｄ９０／Ｄ１０が２．２〜４．２の範囲で、粒子の大きさが２μｍ〜３０μｍの範囲であること、の二つである。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、グラファイトから得られた変形グラファイトの粒子群で、これらの粒子はポテト形状で、その内部構造中に不純物を含み、表面においても一つ以上の不純物を好ましくは２％〜４％の範囲の割合で含み、さらに次の三つの特徴の少なくとも一つを備えているものとする。三つの特徴とは即ち：
−先述の方法で計測した密度表示が０．３〜１．５の範囲、好ましくは０．５〜１．４の範囲、さらに好ましくは１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲の数値であること；
−先述の方法で計測した、比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが、２．２〜４．２の範囲内におさまっていて、粒子の大きさが２〜３０μｍの範囲内であること；および
−粒子の表面にはＮａＣｌ及び／またはＮＨ_４Ｆの粒子（好ましくはポテト形状、さらに好ましくは球形の粒子）が付けられていて、好ましくは、これらのＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆの粒子の総量が変形グラファイトの粒子の総量の１〜１０％、好ましくは１〜４％に相当していること、の三つである。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項２による変形グラファイトの粒子であって、ＴＧＡ分析の結果、重量損に関わる初期温度の数値が、５６０〜６６０℃の範囲内のものであることを特徴とするグラファイト粒子である。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかによる変形グラファイト粒子群において、該不純物が、次の化学元素群の中の少なくとも一つの化学元素であるグラファイトの粒子群である。化学元素群とは、即ち、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃａ（カルシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｂａ（バリウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｉｕ、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｌｉ（リチウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｂ（鉛）、及びＰｒ（プラセオジム）である。
【００１１】
請求項５に記載の本発明は、請求項４による変形グラファイト粒子群において、粒子群中に存在する不純物の重量パーセンテージが、変形グラファイト粒子の総量に対して表した場合、そして焼灰法によって計測した場合、１〜１０％の範囲内、好ましくは２〜４％の範囲内に収まっているグラファイト粒子群である。
【００１２】
請求項６に記載の本発明は、請求項５による変形グラファイト粒子群であって、表面に不純物はほとんどなく、好ましくは表面に不純物がないグラファイト粒子群である。
【００１３】
請求項７に記載の本発明は、グラファイトから得た変形グラファイトの粒子群であって、これらの粒子はポテト形状をしていて、次の化合物群、すなわち、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、セラミック、或いはこれらの混合物のうちの少なくとも一つを５〜２０％の割合で含んでおり、これらの化合物は、変形グラファイト粒子に対して物理的な力によって付けられているのが好ましく、該粒子は次の三つの特徴の少なくとも一つを備えているものとする。三つの特徴とは即ち：
−先述の方法によって計測した密度表示が０．３〜１．５の範囲内、好ましくは０．４〜１．４の範囲内、更に好ましくは１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲内におさまっていること；
−先述の方法によって計測した比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが、大きさが１〜５０μｍの範囲の粒子の場合には２〜５の範囲におさまっており、大きさが２〜３０μｍの範囲の粒子の場合には、比Ｄ９０／Ｄ１０が２．２〜４．２の範囲におさまっていること；及び
−粒子の表面には、ＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆの粒子（できれば・・・形が好ましい）が付けてあり、好ましくは、ＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆのこれらの粒子の総量が変形グラファイト粒子の総量の１〜４％となっていること、の三つである。
【００１４】
請求項８に記載の本発明は、請求項１〜７のいずれかによる変形グラファイト粒子群において、面と面との間の距離ｄ_００２が３３〜３．４オングストロームの範囲におさまっており、及び／又は、ＢＥＴが０．５ｇ／ｍ^２〜５０ｇ／ｍ^２の範囲におさまっているグラファイト粒子群である。
【００１５】
請求項９に記載の本発明は、請求項１〜８のいずれかによる変形グラファイト粒子群であって、循環過程における安定性が５００サイクルを上廻っているグラファイト粒子群である。
【００１６】
請求項１０に記載の本発明は、請求項６〜９のいずれかによるグラファイト粒子の製法であって（好ましくは天然グラファイトからの製法）、グラファイト粒子の基底部の割合（ｆｂ）の少なくとも５０％を減少させ端縁部の割合（ｆｅ）の少なくとも５０％を増大させることのできる物理的な技法を少なくとも一つ用い、この物理的な技法というのは、好ましくは、アトリション、ジェット・ミル、ボール・ミル、ハンマ・ミル、アトマイザ・ミル技法とし、しかも次の物質群から選んだ化学化合物が少なくとも一つ存在するところで該技法を用いるようにし、次の物質群とは、化学式がＭＦｚの化合物とＮａＣｌとＮＨ_４Ｆと、或いはこれらの混合物とから成る物質群とし、ただし、Ｍはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を表し、Ｚは１又は２を表すものとし、（好ましくはＭＦｚは、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＦを表すものとし、）この物質群から選んだ少なくとも一つの化合物を好ましくは固体の形で、そして好ましくは、該基底部の割合を減少させることのできる物理的技法を実施する段階のはじめに加えるようにしてある製法である。
【００１７】
請求項１１に記載の本発明は、請求項１０による製法において、基底部の割合の減少と端縁部の割合の増大、つまり好ましくは粒子を丸くすることは、好ましくは、アトリションの技法を用いて実施されるものとし、この技法には、好ましくは、鋼球、セラミックの球、あるいは鋼球とセラミック球とを混ぜ合わせたもののような球体が用いられるものとした製法である。
【００１８】
請求項１２に記載の本発明は、請求項１または２による変形グラファイト粒子の製法であって、変形グラファイト粒子は、好ましくは天然のグラファイトから作るものとし、少なくとも次のｉ）とｉｉ）の２つの段階を含む製法である：
ｉ）基底部の割合（ｆｂ）の少なくとも５０％を減少させ、端縁部の割合（ｆｅ）の少なくとも５０％を増大させることのできる物理的な技法を少なくともひとつ実施してグラファイト粒子の形を変える段階。ただし、該物理的な技法は、好ましくはアトリション技法とし（ジェット・ミル、ボール・ミル、ハンマ・ミル、アトマイザ・ミルも好ましい技法とし）この技法を合成グラファイト粒子（好ましくは天然グラファイト）に対して、次の物質群から選んだ少なくとも一つの化学化合物の存在下において施すものとし、その物質群とは、化学式がＭＦｚの化合物とし、この化学式において、Ｍはアルカリ金属又はアルカリ土類金属を表し、ｚは１または２を表し、好ましくはＭＦｚはＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＦまたはこれらの混合物を表しているものとし、該少なくとも一つの化合物は、好ましくは固体の形で、好ましくは周囲温度において、そして、基底部の割合を減少させ端縁部の割合を増大させることのできる少なくとも一つの技法を実施する段階の好ましくは初めに加えられるのが好ましいものとする；そして
ｉｉ）上の段階ｉ）で得られたグラファイト粒子を、好ましくは純化によって、好ましくは化学的純化によって純化して、表面の不純物の割合を減少させる段階である。
【００１９】
請求項１３に記載の本発明は、請求項１０〜１２のいずれかによる方法において、方法の最初に使用されるグラファイト粒子の大きさは、１〜４５０μｍの範囲、好ましくは２〜３５０μｍの範囲におさまっているようにした方法である。
【００２０】
請求項１４に記載の本発明は、請求項１０〜１３のいずれかによる方法において、アトリションの処理は、添加剤の存在下において行われるものとし、好ましくは、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２のような金属酸化物タイプの添加剤の存在下において行われるものとし、そして、好ましくは、鋼球、セラミック球、あるいは鋼球とセラミック球との混合物の存在下において行われるものとした方法である。
【００２１】
請求項１５に記載の本発明は、請求項１０〜１４のいずれかによる方法において、該二つの段階のうち少なくとも一つの段階は、制御された大気中において、あるいは外気中において行われるものとし、該制御された大気は、好ましくは、窒素、アルゴン、ヘリウム、あるいはこれらの気体の混合物を主成分とするものとした方法である。
【００２２】
請求項１６に記載の本発明は、請求項９〜１５のいずれかによる方法において、段階ｉ）は、ジェット・ミル技法とアトリション技法を共に行う混成式の段階とし、好ましくは、ジェット・ミルを実施した後でアトリションを実施するようにした方法である。
【００２３】
請求項１７に記載の本発明は、請求項１０〜１５のいずれかによる方法において、段階ｉ）はジェット・ミル技法を用いて実施されるものとした方法である。
【００２４】
請求項１８に記載の本発明は、請求項１〜９のいずれかによる変形グラファイト粒子を、燃料電池、電気化学式発電機用に、吸湿剤及び／又は酸素捕集剤として用いる使用法である。
【００２５】
請求項１９に記載の本発明は、好ましくは、充電できる電気化学式発電機用の負の電極であって、結合剤−好ましくは、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥタイプの結合剤を用い、さらに請求項１〜８のいずれかによるグラファイト粒子を用いて作られる負の電極である。
【００２６】
請求項２０に記載の本発明は、請求項１〜９のいずれかに記されているようなグラファイト粒子を主成分とするか、あるいは請求項１〜１７のいずれかによる方法によって得られるようなグラファイト粒子を主成分とする電極の製法であって、充電のできる発電機用の電極の製法で、少なくとも次の段階を含む製法である。
次の段階とはすなわち、
ｂ−少なくともひとつの結合剤（好ましくは、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥよりなる物質群から選んだ結合剤）を、好ましくはＮＭＰ（ｎ−メチル・ピロリドン）、シクロペンタノンよりなる物質群から選んだ溶剤の中に、濃度をできるかぎり高くして（好ましくは、１ｇ／ｃｃを上回る濃度）溶かすことができるようにして粘り気のある溶液（Ａ）を得るようにする段階と、
ｂ−上の段階で得た粘り気のある溶液は、粉末―結合剤組成物の混合物（Ｂ）であるが、この溶液を集電器タイプの装置、好ましくは金属製の集電器タイプの装置上、及び／又は、金属製で穴をあけてある集電器タイプの装置上に注ぎ広げ、このように処理された集電器が電極となるようにする段階と、
ｃ−段階ｂで作られた電極を、好ましくは赤外線ランプか発熱要素を用いて乾燥させる段階である。
【００２７】
請求項２１に記載の本発明は、充電のできる発電機用でグラファイトを主成分とする電極を請求項２０に従って作る製法であって、この製法には、請求項１８に記されている段階が段階ｃ以外はすべてそのまま含まれているが、段階ｃのところでは、電極を乾かすために、赤外線ランプによる技法と発熱要素による技法との二つの乾燥技法が並行して使用されている。
【００２８】
請求項２２に記載の本発明は、金属の沈着物及び／又は炭酸の沈着物によって覆われたグラファイトのプリズム形粒子からなる、変形グラファイトを主成分とする粒子群である。これらの粒子の構造面のパラメータは次の二つの関係式にあてはまっている。すなわち、ｆｅ_１＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（Ｙ−１）〕および　ｆｅ_２＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（Ｙ−１）〕で、これらの関係式において、Ｙは１以上の実数を表し、Ｂは粒子の長さを表し、Ｔは粒子の厚みを表しているものとし、これらの粒子はポテト形状をしていて、次の二つの特徴のうちの少なくとも一つを備えているものとする。二つの特徴とはすなわち、：
−先述の方法によって計測した密度表示が好ましくは、０．３〜１．５の範囲、より好ましくは、０．５〜１．４の範囲内、さらにより好ましくは、１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲内におさまっている、という特徴と；
−先述の方法によって計測した比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが、２〜５の範囲内におさまっており、粒子の大きさは１〜５０μｍの範囲内であって、好ましくは、比Ｄ９０／Ｄ１０が２．２〜４．２の範囲内、粒子の大きさが２〜３０μｍの範囲内である、という特徴の二つである。
【００２９】
請求項２３に記載の本発明は、請求項２２によるグラファイトを主成分とする粒子群であって、粒子の大きさが１〜５０μｍの範囲である粒子群である。
【００３０】
請求項２４に記載の本発明は、請求項２２又は２３によるグラファイトを主成分とする粒子群であって、球形度が８０％以上である粒子群である。
【００３１】
請求項２５に記載の本発明は、請求項２２〜２４のいずれかによるグラファイトを主成分とする粒子群において、金属被覆及び／又は炭素被覆の平均の厚みが、５０ｎｍ〜２μｍの範囲内であるようにした粒子群である。
【００３２】
請求項２６に記載の本発明は、グラファイトの核を被覆した、グラファイトを主成分とする粒子であって、該核はグラファイトを主成分とする粒子全体に対して重量パーセントにして少なくとも９０％を占めており、残りの１０％は、好ましくは、Ａｇ（銀）、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）及びＣｕ（銅）より成る金属グループから選んだ金属の少なくとも一つ、及び／又は炭素、及び／又は好ましくはプリズム形か繊維形の炭素ポリマーより成っているものとする粒子である。
【００３３】
請求項２７に記載の本発明は、請求項２２〜２６のいずれかによる、グラファイトを主成分とする粒子の製法であって、プリズム形の粒子を素材とし、これらの粒子の基底部の割合（ｆｂ）と、端縁部の割合（ｆｅ）とを一定に保ちつつ、グラファイトの表面を、金属の沈着物か炭酸の沈着物によってそっくりくるんで８０％の球形度が得られるようにして粒子をくるみ込む、という製法である。
【００３４】
請求項２８に記載の本発明は、請求項２２〜２６のいずれかに記載されているような、或いは請求項１３〜２７のいずれかに記載されている方法の一つによって得られるような、変形グラファイトを主成分とする粒子群を、燃料電池、電気化学式発電機用として、或いは、吸湿剤及び／又は酸素捕集剤として用いる使用法である。
【００３５】
請求項２９に記載の本発明は、好ましくは、充電のできる電気化学式発電機用の負の電極であって、結合剤−好ましくはＰＶＤＦ、ＰＴＦＥタイプの結合剤を用い、さらに請求項２２〜２６のいずれかに記載されているような、或いは請求項２７に記載されている方法によって得られるようなグラファイト粒子を用いて作られる電極である。
【００３６】
請求項３０に記載の本発明は、グラファイト粒子の表面を、自然な環境の下で純化する方法であって、不純物の存在するところで、粒子を炭素によって被覆することによって純化する方法である。
【００３７】
請求項３１に記載の本発明は、請求項１による粒子群を、電気化学式の電池に用いる使用法であって、基底部の割合（ｆｂ）を制御して、ポリエチレン・カルボナート（ＰＣ）を主成分とする電解質の存在下において粒子を使用できるようにし、その場合、電解質中におけるＰＣ濃度が、体積パーセンテージにして、電解質混合体の５０％を下回っているようにしてある使用法である。
【００３８】
請求項３２に記載の本発明は、請求項３１に記載の使用法によってできる安全バッテリである。
【００３９】
請求項３３に記載の本発明は、請求項２２によるグラファイトを主成分とする粒子群の使用法であって、基底部の割合（ｆｂ）を一定に保って、ポリエチレン・カルボナート（ＰＣ）を主成分とする電解質の存在下において粒子を使用できるようにし、その場合、電解質中におけるＰＣ濃度が、体積パーセンテージにして、電解質混合体の１００％を下回っているようにしてある使用法である。
【００４０】
請求項３４に記載の本発明は、請求項３３に記載の使用法によってできる安全バッテリである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の目的は、グラファイト（できれば合成グラファイトが好ましい）から変形したグラファイト粒子であるが、これらの粒子の構造上のパラメータは、次の関係式のうちの少なくとも一つにあてはまっている。即ち、ｆｅ_１＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（Ｙ−１）］およびｆｅ_２＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（Ｙ−１）］で、これらの関係式に於いて、Ｙは１以上の整数を表しており、Ｂは粒子の長さをμｍ単位で表した数値であり、Ｔは粒子の厚みをμｍ単位で表した数値である。これらの粒子は、さらに、形状がポテト形で、次の二つの特徴のうち、少なくとも一つの特徴を備えている。二つの特徴というのは、即ち、
−Ｌｏｇａｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社モデルＴａｐ−２という呼称で市販されている装置を使った方法で計測した密度表示が０．３と１．５の間の数値であり、できれば０．５〜１．４の範囲内の数値、さらにできれば１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲内の数値であれば好ましい、という特徴と、
−ＭｉｃｒｏｔａｃモデルＸ１００Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ａｎａｌｙｓｅｒという製品名で市販されている粒子分析器を使った方法で計測した粒径分布のばらつき（例えば、分布比Ｄ９０／Ｄ１０）が２〜５の範囲内の数値であり、粒子の大きさは１〜５０μｍの範囲内の数値であること、そして分布比Ｄ９０／Ｄ１０はできれば２．２〜４．２の範囲内の数値が好ましく、粒子の大きさは２〜３０μｍの範囲内の数値が好ましい、という特徴の二つである。
【００４２】
本発明の第二の目的は、グラファイトから変形したグラファイト粒子であって、ポテト形の形状を有し、内部構造中には不純物を有するが、表面に於いて一つ以上の不純物を含む割合は、１０％を下回るか、できれば２〜４％の範囲内の数値であるグラファイト粒子である。なお、表面に於いて一つ以上の不純物を含む割合を計測するには、後方散乱式探知器を用いた方法による。この方法については、１９６６年刊のＫｉｍｏｔｏ Ｓ．とＨａｓｈｉｍｏｔｏ Ｈ．共著の出版物や、ニューヨークのＪｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ著“電子顕微鏡”の４８０ページや、イリノイ州、ＡＭＦ Ｏ’ｈａｒｅ所在のＳＥＭ社から１９７８年に刊行されたＧｅｄｃｋｅ，Ｄ．Ａ．とＡｙｅｒｓ，Ｊ．Ｂ．とＤｅｎｅｅ，Ｐ．Ｂ．との共著“ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）”の５８１ページに明確に説明されている。さらに該グラファイト粒子には、次の三つの特徴のうちの少なくとも一つの特徴が備わっている。三つの特徴というのは、即ち、
−先述の方法によって計測した密度表示が０．３と１．５の間の数値であり、できれば０．５〜１．４の範囲内の数値、さらにできれば１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲内の数値であれば好ましい、という特徴と；
−先述の方法によって計測した粒径分布のばらつき（例えば分布比Ｄ９０／Ｄ１０）が２．２〜４．２の範囲内の数値であり、粒子の大きさが２〜３０μｍの範囲内の数値である、という特徴と；
−これらの粒子の表面には、ＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆの粒子（できれば、ポテト形、さらにできれば球形の粒子が好ましい）が付着しており、ＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆのこれらの粒子の質量が変形されたグラファイト粒子の全質量の１〜４％となっていることが好ましい、という特徴の三つである。
【００４３】
グラファイトの表面の不純物の割合は、様々なやり方で減らすことができる。特に有効な方法は、Ｈｙｄｒｏ−Ｑｕｅｂｅｃ社が権利を所有しているＰＣＴ出願、ＰＣＴ／ＣＡ１００２３３中に説明されている方法である。この出願書類の内容は、ここに言及して本特許願にも含まれるものとする。
【００４４】
本発明の第二の目的に適った粒子の好ましい今一つの例としては、次のような変形グラファイト粒子がある。即ち、デラウェア州、ニューカッスルに所在するＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社から、ＴＧＡ／ＤＴＡモデルＳＤＴ２９６０という製品名で販売されている装置を使った方法によって行われるＴＧＡ分析の結果、第１１／１１図に示されているように、重量の減損が見られる最初の温度が５６０〜６６０℃の範囲内の温度となるような変形グラファイト粒子である。
本発明による変形グラファイト粒子は不純物を含んでいてもかまわない。例えば、次の化学元素群に含まれる不純物なら少なくとも一つ含んでいてもかまわない。化学元素群というのは即ち、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃａ（カルシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｂａ（バリウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｉｕ、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｌｉ（リチウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｂ（鉛）、及びＰｒ（プラセオジム）である。
【００４５】
本発明によるグラファイト粒子の中で今一つの好ましい粒子は、次のような粒子である。即ち、変形グラファイト粒子の全重量に対して、これらの粒子中に存在する不純物の重量パーセンテージが焼灰法によって計測すると、１〜１０％の範囲であり、好ましくは２〜４％の範囲であるような粒子である。
さらに特に興味深いのは、本発明によるグラファイト粒子であって、表面に不純物がほとんどないグラファイト粒子、できれば表面に不純物がないグラファイト粒子である。
【００４６】
本発明の第三の目的は、グラファイトから変形したグラファイト粒子であって、ポテト形状を有し、次の化合物のうちの少なくとも一つの化合物を５〜２０％の割合で含むグラファイト粒子である。次の化合物というのは、即ち、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、セラミック、或いはセラミックの混合物のことで、該化合物は、変形グラファイト粒子に対して物理的な力によって付着させられるのが好ましく、該粒子は次の三つの特徴のうち少なくとも一つを備えている。三つの特徴というのは、即ち、
−先述の方法によって計測した密度表示が０．３と１．５の間の数値であり、できれば０．４〜１．４の範囲内の数値、さらにできれば１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲内の数値であれば好ましい、という特徴と；
−先述の方法によって計測した粒径分布のばらつき（例えば、分布比Ｄ９０／Ｄ１０）が、１〜５０μｍの範囲の大きさの粒子の場合には、２〜５の範囲の数値であり、２〜３０μｍの範囲の大きさの粒子の場合には、分布比Ｄ９０／Ｄ１０が２．２〜４．２の範囲の数値であるのが好ましい、という特徴と；そして
−該グラファイト粒子の表面には、ＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆの粒子（できれば、ポテト形状のものが好ましく、さらにできれば球形の粒子が好ましい）が付着せしめられており、できれば、これらのＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆの粒子の質量が変形グラファイト粒子の全質量の１〜１０％に相当しているのが好ましい、という特徴の三つである。
【００４７】
本発明によるグラファイト粒子の今一つの特に好都合な例は、次のような変形グラファイト粒子群である。即ち、その粒子群に於いては、粒子の面と面との間の距離ｄ_００２（ＸＲＤ ａｎａｌｙｓｉｓ ＳｉｅｍｅｎｓモデルＤ５００ Ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒという製品名で市販されている回析計器を使った方法で計測した値）が３３〜３．４オングストロームの範囲の数値であり、及び／又は、ＢＥＴ（Ｎ_２を使用した自動ガス吸着システムであるＱｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ Ａｕｔｏｓｏｒｂという装置を使った方法で計測した値）が０．５〜５０ｇ／ｍ^２の範囲の数値であるような粒子群である。
本発明の変形グラファイト粒子の中でも、循環過程に於ける安定性が５００サイクルを上回っているものは、電気化学的な用途にあてると特に利益が得られるものである。
【００４８】
本発明の第四の目的は、やはり本発明の目的であるグラファイト粒子の製法（できれば天然グラファイトからの製法）であるが、粒子の基底部の割合（ｆｂ）を少なくとも５０％減少させ端縁部の割合（ｆｅ）を少なくとも５０％増大させることができるような物理的な手段を少なくとも一つ用い、化学化合物群から選んだ化合物が少なくとも一つ存在するところでグラファイト粒子を製造する方法である。なお、該物理的な手段というのは、できれば、アトリション、ジェット・ミル、ボール・ミル、ハンマ・ミル、アトマイザ・ミルが好ましく、又、該化学化合物群というのは、化学式ＭＦｚで表される化合物（この化学式で、Ｍはアルカリ金属かアルカリ土類金属を表しており、ｚは１又は２を表している。そして、この化学式で表される化合物としては、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＦが好ましい）やＮａＣｌやＮＨ_４Ｆ、或いはこれらの混合物から成る物質群のことである。該化合物は、できれば固体の形で、しかもできれば該物理的な手段を用いる段階の最初に加えるようにするのが好ましく、こうして、ｆｂ＝１−ｆｅで表される基底部の割合を減少させ、（２Ｂ／Ｌａ＋Ｔ／ｄ_００２）：（２Ｂ／ｄ_１００＋Ｔ：ｄ_００２）という関係式で示される割合ｆｅを増大させることができる。なお、上の関係式に於いて、Ｂ、Ｌａ＝ｄ_１００（２ｎ＋１）はｄ_００２を表しており、ｎは平面の数を表している。これらの割合を明確に規定し分析するやり方については、２０００年に刊行された電気化学学会誌１４７（６）２１１０〜２１１５のＫ．Ｚａｇｈｉｂ，Ｇ．Ｎａｄｅａｕ及びＫ．Ｋｉｎｏｓｈｉｔａ共著の“グラファイト粒子の大きさが不可逆容量損に及ぼす影響”という著述中に詳述されている。この文書も、ここに言及することによって、本出願に組み込むこととする。
【００４９】
Ｈｙｄｒｏ−Ｑｕｅｂｅｃによる特許願ＰＣＴ／ＣＡ０１００２３３中に説明されているように、粉砕作業を行う際、グラファイトの表面に於いてＮＨ_４Ｆを使用することが非常に大切である。なぜならＨ_２ＳＯ_４と水の存在下に於いてグラファイトの純化を行う際、ＮＨ_４ＦによってＨＦが発生して不純物、特にＳｉＯ_２を溶かすからである。
同じように、粉砕作業を行う際、グラファイトの表面に於いてＮａＣｌを使用することも非常に大切である。何故なら、Ｈ_２ＳＯ_４の存在下に於いてグラファイトの純化を行う際、ＮａＣｌによってＨＣｌが発生し、このＨＣｌが又、表面の不純物、特にＦｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）などの金属を溶かすからである。
この製法の好ましい実施態様によれば、基底部の割合を減少させて端縁部の割合を増大させる（つまり、できれば粒子を丸くすることが好ましい）ためには、アトリションという手段を用いている。この手段としては、球を用いるのが好ましく、球は、鋼球、セラミック製の球、或いは、鋼球とセラミック球との混合物である。
【００５０】
本発明の第五の目的は、請求項１又は２によるによる変形グラファイト粒子の製法（できれば天然のグラファイトから製造する方法）であって、少なくとも次のｉ）とｉｉ）の二つの段階を含む方法である。即ち；
ｉ）基底部の割合（ｆｂ）の少なくとも５０％を減少させ、端縁部の割合（ｆｅ）の少なくとも５０％を増大させることができるような物理的手段を少なくとも一つ用いてグラファイト粒子の形を変える段階。このような物理的手段としては、できればアトリション（できれば、ジェット・ミル、ボール・ミル、ハンマ・ミル、アトマイザ・ミル）が好ましく、グラファイト粒子は合成グラファイト粒子を用いるが、できれば天然のグラファイトの方がよい。そして、該物理的手段を用いる時には、次の物質群から選んだ化学化合物が少なくとも一つ存在しているところで用いるようにする。即ち、ＭＦｚという化学式で表される化合物から成る物質群で、この化学式に於いて、Ｍはアルカリ金属又はアルカリ土類金属を表し、ｚは１又は２を表しており、できれば、ＭＦｚはＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＦ又は、これらの混合物を表しているものとするのが好ましい。該少なくとも一つの化合物は、固体の形で加えられる方が好ましく、さらに、周囲温度に於いて、基底部の割合を減少させ端縁部の割合を増大させることのできる手段を用いる段階の最初に加えられる方が好ましい；そして
ｉｉ）表面の不純物の割合をできれば純化によって減少せしめる段階。純化は、段階ｉ）で得られたグラファイト粒子をできれば化学的な純化によって純化するのが好ましい。
好ましい実施態様によれば、この方法の最初に使用されるグラファイト粒子の大きさは、１〜４５０μｍの範囲、できれば２〜３５０μｍの範囲とするのが好ましい。
今一つの好ましい実施態様によれば、アトリションの処理を行う時には、添加剤（できれば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２のような金属酸化物タイプの添加剤が好ましい）の存在下に於いて、しかも、できれば、鋼球の存在下、セラミックの球の存在下、或いは鋼球とセラミック球との混合物の存在下に於いて行うのが好ましい。
【００５１】
好ましい変形例に於いては、本発明の方法が次のような条件の下に実施される。即ち、前記の二つの段階のうちの少なくとも一つの段階が、制御された空気中か、或いは外気中に於いて実施されるようになっている。制御された空気というのは、窒素、アルゴン、ヘリウム、或いは、これらの気体の混合物を主成分としているものが好ましい。
段階ｉ）は、混成式の段階としてもかまわない。即ち、ジェット・ミルとアトリションを同時に行う段階としてもかまわないが、その場合、ジェット・ミルを行ってからアトリションを行うようにする方が好ましい。
特に好都合な実施態様によれば、該方法の段階ｉ）はジェット・ミルを利用して行われる。
【００５２】
本発明の第六の目的は、ここまでに説明されこの後に説明されるような変形グラファイト粒子であって、吸湿剤及び／又は酸素捕集剤としての変形グラファイト粒子である。
【００５３】
本発明の第七の目的は、負の電極であるが、充電のできる電気化学式発電機用の負の電極であって、結合剤（といってもＰＶＤＦ、ＰＴＦＥタイプの結合剤が好ましい）を用い、さらに、本発明の諸目的のいずれか一つによるグラファイト粒子を用いて作られる負の電極である。
【００５４】
本発明の第八の目的は、充電のできる発電機用の電極の製法であるが、本発明によるグラファイト粒子を主成分とするか、或いは、少なくとも次の段階ａ〜ｃを含む本発明による方法によって得られるようなグラファイト粒子を主成分とする電極の製法である。
ａ−少なくとも一つの結合剤（できれば、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥという物質群から選んだ結合剤が好ましい）が溶剤（できれば、ＮＭＰ《ｎ−メチル・ピロリドン》とシクロペンタノンという物質群から選んだ溶剤が好ましい）の中に、できる限り高濃度（１ｇ／ｃｃを上回る濃度が好ましい）にして溶かすことができるようにして粘り気のある溶液（Ａ）を得る段階と；
ｂ−上の段階で得られた粘り気のある溶液は、粉末−結合剤組成物の混合物（Ｂ）であるがこの溶液を集電器タイプの装置上に注ぎ広げる段階。この装置は、金属タイプの集電器及び／又は、金属製で穴をあけてある集電器タイプのものが好ましく、このような処理を施した集電器が電極となる；そして
ｃ−段階ｂで作られた電極を乾燥させる段階。乾燥させるには、できれば、赤外線ランプか発熱要素を用いる方が好ましい。
この方法の好ましい実施態様によれば、段階ｃに於いて、電極を乾燥させるために、二つの別々の手段を並行して用いている。二つの別々の手段というのは、赤外線ランプによる乾燥と（発熱）要素による乾燥の二つであることが好ましい。
【００５５】
本発明の第九の目的は、変形グラファイトを主成分とする粒子群であるが、この粒子群は、金属の沈着物及び／又は炭酸の沈着物で被覆されたプリズム形グラファイト粒子から成っている。これらの粒子の構造上のパラメータは、次の関係式に当てはまっている。即ち、ｆｅ_１＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（Ｙ−１）］およびｆｅ_２＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（Ｙ−１）］である。これらの関係式に於いて、Ｙは１以上の実数を表し、Ｂは粒子の長さをμｍ単位で表した数値であり、Ｔは粒子の厚みをμｍ単位で表した数値である。そして該粒子は、ポテト形状であり、且つ、次の二つの特徴のうちの少なくとも一つの特徴を備えている。二つの特徴というのは、即ち；
−先述の方法によって計測した密度表示ができれば０．３と１．５の間の数値であることが好ましく、さらに０．５〜１．４の範囲であればなお好ましく、１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲であればなお一層好ましい、という特徴と；そして
−前記の方法によって計測した粒径分布のばらつき（例えば、分布比Ｄ９０／Ｄ１０）が２〜５の範囲で、粒子の大きさは１〜５０μｍの範囲であり、できれば分布比Ｄ９０／Ｄ１０の値が２．２〜４．２の範囲で、粒子の大きさは２〜３０μｍの範囲であれば好ましい、という特徴の二つである。
【００５６】
グラファイトを主成分とするこれらの粒子の大きさは、１〜５０μｍの範囲が好ましい。
好ましい実施態様によれば、これらの粒子の球形度は８０％以上である。
グラファイトを主成分とするこれらの粒子群の中には、次のような粒子から成る好ましい小群がある。即ち、金属被覆及び／又は炭素を含む被覆の平均の厚みが５０ｎｍ〜２μｍの範囲の粒子である。
グラファイトを主成分とする粒子群によって今一つの好ましい小群が成っている。即ちグラファイトの芯を被覆した粒子から成る小群であるが、この芯が、グラファイトを主成分とする粒子の全質量の少なくとも９０％を占めており、残りの１０％は、少なくとも金属及び／又は炭化したポリマーから成っているのが好ましい。なお、該金属は、Ａｇ（銀）、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）、及びＣｕ（銅）から成る金属群より選ぶものとし、該ポリマーは、プリズム形もしくは繊維形のものが好ましい。
【００５７】
本発明の第十の目的は、グラファイトを主成分とする粒子群を作る方法であるが、プリズム形の粒子を素材として、基底部の割合（ｆｂ）と端縁部の割合（ｆｅ）とを一定に保ちながら、そして、金属又は炭酸の沈着物によってグラファイトの表面をそっくり覆って粒子を被覆し８０％以上の球形度を得るようにする方法である。
【００５８】
本発明の第十一の目的は、グラファイトの粒子の表面を（できれば）自然な環境の下で純化する方法であるが、これらの粒子を、不純物が存在するままで炭素によって被覆して純化する方法である。
【００５９】
本発明の第十二の目的は、本発明による変形グラファイト粒子を電気化学式の電池に使用することであるが、基底部の割合（ｆｂ）を制御して、ポリエチレン・カルボナート（ＰＣ）を主成分とする電解質の存在下に於いてグラファイト粒子を使用できるようにし、その場合電解質中のＰＣの濃度が、電解質の混合物の体積の５０％には及ばないようにする。
このようにグラファイト粒子を使用して出来る安全バッテリも又、本発明の目的とする。
【００６０】
本発明の第十三の目的は、本発明によるグラファイトを主成分とする粒子を使用することであるが、基底部の割合（ｆｂ）を一定に保ってポリエチレン・カルボナート（ＰＣ）を主成分とする電解質の存在下に於いて該粒子を使用できるようにし、その場合、電解質中のＰＣの濃度が、電解質の混合物の体積の１００％以下であればよいようにする。このように粒子を使用して出来るバッテリは安全であり、これらのバッテリも本発明の目的とする。
【００６１】
このように、本発明の範囲内に於いて、天然グラファイトの粒子を球形の粒子に変形するための新しい方法が特に説明されている。自然のままのグラファイトの粉末の粒子は、最初の大きさは３７５μｍであるが、微少な研磨剤の役割を果たす不純物の存在下に於いて、この粉末をアトリションによって粉砕し、その大きさを１０μｍのｄ_５０にまで減少させる。グラファイトの粉末には鋼球が加えられるが、グラファイトと球体との質量比が１対１０になるように加えられる。粉砕（摩滅器としては、ユニオン・プロセス社のＡＫＲＯＮのタイプＢ、サイズＢを用いる）は、６０分間で４００ｒｐｍの速度に加速される。６０分後、粉砕を停止して粉径分布の算定と特定の表面の評価をサンプル試料について行う。もし所期の粉径分布が達成されていなければ、粉砕を再び１０分間行う。こういった段階を、粒子の大きさが１０μｍのｄ_５０になるまで繰り返し行っていく。今一つ５００ｇの試料をとって、噴射式粉砕機Ａｌｐｉｎｅ中で粉砕して１０μｍのｄ_５０とする。これら二つの試料について粉砕を行ってから走査顕微鏡によって比較調査を行う。このようにすれば、アトリションによって得られた小片の形が球形により近くなっているかどうかを鑑定することが出来る。我々は又、二つの技法を併せ用いるハイブリッド式の粉砕も行っている。即ち、最初にジェット・ミル技法によって粒子の大きさを２０μｍにまで減少させてから、アトリションによって１０μｍにまで小さくするのである。
【００６２】
充電のできるバッテリ配置に於いて、球形のグラファイトをアノードとして使用すると、小片形状のグラファイトを使用する場合に比べて利点が多い。特に次のような利点がある：
−圧密性が増す；
−一層均一に分散する；
−間隙が減る；
−基底平面の割合が減少する；
−粒子間の電気的接触が良くなる；
−電解質の分解が減少する；
−充電−放電が迅速に行われる；
−挿入物の動きが良くなる；
−バッテリの安全性が向上する。
【００６３】
この方法を天然のグラファイトに適用すると、グラファイトの電気化学的性能が向上し、電極に於ける分散も改善される。球形にした天然グラファイトには、二つの炭素、即ち天然グラファイトと球形の人造グラファイトの利点が兼ね備わっている。エネルギーは、天然のグラファイトと共に最大に保たれている（容量と電圧は中程度である）。基底面は余り貢献しなくなるが、このことは、一方では、不可逆容量を減少させるために役立っている。結晶軸ｃ（炭素原子によって形作られている面に対して垂直）沿いの拡散し得る部分（端縁部）が増し、不動態化するためである。その上、異方性の問題も減ってきており、挿入物の動きが改善されている。球形の粒子を用いると電極の分散が均一化され、こうしてできた電極には間隙が少なくなっている。球形の粒子を用いた場合、電極の厚みはより良く制御され、より薄くすることが出来るので、遠距離通信用のパルスとかハイブリッド車用の電力需要のような電力用途に当てられる。以上のような特徴のおかげで、リチウム・イオン・バッテリを極く薄手に設計することが容易になっており、ポリマー・バッテリの規模にまで薄く設計することが容易になっている。
【００６４】
グラファイト粒子とそれらの粒子の表面（基底部と端縁部）との間の関係の計算モデル：プリズム形の構造と球形の構造との間の比較。
モデルＩ
グラファイトの晶子（クリスタライト）の大きさと表面に於ける部位との間の関係を、結晶学上のパラメータａ、ｂ及びｃを用いて表すために、球形粒子用の数学モデルが開発された。このモデルに於いては、球体は次のようにして形成される。即ち、広さがＡｉ・Ｂｉで（基底面）、厚みがＴ（端縁）の層を一層又一層と積み重ねてプリズム形としたものから形成されている。
【００６５】
又、第１図に示されているように、パラメータＡとＢは、粒子の中心の層（０）から最上層（ｎ）もしくは最下層（ｎ）の方へと遠ざかるにつれて、同じ因子（Ｙ）に対してより小さくなるものと考えられている。
【００６６】
【Ｆｉｇ１】

【００６７】
中心層（０）：Ａ、Ｂ、Ｔ
層（１）：
Ａ_１、Ｂ_１、Ｔ　ただし、Ａ＝ＹＡ_１、Ｂ＝ＹＢ_１
そして Ｙ ≧ １ とする。　（１）
Ａ_１＝Ａ／Ｙ、Ｂ_１＝Ｂ／Ｙ
層（２）：
Ａ_２、Ｂ_２、Ｔ　ただし、Ａ_１＝ＹＡ_２、Ｂ_１＝ＹＢ_２　（２）
Ａ_２＝Ａ_１／Ｙ＝Ａ／Ｙ^２、Ｂ_２＝Ｂ_１／Ｙ＝Ｂ／Ｙ^２
層（３）：
Ａ_３、Ｂ_３、Ｔ　ただし、Ａ_２＝ＹＡ_３、Ｂ_２＝ＹＢ_３　（３）
Ａ_３＝Ａ_２／Ｙ＝Ａ／Ｙ^３、Ｂ_３＝Ｂ_２／Ｙ＝Ｂ／Ｙ^３
・
・
・
層（ｎ）：
Ａ_ｎ、Ｂ_ｎ、Ｔ　ただし、Ａ_ｎ−１＝ＹＡ_ｎ、Ｂ_ｎ−１＝ＹＢ_ｎ　（４）
Ａ_ｎ＝Ａ_ｎ−１／Ｙ＝Ａ／Ｙ^ｎ、Ｂ_ｎ＝Ｂ_ｎ−１／Ｙ＝Ｂ／Ｙ^ｎ
従って、端縁部表面積については：
ＥＡ＝２Ｔ｛（Ａ＋Ｂ）＋（Ａ_１＋Ｂ_１）＋（Ａ_２＋Ｂ_２）＋（Ａ_３＋Ｂ_３）＋…＋（Ａ_ｎ＋Ｂ_ｎ）｝ （５）
この（５）に、方程式（１）、（２）、（３）及び（４）のＡ_１、Ｂ_１、Ａ_２、Ｂ_２、・・・Ａ_ｎ、Ｂ_ｎの値を代入すると；
ＥＡ＝２Ｔ（Ａ＋Ｂ）｛１＋１／Ｙ＋１／Ｙ^２＋１／Ｙ^３＋…＋１／Ｙ^ｎ｝
＝２Ｔ（Ａ＋Ｂ）Σ１／Ｙ^ｉ（ｉ＝０→ｎ）　　　　　　　（６）
球体の対称性を考えると、方程式（６）は次の形に変えられる：
ＥＡ＝４Ｔ（Ａ＋Ｂ）［Σ１／Ｙ^ｉ］−２Ｔ（Ａ＋Ｂ）、（ｉ＝０→ｎ）　　　（７）
級数［Σ１／Ｙ^ｉ］（ｉ＝０→ｎ）はＹ／（Ｙ−１）の項へと収束する。
（１＋Ｘ＋Ｘ^２＋…＋Ｘ^ｎ＝１／１−Ｘ、ただし１＜Ｘ＜１）
ＥＡ＝４Ｔ（Ａ＋Ｂ）Ｙ（Ｙ−１）^−１−２Ｔ（Ａ＋Ｂ）
ＥＡ＝２Ｔ（Ａ＋Ｂ）［２Ｙ（Ｙ−１）^−１−１］　　　　　　　　　（８）
基底面の表面積のためには：
ＢＡ＝２［（ＡＢ−Ａ_１Ｂ_１）＋（Ａ_１Ｂ_１−Ａ_２Ｂ_２）＋（Ａ_２Ｂ_２−Ａ_３Ｂ_３）＋…＋（Ａｎ−_１Ｂｎ−_１−Ａ_ｎＢ_ｎ）］
＝２［（ＡＢ−Ａ_ｎＢ_ｎ）］
＝２ＡＢ［１−１／Ｙ^２ｎ］
ＢＡ＝２ＡＢ［１−１／Ｙ^２ｎ］　　　　　　　　　　　　　　　（９）
全体の表面積は：
Ｓｔ＝ＥＡ＋ＢＡ
＝２Ｔ（Ａ＋Ｂ）［２Ｙ（Ｙ−１）^−１−１］＋２ＡＢ［１−１／Ｙ^２ｎ］
端縁部位の割合（ｆｅ）は：
ｆｅ＝ＥＡ／Ｓｔ
＝２Ｔ（Ａ＋Ｂ）［２Ｙ（Ｙ−１）^−１−１］／｛２Ｔ（Ａ＋Ｂ）［２Ｙ（Ｙ−１）^−１−１］＋２ＡＢ［１−１／Ｙ^２ｎ］｝ｆｅ＝［Ｙ＋１］／｛（Ｙ＋１）＋［ＡＢ／Ｔ（Ａ＋Ｂ）］［１−１／Ｙ^２ｎ］（Ｙ−１）｝　　　（１０）
Ａ＝Ｂの場合には：
ｆｅ＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（１−Ｙ^−２ｎ）（Ｙ−１）］　　　（１１）
１）理想的な場合、ｎ→∞、Ｙ^−２ｎ→０とすると；
（プリズム形の層の数が無限大と考えると）
ｆｅ＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（Ｙ−１）］　　　　　　　（１２）
この方程式（１２）は、粒子の大きさとパラメータＹとに応じる端縁部表面積間の関係を表している。
【００６８】
モデル２
直径がＢで厚みがＴの円柱状の基本粒子（第２図）によってグラファイト粒子がおおよそ形作られていると考えられる場合。
【００６９】
【Ｆｉｇ２】

【００７０】
端縁部と基底部の表面積は次の式によって定められる：
ＥＡ＝πＢＴ
ＢＡ＝πＢ^２／２
以上からｆｅの割合は、
ｆｅ＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（１−Ｙ^−２ｎ）（Ｙ−１）］　　　（１３）
１）ｎ→∞、Ｙ^−２ｎ→０の場合、
ｆｅ＝［Ｙ＋１］／［（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（Ｙ−１）］　　　　　　　（１４）
【００７１】
以上の二つのモデルについて、プリズム形の基底面と端縁面を推移させて球形へと変えていくと、基底面の表面積が著しく減少することが分かる。すると、粒子の全表面積に対する端縁部の表面積の割合が増すことになる。電気化学的な観点からすれば、基底部の表面積が減少するとそれにつれて不動態化も減少し、他方では、端縁部の表面が増えるので挿入物にはアクセスしやすくなる。パラメータ（Ｙ）の数値が与えられると、（ただしＹ≧１）、この数値に対して、方程式（１２）と（１４）から得られる端縁部の表面積の割合ｆｅを比較することが出来る。以下の表１．ａ−ｄは、これら二つの方程式から算出した端縁部の割合の結果を示している。
【００７２】
【表１】
表１．ａ：Ｙ＝１．００１

【００７３】
【表２】
表２．ｂ：Ｙ＝１．０１

【００７４】
【表３】
表３．ｃ：Ｙ＝１．１

【００７５】
【表４】
表４．ｄ：Ｙ＝１．５

【００７６】
普通、パラメータＹの値が１に最も近い場合に概算値も最良に近いものが得られる。Ｙ＝１．００１の場合、ｆｅの値は、粒子の大きさとは関係なく、１へと収束している。これはどういうことかというと、基底面Ｉの表面積が０へと向かっているということで、理想的な場合である（表１．ａ）。
近似法によって得た二つの概算値の間の偏差は、Ｙと共に大きくなっており、粒子の大きさによっても増大している。Ｙ＝１．０１の場合、二つの概算値の間には３％の偏差があり粒子の大きさの間では２％より小さい。Ｙ＝１．５の場合には、偏差はおよそ１６％であるが粒子の間の差は、２〜３％のままである。
このように因子ｆｅが変化するのは、基本粒子の形状、並びに基本粒子間の隔たり（Ｙ）をどのようにみなすか、というそのみなし方に依っている。そして、基本粒子間の隔たりによって、最終的な球形粒子が形作られるのである。ｆｅが１から発散していくと、基底面の割合が増してくる。実際、天然グラファイト粒子が球形であれば利点が多く、挿入物の挿入をより迅速に行うことができ、不可逆容量をより小さく（基底面の表面積をより小さく）することができる。
【００７７】
２）方程式（１１）及び（１３）に於いて、項（１−Ｙ^−２ｎ）を考える場合；
仮にＹ＝１．１とすると、ｎ＜５０の範囲でｎを逐次代入した後、二つの方程式は急速に収束する（第３図）。第７／１１図に示されているように、結果は、次のことを示している：
−小さな粒子が一番球形にしやすい（ｆｅ（２μｍ）＞ｆｅ（４０μｍ））。
−プリズム形の場合にｆｅの値を近似法によって概算すると、ｆｅの値が高くなる。
【００７８】
【実施例】
以下の実例は、純粋に説明のために載せたものであって、本発明に何らかの限定を設けるものと解されるべきではない。
【００７９】
実例 １ −天然のグラファイトからアトリションの技法を使って、ポテト形状の変形グラファイト粒子を作ること。
素材として用いる天然グラファイトは、粒子の最初の大きさが３７５μｍ、純度が９８％で、薄片（フレーク）形状のものである。このグラファイトの固有の表面積は、およそ１ｍ^２／ｇである。天然グラファイトの粉末は、“アトリション”法によって粉砕され、これらの粒子は球形の粒子へと変形される。
球形に変化させた後でも、ｄ_００２は変わらず、３．３６オングストロームであった。走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって写真１ａ（第８／１１図）について分析を行い、アトリションを行う前の写真１ｂ（第９／１１図）とＪを比較して、粒子の大きさはほぼ同じままに保たれているのに粒子の形状が変わっていることを示した。
結合剤ＰＶＤＦ（フッ化ポリビニリデン）は、ＮＭＰ（ｎ−メチル・ピロリドン）中に溶かすことが出来る。ＰＶＤＦ−ＮＭＰのペーストに、溶剤アセトンとトルエンを８０対２０の割合で混合したものを加えて、分散組成物を形作る。球形に変形された天然グラファイトの粉末が、この分散組成物中に、質量比にして９０：１０の割合で分散せしめられる。こうしてできた混合物は、ドクター・ブレイド法によって銅の集電器上に塗布される。電極は、赤外線ランプによって乾かされる。この電極は２０３５タイプのボタン電池中に使われる。隔離板としては、Ｃｅｌｇａｒｄ^ＴＭ２３００を使用するが、この隔離板には電解液１Ｍ　ＬｉＰＦ_６＋ＥＣ／ＤＭＣがしみこませてあり、ＥＣ／ＤＭＣは５０：５０の割合でエチレンの炭酸塩とジメチルカルボナートとを混ぜ合わせたものである。
電気化学的な検査は、周囲温度に於いて行われた。二つのボタン電池Ｐ１とＰ２について（第１０／１１図）ｃ／２４に於いて０〜２．５ボルトの範囲で電荷曲線が得られた。可逆容量は、３７０ｍＡｈ／ｇである。この結果は、薄片（フレーク）上の標準的な天然グラファイト並びに、球形の人造グラファイト（ＭＣＭＢ２８−２５）から作られる電極によって得られる結果に比較することができる。
【００８０】
実例 ２ −天然のグラファイトからジェット・ミルの技法を使って、ポテト形状の変形グラファイト粒子を作ること。
素材として用いる天然グラファイトは、粒子の最初の大きさが３７５μｍ、純度が９８％で、薄片（フレーク）形状のものである。このグラファイトの固有の表面積は、およそ１ｍ^２／ｇである。粒子は、最初、ジェット・ミル技法によって２０μｍの大きさにまで小さくされ次いでアトリション技法によって１０μｍの大きさの球形にまで小さくされる。
【００８１】
実例 ３ −ジェット・ミルの技法を使って、 ＮＨ _４ Ｆ の存在下に於いて、ポテト形状の変形グラファイト粒子を作ること。
平均の大きさ（ｄ_５０）が３５０μｍで純度が９８．５％のブラジル・グラファイト２０ｋｇと重量パーセントにして１０％のＮＨ_４Ｆとを反応装置の中で混合する。
この混合物を均質化するために、ジャー・ミル法を、直径５０ｍｍのセラミック球を用いて２４時間実施する。この混合物は、ジェット・ミルを用いて粉砕されるが、この処理を行っている間、ジェット・ミル中の気圧は、１００〜１２５ｐｓｉの範囲で変動する。
処理が終わると、粒子の平均の大きさは、１０〜２０μｍの範囲に減少せしめられており、粒子はポテト形状となっている。
第１２／１５図は、ＭＥＢ（走査電子顕微鏡）による写真で、１２μｍの粒子がポテト形状となっていることがよくわかる。
第１３図もＭＥＢによる写真であるが、基底部の割合（ｆｂ）が減って端縁部の割合（ｆｅ）が増し、従って底面のグラファイト面が端縁のグラファイト面に鋸歯上につながっている様子がよくわかる（数学モデル１の検証）。
【００８２】
実例 ４ −アトリションの技法を使って、且つ ＮａＣｌ の存在下に於いて、ポテト形 状の変形グラファイト粒子を作ること。
平均の大きさ（ｄ_５０）が３５０μｍで純度が９８．５％のブラジル・グラファイト２０ｋｇとｍ重量パーセントにして１０％のＮａＣｌとを反応装置の中で混合する。
直径５０ｍｍのセラミック球を用いてジャー・ミル法を２４時間実施し、混合物を均質化する。
この混合物は、ジェット・ミルを用いて粉砕される。混合物をジェット・ミル室中に入れておく時間は、４５分である。
処理を行っている間、ジェット・ミル中の気圧は、１００〜１２５ｐｓｉの範囲で変動する。
この処理の間に、粒子の大きさは１０〜２０μｍの範囲に減少せしめられ、粒子の形状は、ポテト形となる。
第１４／１５図のＭＥＢ写真には、１２μｍの粒子の形状がポテト形と成っている様子がよく示されている。
第１５／１５図のＭＥＢ写真には、基底部の割合（ｆｂ）が減少し、端縁部の割合（ｆｅ）が増大して、その結果、粒子が丸くなっている様子がよく示されている（数学モデル１の検証）。
【００８３】
実例 ５ −セルロースの炭酸塩の層でくるんだグラファイトを主成分とする粒子群を作ること。
容積２００ｍｌの容器中で、粒子の平均の大きさ（ｄ_５０）が２０μｍでプリズム形のブラジル・グラファイト２ｇと１０％のアセチルセルロースとの混合物を用意する。
この混合物をアセトン中に溶かし、ボール・ミル法を用いて（この混合物を）均質化する。混合物は、窒素を含む大気下に於いて４００℃で３時間処理される。
こうして得られた粒子は、ポテト形状となっている。
この処理の利点の一つは、表面に出来る炭化された層が純化剤の役目を果たしているということである。何故なら、この層は、表面に存在するすべての不純物を覆うからである。
【００８４】
実例 ６ −炭化した ＰＥ−ＰＥＯ− グリコールの層でくるんだグラファイトを主成分とす る粒子群を作ること。
２００ｍｌの反応装置の中で、粒子の平均の大きさ（ｄ_５０）が２０μｍでプリズム形のブラジル・グラファイト２ｇと、１０％の化合物ＰＥ−ＰＥＯ−グリコールとの混合物を用意する。
この混合物をアセトン中に溶かしてから、ボール・ミル技法を用いて均質化する。この混合物は、窒素を含む大気下で４００℃で３時間処理される。
こうして得られた粒子は、ポテト形となっている。
この処理の利点の一つは、表面に出来る炭化層が純化剤の役目を果たしているということである。何故なら、この層は、表面に存在するすべての不純物を覆うからである。
【００８５】
実例 ７ −銀の層でくるんだグラファイトを主成分とする粒子群を作ること。
粒子の平均の大きさ（ｄ_５０）が２０μｍ、プリズム形で純度が９８．５％のブラジル・グラファイトの表面が、重量パーセントにして１０％の銀の沈着物によって覆い尽くされる。
沈着物は、Ｅｄｗａｒｄｓ Ｃｏａｔｉｎｇ ＳｙｓｔｅｍモデルＥ３０６Ａタイプの蒸発装置を用いた蒸発によって作られる。
可逆容量は３８７ｍＡｈ／ｇで、天然グラファイトの理論的容量より１５ｍＡ／ｇ大きい。
固有の表面積が小さくなっているので、不動態化の薄膜も少なくなっている。このように、本発明の枠内では、この不動態化の層が基底部分上（有機物：ＩＣＬ_{ｂａｓａｌ}）と端縁部分上（無機物；ＩＣＬ_ｅｄｇｅ）に形成されることが明らかにされている。他方、ＩＣＬ_{ｂａｓａｌ}は、ＩＣＬ_ｅｄｇｅを４０倍も上回っている。このことは、基底部の割合を減らすことが、不可逆容量と気体の発散を減らすために、非常に重要であることを示しており、バッテリの安全性と関連している。
【図面の簡単な説明】
【図１】モデル１による粒子群の変形で、ｆｂを減少させｆｅを増大させて、プリズム形の粒子を球形の粒子へと変形する。この変形はいくつもの技法によって実現することができる。いくつもの技法というのは、即ち、ジェット・ミル、アトリション（摩擦摩鉱）、ボール・ミル、ハンマ・ミル、ＣＦミルもしくはアトマイザ（噴霧器）ミル、遊星歯車装置付きミキサー、混成器を用いる技法である。モデル１による粒子群の変形は、ｆｅとｆｂを一定に保ちながら、プリズム形の粒子を球形の粒子へと変形する。この変形は、金属、ポリマー、あるいは炭素で粒子を被覆することによって実施される。
【図２】モデル２による粒子群の変形で、ｆｂを減少させｆｅを増大させて、円柱状の粒子を球形の粒子へと変形する。この変形はいくつもの技法によって実施することができる。いくつもの技法というのは、即ち、ジェット・ミル、アトリション、ボール・ミル、ハンマ・ミル、ＣＦミルもしくはアトマイザ・ミル、遊星歯車装置付きミキサー、混成器を用いる技法である。
モデル２による粒子群の変形で、ｆｅとｆｂを一定に保ちながら、プリズム形の粒子を球形の粒子へと変形する。この変形は、金属、ポリマー、或いは炭素で粒子を被覆することによって実施される。
【図３】モデル１によるプリズム形の人造もしくは天然のグラファイトの変形で、基底部分ｆｂを減少させ端縁部分ｆｅを増大させて、プリズム形のグラファイトを球形のグラファイトに変形するのであるが、不純物や可溶性の作用物質の存在下に置いて変形する。可溶性の作用物質は、ＮａＣｌやＮＨ_４Ｆといったタイプのもので、できれば球形のものが好ましい。この変形はいくつもの技法によって実施することができる。いくつもの技法というのは、即ち、ジェット・ミル、アトリション、ボール・ミル、ハンマ・ミル、ＣＦミルもしくはアトマイザ・ミル、遊星歯車装置付きミキサー、混成器を用いる技法である。
【図４】モデル２による炭素の繊維、円柱状の人造若しくは天然のグラファイトの変形で、基底部分ｆｂを減少させ端縁部分ｆｅを増大させて、円柱状のグラファイトを球形のグラファイトに変形するのであるが、不純物や可溶性の作用物質の存在下に於いて変形する。可溶性の作用物質は、ＮａＣｌやＮＨ_４Ｆといったタイプのもので、できれば球形のものが好ましい。この円形はいくつもの技法によって実施することができる。いくつもの技法というのは、即ち、ジェット・ミル、アトリション、ボール・ミル、ハンマ・ミル、ＣＦミルもしくはアトマイザ・ミル、遊星歯車装置付きミキサー、混成器を用いる技法である。
【図５】モデル１によるプリズム形の人造もしくは天然のグラファイトの変形で、基底部分ｆｂを減少させ端縁部分ｆｅを増大させて、プリズム形のグラファイトを球形のグラファイトに変形するのであるが、不純物や不溶性の作用物質の存在下に於いて変形する。不溶性の作用物質は、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２、セラミック、堅い化合物といったタイプのもので、できれば球形のものが好ましい。この変形はいくつもの技法によって実施することができる。いくつもの技法というのは、即ち、ジェット・ミル、アトリション、ボール・ミル、ハンマ・ミル、ＣＦミルもしくはアトマイザ・ミル、遊星歯車装置付きミキサー、混成器を用いる技法である。
【図６】モデル２による円柱状の人造もしくは天然のグラファイトの変形で、基底部分ｆｂを減少させ端縁部分ｆｅを増大させて、円柱状のグラファイトを球形のグラファイトに変形するのであるが、不純物や不溶性の作用物質の存在下に於いて変形する。不溶性の作用物質は、ＳｉＯ_２やＴｉＯ_２、セラミック、堅い化合物といったタイプのもので、できれば球形のものが好ましい。この変形はいくつもの技法によって実施することができる。いくつもの技法というのは、即ち、ジェット・ミル、アトリション、ボール・ミル、ハンマ・ミル、ＣＦミルもしくはアトマイザ・ミル、遊星歯車装置付きミキサー、混成器を用いる技法である。
【図７】２μｍと４０μｍという二つのタイプの粒子についてのプリズム形状モデルと円柱状モデルとの間の比較モデル化。
【図８】アトリション（摩擦摩鉱）を行う前のグラファイト粒子。
【図９】アトリションを行った後のグラファイト粒子。
【図１０】アトリションを行った後の天然のグラファイトＮＧ２０の場合の電気化学的な成果。
【図１１】市販されている球形のグラファイトＭＣＭＢの場合の電気化学的な成果。
【図１２】本発明に従って実例３に於いて得られた１２μｍの粒子のポテト形状を示す走査電子顕微鏡で撮影した写真。
【図１３】やはりＭＥＢ（走査電子顕微鏡）で撮影した写真で、数学モデル１に適合するグラファイト粒子の場合の基底部及び端縁部の割合の推移を示している。
【図１４】ＭＥＢで撮影した写真で、実例３に於いて得られた１２μｍのグラファイト粒子のポテト形状を示している。
【図１５】実例３に於いて得られた粒子を、ＭＥＢで撮った写真で、減少した基底部の割合（ｆｂ）と増大した割合（ｆｅ）を示している。

Claims (34)

1. グラファイト（好ましくは、合成グラファイト）から得た変形グラファイトの粒子群であって、これらの粒子群の構造面のパラメータは、次の関係式ｆ１ｅ＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（Ｙ−１）〕と、ｆ２ｅ＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（Ｙ−１）〕との少なくとも一つにあてはまっているものとするが、これらの関係式において、Ｙは、１以上の実数を表し、Ｂは粒子の長さをμｍ単位で表した数値、Ｔは、粒子の厚みをμｍ単位で表した数値とし、該粒子は、ポテト形状で、次の二つの特徴の少なくとも一つを備えているものとし、
   二つの特徴とは、即ち：
   −密度表示が０．３〜１．５の範囲、好ましくは０．５〜１．４の範囲、さらに好ましくは１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲であること；および、
   −分布比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが２〜５の範囲内におさまっていて、粒子の大きさが１μｍ〜５０μｍの範囲であり、好ましくは分布比Ｄ９０／Ｄ１０が２．２〜４．２の範囲で、粒子の大きさが２μｍ〜３０μｍの範囲であること、の二つであることを特徴とする変形グラファイトの粒子群。
2. グラファイトから得られた変形グラファイトの粒子群で、これらの粒子はポテト形状で、その内部構造中に不純物を含み、表面においても一つ以上の不純物を好ましくは２％〜４％の範囲の割合で含み、さらに次の三つの特徴の少なくとも一つを備えているものとし、三つの特徴とは即ち：
   −先述の方法で計測した密度表示が０．３〜１．５の範囲、好ましくは０．５〜１．４の範囲、さらに好ましくは１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲の数値であること；
   −先述の方法で計測した、比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが、２．２〜４．２の範囲内におさまっていて、粒子の大きさが２〜３０μｍの範囲内であること；および
   −粒子の表面にはＮａＣｌ及び／またはＮＨ_４Ｆの粒子（好ましくはポテト形状、さらに好ましくは球形の粒子）が付けられていて、好ましくは、これらのＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆの粒子の総量が変形グラファイトの粒子の総量の１〜１０％、好ましくは１〜４％に相当していること、の三つであることを特徴とする変形グラファイトの粒子群。
3. 請求項２に記載の変形グラファイトの粒子であって、ＴＧＡ分析の結果、重量損に関わる初期温度の数値が、５６０〜６６０℃の範囲内のものであることを特徴とするグラファイト粒子。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の変形グラファイト粒子群において、該不純物が、次の化学元素群の中の少なくとも一つの化学元素であるグラファイトの粒子群であって、化学元素群とは、即ち、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｓｂ（アンチモン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｃｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃａ（カルシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｂａ（バリウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｉｕ、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｅｕ（ユーロピウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｌｉ（リチウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｂ（鉛）、及びＰｒ（プラセオジム）であることを特徴とする変形グラファイトの粒子群。
5. 請求項４に記載の変形グラファイト粒子群において、粒子群中に存在する不純物の重量パーセンテージが、変形グラファイト粒子の総量に対して表した場合、そして焼灰法によって計測した場合、１〜１０％の範囲内、好ましくは２〜４％の範囲内に収まっているグラファイト粒子群。
6. 請求項５に記載の変形グラファイト粒子群であって、表面に不純物はほとんどなく、好ましくは表面に不純物がないグラファイト粒子群。
7. グラファイトから得た変形グラファイトの粒子群であって、これらの粒子はポテト形状をしていて、次の化合物群、すなわち、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、セラミック、或いはこれらの混合物のうちの少なくとも一つを５〜２０％の割合で含んでおり、これらの化合物は、変形グラファイト粒子に対して物理的な力によって付けられているのが好ましく、該粒子は次の三つの特徴の少なくとも一つを備えているものとし、三つの特徴とは即ち：
   −先述の方法によって計測した密度表示が０．３〜１．５の範囲内、好ましくは０．４〜１．４の範囲内、更に好ましくは１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲内におさまっていること；
   −先述の方法によって計測した比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが、大きさが１〜５０μｍの範囲の粒子の場合には２〜５の範囲におさまっており、大きさが２〜３０μｍの範囲の粒子の場合には、比Ｄ９０／Ｄ１０が２．２〜４．２の範囲におさまっていること；及び
   −粒子の表面には、ＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆの粒子（できれば・・・形が好ましい）が付けてあり、好ましくは、ＮａＣｌ及び／又はＮＨ_４Ｆのこれらの粒子の総量が変形グラファイト粒子の総量の１〜４％となっていること、の三つであることを特徴とする変形グラファイトの粒子群。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の変形グラファイト粒子群において、面と面との間の距離ｄ_００２が３３〜３．４オングストロームの範囲におさまっており、及び／又は、ＢＥＴが０．５ｇ／ｍ^２〜５０ｇ／ｍ^２の範囲におさまっているグラファイト粒子群。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の変形グラファイト粒子群であって、循環過程における安定性が５００サイクルを上廻っているグラファイト粒子群。
10. 請求項６〜９のいずれかに記載のグラファイト粒子の製法であって（好ましくは天然グラファイトからの製法）、グラファイト粒子の基底部の割合（ｆｂ）の少なくとも５０％を減少させ端縁部の割合（ｆｅ）の少なくとも５０％を増大させることのできる物理的な技法を少なくとも一つ用い、この物理的な技法というのは、好ましくは、アトリション、ジェット・ミル、ボール・ミル、ハンマ・ミル、アトマイザ・ミル技法とし、しかも次の物質群から選んだ化学化合物が少なくとも一つ存在するところで該技法を用いるようにし、次の物質群とは、化学式がＭＦｚの化合物とＮａＣｌとＮＨ_４Ｆと、或いはこれらの混合物とから成る物質群とし、ただし、Ｍはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属を表し、Ｚは１又は２を表すものとし、（好ましくはＭＦｚは、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＦを表すものとし）この物質群から選んだ少なくとも一つの化合物を好ましくは固体の形で、そして好ましくは、該基底部の割合を減少させることのできる物理的技法を実施する段階のはじめに加えるようにしてある製法。
11. 請求項１０に記載の製法において、基底部の割合の減少と端縁部の割合の増大、つまり好ましくは粒子を丸くすることは、好ましくは、アトリションの技法を用いて実施されるものとし、この技法には、好ましくは、鋼球、セラミックの球、あるいは鋼球とセラミック球とを混ぜ合わせたもののような球体が用いられるものとした製法。
12. 請求項１又は２に記載の変形グラファイト粒子の製法であって、変形グラファイト粒子は、好ましくは天然のグラファイトから作るものとし、少なくとも次のｉ）とｉｉ）の２つの段階を含む製法で：
    ｉ）は基底部の割合（ｆｂ）の少なくとも５０％を減少させ、端縁部の割合（ｆｅ）の少なくとも５０％を増大させることのできる物理的な技法を少なくともひとつ実施してグラファイト粒子の形を変える段階であって、ただし、該物理的な技法は、好ましくはアトリション技法とし（ジェット・ミル、ボール・ミル、ハンマ・ミル、アトマイザ・ミルも好ましい技法とし、）この技法を合成グラファイト粒子（好ましくは天然グラファイト）に対して、次の物質群から選んだ少なくとも一つの化学化合物の存在下において施すものとし、その物質群とは、化学式がＭＦｚの化合物とし、この化学式において、Ｍはアルカリ金属又はアルカリ土類金属を表し、Ｚは１または２を表し、好ましくはＭＦｚはＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＬｉＦまたはこれらの混合物を表しているものとし、該少なくとも一つの化合物は、好ましくは固体の形で、好ましくは周囲温度において、そして、基底部の割合を減少させ端縁部の割合を増大させることのできる少なくとも一つの技法を実施する段階の好ましくは初めに加えられるのが好ましいものとし；そして
    ｉｉ）は上の段階ｉ）で得られたグラファイト粒子を、好ましくは純化によって、好ましくは化学的純化によって純化して、表面の不純物の割合を減少させる段階とする製法。
13. 請求項１０〜１２のいずれかに記載の方法において、方法の最初に使用されるグラファイト粒子の大きさは、１〜４５０μｍの範囲、好ましくは２〜３５０μｍの範囲におさまっているようにした方法。
14. 請求項１０〜１３のいずれかに記載の方法において、アトリションの処理は、添加剤の存在下において行われるものとし、好ましくは、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２のような金属酸化物タイプの添加剤の存在下において行われるものとし、そして、好ましくは、鋼球、セラミック球、あるいは鋼球とセラミック球との混合物の存在下において行われるものとした方法。
15. 請求項１０〜１４のいずれかに記載の方法において、該二つの段階のうち少なくとも一つの段階は、制御された大気中において、あるいは外気中において行われるものとし、該制御された大気は、好ましくは、窒素、アルゴン、ヘリウム、あるいはこれらの気体の混合物を主成分とするものとした方法。
16. 請求項９〜１５のいずれかに記載の方法において、段階ｉ）は、ジェット・ミル技法とアトリション技法を共に行う混成式の段階とし、好ましくは、ジェット・ミルを実施した後でアトリションを実施するようにした方法。
17. 請求項１０〜１５のいずれかに記載の方法において、段階ｉ）はジェット・ミル技法を用いて実施されるものとした方法。
18. 請求項１〜９のいずれかに記載の変形グラファイト粒子を、燃料電池、電気化学式発電機用に、吸湿剤及び／又は酸素捕集剤として用いる使用法。
19. 好ましくは、充電できる電気化学式発電機用の負の電極であって、結合剤−好ましくは、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥタイプの結合剤を用い、さらに請求項１〜８のいずれかに記載のグラファイト粒子を用いて作られる負の電極。
20. 請求項１〜９のいずれかに記載されているようなグラファイト粒子を主成分とするか、あるいは請求項１〜１７のいずれかに記載の方法によって得られるようなグラファイト粒子を主成分とする電極の製法であって、充電のできる発電機用の電極の製法で、少なくとも次の段階を含み、次の段階とはすなわち、
    ｂ−少なくともひとつの結合剤（好ましくは、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥよりなる物質群から選んだ結合剤）を、好ましくはＮＭＰ（ｎ−メチル・ピロリドン）、シクロペンタノンよりなる物質群から選んだ溶剤の中に、濃度をできるかぎり高くして（好ましくは、１ｇ／ｃｃを上回る濃度）溶かすことができるようにして粘り気のある溶液（Ａ）を得るようにする段階と、
    ｂ−上の段階で得た粘り気のある溶液は、粉末―結合剤組成物の混合物（Ｂ）であるが、この溶液を集電器タイプの装置、好ましくは金属製の集電器タイプの装置上、及び／又は、金属製で穴をあけてある集電器タイプの装置上に注ぎ広げ、このように処理された集電器が電極となるようにする段階と、
    ｃ−段階ｂで作られた電極を、好ましくは赤外線ランプか発熱要素を用いて乾燥させる段階
    であるものとした製法。
21. 充電のできる発電機用でグラファイトを主成分とする電極を請求項２０に従って作る製法であって、この製法には、請求項１８に記されている段階が段階ｃ以外はすべてそのまま含まれているが、段階ｃのところでは、電極を乾かすために、赤外線ランプによる技法と発熱要素による技法との二つの乾燥技法が並行して使用されている製法。
22. 金属の沈着物及び／又は炭酸の沈着物によって覆われたグラファイトのプリズム形粒子からなる、変形グラファイトを主成分とする粒子群であって、これらの粒子の構造面のパラメータは次の二つの関係式にあてはまっており、すなわち、ｆｅ_１＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／２Ｔ）（Ｙ−１）〕および　ｆｅ_２＝〔Ｙ＋１〕／〔（Ｙ＋１）＋（Ｂ／Ｔ）（Ｙ−１）〕で、これらの関係式において、Ｙは１以上の実数を表し、Ｂは粒子の長さを表し、Ｔは粒子の厚みを表しているものとし、これらの粒子はポテト形状をしていて、次の二つの特徴のうちの少なくとも一つを備えているものとし、二つの特徴とはすなわち、：
    −先述の方法によって計測した密度表示が好ましくは、０．３〜１．５の範囲、より好ましくは、０．５〜１．４の範囲内、さらにより好ましくは、１〜１．３ｇ／ｃｃの範囲内におさまっている、という特徴と；
    −先述の方法によって計測した比Ｄ９０／Ｄ１０のような粒径分布のばらつきが、２〜５の範囲内におさまっており、粒子の大きさは１〜５０μｍの範囲内であって、好ましくは、比Ｄ９０／Ｄ１０が２．２〜４．２の範囲内、粒子の大きさが２〜３０μｍの範囲内である、という特徴の二つとした粒子群。
23. 請求項２２に記載のグラファイトを主成分とする粒子群であって、粒子の大きさが１〜５０μｍの範囲である粒子群。
24. 請求項２２又は２３に記載のグラファイトを主成分とする粒子群であって、球形度が８０％以上である粒子群。
25. 請求項２２〜２４のいずれかに記載のグラファイトを主成分とする粒子群において、金属被覆及び／又は炭素被覆の平均の厚みが、５０ｎｍ〜２μｍの範囲内であるようにした粒子群。
26. グラファイトの核を被覆した、グラファイトを主成分とする粒子であって、該核はグラファイトを主成分とする粒子全体に対して重量パーセントにして少なくとも９０％を占めており、残りの１０％は、好ましくは、Ａｇ（銀）、Ｓｉ（ケイ素）、Ａｌ（アルミニウム）及びＣｕ（銅）より成る金属グループから選んだ金属の少なくとも一つ、及び／又は炭素、及び／又は好ましくはプリズム形か繊維形の炭素ポリマーより成っているものとする粒子。
27. 請求項２２〜２６のいずれかに記載の、グラファイトを主成分とする粒子の製法であって、プリズム形の粒子を素材とし、これらの粒子の基底部の割合（ｆｂ）と、端縁部の割合（ｆｅ）とを一定に保ちつつ、グラファイトの表面を、金属の沈着物か炭酸の沈着物によってそっくりくるんで８０％の球形度が得られるようにして粒子をくるみ込む、という製法。
28. 請求項２２〜２６のいずれかに記載されているような、或いは請求項１３〜２７のいずれかに記載されている方法の一つによって得られるような、変形グラファイトを主成分とする粒子群を、燃料電池、電気化学式発電機用として、或いは、吸湿剤及び／又は酸素捕集剤として用いる使用法。
29. 好ましくは、充電のできる電気化学式発電機用の負の電極であって、結合剤−好ましくはＰＶＤＦ、ＰＴＦＥタイプの結合剤を用い、さらに請求項２２〜２６のいずれかに記載されているような、或いは請求項２７に記載されている方法によって得られるようなグラファイト粒子を用いて作られる電極。
30. グラファイト粒子の表面を、自然な環境の下で純化する方法であって、不純物の存在するところで、粒子を炭素によって被覆することによって純化する方法。
31. 請求項１による粒子群を、電気化学式の電池に用いる使用法であって、基底部の割合（ｆｂ）を制御して、ポリエチレン・カルボナート（ＰＣ）を主成分とする電解質の存在下において粒子を使用できるようにし、その場合、電解質中におけるＰＣ濃度が、体積パーセンテージにして、電解質混合体の５０％を下回っているようにしてある使用法。
32. 請求項３１に記載の使用法によってできる安全バッテリ。
33. 請求項２２によるグラファイトを主成分とする粒子群の使用法であって、基底部の割合（ｆｂ）を一定に保って、ポリエチレン・カルボナート（ＰＣ）を主成分とする電解質の存在下において粒子を使用できるようにし、その場合、電解質中におけるＰＣ濃度が、体積パーセンテージにして、電解質混合体の１００％を下回っているようにしてある使用法。
34. 請求項３３に記載の使用法によってできる安全バッテリ。

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