JP2728448B2 - Rechargeable battery - Google Patents

Rechargeable battery

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JP2728448B2
JP2728448B2 JP63203807A JP20380788A JP2728448B2 JP 2728448 B2 JP2728448 B2 JP 2728448B2 JP 63203807 A JP63203807 A JP 63203807A JP 20380788 A JP20380788 A JP 20380788A JP 2728448 B2 JP2728448 B2 JP 2728448B2
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俊文 西井
浩 由井
克治 池田
圀昭 稲田
裕二 望月
等 土山
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Toshiba Battery Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は二次電池に関し、更に詳しくは、小型で、安
定な高容量を有する二次電池に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a small-sized secondary battery having stable high capacity.

(従来の技術) 正極体の主要成分がTiS2,MoS2のような遷移金属のカ
ルコゲン化合物であり、負極体がLiまたはLiを主体とす
るアルカリ金属である二次電池は、高エネルギー密度を
有するので商品化の努力が払われている。
(Prior art) A secondary battery in which the main component of the positive electrode body is a transition metal chalcogen compound such as TiS 2 or MoS 2 and the negative electrode body is Li or an alkali metal mainly composed of Li has a high energy density. Therefore, commercialization efforts are being made.

また、正極にポリアセチレン等の導電性高分子を、負
極体にLiまたはLiを主体とするアルカリ金属を用いた二
次電池も研究されている。
Secondary batteries using a conductive polymer such as polyacetylene for the positive electrode and Li or an alkali metal mainly composed of Li for the negative electrode body have also been studied.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、かかる二次電池においては、負極体が
Li箔またはLiを主体とするアルカリ金属の箔そのもので
あることに基づく問題が生じている。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a secondary battery, the negative electrode body is
There is a problem based on the fact that it is a Li foil or an alkali metal foil mainly containing Li.

すなわち、電池の放電時には負極体からLiがLiイオン
となって電解液中に移動し、充電時にはこのLiイオンが
金属Liとなって再び負極体に電析するが、この充放電サ
イクルを反復させるとそれに伴って電析する金属Liはデ
ンドライト状となることである。このデンドライト状Li
は極めて活性な物質であるため、電解液を分解せしめ、
その結果、電池の充放電サイクル特性が劣化するという
不都合が生ずる。さらにこれが成長していくと、最後に
は、このデンドライト状の金属Li電析物がセパレータを
貫通して正極体に達し、短絡現象を起すという問題を生
ずる。別言すれば、充放電サイクル寿命が短いという問
題が生ずるのである。
In other words, when the battery is discharged, Li becomes Li ions from the negative electrode body and moves into the electrolytic solution, and when charged, these Li ions become metallic Li and are deposited again on the negative electrode body, but this charge / discharge cycle is repeated. And the metal Li deposited therewith becomes dendritic. This dendritic Li
Is an extremely active substance, which breaks down the electrolyte,
As a result, there arises a disadvantage that the charge / discharge cycle characteristics of the battery deteriorate. When this further grows, finally, the dendrite-like metal Li deposit penetrates through the separator and reaches the positive electrode body, causing a problem that a short-circuit phenomenon occurs. In other words, there is a problem that the charge / discharge cycle life is short.

このような問題を回避するために、負極体として有機
化合物を焼成した炭素質物を担持体とし、これにLiまた
はLiを主体とするアルカリ金属を担持せしめて構成する
ことが試みられている。
In order to avoid such a problem, an attempt has been made to constitute the negative electrode body by using a carbonaceous material obtained by calcining an organic compound as a support and carrying Li or an alkali metal mainly composed of Li on the support.

このような負極体を用いることにより、Liデンドライ
トの析出は防止されるようになったが、しかし一方で
は、この負極体を組込んだ電池は同サイズの一次電池に
比べてその放電容量がはるかに小さく、また、自己放電
の大きさについても必ずしも満足する程に低減されてい
なかった。
The use of such an anode body has prevented the precipitation of Li dendrite, but on the other hand, batteries incorporating this anode body have a much higher discharge capacity than primary batteries of the same size. And the magnitude of self-discharge was not necessarily reduced to a satisfactory level.

本発明は、かかる状況の下に、より大きな電池容量を
有し、自己放電特性が改善された二次電池の提供を目的
とするものである。
An object of the present invention is to provide a secondary battery having a larger battery capacity and improved self-discharge characteristics under such circumstances.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明者らは上記問題を解決すべく、負極体に関して
鋭意研究を重ねた結果、結晶セルロースを炭素化してな
る特定構造を有する炭素質物を負極の担持体として用い
ると、上述の目的達成のために有効であるとの事実を見
出し、本発明に到った。
[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present inventors have conducted intensive studies on the negative electrode body in order to solve the above problems, and as a result, have found that a carbonaceous material having a specific structure obtained by carbonizing crystalline cellulose is obtained. The present inventors have found that it is effective to achieve the above-mentioned object when used as a carrier for a negative electrode, and have arrived at the present invention.

すなわち、本発明の二次電池は、活物質と該活物質を
担持する担持体とから成る負極体を具備しており、 (1)該活物質が、リチウムまたはリチウムを主体とす
るアルカリ金属であり、 (2)該担持体が、結晶セルロースの粒子を炭素化して
なる炭素質物からなり、該炭素質物が、 (イ)水素/炭素の原子比が0.10未満; かつ、 (ロ)X線広角回折法による(002)面の面間隔
(d002)が3.37Å以上;およびc軸方向の結晶子の大き
さ(Lc)が150Å以下; であることを特徴とする。
That is, the secondary battery of the present invention includes a negative electrode body including an active material and a support for supporting the active material. (1) The active material is lithium or an alkali metal mainly containing lithium. (2) the carrier is made of a carbonaceous material obtained by carbonizing crystalline cellulose particles, and the carbonaceous material has (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon of less than 0.10; and (b) an X-ray wide angle The interplanar spacing (d 002 ) of the (002) plane by the diffraction method is 3.37 ° or more; and the crystallite size (Lc) in the c-axis direction is 150 ° or less.

本発明の電池は、負極体が上記した構成をとるところ
に特徴があり、他の要素は従来の二次電池と同じであっ
てもよい。
The battery of the present invention is characterized in that the negative electrode body has the above-described configuration, and other elements may be the same as the conventional secondary battery.

本発明にかかる負極体において、活物質はLiまたはLi
を主体とするアルカリ金属であるが、この活物質は、電
池の充放電に対応して負極体を出入する。
In the negative electrode body according to the present invention, the active material is Li or Li.
The active material enters and exits the negative electrode body in response to charging and discharging of the battery.

本発明における負極体を構成する活物質の担持体は、
結晶セルロースの粒子を炭素化してなる炭素質物からな
る。
The active material carrier constituting the negative electrode body in the present invention,
It is composed of a carbonaceous material obtained by carbonizing crystalline cellulose particles.

ここで用いられる結晶セルロースの粒子は、精製した
パルプを鉱酸により加水分解せしめ、次いで非結晶領域
を洗浄、除去した後、粉砕して得られる。
The crystalline cellulose particles used herein are obtained by hydrolyzing purified pulp with a mineral acid, washing and removing non-crystalline regions, and then pulverizing.

本発明においては、上述のようにして得られた結晶セ
ルロース粒子の体積平均粒径が300μm以上、好ましく
は500μm〜2.5mm、さらに好ましくは700μm〜2.0mmで
あるものが用いられる。
In the present invention, those having a volume average particle size of 300 μm or more, preferably 500 μm to 2.5 mm, more preferably 700 μm to 2.0 mm, are used.

また、このようにして得られた結晶セルロース粒子の
体積平均粒径が、300μm以下の場合には、さらにカル
ボキシメチルセルロース等の水溶性高分子化合物をバイ
ンダーにして、上記の範囲の平均体積粒径に顆粒もしく
は造粒して用いることもできる。顆粒化は、バインダー
を添加した水中に結晶セルロースを分散させた後、噴霧
乾燥、スプレードライヤー法等により行なうことができ
る。
When the volume average particle size of the crystalline cellulose particles thus obtained is 300 μm or less, a water-soluble polymer compound such as carboxymethyl cellulose is further used as a binder, and the average volume particle size in the above range is obtained. Granules or granules can also be used. Granulation can be performed by dispersing crystalline cellulose in water to which a binder has been added, followed by spray drying, a spray drier method or the like.

上記に示した範囲の体積平均粒径を有する粒子を用い
ることにより、これを炭素化して得られる炭素質物の電
極成形工程における流動性を良好に保持することができ
る。
By using particles having a volume average particle diameter in the above-mentioned range, the fluidity of the carbonaceous material obtained by carbonizing the particles in the electrode forming step can be favorably maintained.

また、本発明に使用される結晶セルロースの粒子は、
灰分が好ましくは0.25重量%以下、さらに好ましくは0.
20重量%以下、とくに好ましくは0.08重量%以下であ
る。
Further, the particles of the crystalline cellulose used in the present invention,
The ash content is preferably 0.25% by weight or less, more preferably 0.1% by weight.
It is at most 20% by weight, particularly preferably at most 0.08% by weight.

さらに、本発明に使用される結晶セルロースの粒子に
含有され得る他の元素としては、Cu、Pbが好ましくは各
10ppm未満、さらに好ましくは1ppm未満、とくに好まし
くは0.1ppm未満であり、Feが好ましくは10ppm未満、さ
らに好ましくは5ppm未満であり、Caが好ましくは300ppm
未満、さらに好ましくは200ppm未満、とくに好ましくは
100ppm未満である。
Further, as other elements that can be contained in the particles of the crystalline cellulose used in the present invention, Cu, Pb is preferably each
Less than 10 ppm, more preferably less than 1 ppm, particularly preferably less than 0.1 ppm, Fe is preferably less than 10 ppm, more preferably less than 5 ppm, Ca is preferably 300 ppm
Less, more preferably less than 200 ppm, particularly preferably
Less than 100 ppm.

本発明において負極体の担持体を構成する炭素質物
は、上述の結晶セルロースの粒子を、不活性ガス流下ま
たは真空下に、350℃〜3000℃の温度で、加熱分解し、
炭素化することにより得られる。通常は、炭素化は2段
階で実施する。
In the present invention, the carbonaceous material constituting the support of the negative electrode body, the above-described particles of crystalline cellulose, under an inert gas flow or under vacuum, at a temperature of 350 ° C ~ 3000 ° C, thermal decomposition,
Obtained by carbonization. Usually, carbonization is performed in two stages.

すなわち、第1段階としては、結晶セルロース1kg当
たり0.1/hr以上、好ましくは0.5l/hr以上、さらに好
ましくは1.5l/hr以上200l/hr以下の流量で、不活性ガ
ス、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等を流しなが
ら、350℃以上1000℃以下の温度で、好ましくは500℃以
上1000℃以下の温度で、さらに好ましくは700℃以上100
0℃以下の温度で焼成する。焼成は、2℃/hr以上500℃/
min以下、好ましくは10℃/hr以上50℃/min以下、さらに
好ましくは20℃/hr以上10℃/min以下の昇温速度で、上
記の温度まで昇温し、さらに、この温度で1分間から10
時間、好ましくは10分間から5時間、さらに好ましくは
20分間から2時間保持することにより実施する。
That is, as the first step, an inert gas such as nitrogen or argon is used at a flow rate of 0.1 / hr or more, preferably 0.5 l / hr or more, more preferably 1.5 l / hr or more and 200 l / hr or less per kg of crystalline cellulose. While flowing helium or the like, at a temperature of 350 ° C or more and 1000 ° C or less, preferably at a temperature of 500 ° C or more and 1000 ° C or less, more preferably 700 ° C or more and 100 ° C or less.
Bake at a temperature of 0 ° C or less. Firing is 2 ℃ / hr or more and 500 ℃ / hr
min or less, preferably 10 ° C./hr or more and 50 ° C./min or less, more preferably 20 ° C./hr or more and 10 ° C./min or less at a heating rate, and further heated at this temperature for 1 minute From 10
Time, preferably from 10 minutes to 5 hours, more preferably
Perform by holding for 20 minutes to 2 hours.

次に、第2段階では、第1段階の熱焼成を経た材料
を、不活性ガス流下もしくは真空下に、1000℃を越え30
00℃以下の温度で、好ましくは1500℃以上2800℃以下の
温度で、さらに好ましくは1700℃以上2500℃以下の温度
で炭素化を実施する。このとき、系内の酸素濃度が100p
pm以下、好ましくは50ppm以下、とくに好ましくは20ppm
以下になるように保持する。
Next, in the second stage, the material having undergone the first-stage thermal sintering is heated to a temperature exceeding 1000 ° C. under an inert gas flow or vacuum.
The carbonization is carried out at a temperature of 00 ° C or lower, preferably at a temperature of 1500 ° C or higher and 2800 ° C or lower, more preferably at a temperature of 1700 ° C or higher and 2500 ° C or lower. At this time, the oxygen concentration in the system is 100p
pm or less, preferably 50 ppm or less, particularly preferably 20 ppm
Hold so that:

炭素化は、任意の昇温速度で上述の温度に昇温して行
なえば良いが、通常は、20℃/hr以上、好ましくは100℃
/hr以上200℃/min以下、さらに好ましくは500℃/hr以上
60℃/min以下の昇温速度で上述の温度まで昇温し、その
温度で1分間以上10時間以下、好ましくは5分間以上5
時間以下、さらに好ましくは10分間以上3時間以下保持
することにより行なうことができる。
The carbonization may be performed by raising the temperature to the above-mentioned temperature at an arbitrary heating rate, but is usually 20 ° C./hr or more, preferably 100 ° C.
/ hr or more and 200 ° C / min or less, more preferably 500 ° C / hr or more
The temperature is raised to the above-mentioned temperature at a heating rate of 60 ° C./min or less, and at that temperature for 1 minute to 10 hours, preferably 5 minutes to 5 minutes.
It can be carried out by holding for not more than time, more preferably not less than 10 minutes and not more than 3 hours.

かくして得られる本発明にかかる負極体の担持体を構
成する炭素質物は、以下に示す特性を有することを特徴
とする。
The carbonaceous material constituting the support of the negative electrode body thus obtained according to the present invention is characterized by having the following characteristics.

すなわち、 (イ)水素/炭素の原子比(H/C)が 0.10未満;かつ、 (ロ)X線広角回折法による(002)面の面間隔
(d002)が3.37Å以上;およびc軸方向の結晶子の大き
さ(Lc)が150Å以下; の特性を有する。この炭素質物には、他の原子、例えば
窒素、酸素、ハロゲン等の原子が好ましくは7モル%以
下、さらに好ましくは4モル%以下、特に好ましくは2
モル%以下の割合で存在していても良い。
(B) the atomic ratio of hydrogen / carbon (H / C) is less than 0.10; and (b) the plane spacing (d 002 ) of the (002) plane by X-ray wide-angle diffraction is 3.37 ° or more; and the c-axis. The crystallite size in the direction (Lc) is 150 ° or less; In the carbonaceous material, other atoms, for example, atoms of nitrogen, oxygen, halogen and the like are preferably at most 7 mol%, more preferably at most 4 mol%, particularly preferably at most 2 mol%.
It may be present in a proportion of at most mol%.

H/Cは好ましくは0.07未満、さらに好ましくは0.05未
満、特に好ましくは0.04以下である。
H / C is preferably less than 0.07, more preferably less than 0.05, particularly preferably 0.04 or less.

また、(002)面の面間隔(d002)は好ましくは3.39
〜3.75Å、さらに好ましくは3.41〜3.70Å、特に好まし
くは3.45〜3.70Åであり;c軸方向の結晶子の大きさLcは
好ましくは5〜150Å、さらに好ましくは10〜80Å、特
に好ましくは12〜70Åである。
The spacing (d 002 ) of the (002) plane is preferably 3.39.
~ 3.75 °, more preferably 3.41 to 3.70 °, particularly preferably 3.45 to 3.70 °; the crystallite size Lc in the c-axis direction is preferably 5 to 150 °, more preferably 10 to 80 °, particularly preferably 12 °. It is ~ 70Å.

これらのパラメータ、すなわちH/C、d002およびLcの
いずれかが上記範囲から逸脱している場合は、負極体に
おける充放電時の過電圧が大きくなり、その結果、負極
体からガスが発生して電池の安全性が著しく損われるば
かりでなく充放電サイクル特性も低下する。
If any of these parameters, i.e., H / C, d 002 and Lc, deviates from the above range, the overvoltage at the time of charging and discharging in the negative electrode body increases, and as a result, gas is generated from the negative electrode body. Not only does the safety of the battery significantly deteriorate, but also the charge / discharge cycle characteristics deteriorate.

さらに、本発明にかかる負極体の担持体に用いる炭素
質物にあっては、次に述べる特性を有することが好まし
い。
Further, the carbonaceous material used for the support of the negative electrode body according to the present invention preferably has the following characteristics.

すなわち、波長5145Åのアルゴンイオンレーザ光を用
いたラマンスペクトル分析において、下記式: で定義されるG値が2.5未満であることが好ましく、さ
らに好ましくは2.0未満であり、特に好ましくは0.2以上
1.2未満である。
That is, in Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam having a wavelength of 5145 °, the following formula: Is preferably less than 2.5, more preferably less than 2.0, particularly preferably 0.2 or more
It is less than 1.2.

ここで、G値とは、上述の炭素質物に対し波長5145Å
のアルゴンイオンレーザ光を用いてラマンスペクトル分
析を行なった際にチャートに記録されているスペクトル
強度曲線において、波数1580±100cm-1の範囲内のスペ
クトル強度の積分値(面積強度)を波数1360±100cm-1
の範囲内の面積強度で除いた値を指し、その炭素質物の
黒鉛化度の尺度に相当するものである。
Here, the G value refers to the above-mentioned carbonaceous material at a wavelength of 5145 °.
In the spectrum intensity curve recorded in the chart when the Raman spectrum analysis was performed using the argon ion laser light of the above, the integrated value (area intensity) of the spectrum intensity within the range of the wave number of 1580 ± 100 cm −1 was calculated as the wave number of 1360 ± 1. 100cm -1
, And corresponds to a measure of the degree of graphitization of the carbonaceous material.

すなわち、この炭素質物は結晶質部分と非結晶部分を
有していて、G値はこの炭素質組織における結晶質部分
の割合を示すパラメータであるといえる。
That is, the carbonaceous material has a crystalline portion and an amorphous portion, and the G value is a parameter indicating the ratio of the crystalline portion in the carbonaceous structure.

さらに、本発明にかかる負極体の担持体に用いる炭素
質物にあっては次の条件を満足していることが望まし
い。
Further, the carbonaceous material used for the support of the negative electrode body according to the present invention preferably satisfies the following conditions.

すなわち、X線広角回折分析における(110)面の面
間隔(d110)の2倍の距離a0(=2d110)が、好ましく
は2.38Å〜2.47Å、さらに好ましくは2.39Å〜2.46Å;a
軸方向の結晶子の大きさLaが好ましくは10Å以上、さら
に好ましくは15Å〜150Å、特に好ましくは19Å〜70Å
である。
That is, the distance a 0 (= 2d 110 ), which is twice the spacing (d 110 ) of the (110) plane in the X-ray wide-angle diffraction analysis, is preferably 2.38 ° to 2.47 °, more preferably 2.39 ° to 2.46 °; a
The size La of the crystallite in the axial direction is preferably 10 ° or more, more preferably 15 ° to 150 °, and particularly preferably 19 ° to 70 °.
It is.

上述の炭素質物は、体積平均粒径が、好ましくは200
μm以下、さらに好ましくは0.5μm以上150μm以下、
とくに好ましくは5μm以上100μm以下の粒子となる
べく、粉砕等により調整する。
The carbonaceous material described above has a volume average particle size of preferably 200
μm or less, more preferably 0.5 μm or more and 150 μm or less,
It is particularly preferably adjusted by pulverization or the like so that the particles have a size of 5 μm or more and 100 μm or less.

このような炭素質物粒子は、内部に細孔を有し、その
全細孔容積が1.5×10-3ml/g以上であることが好まし
く、より好ましくは2.0×10-3ml/g以上、さらに好まし
くは3.0×10-3ml/g以上、さらに好ましくは4.0×10-3ml
/g以上である。
Such carbonaceous material particles have pores therein, and the total pore volume is preferably 1.5 × 10 −3 ml / g or more, more preferably 2.0 × 10 −3 ml / g or more, More preferably 3.0 × 10 -3 ml / g or more, more preferably 4.0 × 10 -3 ml
/ g or more.

また、上述の炭素質物の平均細孔半径(γ)は、8
〜100Åであることが好ましく、より好ましくは10〜80
Å、さらに好ましくは12〜60Å、とくに好ましくは14〜
40Åである。
The average pore radius (γ p ) of the above-mentioned carbonaceous material is 8
~ 100 °, more preferably 10 ~ 80
Å, more preferably 12 to 60Å, particularly preferably 14 to
40Å.

全細孔容積および平均細孔半径は、定容法を用いて平
衡圧力下で試料に吸着したガス量を測定することにより
求める。
The total pore volume and average pore radius are determined by measuring the amount of gas adsorbed on the sample under equilibrium pressure using a constant volume method.

すなわち、本発明において全細孔容積および平均細孔
半径は以下のようにして求めたものを意味する。
That is, in the present invention, the total pore volume and the average pore radius mean those determined as follows.

全細孔容積は、細孔が例えば液体窒素により充填され
ていると仮定して、定容法を用いて求めた相対圧力P/P0
=0.995[P:吸着ガスの蒸気圧(mmHg),P0:冷却温度
での吸着ガスの飽和蒸気圧(mmHg)]において吸着した
窒素ガスの全容積(Vads)を求め、次いで次式、 [式中、Paは大気圧(kgf/cm2)、Tは測定温度
(K)、Vmは吸着したガスの分子容積(cm3/モル;N2
では34.7)、Vliqは液体窒素容積(cm3)である]によ
り、細孔中に充填されている液体窒素量(Vliq)に換算
することによって求める。
The total pore volume is the relative pressure P / P 0 determined using the constant volume method, assuming that the pores are filled with, for example, liquid nitrogen.
= 0.995 determine the total volume (VADS) nitrogen gas adsorbed in [P:: vapor pressure of adsorbed gas (mmHg), P 0 the saturated vapor pressure of adsorbed gas at cooling temperature (mmHg)], then the following equation, Wherein, P a is the atmospheric pressure (kgf / cm 2), T is the measured temperature (K), V m is the molecular volume of the gas adsorbed (cm 3 / mol; N 2
Is 34.7), and V liq is the liquid nitrogen volume (cm 3 )], and is converted to the amount of liquid nitrogen (V liq ) filled in the pores.

次に、平均細孔半径(γ)は、上述の式(1)より
求めたVliqと、試料のBET比表面積(S)の値から、次
により換算して求める。なお、細孔は円筒形であると仮
定している。
Next, the average pore radius (γ p ) is calculated from the following equation based on V liq obtained from the above equation (1) and the value of the BET specific surface area (S) of the sample. Converted by The pores are assumed to be cylindrical.

さらに上述の炭素質物の粒子は、BET比表面積が、好
ましくは1m2/g以上、さらに好ましくは2m2/g以上100m2/
g以下、とくに好ましくは3m2/g以上50m2/g以下に調整さ
れる。
Furthermore particles of the carbonaceous material described above, BET specific surface area is preferably 1 m 2 / g or more, more preferably 2m 2 / g or more 100 m 2 /
g, particularly preferably 3 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less.

本発明にかかる負極体を構成する活物質の担持体は、
上述した特定の炭素質物に、活物質と合金可能な金属お
よび/または活物質の合金を混合せしめると、さらに一
層の電極容量の向上をはかることができる。
The active material carrier constituting the negative electrode body according to the present invention,
By mixing a metal that can be alloyed with the active material and / or an alloy of the active material with the specific carbonaceous material described above, the electrode capacity can be further improved.

そこで、そのような活物質と合金可能な金属および活
物質の合金について述べる。
Therefore, a metal that can be alloyed with such an active material and an alloy of the active material will be described.

前述のように活物質はLiまたはLiを主体とするアルカ
リ金属であるから、通常はLiと合金可能な金属もしくは
Liの合金を用いるのが好ましい。
As described above, since the active material is Li or an alkali metal mainly composed of Li, usually, a metal alloyable with Li or
It is preferable to use an alloy of Li.

そのような金属としては、例えばアルミニウム(A
l)、鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、ビスマス(B
i)、インジウム(In)、マグネシウム(Mg)、ガリウ
ム(Ga)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、ケイ素(S
i)、ホウ素(B)、金(Au)、白金(Pt)、パラジウ
ム(Pd)、アンチモン(Sb)等の単体またはそれらの合
金が挙げられ、好ましくはAl、Pb、In、BiおよびCdであ
り、さらに好ましくはAl、PbおよびInである。
As such a metal, for example, aluminum (A
l), lead (Pb), zinc (Zn), tin (Sn), bismuth (B
i), indium (In), magnesium (Mg), gallium (Ga), cadmium (Cd), silver (Ag), silicon (S
i), boron (B), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), antimony (Sb), etc., or an alloy thereof, and preferably Al, Pb, In, Bi and Cd. And more preferably Al, Pb and In.

合金はその組成(モル組成)を例えばLixM(ここでx
は金属Mに対するモル比である)と表すとする。Mとし
て用いられる他の金属としては、上記したLiと合金可能
な金属を用いることができる。
The alloy has a composition (molar composition) of, for example, Li x M (where x
Is the molar ratio to the metal M). As the other metal used as M, the above-mentioned metal that can be alloyed with Li can be used.

LixMにおいて、xは0≦x≦9を満たすことが好まし
く、より好ましくは0.1≦x≦5であり、さらに好まし
くは0.5≦x≦3であり、とくに好ましくは0.7≦x≦2
である。
In Li x M, x preferably satisfies 0 ≦ x ≦ 9, more preferably 0.1 ≦ x ≦ 5, further preferably 0.5 ≦ x ≦ 3, and particularly preferably 0.7 ≦ x ≦ 2.
It is.

活物質と合金可能な金属として、上記の金属の一種ま
たは二種以上を用いることができ、また、活物質の合金
(LixM)として、一種または二種以上の合金を用いるこ
とができる。
One or more of the above metals can be used as the metal that can be alloyed with the active material, and one or two or more alloys can be used as the alloy (Li x M) of the active material.

また、Liと合金可能な金属またはLiの合金の中には、
上述の金属以外にさらに他の元素を50モル%以下の範囲
で含有していてもよい。
In addition, some metals that can be alloyed with Li or alloys of Li include
In addition to the above metals, other elements may be contained in a range of 50 mol% or less.

本発明にかかる負極体を構成する担持体が、上述の炭
素質物に活物質と合金可能な金属および/または活物質
の合金を混合して得られる材料である場合には、混合材
料中における炭素質物の割合は、好ましくは30〜95重量
%、さらに好ましくは50〜90重量%、とくに好ましくは
60〜85重量%である。
When the carrier constituting the negative electrode body according to the present invention is a material obtained by mixing a metal capable of being alloyed with the active material and / or an alloy of the active material with the carbonaceous material described above, the carbon in the mixed material may be used. The proportion of the substance is preferably 30 to 95% by weight, more preferably 50 to 90% by weight, particularly preferably
60-85% by weight.

混合材料中での活物質と合金可能な金属の割合は、好
ましくは3重量%以上60重量%未満、さらに好ましくは
5重量%以上40重量%未満、特に好ましくは7重量%以
上30重量%未満であり、また、混合材料中での活物質の
合金の割合は、好ましくは3重量%以上60重量%未満、
さらに好ましくは5重量%以上40重量%未満、特に好ま
しくは7重量%以上30重量%未満である。
The proportion of the metal which can be alloyed with the active material in the mixed material is preferably from 3% by weight to less than 60% by weight, more preferably from 5% by weight to less than 40% by weight, particularly preferably from 7% by weight to less than 30% by weight. The proportion of the alloy of the active material in the mixed material is preferably 3% by weight or more and less than 60% by weight,
It is more preferably at least 5% by weight and less than 40% by weight, particularly preferably at least 7% by weight and less than 30% by weight.

上述の炭素質物粒子と、活物質と合金可能な金属およ
び/または活物質の合金との混合物を得る方法として
は、例えば、 炭素質物の粉末と、活物質と合金可能な金属および/
または活物質の合金の粉末とを均一に機械的に混合する
方法、 融解した活物質と合金可能な金属および/または活物
質の合金と、炭素質物の粉末とを均一に混合した後、冷
却固化させ、必要があれば、これをさらに粉末化する方
法等がある。
As a method for obtaining a mixture of the above-mentioned carbonaceous material particles, a metal that can be alloyed with the active material, and / or an alloy of the active material, for example, a powder of carbonaceous material, a metal that can be alloyed with the active material, and / or
Alternatively, a method of uniformly and mechanically mixing an active material alloy powder, a metal and / or an active material alloy that can be alloyed with the molten active material, and a carbonaceous material powder, and then cooling and solidifying. If necessary, there is a method of further pulverizing this.

なお、本発明にかかる負極体を構成する担持体は、上
述の炭素質物の他に導電剤、結着剤等を含有していても
よい。
The carrier constituting the negative electrode body according to the present invention may contain a conductive agent, a binder and the like in addition to the above-mentioned carbonaceous material.

導電剤は、膨張黒鉛、金属粉等を、通常50重量%未
満、好ましくは30重量%未満添加することができる。
As the conductive agent, expanded graphite, metal powder and the like can be added usually in an amount of less than 50% by weight, preferably in an amount of less than 30% by weight.

また、結着剤は、ポリオレフィン樹脂等のパウダー等
を50重量%未満、好ましくは30重量%未満、さらに好ま
しくは5重量%以上10重量%未満添加することができ
る。
Further, the binder may be added with a powder such as a polyolefin resin in an amount of less than 50% by weight, preferably less than 30% by weight, more preferably 5% by weight or more and less than 10% by weight.

本発明にかかる負極体を構成する担持体は、例えば次
のようにして製造する。
The carrier constituting the negative electrode body according to the present invention is manufactured, for example, as follows.

上述の炭素質物をそのままもしくは結着剤等を添加し
て、圧縮成形により成形する方法、または、上述の炭素
質物に、溶媒に溶解もしくは懸濁した結着剤を混合し
て、これを集電体の金網等に塗布して成形する方法等が
用いられる。
A method in which the above-mentioned carbonaceous material is directly added or a binder or the like is added thereto, and molded by compression molding, or a method in which the above-mentioned carbonaceous material is mixed with a binder dissolved or suspended in a solvent, and collected. A method in which the composition is applied to a body wire net or the like and molded is used.

上述のようにして得られた担持体からなる負極体に活
物質を担持させる方法としては、化学的方法、電気化学
的方法、物理的方法などがあるが、例えば、所定濃度の
Liイオンまたはアルカリ金属イオンを含む電解液中に上
記した粉末成形体である担持体を浸漬しかつ対極にリチ
ウムを用いてこの担持体を陽極にして電解含浸する方
法、簡易的には、上述の担持体とリチウムを電気的に接
触させた状態で、電解液中に浸漬する方法、担持体の成
形体を得る過程でリチウム粉末を混合する方法等を適用
することができる。
Examples of a method for supporting the active material on the negative electrode body including the support obtained as described above include a chemical method, an electrochemical method, and a physical method.
A method of immersing the carrier, which is the powder compact described above, in an electrolytic solution containing Li ions or alkali metal ions, and electrolytically impregnating the carrier with lithium as the counter electrode to make the carrier an anode. A method of immersing the carrier in the electrolyte while lithium is in electrical contact with the carrier, a method of mixing lithium powder in the process of obtaining a molded body of the carrier, and the like can be applied.

かくすることにより、Liイオンまたはアルカリ金属イ
オンは担持体の炭素質物中にドープされてそこに担持さ
れることになる。なお、このような活物質の担持は、負
極体の担持体に限らず正極体の担持体に対してもまたは
両極に対して行なってもよい。
By doing so, Li ions or alkali metal ions are doped into the carbonaceous material of the support and supported there. The supporting of the active material may be performed not only on the support of the negative electrode body but also on the support of the positive electrode body or on both electrodes.

本発明にかかる負極の担持体への活物質の担持量は、
好ましくは、 (1)上記炭素質物に対して、1〜20重量%であり、さ
らに好ましくは、3〜10重量%であり;かつ、 (2)上記炭素質物に活物質と合金可能な金属および/
または活物質の合金を混合する場合には、活物質と合金
可能な金属および/または活物質の合金に対して1〜80
モル%、さらに好ましくは5〜60モル%、とくに好まし
くは10〜50モル%、最も好ましくは20〜50モル%であ
る。
The amount of the active material carried on the carrier of the negative electrode according to the present invention,
Preferably, (1) 1 to 20% by weight, more preferably 3 to 10% by weight, based on the carbonaceous material; and (2) a metal which can be alloyed with an active material in the carbonaceous material; /
Alternatively, when an alloy of an active material is mixed, a metal which can be alloyed with the active material and / or an alloy of the active material is 1 to 80%.
Mol%, more preferably 5 to 60 mol%, particularly preferably 10 to 50 mol%, and most preferably 20 to 50 mol%.

負極体中の活物質の担持量が、上記(1)、(2)で
限定した範囲より小さいと、活物質の担持量が少なすぎ
て電池の容量が少なくなり、この範囲より大きいと、充
放電に伴なう負極体の体積変化が大きくなり、集電の不
良が生じたり、また、リチウムデンドライトの形成が容
易となり、充放電サイクル寿命が低下する。
When the supported amount of the active material in the negative electrode body is smaller than the range defined in the above (1) and (2), the supported amount of the active material is too small to decrease the capacity of the battery. The change in the volume of the negative electrode body due to the discharge is increased, which results in poor current collection, and facilitates the formation of lithium dendrite, thereby shortening the charge / discharge cycle life.

次に、図を参照して本発明の二次電池の構成について
説明する。図において、正極端子を兼ねる正極缶(1)
内には正極体(2)が正極缶(1)の底部に着設収納さ
れている。この正極体は、とくに限定されないが、例え
ば、Liイオン等のアルカリ金属カチオンを充放電反応に
伴なって放出もしくは獲得する金属カルコゲン化合物か
らなることが好ましい。そのような金属カルコゲン化合
物としてはバナジウムの酸化物、バナジウムの硫化物、
モリブデンの酸化物、モリブデンの硫化物、マンガンの
酸化物、クロムの酸化物、チタンの酸化物、チタンの硫
化物およびこれらの複合酸化物、複合硫化物等が挙げら
れる。好ましくは、Cr3O8、V2O5、V6O13、VO2、Cr2O5
MnO2、TiO2、MoV2O8、TiS2、V2S5、MoS2、MoS3、VS2、C
r0.25V0.75S2、Cr0.5V0.5S2等である。また、LiCoO2、W
O3等の酸化物、CuS、Fe0.25V0.75S2、Na0.1CrS2等の硫
化物、NiPS3、FePS3等のリン、イオウ化合物、VSe2、Nb
Se3等のセレン化合物などを用いることもできる。
Next, the configuration of the secondary battery of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure, the positive electrode can (1) also serves as the positive electrode terminal
A positive electrode body (2) is set in and housed at the bottom of the positive electrode can (1). The cathode body is not particularly limited, but is preferably made of, for example, a metal chalcogen compound which releases or acquires an alkali metal cation such as Li ion along with a charge / discharge reaction. Such metal chalcogen compounds include vanadium oxides, vanadium sulfides,
Molybdenum oxides, molybdenum sulfides, manganese oxides, chromium oxides, titanium oxides, titanium sulfides, composite oxides thereof, composite sulfides, and the like can be given. Preferably, Cr 3 O 8, V 2 O 5, V 6 O 13, VO 2, Cr 2 O 5,
MnO 2 , TiO 2 , MoV 2 O 8 , TiS 2 , V 2 S 5 , MoS 2 , MoS 3 , VS 2 , C
r 0.25 V 0.75 S 2 , Cr 0.5 V 0.5 S 2 and so on. Also, LiCoO 2 , W
O oxide such as 3, CuS, Fe 0.25 V 0.75 S 2, Na 0.1 CrS sulfides such as 2, NiPS 3, FePS 3 like phosphorous, sulfur compounds, VSe 2, Nb
A selenium compound such as Se 3 can also be used.

そして、正極体(2)とセパレータ(3)を介して負
極体(4)が対峙されている。
The negative electrode body (4) faces the positive electrode body (2) and the separator (3).

電解液を保持するセパレータ(3)は、保液性に優れ
た材料、例えば、ポリオレフィン系樹脂の不織布よりな
る。そして、このセパレータ(3)には、プロピレンカ
ーボネート、1,3−ジオキソラン、1,2−ジメトキシエタ
ン等の非プロトン性有機溶媒に、LiClO4,LiBF4,LiAsF5,
LiPF6等の電解質を溶解せしめた所定濃度の非水電解液
が含浸されている。
The separator (3) holding the electrolytic solution is made of a material having excellent liquid retaining properties, for example, a nonwoven fabric of a polyolefin resin. The separator (3) is provided with an aprotic organic solvent such as propylene carbonate, 1,3-dioxolan, 1,2-dimethoxyethane, or the like, with LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 5 ,
It is impregnated with a non-aqueous electrolyte of a predetermined concentration in which an electrolyte such as LiPF 6 is dissolved.

また、Liまたはアルカリ金属イオンの導電体である固
体電解質を正極体および負極体の間に介在させることも
できる。
Further, a solid electrolyte which is a conductor of Li or an alkali metal ion can be interposed between the positive electrode body and the negative electrode body.

負極体(4)は、上述した特性を有する炭素質物から
なる担持体に活物質を担持させたものであり、負極端子
も兼ねる負極缶(5)内に着設されている。
The negative electrode body (4) is obtained by supporting an active material on a support made of a carbonaceous material having the above-described characteristics, and is mounted in a negative electrode can (5) also serving as a negative electrode terminal.

これら正極体(2)、セパレータ(3)、および負極
体(4)は全体として発電要素を構成する。そして、こ
の発電要素が正極缶(1)および負極缶(5)から成る
電池容器に内蔵されて電池が組立てられる。
The positive electrode body (2), the separator (3), and the negative electrode body (4) constitute a power generating element as a whole. Then, the power generation element is incorporated in a battery container including the positive electrode can (1) and the negative electrode can (5), and a battery is assembled.

6は正・負極体を分ける絶縁パッキングであり、電池
は正極缶(1)の開口部を内方向へ折曲させて密封され
ている。
Reference numeral 6 denotes an insulating packing for separating the positive and negative electrode bodies. The battery is sealed by bending the opening of the positive electrode can (1) inward.

本発明の二次電池において、負極体では放電時に担持
されているLiイオン(またはLiを主体とするアルカリ金
属イオン)の放出が起こり、また、充電時には担持体中
の炭素質物へのLiイオンのドープにより、Liイオンが負
極の担持体に担持される。
In the secondary battery of the present invention, release of Li ions (or alkali metal ions mainly composed of Li) carried at the time of discharging occurs in the negative electrode body, and at the time of charging, the release of Li ions to the carbonaceous material in the carrying body occurs. By doping, Li ions are carried on the carrier of the negative electrode.

このようなLiイオンの担持、放出により、電池の充放
電サイクルが繰り返される。
The charging / discharging cycle of the battery is repeated by carrying and releasing such Li ions.

本発明の二次電池は、負極体に前述の炭素質物よりな
る担持体を用いることにより、負極体に活物質を多量に
担持させることができ、また、充放電に際しては、円滑
に活物質の担持および放出を繰り返すことを可能にした
ため、従来にない大容量で優れた充放電特性を発揮しう
る。
The secondary battery of the present invention can support a large amount of the active material on the negative electrode body by using the support made of the above-mentioned carbonaceous material for the negative electrode body. Since it is possible to repeat loading and discharging, excellent charge / discharge characteristics can be exhibited with a large capacity, which has never existed before.

なお、本発明において、元素分析およびX線広角回折
の各測定は下記方法により実施した。
In the present invention, each measurement of elemental analysis and X-ray wide-angle diffraction was performed by the following methods.

「元素分析」 サンプルを120℃で約15時間減圧乾燥し、その後ドラ
イボックス内のホットプレート上で100℃において1時
間乾燥した。ついで、アルゴン雰囲気中でアルミニウム
カップにサンプリングし、燃焼により発生するCO2ガス
の重量から炭素含有量を、また、発生するH2Oの重量か
ら水素含有量を求める。なお、後述する本発明の実施例
では、パーキンエルマー240C型元素分析計を使用して測
定した。
“Elemental analysis” The sample was dried under reduced pressure at 120 ° C. for about 15 hours, and then dried at 100 ° C. for 1 hour on a hot plate in a dry box. Then, sampling is performed on an aluminum cup in an argon atmosphere, and the carbon content is determined from the weight of CO 2 gas generated by combustion, and the hydrogen content is determined from the weight of H 2 O generated. In the examples of the present invention described later, the measurement was performed using a Perkin Elmer 240C elemental analyzer.

「X線広角回折」 (1)(002)面の面間隔(d002)および(110)面の面
間隔(d110) 炭素質材料が粉末の場合はそのまま、微小片状の場合
にはメノウ乳鉢で粉末化し、試料に対して約15重量%の
X線標準用高純度シリコン粉末を内部標準物質として加
え混合し、試料セルにつめ、グラファイトモノクロメー
ターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式デイフラ
クトメーター法によって広角X線回折曲線を測定する。
曲線の補正には、いわゆるローレンツ、偏光因子、吸収
因子、原子散乱因子等に関する補正は行なわず次の簡便
法を用いる。即ち(002)、および(110)回折に相当す
る曲線のベースラインを引き、ベースラインからの実質
強度をプロットし直して(002)面、および(110)面の
補正曲線を得る。この曲線のピーク高さの3分の2の高
さに引いた角度軸に平行な線が回折曲線と交わる線分の
中点を求め、中点の角度を内部標準で補正し、これを回
折角の2倍とし、CuKα線の波長λとから次式のブラッ
グ式によってd002およびd110を求める。
"X-Ray Wide Angle Diffraction" (1) Spacing between ( 002 ) planes (d 002 ) and (110) plane (d 110 ) When the carbonaceous material is a powder, as it is Powdered in a mortar, about 15% by weight of the sample, high-purity silicon powder for X-ray standard as an internal standard substance was added and mixed, filled in a sample cell, and a monochromatized CuKα ray with a graphite monochromator was used as a radiation source. A wide-angle X-ray diffraction curve is measured by a reflection type diffractometer method.
For the correction of the curve, the following simple method is used without correcting so-called Lorentz, polarization factor, absorption factor, atomic scattering factor and the like. That is, the base line of the curve corresponding to the (002) and (110) diffractions is drawn, and the substantial intensity from the base line is re-plotted to obtain a correction curve for the (002) plane and the (110) plane. The midpoint of the line where the line parallel to the angle axis drawn to two-thirds of the peak height of this curve intersects the diffraction curve is determined, the angle of the midpoint is corrected by the internal standard, and this is repeated. twice the precious obtains the d 002 and d 110 from the wavelength of the CuKα line λ by the Bragg equation follows.

λ:1.5418Å θ,θ′:d002,d110に相当する回折角 (2)c軸およびa軸方向の結晶子の大きさ:Lc;La 前項で得た補正回折曲線において、ピーク高さの半分
の位置におけるいわゆる半価巾βを用いてc軸およびa
軸方向の結晶子の大きさを次式より求める。
λ: 1.5418Å θ, θ ': diffraction angle corresponding to d 002 , d 110 (2) Crystallite size in c-axis and a-axis directions: Lc; La Peak height in the corrected diffraction curve obtained in the preceding section C axis and a using a so-called half width β at half the position of
The size of the crystallite in the axial direction is determined by the following equation.

形状因子Kについては種々議論もあるが、K=0.90を
用いた。λ.θおよびθ′については前項と同じ意味で
ある。
Although there are various arguments about the shape factor K, K = 0.90 was used. λ. θ and θ ′ have the same meaning as in the previous section.

(実施例) 以下、実施例をあげて本発明を説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

実施例 (1)正極体の製造 470℃で焼成したMnO2粉末5gおよび粉末状のポリテト
ラフルオロエチレン0.5gとを混練し、得られた混練物を
ロール成形して厚み0.4mmのシートとした。
Example (1) Production of Positive Electrode Body 5 g of MnO 2 powder fired at 470 ° C. and 0.5 g of powdered polytetrafluoroethylene were kneaded, and the obtained kneaded product was roll-formed into a sheet having a thickness of 0.4 mm. .

このシートの片面を集電体である線径0.1mm、60メッ
シュのステンレス鋼ネットに圧着して正極とした。
One side of this sheet was pressed against a 60-mesh stainless steel net having a wire diameter of 0.1 mm as a current collector to form a positive electrode.

(2)負極体の製造 精製パルプを鉱酸にて加水分解した後、ろ過した。残
渣を水洗し、常法により粉砕、精製、乾燥して得た結晶
セルロース粉末(平均粒径40μm)を、カルボキシメチ
ルセルロースを添加した水中に分散させた後、噴霧乾燥
により、体積平均粒径1mm程度の粒子に顆粒化した。
(2) Production of negative electrode body The purified pulp was hydrolyzed with a mineral acid and then filtered. The residue is washed with water, pulverized, purified, and dried by a conventional method. A crystalline cellulose powder (average particle size of 40 μm) is dispersed in water to which carboxymethylcellulose is added, and then spray-dried to obtain a volume average particle size of about 1 mm. Was granulated.

なお、結晶セルロース粉末は、灰分が0.08重量%以
下、重金属含量が20ppm以下であった。
The crystalline cellulose powder had an ash content of 0.08% by weight or less and a heavy metal content of 20 ppm or less.

この結晶セルロースの顆粒化した粒子を電気加熱炉に
セットし、N2を結晶セルロース1kg当たり100l/hrの速度
で流しながら、250℃/hrの昇温速度で1000℃まで昇温
し、さらに1000℃で1時間保持し、放冷した。
Set the granulated particles of the crystalline cellulose into an electric furnace, under a stream of N 2 at a rate of crystalline cellulose 1kg per 100l / hr, the temperature was raised to 1000 ° C. at a heating rate of 250 ° C. / hr, further 1000 C. for 1 hour and allowed to cool.

さらに、この加熱処理物を別の電気加熱炉にセット
し、N2ガスを流しながら、1000℃/hrの昇温速度で1700
℃まで昇温し、その温度にさらに1時間保持して焼成し
た。
Further, the heat-treated product is set in another electric heating furnace, and while flowing N 2 gas, 1700 at a heating rate of 1000 ° C / hr.
The temperature was raised to 0 ° C., and the temperature was maintained for another hour to fire.

かくして得られた炭素化物を250mlのメノウ製容器に
入れ、直径30mmのメノウ製ボール1個、直径25mmのメノ
ウ製ボール3個、および直径20mmのメノウ製ボール8個
を入れてボールミルにセットし、3分間粉砕した。
The carbonized material thus obtained was placed in a 250 ml agate container, and one 30 mm diameter agate ball, three 25 mm diameter agate balls, and eight 20 mm diameter agate balls were set in a ball mill, Milled for 3 minutes.

この炭素質物は、元素分析、X線広角回折、粒度分
布、比表面積(BET法)測定等の分析の結果、以下の特
性を有していた。
As a result of analysis such as elemental analysis, X-ray wide-angle diffraction, particle size distribution, and specific surface area (BET method) measurement, the carbonaceous material had the following characteristics.

水素/炭素(原子比)=0.04 d002=3.60Å,Lc=21Å a0(2d110)=2.41Å, La=24Å, 体積平均粒径=36.7μm, 比表面積(BET)=7.8m2/g, 安息角=46° この炭素質物の粉末に平均粒径5μmのポリエチレン
パウダーを7重量%混合した後、圧縮成形して厚み0.5m
mのペレット状の担持体とした。
Hydrogen / carbon (atomic ratio) = 0.04 d 002 = 3.60Å, Lc = 21Å a 0 (2d 110 ) = 2.41Å, La = 24Å, volume average particle size = 36.7 μm, specific surface area (BET) = 7.8 m 2 / g, angle of repose = 46 ° After mixing 7% by weight of polyethylene powder having an average particle size of 5 µm with the carbonaceous material powder, compression molding is performed and the thickness is 0.5 m.
m-shaped pellet-shaped support.

(3)電池の組立 ステンレス鋼製の正極缶に、上記した正極体を集電体
を下にして着設し、その上にセパレータとしてのポリプ
ロピレン不織布を載置したのち、そこにLiClO4を濃度1
モル/lでプロピレンカーボネートに溶解せしめた非水電
解液を含浸せしめた。ついでその上に上記負極体を載置
して発電要素を構成した。
(3) the cathode can made of assembled stainless steel cell, a positive electrode as described above and clamped by and the current collector down after placing the polypropylene nonwoven fabric as a separator thereon, concentration LiClO 4 therein 1
A non-aqueous electrolyte dissolved in propylene carbonate at mol / l was impregnated. Then, the above-mentioned negative electrode body was mounted thereon to form a power generating element.

なお、電池に組込むに先立ち、負極体の担持体ペレッ
トを、濃度1モル/lのLiイオン電解液中に浸漬し、この
ペレットを陽極とし、金属Liを陰極とする電解処理に付
した。電解処理は、浴温20℃、電流密度0.5mA/cm2の条
件で行ない、担持体に容量12.0mAhのLiを担持させて負
極体とした。
Prior to the incorporation into the battery, the negative electrode support pellet was immersed in a 1 mol / l Li-ion electrolytic solution, and subjected to electrolytic treatment using the pellet as an anode and metallic Li as a cathode. The electrolytic treatment was performed under the conditions of a bath temperature of 20 ° C. and a current density of 0.5 mA / cm 2 , and 12.0 mAh of Li was carried on the carrier to obtain a negative electrode body.

なお、正極体も、電池に組み込むに先立ち、濃度1モ
ル/lのLiイオン電解液中に浸漬し、正極体を陽極とし、
金属Liを陰極とする電解処理に付した。電解処理は、浴
温20℃、電流密度0.5mA/cm2、電解時間7時間の条件で
行ない、正極体に容量2.0mAhのLiを担持させた。
Prior to assembling the positive electrode into the battery, the positive electrode was immersed in a 1 mol / l Li-ion electrolyte, and the positive electrode was used as the anode.
It was subjected to electrolytic treatment using metal Li as a cathode. The electrolysis treatment was performed under the conditions of a bath temperature of 20 ° C., a current density of 0.5 mA / cm 2 , and an electrolysis time of 7 hours, and loaded 2.0 mAh of Li on the positive electrode body.

かくして、図に示したようなボタン形二次電池を製作
した。
Thus, a button type secondary battery as shown in the figure was manufactured.

(4)電池の特性 このようにして製作した電池について、250μAの定
電流で、電池電圧が上限3.2V、下限1.8Vの範囲で充放電
を反復し、サイクル評価を行なった。50サイクルめ、20
0サイクルめの電池性能を第1表に示した。
(4) Characteristics of Battery The battery manufactured in this manner was repeatedly charged and discharged at a constant current of 250 μA and a battery voltage in the range of an upper limit of 3.2 V and a lower limit of 1.8 V, and cycle evaluation was performed. 50th cycle, 20
Table 1 shows the battery performance at the 0th cycle.

さらに、51サイクルめの充電が終った誤、回路を開に
して90日間放置し、その後に放電を実施したときの、51
サイクルめの電池性能を50サイクルめと比較して、第2
表に示した。
Furthermore, when the charge of the 51st cycle was completed incorrectly, the circuit was opened and left for 90 days, and then the discharge was performed.
Compare the second cycle battery performance with the 50th cycle
It is shown in the table.

比較例 (1)正極体の製造 実施例と同様にして正極体を製造した。Comparative Example (1) Production of Positive Electrode Body A positive electrode body was produced in the same manner as in Example.

(2)負極体の製造 メゾフェースピッチを、N2流下、2600℃まで昇温し、
その後、2500℃で1時間保持した。
(2) Production of negative electrode body The mesoface pitch was heated to 2600 ° C under N 2 flow,
Thereafter, the temperature was kept at 2500 ° C. for 1 hour.

このメゾフェースピッチを250mlのメノウ製容器に入
れ、直径20mmのメノウ製ボール15個を入れてボールミル
にセットし、10分間粉砕した。
This mesoface pitch was placed in a 250 ml agate container, 15 agate balls having a diameter of 20 mm were placed in a ball mill, and ground for 10 minutes.

得られた炭素質物は、実施例と同様の分析の結果、以
下の特性を有していた。
As a result of the same analysis as in the example, the obtained carbonaceous material had the following characteristics.

水素/炭素(原子比)=0.03 d002=3.40Å,Lc=87Å a0(2d110)=2.41Å, La=81Å, 体積平均粒径=27.3μm, 比表面積(BET)=10.1m2/g この炭素質物の粉末に平均粒径5μmのポリエチレン
パウダーを7重量%混合した後、圧縮成形して厚み0.5m
mのペレット状の担持体とした。
Hydrogen / carbon (atomic ratio) = 0.03 d 002 = 3.40Å, Lc = 87Å a 0 (2d 110) = 2.41Å, La = 81Å, volume average particle size = 27.3μm, specific surface area (BET) = 10.1 m 2 / g After mixing 7% by weight of polyethylene powder having an average particle size of 5 μm with the powder of the carbonaceous material, the mixture is compression-molded to a thickness of 0.5 m.
m-shaped pellet-shaped support.

(3)電池の組立 実施例と同様にして電池を組み立てた。(3) Battery assembly A battery was assembled in the same manner as in the example.

(4)電池の特性 実施例と同様にして同一の条件で、電池特性を測定
し、結果を第1表および第2表に示した。
(4) Battery Characteristics The battery characteristics were measured under the same conditions as in the examples, and the results are shown in Tables 1 and 2.

[発明の効果] 以上の説明で明らかにように、本発明の二次電池は充
放電サイクル寿命が長く、また充電時にあっては活物質
であるLiまたはLiを主体とするアルカリ金属を安定した
形で担持体に定着せしめることができるため、安定した
高容量、すなわち大電流放電が可能となり、さらに自己
放電特性も良く信頼性の高い電池であるので、その工業
的価値は大である。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the secondary battery of the present invention has a long charge-discharge cycle life, and has a stable active material of Li or an alkali metal mainly composed of Li during charging. Since the battery can be fixed to the carrier in a stable form, stable high capacity, that is, large current discharge is possible, and the battery has good self-discharge characteristics and high reliability, so that its industrial value is great.

なお、これまでの説明はボタン形構造の二次電池につ
いて行なったが、本発明の技術思想はこの構造のものに
限定されるものではなく、例えば、円筒形、扁平形、角
形等の形状の二次電池に適用することもできる。
Although the description so far has been made with respect to a secondary battery having a button-shaped structure, the technical idea of the present invention is not limited to this structure, and for example, a cylindrical shape, a flat shape, a rectangular shape, etc. It can also be applied to secondary batteries.

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

図は本発明の一実施例であるボタン形構造の二次電池の
縦断面図である。 1……正極缶、2……正極体 3……セパレータ、4……負極体 5……負極缶、6……絶縁パッキング
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a button type secondary battery according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode can, 2 ... Positive electrode body 3 ... Separator 4, ... Negative electrode body 5 ... Negative electrode can, 6 ... Insulating packing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 由井 浩 三重県四日市市東邦町1番地 三菱油化 株式会社新素材研究所内 (72)発明者 池田 克治 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 稲田 圀昭 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 望月 裕二 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 土山 等 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東 芝電池株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−193462(JP,A) 特開 平1−255165(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Yui 1 Tohocho, Yokkaichi-shi, Mie Mitsubishi Oil Chemicals Co., Ltd. New Materials Research Laboratories (72) Inventor Katsuharu Ikeda 3-4-1-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Toshiba Battery Co., Ltd. (72) Inventor Kuniaki Inada 3-4-1, Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Toshiba Battery Co., Ltd. (72) Yuji Mochizuki 3-4-1, Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo No. Toshiba Battery Co., Ltd. (72) Inventor Tsuchiyama et al. Toshiba Battery Co., Ltd. 3-4-1-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo (56) References JP-A-63-193462 (JP, A) JP-A-63-193462 Hei 1-255165 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】活物質と該活物質を担持する担持体とから
成る負極体を具備する二次電池において、 (1)該活物質が、リチウムまたはリチウムを主体とす
るアルカリ金属であり、 (2)該担持体が、結晶セルロースの粒子を炭素化して
なる炭素質物からなり、該炭素質物が、 (イ)水素/炭素の原子比が0.10未満; かつ (ロ)X線広角回折法による(002)面の面間隔
(d002)が3.37Å以上;およびc軸方向の結晶子の大き
さ(Lc)が150Å以下; であることを特徴とする二次電池。
1. A secondary battery comprising a negative electrode body comprising an active material and a carrier for supporting the active material, wherein (1) the active material is lithium or an alkali metal mainly composed of lithium; 2) The support is made of a carbonaceous material obtained by carbonizing particles of crystalline cellulose, and the carbonaceous material has (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon of less than 0.10; and (b) a wide-angle X-ray diffraction method. 002) A secondary battery having a plane spacing (d 002 ) of 3.37 ° or more; and a crystallite size (Lc) in the c-axis direction of 150 ° or less.
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