JP2744555B2 - Battery electrode - Google Patents

Battery electrode

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JP2744555B2
JP2744555B2 JP4202928A JP20292892A JP2744555B2 JP 2744555 B2 JP2744555 B2 JP 2744555B2 JP 4202928 A JP4202928 A JP 4202928A JP 20292892 A JP20292892 A JP 20292892A JP 2744555 B2 JP2744555 B2 JP 2744555B2
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battery
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licoo
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彰博 姉川
肇 木下
正敏 小森
信雄 安藤
静邦 矢田
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鐘紡株式会社
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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、電池用電極に係り、更
に詳細には半導体の性能を有する不溶不融性物質とリチ
ウム酸化コバルトとの複合物を活物質とする電池用電極
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for a battery, and more particularly to an electrode for a battery using, as an active material, a composite of an insoluble and infusible material having semiconductor properties and lithium cobalt oxide.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、家電製品及び電子機器のポータブ
ル化,コードスレ化が急速に進展している。これに伴
い、小型軽量で高性能な電池が電源として求められる様
になった。現在、上記機器の電源としては乾電池等の所
謂一次電池とNi−Cd電池や鉛電池等の二次電池が使
用されている。しかし、最近では寿命が短く交換の必要
がある一次電池に対して繰り返し充電が可能な二次電池
が多用されるようになった。就中、小型機器用電源とし
て、Ni−Cd電池が現在主流になっているが高容量化
といったニーズに対し、その性能改善も限界に近付いて
いる。加えて、ここ数年来地球環境問題についての議論
が盛んになっており、活物質であるCdの有害性に対す
る世論が高まっている。そこでNi−Cd電池以上の性
能を持ち、かつ信頼性,安全性を持った二次電池の開発
に対する期待が大きい。
2. Description of the Related Art In recent years, portable appliances and electronic devices have been rapidly becoming portable and cordless. Along with this, a small, lightweight and high-performance battery has been demanded as a power source. At present, a so-called primary battery such as a dry battery and a secondary battery such as a Ni-Cd battery or a lead battery are used as power supplies for the above-mentioned devices. However, recently, a secondary battery that can be repeatedly charged for a primary battery that has a short life and needs to be replaced has been frequently used. At present, Ni-Cd batteries are currently the mainstream as power supplies for small devices, but their performance improvement is approaching its limit in response to needs for higher capacity. In addition, discussions on global environmental issues have been active in recent years, and public opinion on the harmfulness of Cd, which is an active material, is increasing. Therefore, there is great expectation for the development of a secondary battery having performance higher than that of a Ni-Cd battery and having high reliability and safety.

【0003】本出願人は先に有機半導体の一種であるポ
リアセン系骨格構造を含有する不溶不融性基体に電子供
与性物質または電子受容性物質をドーピングしたものを
電極活物質として用いる二次電池を提案している(特開
昭60−170163号公報)。この電池は高性能で薄
形化,軽量化の可能性も有しており、電極活物質の酸化
安定性も高く、さらにその成形も容易であるなど将来有
望な二次電池である。更に、本出願人は、上記ポリアセ
ン系有機半導体と金属酸化物の複合物を活物質として用
いる二次電池を提案している(特開昭63−31475
9号公報)。この電池は上記ポリアセン系有機半導体を
用いた電池の特徴である急速充電性を失うこと無く大き
な容量を有するが、しかし容量は未だ満足のいくものと
はいえない。
The present applicant has previously disclosed a secondary battery using an insoluble and infusible substrate containing a polyacene-based skeleton structure, which is a kind of organic semiconductor, doped with an electron donating substance or an electron accepting substance as an electrode active material. (JP-A-60-170163). This battery is a promising secondary battery because it has high performance, has the potential of being thin and light, has high oxidation stability of the electrode active material, and is easy to mold. Further, the present applicant has proposed a secondary battery using a composite of the polyacene-based organic semiconductor and a metal oxide as an active material (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-31475).
No. 9). This battery has a large capacity without losing the rapid chargeability characteristic of the battery using the polyacene-based organic semiconductor, but the capacity is not yet satisfactory.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述の
問題に鑑み鋭意研究を進め種々の方法で電極を作成した
結果、リチウム酸化コバルト(III)の平均粒径および電
極の細孔体積を特定の範囲に制御すると、この電極は単
位体積当たりの容量が著しく上昇することを見出し、本
発明を完成したものであって、その目的とするところは
容量、特に単位体積当たりの容量が大きい電池用電極を
提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present inventors have conducted intensive studies and prepared electrodes by various methods. As a result, the average particle size of lithium cobalt oxide (III) and the pore volume of the electrodes were determined. When the electrode is controlled to a specific range, this electrode finds that the capacity per unit volume is significantly increased, and completes the present invention, and the purpose is to increase the capacity, particularly the capacity per unit volume. An object of the present invention is to provide a battery electrode.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の目的は、(a)炭
素,水素及び酸素からなる芳香族縮合ポリマ−の熱処理
物であって、水素原子/炭素原子の原子数比が0.05
〜0.5であるポリアセン系骨格構造を有し、かつBE
T法による比表面積が600m2 /g以上である不溶不
融性基体と、(b)リチウム酸化コバルトとの複合物を
活物質とする電池用電極であって、(1)該リチウム酸
化コバルトの平均粒径が1μm以下であり、かつ(2)
該電極における01.μm以下の細孔直径を有する細孔
体積が全細孔体積に対して70%以上を占めることを特
徴とする電池用電極により達成される。
The object of the present invention is to provide (a) a heat-treated aromatic condensed polymer comprising carbon, hydrogen and oxygen, wherein the ratio of the number of hydrogen atoms / carbon atoms is 0.05.
Having a polyacene skeleton structure of 0.5 to 0.5
An electrode for a battery comprising, as an active material, a composite of an insoluble and infusible substrate having a specific surface area of at least 600 m 2 / g by a T method and (b) a lithium cobalt oxide. (2) having an average particle size of 1 μm or less;
01. This is achieved by a battery electrode characterized in that the pore volume having a pore diameter of not more than μm accounts for 70% or more of the total pore volume.

【0006】本発明で使用する前記のポリアセン系骨格
構造を有する不溶不融性基体(以下で、PASと称する
ことがある)は、本願出願人による特開昭60−152
554号公報、特開昭60−170163号公報他に記
載されているものである。ここで芳香族系縮合ポリマー
とは、フェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合
物とアルデヒド類との縮合物である。芳香族炭化水素化
合物としては、例えばフェノール,クレゾール,キシレ
ノールの如きいわゆるフェノール類が好適であるが、こ
れらに限られない。例えば次式(化1):
The insoluble and infusible substrate having a polyacene-based skeleton structure (hereinafter sometimes referred to as PAS) used in the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-152 by the present applicant.
554 and JP-A-60-170163. Here, the aromatic condensation polymer is a condensate of an aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group with an aldehyde. As the aromatic hydrocarbon compound, for example, so-called phenols such as phenol, cresol, and xylenol are suitable, but not limited thereto. For example, the following formula (Formula 1):

【化1】 (ここで、x及びyは夫々独立に0.1又は2である)
で示されるメチレンビスフェノール類であることがで
き、あるいはヒドロキシビフェニル類,ヒドロキシナフ
タレン類であることもできる。これらのうち、実用的に
はフェノール類、特にフェノールが好適である。
Embedded image (Where x and y are each independently 0.1 or 2)
Methylene bisphenols, or hydroxybiphenyls and hydroxynaphthalenes. Of these, phenols, particularly phenol, are practically preferred.

【0007】本発明における芳香族系縮合ポリマーとし
ては、上記のフェノール性水酸基を有する芳香族炭化水
素化合物の1部をフェノール性水酸基を有さない芳香族
炭化水素化合物例えばキシレン,トルエン,アニリン等
で置換した変性芳香族系ポリマー、例えばフェノールと
キシレンとホルムアルデヒドとの縮合物である変性芳香
族系ポリマーを用いることもでき、またメラミン,尿素
で置換した変性芳香族系ポリマーを用いることもでき
る。さらにフラン樹脂も好適である。アルデヒドとして
はホルムアルデヒド,アセトアルデヒド,フルフラール
等を使用することができ、ホルムアルデヒドが好適であ
る。フェノール・アルデヒド縮合物としては、ノボラッ
ク型またはレゾール型あるいはそれらの複合物のいずれ
であってもよい。ベルパールR(商標:鐘紡株式会社
製)として市販されている球状フェノール系樹脂(球径
100μm以下程度)を用いることもできる。本発明に
おけるPASは、上記のごとき芳香族系化合物の熱処理
物であり、例えば次のようにして製造することができ
る。
As the aromatic condensation polymer in the present invention, a part of the above-mentioned aromatic hydrocarbon compound having a phenolic hydroxyl group is converted into an aromatic hydrocarbon compound having no phenolic hydroxyl group, for example, xylene, toluene, aniline or the like. A substituted modified aromatic polymer, for example, a modified aromatic polymer which is a condensate of phenol, xylene and formaldehyde can be used, and a modified aromatic polymer substituted with melamine or urea can also be used. Furan resins are also suitable. As the aldehyde, formaldehyde, acetaldehyde, furfural and the like can be used, and formaldehyde is preferred. The phenol-aldehyde condensate may be any of a novolak type, a resol type, or a composite thereof. A spherical phenolic resin (sphere diameter of about 100 μm or less) commercially available as Bellpearl R (trade name, manufactured by Kanebo Co., Ltd.) can also be used. The PAS in the present invention is a heat-treated product of the aromatic compound as described above, and can be produced, for example, as follows.

【0008】前記した芳香族系縮合ポリマーに塩化亜
鉛,リン酸ナトリウム,水酸化ナトリウム,水酸化カリ
ウムあるいは硫化カリウム等の無機物を混入する。混入
方法としては、芳香族系縮合ポリマーをメタノール,ア
セトンあるいは水等の溶媒に溶解させた後、上記した無
機物を添加し、十分に混合すれば良い。また、芳香族系
縮合ポリマーがノボラックのように溶融性のものであれ
ば加熱状態下で混合しても良い。芳香族系縮合ポリマー
と前記した無機物の混合比は、混ぜ合わせるポリマーと
無機物の種類および形状によって異なるが、重量比で1
0/1〜1/7が好ましい。次に、上記混合物をフィル
ム状,板状,繊維状,布状,粒状またはそれらの混合の
形に硬化する。かくして得られた硬化体は、次いで非酸
性雰囲気中で350〜800℃、好ましくは350〜7
00℃、特に好ましくは400〜600℃の温度まで加
熱される。芳香族系縮合ポリマーのかかる熱処理が行わ
れる非酸化性雰囲気とは、例えば窒素,アルゴン,ヘリ
ウム,ネオン,二酸化炭素雰囲気、あるいは真空であ
り、窒素が好ましく用いられる。かかる非酸化性雰囲気
は静止していても流動していてもさしつかえない。得ら
れた熱処理体を水あるいは希塩酸等によって充分に洗浄
することによって、熱処理体中に含まれる無機塩を除去
することができ、その後これを乾燥すると比表面積の大
きなPASを得ることができる。
An inorganic substance such as zinc chloride, sodium phosphate, sodium hydroxide, potassium hydroxide or potassium sulfide is mixed into the above-mentioned aromatic condensation polymer. As a mixing method, an aromatic condensation polymer may be dissolved in a solvent such as methanol, acetone or water, and then the above-mentioned inorganic substance may be added and sufficiently mixed. Further, if the aromatic condensation polymer is a fusible one such as novolak, it may be mixed under heating. The mixing ratio of the aromatic condensed polymer and the above-mentioned inorganic substance varies depending on the type and shape of the polymer to be mixed and the inorganic substance.
0/1 to 1/7 are preferred. Next, the mixture is cured into a film, plate, fiber, cloth, granule, or a mixture thereof. The cured product thus obtained is then placed in a non-acidic atmosphere at 350 to 800 ° C., preferably at 350 to 7 ° C.
It is heated to a temperature of 00C, particularly preferably 400-600C. The non-oxidizing atmosphere in which the heat treatment of the aromatic condensation polymer is performed is, for example, a nitrogen, argon, helium, neon, carbon dioxide atmosphere, or a vacuum, and nitrogen is preferably used. Such a non-oxidizing atmosphere may be stationary or flowing. By sufficiently washing the obtained heat-treated body with water or dilute hydrochloric acid, the inorganic salt contained in the heat-treated body can be removed, and then dried to obtain PAS having a large specific surface area.

【0009】本発明で使用するこのようなPASは、水
素原子/炭素原子の原子数比(以下H/C比という)が
0.05〜0.5、好ましくは0.1〜0.35のポリ
アセン系骨格構造を有している。X線回析(CuKα)
によれば、メイン・ピークの位置は2θで表して20.
5〜23.5°の間に存在し、またこのメイン・ピーク
の他に41〜46°の間にブロードな他のピークが存在
する。すなわち上記PASは、ポリアセン系のベンゼン
の多環構造がポリアセン系分子間に均一かつ適度に発達
したものであると理解される。H/C比が0.5を超え
る場合には、PASとリチウム酸化コバルトとの複合物
を電極として用いた二次電池の充放電の電荷効率が悪く
なる。一方、この値が0.05未満の場合には、電池の
容量が低下してしまう。本発明で使用するPASのBE
T法による比表面積値は600m2 /g以上である。6
00m2 /g未満の場合、本発明の電池用電極を用いた
電池において、充電電圧を高くする必要が生じるためエ
ネルギー効率が低下し、また電解液の劣化を招く。
The PAS used in the present invention has a hydrogen atom / carbon atom number ratio (hereinafter referred to as H / C ratio) of 0.05 to 0.5, preferably 0.1 to 0.35. It has a polyacene skeleton structure. X-ray diffraction (CuKα)
According to the above, the position of the main peak is represented by 2θ.
There is another peak between 41 and 46 degrees apart from this main peak between 5 and 23.5 degrees. That is, it is understood that the PAS is a polyacene-based benzene polycyclic structure uniformly and appropriately developed between polyacene-based molecules. When the H / C ratio exceeds 0.5, the charge efficiency of charging and discharging of a secondary battery using a composite of PAS and lithium cobalt oxide as an electrode is deteriorated. On the other hand, if this value is less than 0.05, the capacity of the battery will decrease. BE of PAS used in the present invention
The specific surface area value by the T method is 600 m 2 / g or more. 6
If it is less than 00 m 2 / g, in the battery using the battery electrode of the present invention, it is necessary to increase the charging voltage, so that the energy efficiency is reduced and the electrolyte is deteriorated.

【0010】本発明においては、PASは上記の様に6
00m2 /g以上という高い比表面積を有するのでその
粒径にあまり関係なく活物質として十分な性能、すなわ
ち用いるPASの有する容量を十分引き出すことができ
る。しかしながらPASの粒径が大きすぎると、PAS
マトリックス中、つまりPAS粒子間に、二次凝集しや
すいリチウム酸化コバルトを分散させにくくなるので、
最終的に1μm以下の粒径であることが望ましい。
In the present invention, PAS is 6 as described above.
Since it has a high specific surface area of not less than 00 m 2 / g, sufficient performance as an active material, that is, sufficient capacity of PAS to be used can be sufficiently obtained regardless of the particle size. However, if the particle size of PAS is too large, PAS
In the matrix, that is, between the PAS particles, it is difficult to disperse lithium cobalt oxide, which is liable to secondary aggregation,
Finally, it is desirable that the particle size is 1 μm or less.

【0011】本発明の電極においては上記のLiCoO
2 の平均粒径は、最終的に、すなわち電極になったとき
に1μm以下であることが必要である。これは、先に述
べた表面積の大きいPASが粒径に関係なくその持ち得
る容量を十分に引き出し得るのに対してLiCoO2
場合、粒径が大きすぎるとその持ち得る容量を十分引き
出すことが難しくなるためである。すなわち、粒径が1
μmより大きいLiCoO2 を用いた場合、後に述べる
電極中の細孔分布条件を満たしていたとしても、その容
量は十分なものとならない。
In the electrode of the present invention, the above-mentioned LiCoO
The average particle size of 2 needs to be 1 μm or less finally, that is, when it becomes an electrode. This is because the above-mentioned PAS having a large surface area can sufficiently draw out its possible capacity irrespective of the particle size, whereas in the case of LiCoO 2 , if the particle size is too large, the capacity that can be held is sufficiently drawn out. Because it becomes difficult. That is, the particle size is 1
When LiCoO 2 larger than μm is used, the capacity is not sufficient even if the pore distribution condition in the electrode described later is satisfied.

【0012】本発明の電極において、PAS/LiCo
2 の比率はこれらを含む電極の用途によって変わり得
るが90/10〜10/90(重量比)、特に70/3
0〜30/70であることが好ましい。特にLiCoO
2 が増え過ぎると複合物の特長である急速充電性が失わ
れる傾向がある。PASとLiCoO2 の複合物を活物
質とする本発明の電池用電極は例えば次のようにして製
造することができる。すなわち、PASとLiCoO2
とを粉砕,混合した後、必要に応じ導電剤,結着剤を加
えて成形する。このときPASとLiCoO2 の形態は
粉体,短繊維等の混合し易い形態であればよいが粉体が
実用的である。使用される導電剤,結着剤等は本発明に
おいて特に限定されるものではなく、一般に電池用電極
に用いられるものから適宜選択して使用すればよい。P
ASとLiCoO2 は、あらかじめ所定の粒度まで個別
に粉砕した後混合しても、またPASとLiCoO2
を同時に粉砕混合してもよい。
In the electrode of the present invention, PAS / LiCo
The ratio of O 2 may vary depending on the application of the electrode containing them, but it is 90/10 to 10/90 (weight ratio), especially 70/3.
It is preferably 0 to 30/70. Especially LiCoO
If the number 2 is too large, the rapid chargeability, which is a feature of the composite, tends to be lost. The battery electrode of the present invention using a composite of PAS and LiCoO 2 as an active material can be manufactured, for example, as follows. That is, PAS and LiCoO 2
After pulverizing and mixing, a conductive agent and a binder are added if necessary, and then molded. At this time, the form of PAS and LiCoO 2 may be any form in which powder, short fibers and the like are easily mixed, but the powder is practical. The conductive agent, binder, and the like used are not particularly limited in the present invention, and may be appropriately selected from those generally used for battery electrodes. P
AS and LiCoO 2 may be individually pulverized to a predetermined particle size and then mixed, or PAS and LiCoO 2 may be pulverized and mixed simultaneously.

【0013】粉砕法としては特に限定されるものではな
いが、ポットミル,振動ミル等のボールミルに代表され
る微粉砕機を用いることが好ましい。微細なPASと粒
度の小さいLiCoO2 とを混合により複合して電極を
作る場合、後述する細孔割合に制御することはLiCo
2 の二次凝集(みかけの粒度増大)等の原因により難
しい。従ってLiCoO2 をPASによって作られるマ
トリックス中に均質に分散させるためにはPASとLi
CoO2 とを同時に粉砕混合する等の方法が望ましい。
成形方法は特に限定されず、粉体に用いる慣用の成形方
法、例えば加圧成形法等を用いることができる。
The pulverizing method is not particularly limited, but it is preferable to use a fine pulverizer represented by a ball mill such as a pot mill and a vibration mill. When an electrode is produced by mixing fine PAS and small particle size LiCoO 2 by mixing, controlling the pore ratio described later requires LiCo
Difficult due to secondary aggregation of O 2 (apparent increase in particle size) and the like. Therefore, to uniformly disperse LiCoO 2 in a matrix made by PAS, PAS and Li
A method of simultaneously pulverizing and mixing CoO 2 and the like is desirable.
The molding method is not particularly limited, and a conventional molding method used for powders, for example, a pressure molding method or the like can be used.

【0014】リチウム酸化コバルトは公知の適宜方法に
より容易に得られる。その一例を示すと、例えば炭酸リ
チウム(Li2 Co3 )と炭酸コバルト(CoCO3
とを900℃で加熱して得られる。リチウム酸コバルト
は一般的にLixCoO2 と表されるが、その合成法及
び電池系内での充放電等により、xの値は0≦x≦1の
範囲である。本発明におけるリチウム酸化コバルト(以
下LiCoO2 と略記す)は、xの値について特に限定
されるものではない。
[0014] Lithium cobalt oxide can be easily obtained by a known appropriate method. As an example, for example, lithium carbonate (Li 2 Co 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 )
Are heated at 900 ° C. Cobalt lithium oxide is generally represented as LixCoO 2 , but the value of x is in the range of 0 ≦ x ≦ 1 due to its synthesis method and charge / discharge in a battery system. The lithium cobalt oxide (hereinafter abbreviated as LiCoO 2 ) in the present invention is not particularly limited with respect to the value of x.

【0015】本発明の電池用電極においては、極めて微
細なLiCoO2 がPASマトリックス中に均質に分散
され、電極が細孔直径の小さいものを多く有するので、
これを用いた電池は容量が著しく大きくなり、また急速
充電が可能となる。以下実施例により本発明を具体的に
説明する。
In the battery electrode of the present invention, very fine LiCoO 2 is homogeneously dispersed in the PAS matrix, and the electrode has many small pore diameters.
The battery using this has a remarkably large capacity and can be rapidly charged. Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

実施例1 PAS及びLiCoO2 の製造:− (1)PASの製造 水溶性レゾール型フェノール樹脂(約60%濃度)/塩
化亜鉛/水を重量比で10/25/5の割合で混合した
スラリーを10cm×10cm×1cmの型に流し込
み、その上にガラス板を被せ水分の蒸発を抑止しながら
100℃で1時間加熱して硬化した。この硬化体をシリ
コニット電気炉中に入れ、窒素気流中で40℃/時間の
速度で昇温して500℃まで加熱し、熱処理を行った。
次にこの熱処理物を希塩酸で洗浄して塩化亜鉛を除去し
た後、水洗し、次いで乾燥することによって、板状のP
ASを得た。このPASのBET法による比表面積は2
000m2 /gと極めて大きな値であった。また元素分
析を行ったところ、水素原子/炭素原子の原子数比は
0.23であった。かくして得られたPASをナイロン
製のボールミルで10分間,24時間,及び48時間と
粉砕時間を変えて粉砕して平均粒径がそれぞれ、5.2
μm,0.7μm,及び0.4μmのPAS粉末を得
た。なお、PAS粉末の平均粒径は電子顕微鏡法(「粉
体」、久保輝一郎ら編、昭和54改訂2版 丸善株式会
社)により求めた。
Example 1 PAS and LiCoO 2 in producing: - a (1) producing a water-soluble resol-type phenolic resin (about 60% strength) of PAS / zinc chloride / water mixed in a ratio of 10/25/5 by weight slurry The mixture was poured into a mold having a size of 10 cm × 10 cm × 1 cm, and a glass plate was placed on the mold, followed by heating at 100 ° C. for 1 hour while suppressing the evaporation of water to cure. This cured product was placed in a siliconite electric furnace, heated in a nitrogen stream at a rate of 40 ° C./hour, heated to 500 ° C., and heat-treated.
Next, the heat-treated product is washed with dilute hydrochloric acid to remove zinc chloride, washed with water, and then dried to obtain a plate-shaped P.
AS was obtained. The specific surface area of this PAS by the BET method is 2
It was an extremely large value of 000 m 2 / g. Elemental analysis revealed that the ratio of the number of hydrogen atoms to the number of carbon atoms was 0.23. The PAS thus obtained was pulverized in a nylon ball mill for 10 minutes, 24 hours, and 48 hours while changing the pulverization time to 5.2 particles each having an average particle size of 5.2.
μm, 0.7 μm, and 0.4 μm PAS powders were obtained. The average particle size of the PAS powder was determined by electron microscopy ("powder", edited by Kuichiro Teruichiro et al., 1979 revised version 2 Maruzen Co., Ltd.).

【0017】(2)LiCoO2 の製造 市販のLiCoO2 をアルミナ製ボールミルを用いて粉
砕時間10分間,48時間,72時間で粉砕し、平均粒
径がそれぞれ6.5μm,0.6μm,0.4μmのL
iCoO2 粉末を得た。平均粒径はPASと同様に電子
顕微鏡法により測定した。いずれの場合にもLiCoO
2 粒子は二次凝集していたが、一次粒子の大きさで測定
した。
[0017] (2) LiCoO 2 in producing commercially available LiCoO 2 the grinding time 10 minutes using a ball mill made of alumina for 48 hours, then milled for 72 hours, an average particle diameter of each of 6.5 [mu] m, 0.6 .mu.m, 0. 4 μm L
iCoO 2 powder was obtained. The average particle size was measured by electron microscopy as in PAS. LiCoO in each case
Although the two particles were secondary aggregated, they were measured by the size of the primary particles.

【0018】平均粒径5.2μmのPASと平均粒径
6.5μmのLiCoO2 をPAS/LiCoO2 =4
0/60(重量比)でアルミナ製ボールミルに入れ、2
4時間(実施例1a)および48時間(実施例1b)
砕した。得られたPAS及びLiCoO2 の複合物を電
子顕微鏡で観察したところPASの平均粒径はそれぞれ
0.5μm及び0.4μmであった。LiCoO2 は粉
砕され、かつPAS粒子と均質に混合されていたため、
LiCoO 2 粒子直径の正確な測定は困難であったが、
いずれも平均粒径は0.5μm程度であった。
PAS having an average particle size of 5.2 μm and LiCoO 2 having an average particle size of 6.5 μm were converted into PAS / LiCoO 2 = 4.
0/60 (weight ratio), put in an alumina ball mill,
Milling for 4 hours (Example 1a) and 48 hours (Example 1b) . Observation of the obtained composite of PAS and LiCoO 2 with an electron microscope revealed that the average particle size of PAS was 0.5 μm and 0.4 μm, respectively. Since LiCoO 2 was ground and homogeneously mixed with the PAS particles,
Although accurate measurement of LiCoO 2 particle diameter was difficult,
In each case, the average particle size was about 0.5 μm.

【0019】得られた複合物100重量部に対し、導電
剤としてカーボンブラックを75重量部及び結着剤とし
てポリ四フッ化エチレン8重量部を添加し、乳鉢により
混合,混練後ローラーによりシート成形を行い、厚さ7
50μmの電極シートを得た。この電極シートの細孔分
布を水銀ポロシメーター(島津製作所製,ポアサイザ
ー)により、(0.006μm以上0.1μm以下の細
孔直径を有する細孔体積)/(0.006μm以上10
0μm以下の細孔直径を有する細孔体積)の比を求めた
ところそれぞれ78%及び81%であった。この電極シ
ートを15mmφに打ち抜いて正極とし、負極としてリ
チウム電解液に1MのLiClO4 プロピレンカーボ
ネート溶液セパレータとしてガラス不織布を用いた図1
に示すような電池を組み立てた。起電圧は2.90Vで
あった。この電池を4.1Vで2時間定電圧充電した後
2mAの電流で2.5Vまで放電し容量を測定すること
により電極性能を評価した。結果を表1に示す。
To 100 parts by weight of the obtained composite, 75 parts by weight of carbon black as a conductive agent and 8 parts by weight of polytetrafluoroethylene as a binder were added, mixed in a mortar, kneaded, and then formed into a sheet by a roller. To a thickness of 7
An electrode sheet of 50 μm was obtained. The pore distribution of this electrode sheet was measured by a mercury porosimeter (Pore Sizer, manufactured by Shimadzu Corporation) (pore volume having a pore diameter of 0.006 μm to 0.1 μm) / (0.006 μm to 10 μm).
The ratio of pore volume having a pore diameter of 0 μm or less was 78% and 81%, respectively. This electrode sheet was punched into 15 mmφ to form a positive electrode, lithium was used as a negative electrode, and a glass nonwoven fabric was used as a 1 M LiClO 4 propylene carbonate solution separator as an electrolyte.
A battery as shown in FIG. The electromotive voltage was 2.90V. The battery was charged at a constant voltage of 4.1 V for 2 hours, then discharged at a current of 2 mA to 2.5 V, and the capacity was measured to evaluate the electrode performance. Table 1 shows the results.

【0020】実施例2 平均粒径0.4μmのPASと平均粒径0.4μmのL
iCoO2 をPAS/LiCoO2 =40/60(重量
比)でナイロン製ボールミルで1時間混合した。なおナ
イロン製ボールミルを用いたので、PASおよびLiC
oO2 の粒径に大きな変化はなかった。この複合物を用
いて実施例1と同様にして電極を製造し次いで電池を組
み立てた。この電池について、実施例1と同様の方法で
電極の評価を行った。結果を表1に示す。
Example 2 PAS having an average particle size of 0.4 μm and L having an average particle size of 0.4 μm
iCoO 2 was mixed with PAS / LiCoO 2 = 40/60 (weight ratio) in a nylon ball mill for 1 hour. Since a nylon ball mill was used, PAS and LiC
There was no significant change in the particle size of oO 2 . Using this composite, an electrode was manufactured in the same manner as in Example 1, and then a battery was assembled. The electrodes of this battery were evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0021】実施例3 平均粒径0.7μmのPASと平均粒径0.6μmのL
iCoO2 をPAS/LiCoO2 =40/60(重量
比)で乳鉢にて混合し、複合物を得た。この条件におい
ては、PASおよびLiCoO2 共にその粒径に大きな
変化はなかった。この複合物を用いて実施例1と同様に
して電極を製造し、次いで電池を組み立てた。この電池
について実施例1と同様の方法で電極の評価を行った。
結果を表1に示す。
Example 3 PAS having an average particle size of 0.7 μm and L having an average particle size of 0.6 μm
iCoO 2 was mixed in a mortar with PAS / LiCoO 2 = 40/60 (weight ratio) to obtain a composite. Under these conditions, there was no significant change in the particle size of PAS and LiCoO 2 . An electrode was manufactured using this composite in the same manner as in Example 1, and then a battery was assembled. The electrodes of this battery were evaluated in the same manner as in Example 1.
Table 1 shows the results.

【0022】比較例1 平均粒径5.2μmのPASと平均粒径6.5μmのL
iCoO2 をPAS/LiCoO2 =40/60(重量
比)で乳鉢にて混合した。得られた複合物を用いて実施
例1と同様にして電極を製造し、次いで電池を組み立て
た。この電池について、実施例1と同様の方法で電極の
評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 1 PAS having an average particle size of 5.2 μm and L having an average particle size of 6.5 μm
iCoO 2 was mixed in a mortar with PAS / LiCoO 2 = 40/60 (weight ratio). An electrode was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained composite, and then a battery was assembled. The electrodes of this battery were evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0023】比較例2 平均粒径0.4μmのPASと平均粒径6.5μmのL
iCoO2 をPAS/LiCoO2 =40/60(重量
比)で乳鉢にて混合した。得られた複合物を用いて実施
例1と同様にして電極を製造し、次いで電池を組み立て
た。この電池について、実施例1と同様の方法で電極の
評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 2 PAS having an average particle size of 0.4 μm and L having an average particle size of 6.5 μm
iCoO 2 was mixed in a mortar with PAS / LiCoO 2 = 40/60 (weight ratio). An electrode was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained composite, and then a battery was assembled. The electrodes of this battery were evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0024】比較例3 平均粒径0.4μmのPASと平均粒径0.6μmのL
iCoO2 をPAS/LiCoO2 =40/60(重量
比)で、ナイロン製ボールミルで1時間混合した。得ら
れた複合物を用いて実施例1と同様にして電極を製造
し、次いで電池を組み立てた。この電池について、実施
例1と同様の方法で電極の評価を行った。結果を表1に
示す。
Comparative Example 3 PAS having an average particle size of 0.4 μm and L having an average particle size of 0.6 μm
iCoO 2 was mixed with PAS / LiCoO 2 = 40/60 (weight ratio) in a nylon ball mill for 1 hour. An electrode was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained composite, and then a battery was assembled. The electrodes of this battery were evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0025】比較例4 平均粒径5.2μmのPASと平均粒径0.6μmのL
iCoO2 をPAS/LiCoO2 =40/60(重量
比)で、ナイロン製ボールミルで1時間混合した。得ら
れた複合物を用いて実施例1と同様にして電極を製造
し、次いで電池を組み立てた。この電池について、実施
例1と同様の方法で電極の評価を行った。結果を表1に
示す。
Comparative Example 4 PAS having an average particle size of 5.2 μm and L having an average particle size of 0.6 μm
iCoO 2 was mixed with PAS / LiCoO 2 = 40/60 (weight ratio) in a nylon ball mill for 1 hour. An electrode was manufactured in the same manner as in Example 1 using the obtained composite, and then a battery was assembled. The electrodes of this battery were evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.

【0026】実施例4 実施例1bにおいて、PAS/LiCoO2 =60/4
0(重量比)とする以外は、同様の方法で電極を評価し
た。
Example 4 In Example 1b, PAS / LiCoO 2 = 60/4
The electrode was evaluated in the same manner except that it was set to 0 (weight ratio).

【0027】比較例5 実施例4において、混合を乳鉢を用いる以外は、同じく
して電極を評価した。上記実施例,比較例における電極
評価の結果をまとめて表1に示す。
Comparative Example 5 An electrode was evaluated in the same manner as in Example 4 except that a mortar was used for mixing. Table 1 summarizes the results of the electrode evaluation in the above Examples and Comparative Examples.

【0028】[0028]

【表1】 ┌──────┬────┬──────┬───────┬─────┐ │ │PAS │LiCoO2 │0.1μm │電池容量 │ │ │平均粒径│平均粒径 │以下の細孔割合│ │ │ │(μm)│ (μm) │ (%) │(mAh)│ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │実施例 1a│ 0.5│ 0.5 │ 78 │ 8.0 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │実施例 1b│ 0.4│ 0.5 │ 81 │ 8.0 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │実施例 2 │ 0.4│ 0.4 │ 83 │ 8.2 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │実施例 3 │ 0.7│ 0.6 │ 76 │ 7.7 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │比較例 1 │ 5.2│ 6.5 │ 53 │ 6.0 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │比較例 2 │ 0.4│ 6.5 │ 74 │ 6.4 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │比較例 3 │ 0.4│ 0.6 │ 68 │ 7.2 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │比較例 4 │ 5.2│ 0.6 │ 64 │ 6.6 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │実施例 4 │ 0.4│ 0.5 │ 83 │ 6.2 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │比較例 5 │ 0.4│ 0.5 │ 68 │ 5.1 │ └──────┴────┴──────┴───────┴─────┘[Table 1] ┌──────┬────┬──────┬───────┬─────┐ │ │ PAS │ LiCoO 2 │ 0.1 μm │ battery │ │ │Average particle size│Average particle size│Pore ratio below│││││ (μm) │ (μm) │ (%) │ (mAh) │ ├──────┼────┼ ──────┼───────┼─────┤ │Example 1a│ 0.5 │ 0.5 │ 78 │ 8.0 │ ├──────┼── │ Example 1b│ 0.4│ 0.5 │ 81 │ 8.0 │ ├────── │ │ Example 2 │ 0.4 │ 0.4 │ 83 │ 8.2 │ ├─── │ │ Example 3 │ 0.7 │ 7.6 | 76 | 7.7 | 7 | Comparative Example 1 | 2│ 6.5 │ 53 │ 6.0 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │ │ Comparative Example 2 │ 0.4│ 6.5 │ 74 │ 6.4 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─────┤ │ Comparative Example 3│0.4│0.6│68│7.2│├──────┼────┼──────┼───────┼──── │ │ Comparative Example 4 │ 5.2 │ 0.6 │ 64 │ 6.6 │ ├──────┼────┼──────┼───────┼─ │ │ Example 4 │ 0.4 │ 0.5 │ 83 │ 6.2 │ ├──────┼────┼──────┼────── ─ │ │ Comparative Example 5 │ 0.4 │ 0.5 │ 68 │ 5.1 │ └──────┴────┴──────┴───── ──┴─────┘

【0029】LiCoO2 の平均粒径が1μm以下でか
つ電極における0.1μm以下の細孔割合が70%以上
である実施例では全て電池の容量が高いことが明らかで
ある。また比較例2においては、細孔割合が74%であ
るにもかかわらず、LiCoO2 の平均粒径が大きいの
で電池の容量が低い。
It is clear that all the examples in which the average particle size of LiCoO 2 is 1 μm or less and the proportion of pores of 0.1 μm or less in the electrode is 70% or more have a high battery capacity. In Comparative Example 2, the capacity of the battery was low because the average particle size of LiCoO 2 was large even though the pore ratio was 74%.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、単位体積当たりの容量
が大きい電池用電極を提供することができる。本発明の
電極を用いた電池は長期に亘って充電,放電が可能であ
り、しかも製造が容易且つ経済的である。
According to the present invention, a battery electrode having a large capacity per unit volume can be provided. The battery using the electrode of the present invention can be charged and discharged for a long time, and is easy and economical to manufacture.

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

【図1】本発明にかかる電池の基本構成を示したもので
ある。
FIG. 1 shows a basic configuration of a battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極 3 集電体 3′ 集電体 4 電解液 5 セパレーター 6 電池ケース 7 外部端子 7′ 外部端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Current collector 3 'Current collector 4 Electrolyte 5 Separator 6 Battery case 7 External terminal 7' External terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 板谷 一弘 (56)参考文献 特開 平2−214762(JP,A) 特開 平2−230668(JP,A) 特開 昭61−80774(JP,A) 特開 昭59−3806(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page Examiner Kazuhiro Itaya (56) References JP-A-2-214762 (JP, A) JP-A-2-230668 (JP, A) JP-A-61-80774 (JP, A) Kaisho 59-3806 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 (a)炭素,水素及び酸素からなる芳香
族縮合ポリマ−の熱処理物であって、水素原子/炭素原
子の原子数比が0.05〜0.5であるポリアセン系骨
格構造を有し、かつBET法による比表面積が600m
2 /g以上である不溶不融性基体と、(b)リチウム酸
化コバルトとの複合物を活物質とする電池用電極であっ
て、(1)該リチウム酸化コバルトの平均粒径が1μm
以下であり、かつ(2)該電極における0.1μm以下
の細孔直径を有する細孔体積が全細孔体積に対して70
%以上を占めることを特徴とする電池用電極。
1. A heat-treated aromatic condensed polymer comprising carbon, hydrogen and oxygen, wherein the polyacene skeleton structure has a hydrogen atom / carbon atom number ratio of 0.05 to 0.5. And the specific surface area by the BET method is 600 m
An electrode for a battery comprising a composite of (b) lithium cobalt oxide as an active material and an insoluble infusible substrate of 2 / g or more, wherein (1) the lithium cobalt oxide has an average particle size of 1 μm
And (2) a pore volume having a pore diameter of 0.1 μm or less in the electrode is 70% of the total pore volume.
% Of the battery electrode.
【請求項2】 不溶不融性基体が平均粒径1μm以下の
粒子から成る請求項1記載の電池用電極。
2. The battery electrode according to claim 1, wherein the insoluble and infusible substrate comprises particles having an average particle size of 1 μm or less.
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