JP2801599B2 - Rechargeable battery - Google Patents

Rechargeable battery

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JP2801599B2 JP63127038A JP12703888A JP2801599B2 JP 2801599 B2 JP2801599 B2 JP 2801599B2 JP 63127038 A JP63127038 A JP 63127038A JP 12703888 A JP12703888 A JP 12703888A JP 2801599 B2 JP2801599 B2 JP 2801599B2
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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、充
放電サイクル寿命が長く、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 secondary battery having a small size, a long charge / discharge cycle life, and a 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、正極体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。
Also, a conductive polymer such as polyacetylene is used for the positive electrode body,
Secondary batteries using 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、負極体を後述する炭素質材料と
後述する活物質と合金可能な金属および/または該活物
質の合金の粉末とを混合して得られる材料からなる担持
体に活物質を担持せしめて構成すると、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 inventors of the present invention have conducted intensive studies on the negative electrode body in order to solve the above-mentioned problems. As a result, the negative electrode body was made of a carbonaceous material described later and an active material described later. The fact that the active material is supported on a support made of a material obtained by mixing an alloyable metal and / or an alloy of the active material with a powder obtained by mixing the active material is effective for achieving the above-described object. Heading, the present invention has been reached.

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、 (a)(イ)水素/炭素の原子比が0.15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; である炭素物質からなり、体積平均粒径が100μm以
下、比表面積1m2/g以上である炭素質材料の粒子群
[(a)群]、 および (b)該活物質と合金可能な金属および/または該活
物質の合金の粉末であって、その体積平均粒径が30μm
以下である粒子群[(b)]群 とを混合して得られる材料よりな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 has the following: (a) (a) the hydrogen / carbon atomic ratio is less than 0.15; and (b) the plane spacing (d 002 ) of the (002) plane by X-ray wide-angle diffraction is 3.37. Å or more; and a carbon material having a crystallite size (Lc) of 150Å or less in the c-axis direction, and having a volume average particle diameter of 100 μm or less and a specific surface area of 1 m 2 / g or more. [(A) group], and (b) a powder of a metal which can be alloyed with the active material and / or an alloy of the active material, having a volume average particle size of 30 μm
And a material obtained by mixing the following particles [(b)].

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、
後述する特性を有する炭素質材料[(a)群]と後述す
る該活物質と合金可能な金属および/または該活物質の
合金の粉末[(b)]群との混合物よりなる。
The active material carrier constituting the negative electrode body in the present invention,
It is composed of a mixture of a carbonaceous material [group (a)] having the characteristics described below and a metal [/ b] group of a metal and / or alloy of the active material, which will be described later.

まず、(a)群について述べる。 First, the group (a) will be described.

(a)群に用いられる炭素質物は、 (イ)水素/炭素の原子比(H/C)が0.15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。
(A) The carbonaceous materials used in the group include (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon (H / C) of less than 0.15; and (b) a plane spacing (d 002 ) of (002) planes by X-ray wide-angle diffraction. ) Is 3.37 ° or more; and the crystallite size (Lc) in the c-axis direction 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0.10未満、さらに好ましくは0.07未
満、特に好ましくは0.05未満である。
H / C is preferably less than 0.10, more preferably less than 0.07, particularly preferably less than 0.05.

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、最も好ましくは3.51〜3.70Åであ
り;c軸方向の結晶子の大きさLcは好ましくは5〜150
Å、さらに好ましくは10〜80Å、特に好ましくは12〜70
Å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 °, most preferably 3.51 to 3.70 °; the crystallite size Lc in the c-axis direction is preferably 5 to 150
Å, more preferably 10-80Å, particularly preferably 12-70
Å.

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、最も好ましくは0.3以上1.0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, most preferably 0.3 or more and less than 1.0.

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した値を指し、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
Of the carbonaceous material, which is equivalent 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)面を面
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 ) of the (110) plane in the X-ray wide-angle diffraction analysis, which is twice the plane spacing (d 110 ), 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、有機化合物を通常不活性ガス流下
に、300〜3000℃の温度で加熱・分解し、炭素化させて
得ることができる。
The above-mentioned carbonaceous material can be obtained by heating and decomposing an organic compound under a flow of an inert gas at a temperature of 300 to 3000 ° C. to carbonize the organic compound.

出発源となる有機化合物としては、具体的には、例え
ばセルロース樹脂;フェノール樹脂;ポリアクリロニト
リル、ポリ(α−ハロゲン化アクリロニトリル)などの
アクリル樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリ塩素化塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル樹脂;ポ
リアミドイミド樹脂;ポリアミド樹脂;ポリアセチレ
ン、ポリ(p−フェニレン)などの共役系樹脂のような
任意の有機高分子化合物;例えば、ナフタレン,フェナ
ントレン,アントラセン,トリフェニレン,ピレン,ク
リセン,ナフタレン,ピセン,ペリレン,ペンタフェ
ン,ペンタセンのような3員環以上の単環炭化水素化合
物が互いに2個以上縮合してなる縮合環式炭化水素化合
物,または、上記化合物のカルボン酸,カルボン酸無水
物,カルボン酸イミドのような誘導体、上記各化合物の
混合物を主成分とする各種のピッチ;例えば、インドー
ル,イソドール,キノリン,イソキノリン,キノキサリ
ン,フタラジン,カルバゾール,アクリジン,フェナジ
ン,フェナトリジンのような3員環以上の複素単環化合
物が互いに少なくとも2個以上結合するか、または1個
以上の3員環以上の単環炭化水素化合物と結合してなる
縮合複素環化合物,上記各化合物のカルボン酸,カルボ
ン酸無水物,カルボン酸イミドのような誘導体、更にベ
ンゼンおよびそのカルボン酸、カルボン酸無水物、カル
ボン酸イミドのような誘導体、すなわち、1,2,4,5−テ
トラカルボン酸,その二無水物またはそのジイミド;な
どをあげることができる。
Specific examples of the organic compound serving as a starting source include cellulose resins; phenol resins; acrylic resins such as polyacrylonitrile and poly (α-acrylonitrile halide); polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride;
Halogenated vinyl resin such as polychlorinated vinyl chloride; polyamideimide resin; polyamide resin; any organic polymer compound such as conjugated resin such as polyacetylene or poly (p-phenylene); for example, naphthalene, phenanthrene, anthracene, A condensed cyclic hydrocarbon compound obtained by condensing two or more monocyclic hydrocarbon compounds having three or more rings with each other, such as triphenylene, pyrene, chrysene, naphthalene, picene, perylene, pentaphene, and pentacene; Various pitches whose main components are derivatives such as acids, carboxylic anhydrides, carboxylic imides, and mixtures of the above compounds; for example, indole, isodol, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenathridine of A condensed heterocyclic compound formed by bonding at least two or more heterocyclic monocyclic compounds having three or more membered rings to each other, or a monocyclic hydrocarbon compound having one or more three-membered rings or more; Derivatives such as acids, carboxylic anhydrides, carboxylic imides, and derivatives such as benzene and its carboxylic acids, carboxylic anhydrides, and carboxylic imides, that is, 1,2,4,5-tetracarboxylic acids, Dianhydride or its diimide; and the like.

また、出発源としてカーボンブラック等の炭素質物を
用い、これをさらに加熱して炭素化を適当に進めて、本
発明にかかる負極体の担持体を構成する炭素質物として
もよい。
In addition, a carbonaceous material such as carbon black may be used as a starting source, and the carbonaceous material may be further heated to appropriately promote carbonization to form a carbonaceous material constituting a support of the negative electrode body according to the present invention.

本発明にかかる担持体に用いられる炭素質材料すなわ
ち(a)群は、上述の炭素質物の体積平均粒径が100μ
m以下、比表面積が1m2/g以上であり、好ましくは体積
平均粒径が70μm以下、比表面積が3m2/g以上であり、
さらに好ましくは体積平均粒径が50μm以下、比表面積
が5m2/g以上であり、特に好ましくは体積平均粒径が2
μm以上30μm以下、比表面積が7m2/g以上200m2/g以下
であるような粒子群である。
The carbonaceous material used in the carrier according to the present invention, that is, the group (a) has a volume average particle diameter of the carbonaceous material of 100 μm.
m or less, the specific surface area is 1 m 2 / g or more, preferably the volume average particle size is 70 μm or less, the specific surface area is 3 m 2 / g or more,
More preferably, the volume average particle diameter is 50 μm or less, and the specific surface area is 5 m 2 / g or more.
It is a group of particles having a specific surface area of 7 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less.

体積平均粒径が100μmを超え、比表面積が1m2/gより
小さいと、電極としての容量、出力が低下する。
When the volume average particle diameter exceeds 100 μm and the specific surface area is smaller than 1 m 2 / g, the capacity and output as an electrode decrease.

次に、(b)群を構成する活物質と合金可能な金属、
次いで、活物質の合金について述べる。
Next, a metal that can be alloyed with the active material constituting the group (b),
Next, an active material alloy 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, it is usually preferable to use a metal that can be alloyed with 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、BiおよびCdであり、
さらに好ましくはAl、Pb、Bi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, preferably Al, Pb, Bi and Cd,
More preferably, they are Al, Pb, and Bi.

また、Liと合金可能な金属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、好ましくは30モ
ル%以下の範囲、さらに好ましくは10モル%以下の範囲
で含有していてもよい。
Further, among metals that can be alloyed with Li, other elements in addition to the above-mentioned metals are contained in a range of 50 mol% or less, preferably in a range of 30 mol% or less, more preferably in a range of 10 mol% or less. May be.

また、活物質の合金は、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
に挙げた金属の一種または二種以上を用いることができ
る。合金中には、上記に挙げた金属以外にさらに他の元
素を50モル%以下の範囲、好ましくは30モル%以下の範
囲、さらに好ましくは10モル%以下の範囲で含有してい
てもよい。
The composition (molar composition) of the alloy of the active material is represented by, for example, Li x M (where x is a molar ratio to the metal M). As the other metal used as M, one or more of the above-mentioned metals can be used. The alloy may contain other elements in addition to the above-mentioned metals in a range of 50 mol% or less, preferably 30 mol% or less, and more preferably 10 mol% or less.

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、特に好ましくは0.7≦x≦2で
ある。xがこの範囲より小さいと、活物質の担持量が少
なすぎて電池の容量が小さくなり、この範囲より大きい
と、電池の充放電サイクル特性が悪化する。
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. . When x is smaller than this range, the amount of the active material carried is too small, and the capacity of the battery becomes small. When x is larger than this range, the charge / discharge cycle characteristics of the battery deteriorate.

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 alloys can be used as the active material alloy (Li x M).

本発明に使用される上記した活物質と合金可能な金属
および/または活物質との合金の粉末、すなわち(b)
群は、体積平均粒径が30μm以下、好ましくは10μm以
下、さらに好ましくは7μm以下、特に好ましくは0.5
μm以上5μm以下の粒子群よりなる。
(B) powder of an alloy of the above-mentioned active material and an alloy of the active material and / or the active material used in the present invention;
The group has a volume average particle size of 30 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 7 μm or less, particularly preferably 0.5 μm or less.
It is composed of a particle group of not less than μm and not more than 5 μm.

本発明にかかる負極体を構成する担持体は、上述の炭
素質材料[(a)群]と活物質と合金可能な金属および
/または活物質との合金の粉末[(b)群]との混合物
であるが、(a)群の体積平均粒径μ(A)と(b)群の
体積平均粒径μ(B)がμ(B)≦μ(A)を満たすことが好ま
しく、さらにμ(B)1/2μ(A)を満たすことがより好ま
しく、μ(B)1/5μ(A)を満たすことが特に好ましい。
The carrier constituting the negative electrode body according to the present invention comprises the above-mentioned carbonaceous material [group (a)] and a powder of an alloy of a metal and / or an active material which can be alloyed with the active material [group (b)]. is a mixture, preferably satisfies the volume average particle diameter of the (a) group mu (a) and group (b) having a volume average particle diameter of mu (B) is μ (B) ≦ μ (a ), further mu (B), more preferably satisfy the ≦ 1/2 μ (a) , μ is particularly preferred to satisfy the (B) ≦ 1/5 μ (a).

また、(a)群と(b)群の配合比は、混合物中にお
ける(a)群の割合が好ましくは30重量%以上95重量%
以下、さらに好ましくは50重量%以上93重量%以下、特
に好ましくは60重量%以上92重量%以下であり、最も好
ましくは70重量%以上90重量%以下である。
The mixing ratio of the groups (a) and (b) is such that the proportion of the group (a) in the mixture is preferably 30% by weight or more and 95% by weight or more.
The content is more preferably 50% to 93% by weight, particularly preferably 60% to 92% by weight, and most preferably 70% to 90% by weight.

さらに、(a)群と(b)群の混合物としては、
(a)群と活物質と合金可能な金属の粉末との混合物も
しくは、(a)群と活物質の合金の粉末との混合物が好
ましい。
Further, as a mixture of the groups (a) and (b),
A mixture of group (a) and an active material and a powder of an alloyable metal or a mixture of group (a) and an active material alloy powder is preferable.

担持体を得る方法としては、例えば、 (a)群の粉末と(b)群の粉末とを均一に機械的に
混合し、加圧成形する方法、 (b)群の粉末を核としてその表面を(a)群の粉末
で被覆し、成形する方法、 等があるが、通常はの方法を用いる。
As a method for obtaining the carrier, for example, a method of uniformly mechanically mixing the powder of the group (a) and the powder of the group (b) and press-molding the same; Is coated with the powder of the group (a), and then molded.

上述のようにして得られた担持体からなる負極体にさ
ら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。
As a method of further supporting the active material on the negative electrode body comprising the support obtained as described above, there are a chemical method, an electrochemical method, a physical method, and the like. A method in which the above-mentioned powder compact is immersed in an electrolytic solution containing an alkali metal ion and electrolytic impregnation is performed by using lithium as a counter electrode and electrolytically impregnating the carrier as an anode. A method in which lithium is electrically contacted and dipped in an electrolytic solution, a method in which lithium powder is mixed in the process of obtaining a molded body of a 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、さらに担持体
中の活物質と合金可能な金属の少なくとも一部分中に含
有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 further included in at least a part of the metal that can be alloyed with the active material in the support and supported thereon. . 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.

また、本発明にかかる負極体の担持体への活物質の好
ましい担持量は、好ましくは、 (1)上記の(a)群に対して、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)上記の(b)群に対して1〜80モル%、さらに好
ましくは5〜60モル%、特に好ましくは10〜50モル%、
最も好ましくは20〜50モル%である。
Further, the preferred amount of the active material carried on the carrier of the negative electrode body according to the present invention is preferably: (1) 1 to 20% by weight based on the group (a);
And more preferably 3 to 10% by weight; and (2) 1 to 80% by mole, more preferably 5 to 60% by mole, particularly preferably 10 to 50% by mole based on the group (b).
Most preferably, it is 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.

なお、本発明にかかる負極体を構成する担持体は、上
述の(a)群および(b)群の他に導電剤、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-described groups (a) and (b).

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30重量%未満、好ましくは10重量%未満添加すること
ができる。
The binder may contain less than 30% by weight, preferably less than 10% by weight, of a powder such as a polyolefin resin.

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
r0.250.75S2、Cr0.50.5S2等である。また、LiCo
O2、WO3等の酸化物、CuS、Fe0.250.75S2、Na0.1CrS2
等の硫化物、NiPS3、FePS3等のリン、イオウ化合物、VS
e2、NbSe3等のセレン化合物などを用いることもでき
る。また、非晶質の金属カルコゲン化合物、特に非晶質
のV2O5を用いることができる。
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 the like. Also, LiCo
O 2, WO oxides such as 3, CuS, Fe 0.25 V 0.75 S 2, Na 0.1 CrS 2
Sulfide, NiPS 3 , phosphorus such as FePS 3 , sulfur compound, VS
Selenium compounds such as e 2 and NbSe 3 can also be used. Further, an amorphous metal chalcogen compound, particularly, an amorphous V 2 O 5 can 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(a)群と
(b)群との混合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 mixture of the groups (a) and (b) having the above-described characteristics, and is provided in a negative electrode can (5) also serving as a negative electrode terminal. Has been laid.

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
電子容器に内臓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 an electronic 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イオンのドープとLiと合金可能な金属
の少なくとも一部へのLiイオンの蓄積により、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 accumulating Li ions in at least a part of the metal which can be alloyed with Li and the dope, the Li ions are supported on the support 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材料と活
物質の合金可能な金属および/または活物質の合金との
混合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、従来にない優れた特性を発揮しうる。
In the secondary battery of the present invention, by using a support made of a mixture of the above-mentioned carbonaceous material and an alloy of the active material and / or an alloy of the active material for the negative electrode body, a large amount of the active material can be added to the negative electrode body. In addition, since it is possible to smoothly carry and release the active material at the time of charging and discharging, it is possible to exhibit unprecedented excellent characteristics.

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、吸引
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, suction 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 In the corrected diffraction curve obtained in the preceding section, the peak height 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.

得られた正極体を濃度1モル/のLiイオン電解液中
に浸漬し、この正極体を陽極、金属リチウムを陰極とす
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、正極体に4mAhのLiを担持させ
た。
The obtained positive electrode body was immersed in a Li ion electrolyte having a concentration of 1 mol /, and subjected to an electrolytic treatment using the positive electrode body as an anode and lithium metal as a cathode. Electrolysis treatment is at a bath temperature of 20 ° C and a current density of 0.
The reaction was performed under the condition of 5 mA / cm 2 , and 4 mAh of Li was supported on the positive electrode body.

(2)負極体の製造 セルロース粉末を電気加熱炉にセットし、加熱処理物
1kg当たり200/時の速度でN2ガスを流しながら、200
℃/時の昇温速度で950℃まで昇温し、その温度にさら
に1時間保持して焼成した後、自然放冷した。
(2) Production of negative electrode body Cellulose powder was set in an electric heating furnace, and heat-treated
While flowing N 2 gas at a rate of 200 / hour per kg,
The temperature was raised to 950 ° C. at a temperature rising rate of ° C./hour, and the temperature was further maintained for 1 hour for firing, followed by natural cooling.

次に、焼成後の材料を別な電気炉にセットし、25℃/
分の昇温速度で1800℃まで昇温し、さらにその温度に1
時間保持し、炭素化を実施した。
Next, the fired material is set in another electric furnace,
The temperature rises to 1800 ° C at a rate of
Hold for a time to perform carbonization.

かくして得られた炭素質材料は、元素分析、X線広角
回折、ラマンスペクトル分析の結果、以下の特性を有し
ており、また、粒度分布、BET法により求めた比表面積
は以下のようであった。
The carbonaceous material thus obtained has the following characteristics as a result of elemental analysis, X-ray wide-angle diffraction, and Raman spectrum analysis.The particle size distribution and the specific surface area determined by the BET method are as follows. Was.

水素/炭素(原子比)=0.05 d002=3.75Å、Lc=21Å a0(2d110)=2.41Å、La=23Å、 G値 0.7、 体積平均粒径=10.7μm BET比表面積=28m2/g 次いで、この炭素質材料粉末[(a)群]に、体積平
均粒径5μmのアルミニウム粉末[(b)群]を10重量
%混合した。さらに、体積平均粒径5μmのポリエチレ
ンパウダーを5重量%混合した後、圧縮成形して厚み0.
5mmのペレット状の担持体とした。
Hydrogen / carbon (atomic ratio) = 0.05 d 002 = 3.75Å, Lc = 21Å a 0 (2d 110) = 2.41Å, La = 23Å, G value 0.7, a volume average particle diameter = 10.7 BET specific surface area = 28 m 2 / g Next, 10% by weight of aluminum powder [group (b)] having a volume average particle size of 5 μm was mixed with the carbonaceous material powder [group (a)]. Further, 5% by weight of a polyethylene powder having a volume average particle size of 5 μm was mixed and then compression-molded to a thickness of 0.5 μm.
A 5 mm pellet-shaped carrier was used.

得られた担持体を濃度1モル/のLiイオン電解液中
に浸漬し、この担持体を陽極、金属リチウムを陰極とす
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12mAhのLrを担持させ
負極体とした。
The obtained support was immersed in a Li ion electrolyte having a concentration of 1 mol /, and subjected to an electrolytic treatment using the support as an anode and lithium metal as a cathode. Electrolysis treatment is at a bath temperature of 20 ° C and a current density of 0.
The operation was performed under the condition of 5 mA / cm 2 , and 12 mAh of Lr was carried on the carrier to obtain a negative electrode body.

(3)電池の組立 ステンレス鋼製の正極管に、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/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) Battery assembly The above-described positive electrode body was mounted on a stainless steel positive electrode tube with the current collector facing down, and a polypropylene nonwoven fabric as a separator was placed thereon, and then LiClO 4 was concentrated there. 1
A non-aqueous electrolyte solution 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.

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、500μAの定
電流で、電池電圧が上限3.3V、下限1.8Vの電位規制で充
放電を反復し、充放電サイクル評価を行ない、5サイク
ル、100サイクルにおける電池の性能を調べ、第1表に
示した。
(4) Battery characteristics The battery manufactured in this manner was repeatedly charged / discharged at a constant current of 500 μA and a voltage regulation of an upper limit of 3.3 V and a lower limit of 1.8 V, and the charge / discharge cycle was evaluated. The performance of the battery at 100 cycles was examined and the results are shown in Table 1.

さらに、6サイクル目の充電が終了した後、回路を開
にして20℃で90日間放置し、その後放電を実施した。こ
の6サイクル目の電池の性能を、先の5サイクルにおけ
る性能と比較し、第2表に示した。
Further, after the completion of the charge in the sixth cycle, the circuit was opened, left at 20 ° C. for 90 days, and then discharged. The performance of the battery in the sixth cycle was compared with the performance in the previous five cycles and shown in Table 2.

比較例1 (1)正極体の製造 実施例1と同様にして正極体を製造し、Liを担持し
た。
Comparative Example 1 (1) Production of Positive Electrode Body A positive electrode body was produced in the same manner as in Example 1, and Li was supported.

(2)負極体の製造 実施例1と同様にして製造した炭素質材料[(a)
群]のみを用い、Al粉末[(b)群]を添加せずに他は
実施例1と同様にして担持体を製造し、Liを担持して負
極体とした。
(2) Production of negative electrode body A carbonaceous material produced in the same manner as in Example 1 [(a)
Group] alone, and without adding the Al powder [(b) Group], except that a carrier was produced in the same manner as in Example 1, and Li was carried to obtain a negative electrode body.

(3)電池の組立 実施例1と同様にして電池を組立てた。(3) Battery assembly A battery was assembled in the same manner as in Example 1.

(4)電池の特性 実施例1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 Battery characteristics were measured under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Tables 1 and 2.

実施例2 (1)正極体の製造 実施例1と同様にして正極体を製造し、Liを担持し
た。
Example 2 (1) Production of Positive Electrode Body A positive electrode body was produced in the same manner as in Example 1 and supported Li.

(2)負極体の製造 実施例1と同様にして製造した炭素質材料粉末
[(a)群]に、Li含量が18.4重量%のLi/Al合金の粉
末(体積平均粒径3μm)を15重量%混合し、さらに体
積平均粒径2μm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0.5mmのペレット状の負極
体とした。
(2) Production of negative electrode body To a carbonaceous material powder [group (a)] produced in the same manner as in Example 1, 15 powders of a Li / Al alloy having a Li content of 18.4% by weight (volume average particle size of 3 μm) were added. % By weight, and 7% by weight of polyethylene powder having a volume average particle diameter of 2 μm, and then compression molded to obtain a 0.5 mm thick pellet-shaped negative electrode body.

(3)電池の組立 実施例1と同様にして、図に示したようなボタン型の
二次電池を製作した。
(3) Battery assembly A button-type secondary battery as shown in the figure was manufactured in the same manner as in Example 1.

(4)電池の特性 実施例1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 Battery characteristics were measured under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Tables 1 and 2.

実施例3 (1)正極体の製造 実施例1と同様にして正極体を製造した。なお、実施
例1と同様の電解処理により、正極体に10mAhのLiを担
持させた。
Example 3 (1) Production of Positive Electrode Body A positive electrode body was produced in the same manner as in Example 1. By the same electrolytic treatment as in Example 1, 10 mAh of Li was carried on the positive electrode body.

(2)負極体の製造 フェノール樹脂粉末を電気加熱炉にセットし、加熱処
理物1kg当たり200/時の速度でN2ガスを流しながら、
200℃/時の昇温速度で1000℃まで昇温し、その温度に
さらに1時間保持して焼成した後、自然放冷した。
(2) Production of negative electrode body The phenol resin powder was set in an electric heating furnace, and N 2 gas was flowed at a rate of 200 / hour per 1 kg of the heat-treated material.
The temperature was raised to 1000 ° C. at a rate of 200 ° C./hour, and the temperature was further maintained for 1 hour for firing, followed by natural cooling.

次に、焼成後の材料を別な電気炉にセットし、25℃/
分の昇温速度で2100℃まで昇温し、さらにその温度に1
時間保持し、炭素化を実施した。
Next, the fired material is set in another electric furnace,
Temperature to 2100 ° C at a heating rate of
Hold for a time to perform carbonization.

かくして得られた炭素質材料は、元素分析、X線広角
回折、ラマンスペクトル分析の結果、以下の特性を有し
ており、また、粒度分布、BET法により求めた比表面積
は以下のようであった。
The carbonaceous material thus obtained has the following characteristics as a result of elemental analysis, X-ray wide-angle diffraction, and Raman spectrum analysis.The particle size distribution and the specific surface area determined by the BET method are as follows. Was.

水素/炭素(原子比)=0.04 d002=3.59Å、Lc=15Å a0(2d110)=2.42Å、La=22.7Å、 G値 0.8、 体積平均粒径=15.2μm、 BET比表面積=18m2/g 次いで、この炭素質材料粉末[(a)群]に、体積平
均粒径5μmのアルミニウム粉末[(b)群]を7.5重
量%およびLi/Al合金の粉末(Li含量18.5重量%、体積
平均粒径5μm)[(b)群]を7.5重量%混合した。
さらにこれに、体積平均粒径5μmのポリエチレンパウ
ダーを5重量%混合した後、圧縮成形して厚み0.5mmの
ペレット状の負極体とした。
Hydrogen / carbon (atomic ratio) = 0.04 d 002 = 3.59Å, Lc = 15Å a 0 (2d 110) = 2.42Å, La = 22.7Å, G value 0.8, a volume average particle size = 15.2μm, BET specific surface area = 18m 2 / g Then, 7.5% by weight of an aluminum powder having a volume average particle diameter of 5 μm [Group (b)] and a powder of a Li / Al alloy (Li content: 18.5% by weight, 7.5% by weight (volume average particle size 5 μm) [group (b)] was mixed.
Further, 5% by weight of a polyethylene powder having a volume average particle size of 5 μm was mixed with the mixture, followed by compression molding to obtain a 0.5 mm-thick pellet-shaped negative electrode body.

(3)電池の組立 実施例1と同様にして、図に示したようなボタン型の
二次電池を製作した。
(3) Battery assembly A button-type secondary battery as shown in the figure was manufactured in the same manner as in Example 1.

(4)電池の特性 実施例1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 Battery characteristics were measured under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Tables 1 and 2.

比較例2 (1)正極体の製造 実施例3と同様にして正極体を製造した。なお、実施
例1と同様の電解処理により正極体に16mAhのLiを担持
させた。
Comparative Example 2 (1) Production of Positive Electrode Body A positive electrode body was produced in the same manner as in Example 3. In addition, 16 mAh of Li was supported on the positive electrode body by the same electrolytic treatment as in Example 1.

(2)負極体の製造 実施例3と同様にして製造した炭素質材料[(a)
群]のみを用い、Al粉末およびLi/Al合金粉末[(b)
群]を添加せずに他は実施例3と同様にして、負極体を
製造した。
(2) Production of negative electrode body A carbonaceous material produced in the same manner as in Example 3 [(a)
Group], and Al powder and Li / Al alloy powder [(b)
A negative electrode body was manufactured in the same manner as in Example 3 except that [Group] was not added.

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

(4)電池の特性 実施例3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 Battery characteristics were measured under the same conditions as in Example 3, and the results are shown in Tables 1 and 2.

[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の二次電池は充
放電サイクル寿命が長く、大電流における充放電特性も
良好であり、また充電時にあっては活物質であるLi又は
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, good charge / discharge characteristics at large currents, and has an active material of Li when charged. Or
Since the alkali metal mainly composed of Li can be fixed to the carrier in a stable form, stable high capacity, that is, large current discharge is possible. 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、本発明は技術思想はこの構造のもとに
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 concept of the present invention is not limited to this structure. For example, the secondary battery may have a cylindrical shape, a flat shape, a square shape, or the like. Can be applied to the secondary battery.

【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 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 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 能勢 博義 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63−114056(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/64 - 4/84 H01M 4/02,4/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Yui 1 Toho-cho, Yokkaichi-shi, Mie, Mitsubishi Yuka Co., Ltd. New Materials Research Laboratories (72) Inventor Kuniaki Inada 3-4-1 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo No. Toshiba Battery Co., Ltd. (72) Katsuharu Ikeda, Inventor 3-4-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Toshiba Battery Co., Ltd. (72) Hiroyoshi Nose 3-4-1, Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo No. Toshiba Battery Co., Ltd. (56) References JP-A-63-114056 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01M 4/64-4/84 H01M 4 / 02,4 / 04

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、 (a)(イ)水素/炭素の原子比が0.15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; である炭素質物からなり、体積平均粒径が100μm以
下、比表面積1m2/g以上である炭素質材料の粒子群、お
よび (b)該活物質と合金可能な金属および/または該活物
質の合金の粉末であって、その体積平均粒径が30μm以
下である粒子群 とを混合して得られる材料よりな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 carrier comprises: (a) (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon of less than 0.15; and (ii) a spacing (d 002 ) of (002) planes by X-ray wide-angle diffraction method of 3.37 ° or more; And a particle group of a carbonaceous material comprising a carbonaceous material having a crystallite size (Lc) of 150 ° or less in the c-axis direction, a volume average particle diameter of 100 μm or less, and a specific surface area of 1 m 2 / g or more; b) a powder of a metal that can be alloyed with the active material and / or an alloy of the active material, the material being obtained by mixing particles having a volume average particle diameter of 30 μm or less. Rechargeable battery.
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