JP2957202B2 - Rechargeable battery - Google Patents

Rechargeable battery

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JP2957202B2
JP2957202B2 JP1257652A JP25765289A JP2957202B2 JP 2957202 B2 JP2957202 B2 JP 2957202B2 JP 1257652 A JP1257652 A JP 1257652A JP 25765289 A JP25765289 A JP 25765289A JP 2957202 B2 JP2957202 B2 JP 2957202B2
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lithium
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less
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光孝 宮林
浩 由井
圀昭 稲田
克治 池田
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FDK Twicell Co Ltd
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Toshiba Battery Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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(活物質)を担持せしめ
て構成することが試みられている。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。
In order to avoid such a problem, an attempt has been made to constitute a negative electrode body by using a carbonaceous material obtained by calcining an organic compound as a carrier and carrying Li or an alkali metal (active material) mainly composed of Li on the carrier. ing. 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.

さらに、製造工程中に、炭素質物からなる担持体にあ
らかじめ電気化学的方法等により、活物質を担持させる
プロセスが必要となり、電池の効率的な生産という観点
からは問題となる。
Furthermore, during the manufacturing process, a process of preliminarily supporting an active material on a support made of a carbonaceous material by an electrochemical method or the like is required, which poses a problem from the viewpoint of efficient production of a battery.

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を提供し、か
つ、担持体への活物質の担持工程を省略することを目的
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 a circumstance, and an object of the present invention is to omit a step of loading an active material on a carrier. Is what you do.

(課題を解決するための手段) 本発明者らは上記課題を解決すべく、負極体に関して
鋭意研究を重ねた結果、負極担持体を後述する炭素質の
粒子とリチウム・アルミニウム合金の粒子との混合物と
することにより、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。
(Means for Solving the Problems) The present inventors have conducted intensive studies on the negative electrode body in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, the negative electrode support was formed by the carbonaceous particles described later and the lithium-aluminum alloy particles. The fact that the mixture is effective for achieving the above-mentioned object has been found, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明の二次電池は、炭素質物の粒子とリ
チウム・アルミニウム合金の粒子を予め混合してなる活
物質の負極担持体を具備しており、 (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)該炭素質物が、 (イ)水素/炭素の原子比が0.15未満;および、 (ロ)X線広角回折法による(002)面の面間隔(d
002)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; であり、 (3)該リチウム・アルミニウム合金のリチウム含量が
16重量%以上50重量%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 carrier of an active material obtained by previously mixing particles of a carbonaceous material and particles of a lithium-aluminum alloy. (1) The active material is lithium or lithium. (2) the carbonaceous material has (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon of less than 0.15; and (b) a plane spacing (d) of (002) planes by X-ray wide-angle diffraction.
002 ) is 3.37 ° or more; and the crystallite size (Lc) in the c-axis direction is 150 ° or less; and (3) the lithium content of the lithium-aluminum alloy is
16% by weight or more and 50% by weight or less;

本発明の電池は、負極担持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 carrier 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物の粒子とリチウム・アル
ミニウム合金の粒子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 particles of a carbonaceous material having characteristics described later and particles of a lithium-aluminum alloy.

担持体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(d
002)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。
The carbonaceous material used for the carrier includes: (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon (H / C) of less than 0.15; and (ii) a spacing (d) between (002) planes by X-ray wide-angle diffraction.
002 ) 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.

さらに、この炭素質物は、好ましくは体積平均粒径が
200μm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2μm以上100μm以下の粒子で
あることが望ましい。
Further, the carbonaceous material preferably has a volume average particle size.
It is desirable that the particles have a size of 200 μm or less, more preferably 0.5 μm or more and 150 μm or less, and particularly preferably 2 μm or more and 100 μm or less.

また、この炭素質物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い。より
好ましくは全細孔容積が2.0×10-3ml/g以上、さらに好
ましくは3.0×10-3ml/g、とくに好ましくは4.0×10-3ml
/g以下である。
The carbonaceous material preferably has pores therein, and the total pore volume is preferably 1.5 × 10 −3 ml / g or more. More preferably, the total pore volume is 2.0 × 10 −3 ml / g or more, further preferably 3.0 × 10 −3 ml / g, particularly preferably 4.0 × 10 −3 ml.
/ g or less.

全細孔容積及び後述の平均細孔径は、定容法を用い
て、幾つかの平衡圧力下で試料への吸着ガス量(ないし
脱離ガス量)を測定することにより求める。
The total pore volume and the average pore diameter described below are determined by measuring the amount of adsorbed gas (or desorbed gas) on the sample under several equilibrium pressures using a constant volume method.

全細孔容積は、細孔が液体窒素により充填されている
と仮定して、相対圧力P/P0=0.995で吸着したガスの全
量から求める。
The total pore volume is determined from the total amount of gas adsorbed at a relative pressure P / P 0 = 0.995, assuming that the pores are filled with liquid nitrogen.

P :吸着ガスの蒸気圧(mmHg) P1:冷却温度での吸着ガスの飽和蒸気圧(mmHg) さらに吸着した窒素ガス量(Vads)より下記(1)式
を用いて細孔中に充填されている液体窒素量(Vliq)に
換算することで全細孔容積を求める。
P: vapor pressure of adsorbed gas (mmHg) P 1: Filling the pores with the saturation vapor pressure of adsorbed gas at cooling temperature (mmHg) Further adsorbed amount of nitrogen gas (V Ads) the following equation (1) The total pore volume is determined by converting to the amount of liquid nitrogen (V liq ) used.

ここでPaは大気圧力(kgf/cm2)、Tは温度(゜K)、
Vmは吸着したガスの分子容積(窒素では34.7cm3/mol)
である。
Where P a is the atmospheric pressure (kgf / cm 2), T is temperature (° K),
V m is the molecular volume of the adsorbed gas (34.7 cm 3 / mol for nitrogen)
It is.

また、本発明の負極に用いる炭素質物は、内部に細孔
を有し、その平均細孔半径:rpは8〜100Åであることが
好ましい。より好ましくは10〜80Å、さらに好ましくは
12〜60Å、とくに好ましくは14〜40Åである。
Further, the carbonaceous material used for the negative electrode of the present invention has pores therein, the average pore radius: r p is preferably 8~100A. More preferably 10-80 °, even more preferably
It is 12-60 °, particularly preferably 14-40 °.

平均細孔半径:rpは、上述の(1)式より求めたVliq
と、BET比表面積:Sから、下記(2)式を用いて計算に
て求める。
Average pore radius: r p is, V liq determined from equation (1)
From the BET specific surface area: S, and is calculated using the following equation (2).

ここで細孔は円筒状であると仮定する。 Here, it is assumed that the pores are cylindrical.

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,ナフタセン,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,イソインドール,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、さ
ら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;またはトルエン、キシレン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;
A halogenated vinyl resin such as polychlorinated vinyl chloride; a polyamideimide resin; a polyamide resin; any organic polymer compound such as a 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, naphthacene, picene, perylene, pentaphen, 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, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, Fenatrige A condensed heterocyclic compound formed by bonding at least two or more heterocyclic monocyclic compounds having three or more rings to each other, or bonding to one or more monocyclic hydrocarbon compounds having three or more three-membered rings; Derivatives such as carboxylic acids, carboxylic anhydrides, and carboxylic imides; and benzene and its derivatives such as carboxylic acids, carboxylic anhydrides, and carboxylic imides, that is, 1,2,
4,5-tetracarboxylic acid, its dianhydride or its diimide; or toluene, xylene 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の粒子とリチウム・アルミニウ
ム合金の粒子との混合物よりなるので、次にリチウム・
アルミニウム合金について述べる。
The active material carrier constituting the negative electrode body according to the present invention,
Since it is composed of a mixture of the particles of the specific carbonaceous material described above and the particles of the lithium-aluminum alloy,
The aluminum alloy will be described.

リチウム・アルミニウム合金の粒子は、リチウム含量
が16重量%以上50重量%以下である。好ましくはリチウ
ム含量が20重量%以上48重量%以下、より好ましくはリ
チウム含量が22重量%以上45重量%以下、さらに好まし
くはリチウム含量が24重量%以上42重量%以下、最も好
ましくは26重量%以上40重量%以下である。
The lithium-aluminum alloy particles have a lithium content of 16% by weight or more and 50% by weight or less. Preferably the lithium content is between 20% and 48% by weight, more preferably the lithium content is between 22% and 45% by weight, even more preferably the lithium content is between 24% and 42% by weight, most preferably 26% by weight. Not less than 40% by weight.

リチウム・アルミニウム合金の粒子のリチウム含量が
16重量%未満であると、担持体にあらかじめ担持される
リチウム量が少なすぎて電池の容量が小さくなり、一方
リチウム含量が50重量%を越えると、合金は柔軟性に富
むようになり、リチウム・アルミニウム母合金から粉砕
等により粒状とするのが困難になる。
The lithium content of lithium-aluminum alloy particles
If the content is less than 16% by weight, the amount of lithium pre-loaded on the support is too small to reduce the capacity of the battery, while if the content of lithium exceeds 50% by weight, the alloy becomes rich in flexibility, and It becomes difficult to make the aluminum mother alloy into granules by grinding or the like.

リチウム・アルミニウム合金の粒子は、体積平均粒径
が好ましくは300μm以下、より好ましくは150μm以
下、さらに好ましくは1μm以上100μm以下、とくに
好ましくは5μm以上70μm以下である。
The particles of the lithium-aluminum alloy have a volume average particle size of preferably 300 μm or less, more preferably 150 μm or less, further preferably 1 μm or more and 100 μm or less, particularly preferably 5 μm or more and 70 μm or less.

リチウム・アルミニウム合金は、塩化リチウム浴で、
アルミニウムをカソードにして電解する方法、アルミニ
ウムとリチウムを同時に融解して合金化する方法等で製
造することができる。
Lithium-aluminum alloy is a lithium chloride bath,
It can be produced by a method of electrolysis using aluminum as a cathode, a method of simultaneously melting and alloying aluminum and lithium, and the like.

このようにして作られたリチウム・アルミニウム合金
の母合金を機械的に粉砕するなどの方法により粒子とす
る。
The lithium-aluminum alloy master alloy thus produced is formed into particles by a method such as mechanical pulverization.

本発明にかかる負極体を構成する担持体は、上述の炭
素質物の粒子とリチウム・アルミニウム合金の粒子との
混合物であるが、その配合比は、混合物中でのリチウム
・アルミニウム合金の割合が好ましくは10重量%以上70
重量%未満、より好ましくは15重量%以上60重量%未
満、さらに好ましくは20重量%以上50重量%未満、とく
に好ましくは25重量%以上50重量%未満、最も好ましく
は30重量%以上45重量%未満である。
The carrier constituting the negative electrode body according to the present invention is a mixture of the above-described particles of the carbonaceous material and the particles of the lithium-aluminum alloy, and the compounding ratio is preferably a ratio of the lithium-aluminum alloy in the mixture. Is 10% by weight or more 70
% By weight, more preferably from 15% by weight to less than 60% by weight, more preferably from 20% by weight to less than 50% by weight, particularly preferably from 25% by weight to less than 50% by weight, most preferably from 30% by weight to 45% by weight Is less than.

ここで、活物質の担持量を増やすためにリチウム・ア
ルミニウム合金の担持体中での割合を過度に増加させる
と、電極の充放電サイクルが低下する。
Here, if the ratio of the lithium-aluminum alloy in the carrier is excessively increased in order to increase the amount of the active material carried, the charge / discharge cycle of the electrode decreases.

担持体を得る方法としては、例えば、炭素質物の粉末
とリチウム・アルミニウム合金の粉末とを機械的に混合
する方法が好ましく、そのほかに、合金粉末を核として
これの表面を上述の炭素質物粉末で覆う方法、融解した
合金中に炭素質物粉末を添加し混合した後、冷却固化さ
せる方法等がある。
As a method for obtaining the carrier, for example, a method of mechanically mixing a powder of a carbonaceous material and a powder of a lithium-aluminum alloy is preferable.In addition, the surface of the alloy powder is used as a core and the surface thereof is coated with the carbonaceous material powder. There are a covering method, a method of adding a carbonaceous material powder to a molten alloy, mixing and cooling and solidifying the mixture.

また、AlとLiと炭素質物の粉末を混合した後、温度を
上昇させてAlとLiを溶解せしめ、均一に混合した状態で
合金化する方法がある。
Further, there is a method of mixing Al, Li and a carbonaceous material powder, then increasing the temperature to dissolve Al and Li, and alloying the mixture in a uniformly mixed state.

この方法により得られた担持体は、その工程中で炭素
質物自体に活物質が担持されることになる。
In the support obtained by this method, the active material is supported on the carbonaceous material itself during the process.

また、上述のようにして得られた担持体からなる負極
体を用いて電池を構成した場合には、負極の担持体にお
いて合金状態にある活物質が炭素質物中に拡散して一定
量担持された状態となる。
Further, when a battery is configured using the negative electrode body made of the carrier obtained as described above, the active material in an alloy state is diffused into the carbonaceous material in the carrier of the negative electrode and is carried in a fixed amount. State.

このようにして、あらかじめ負極担持体に担持される
リチウム量は、担持体1g当たり、好ましくは0.030g以上
0.250g以下、より好ましくは0.060g以上0.20g以下、さ
らに好ましくは0.070g以上0.15g以下、特に好ましくは
0.075g以上0.12g以下、最も好ましくは0.080g以上0.100
g以下である。
Thus, the amount of lithium previously supported on the negative electrode support is preferably 0.030 g or more per 1 g of the support.
0.250 g or less, more preferably 0.060 g or more and 0.20 g or less, further preferably 0.070 g or more and 0.15 g or less, particularly preferably
0.075 g or more and 0.12 g or less, most preferably 0.080 g or more and 0.100
g or less.

このように、本発明にかかる負極体においては、その
担持体にあらかじめ活物質が担持されている。
Thus, in the negative electrode body according to the present invention, the active material is previously supported on the support.

なお、本発明にかかる負極体を構成する担持体は、上
述の炭素質物の粒子およびリチウム・アルミニウム合金
の粒子の混合材料よりなるがこれに導電剤、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 is made of a mixed material of the above-mentioned carbonaceous material particles and lithium-aluminum alloy particles, but may contain a conductive agent, a binder and the like. .

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、特に好まし
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, particularly preferably 5% by weight or more and less than 10% by weight.

次に、第1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)の低部に着設
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、V
O2、Cr2O5、MnO2、TiO2、MoV2O8、TiS2、V2S5、MoS2、M
oS3、VS2、Cr0.250.75S2、Cr0.50.5S2などである。
また、LiCoO2、WO3などの酸化物、CuS、Fe0.25
0.75S2、Na0.1CrS2等の硫化物、NiPS3、FePS3等のリ
ン、イオウ化合物、VSe2、NbSe3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 FIG. In the figure, a positive electrode body (2) is mounted and accommodated in a lower part of a positive electrode can (1) in a positive electrode can (1) also serving as a positive electrode terminal. 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 oxide, vanadium sulfide, molybdenum oxide, molybdenum sulfide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, titanium sulfide and the like. Complex oxides, complex sulfides, and the like can be given. Preferably, Cr 3 O 8 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , V
O 2, Cr 2 O 5, MnO 2, TiO 2, MoV 2 O 8, TiS 2, V 2 S 5, MoS 2, M
oS 3 , VS 2 , Cr 0.25 V 0.75 S 2 , Cr 0.5 V 0.5 S 2 and the like.
Also, oxides such as LiCoO 2 and WO 3 , CuS, Fe 0.25 V
Sulfides such as 0.75 S 2 and Na 0.1 CrS 2 , phosphorus such as NiPS 3 and FePS 3 , sulfur compounds, selenium compounds such as VSe 2 and NbSe 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
ンなどの非プロトン性有機溶媒に、LiClO4,LiBF4,LiAsF
5,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) includes an aprotic organic solvent such as propylene carbonate, 1,3-dioxolan, and 1,2-dimethoxyethane, and LiClO 4 , LiBF 4 , and LiAsF.
5 , 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の粒
子とリチウム・アルミニウム合金の粒子との混合物から
なる担持体に活物質が担持されてあるものであり、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 one in which an active material is supported on a support made of a mixture of particles of a carbonaceous material having the above-described characteristics and particles of a lithium-aluminum alloy, and 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。
(6) is 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.

本発明の二次電池は、上述のような構成で組み立てら
れるが、組み立て後、放電させて負極担持体中のリチウ
ム・アルミニウム合金に含まれる活物質のLiを正極に担
持させる。
The secondary battery of the present invention is assembled with the above-described configuration. After the assembly, the secondary battery is discharged to allow the positive electrode to support the active material Li contained in the lithium-aluminum alloy in the negative electrode support.

その後、充電時には、負極体においては、担持体中の
炭素質物へのLiイオンのドープとリチウム・アルミニウ
ム合金中への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、正極体においてはLiイオンの放出が
起こる。
Thereafter, at the time of charging, in the negative electrode body, Li ions are carried on the negative electrode carrier by doping Li ions into the carbonaceous material in the carrier and accumulation of Li ions in the lithium-aluminum alloy. Releases Li ions.

また、放電時には、負極体においては、担持体中の炭
素質物およびリチウム・アルミニウム合金中からのLiイ
オンの放出がおこり、正極体においてはLiイオンが担持
される。
In addition, at the time of discharging, in the negative electrode body, Li ions are released from the carbonaceous material in the support and the lithium-aluminum alloy, and the Li ions are supported in the positive electrode body.

あるいは、本発明の二次電池は、上述のような構成で
組み立てた後、放置して自己放電反応により負極担持体
のリチウム・アルミニウム合金中のLiを、負極担持体の
炭素質物に担持させることができる。
Alternatively, after the secondary battery of the present invention is assembled in the above-described configuration, the lithium in the lithium-aluminum alloy of the negative electrode carrier is allowed to be supported on the carbonaceous material of the negative electrode carrier by a self-discharge reaction after being left as it is. Can be.

その後、放電時に、負極体においては担持体中のLiイ
オンが放出され、正極体においてはLiイオンが担持され
る。
Thereafter, at the time of discharge, Li ions in the carrier are released in the negative electrode body, and Li ions are carried in the positive electrode body.

また、充電時には負極体において担持体へLiイオンが
担持され、正極体においてはLiイオンが放出される。
Also, during charging, the negative electrode body carries Li ions on the carrier, and the positive electrode body releases Li ions.

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とリチ
ウム・アルミニウム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 by using a support made of a mixture of the above-described carbonaceous material and a lithium-aluminum alloy for the negative electrode body. Has made it possible to smoothly carry out and release the active material smoothly, so that it can exhibit excellent charge / discharge characteristics with an unprecedented large capacity.

さらに本発明の二次電池は組み立て特に、活物質であ
るリチウムをリチウム・アルミニウム合金の形で負極担
持体中に担持させることができるため、担持工程が省略
でき、電池の効率的生産が可能となり、工業的に極めて
有利である。
Furthermore, since the secondary battery of the present invention can be assembled, in particular, lithium as an active material can be supported on the negative electrode support in the form of a lithium-aluminum alloy, the supporting step can be omitted, and efficient production of the battery becomes possible. It is extremely advantageous industrially.

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 type elemental analyzer.

「X線広角回析」 (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、反射式ディフラ
クトメーター法によって広角X線回析曲線を測定する。
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)回析に相当す
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析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
析角の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 spacing between (110) planes (d 110 ) When the carbonaceous material is powder, as it is Powdered in an agate mortar, about 15% by weight of the sample to high purity silicon powder for X-ray standard was added as an internal standard substance, mixed, filled in a sample cell, and the monochromatized CuKα ray with a graphite monochromator was used as a radiation source. The 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 lines of the curves corresponding to the (002) and (110) diffractions are drawn, and the substantial intensities from the base lines are re-plotted to obtain correction curves for the (002) and (110) planes. 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 corrected. twice the diffraction angle to determine 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に相当する回析角 (2)c軸およびa軸方向の結晶子の大きさ:−Lc;La 前項で得た補正回析曲線において、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) Size of crystallite in c-axis and a-axis directions: −Lc; La In the corrected diffraction curve obtained in the preceding section, C-axis and a using the so-called half width β at half the peak height
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, λ, θ and θ ′ using K = 0.90 have the same meaning as in the previous section.

(実施例) 以下、実施例を上げて本発明を説明する。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 current collector, a stainless steel net having a wire diameter of 0.1 mm and 60 mesh, to form a positive electrode.

(2)負極体の製造 結晶セルロースの粒子を電気加熱炉にセットし、N2
下200℃/hrの昇温速度で1,000℃迄昇温し、さらに1,000
℃で1時間保持した。その後、放冷した後、得られた炭
素質物の粒子を別な電気炉にセットし、N2流下1,000℃/
hrの昇温速度で1,800℃迄昇温した。さらに1,800℃で1
時間保持した。
(2) Production of negative electrode body The particles of crystalline cellulose were set in an electric heating furnace, heated to 1,000 ° C at a heating rate of 200 ° C / hr under N 2 flow, and further heated to 1,000 ° C.
C. for 1 hour. Then, after allowing to cool, the particles of the obtained carbonaceous material were set in another electric furnace, and subjected to 1,000 ° C / N 2 flow.
The temperature was increased to 1,800 ° C. at a rate of hr. 1 at 1800 ℃
Hold for hours.

かくして得られた炭素化物を500mlのメノウ製容器に
入れ、直径30mmのメノウ製ボール2ヶと直径25mmのメノ
ウ製ボール6ヶ、直径20mmのメノウ製ボール16ヶを入れ
て3分間粉砕した。
The carbonized material thus obtained was placed in a 500 ml agate container, and two agate balls having a diameter of 30 mm, six agate balls having a diameter of 25 mm, and 16 agate balls having a diameter of 20 mm were charged and ground for 3 minutes.

この炭素質物は、元素分析、X線広角回析、粒度分
布、非表面積測定等の分析の結果、以下の特性を有して
いた。
The carbonaceous material had the following characteristics as a result of analysis such as elemental analysis, X-ray wide-angle diffraction, particle size distribution, and non-surface area measurement.

水素/炭素(原子比)=0.04 d002=3.59Å Lc=14Å a0(2d110)=2.41Å La=25Å 体積平均粒径=35.8mm 比表面積(BET)=8.2m2/g この炭素質物の粉末に、リチウム含量33重量%のリチ
ウム・アルミニウム合金の粉末(体積平均粒径20μm)
を37重量%の割合で混合した。さらにこれに平均粒径2
μm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1mmのペレット状に担持体とした。
Hydrogen / carbon (atomic ratio) = 0.04 d 002 = 3.59Å Lc = 14Å a 0 (2d 110) = 2.41Å La = 25Å volume average particle diameter = 35.8Mm specific surface area (BET) = 8.2m 2 / g The carbonaceous material Powder of lithium-aluminum alloy with lithium content of 33% by weight (volume average particle size 20μm)
Was mixed at a rate of 37% by weight. Furthermore, the average particle size is 2
After mixing 5% by weight of a polyethylene powder having a thickness of 5 μm, the mixture was compression-molded to obtain a 1 mm-thick 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/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 placed on a stainless steel positive electrode can with the current collector facing down, and a polypropylene non-woven fabric as a separator was placed thereon, and LiClO 4 was placed there. A non-aqueous electrolytic solution dissolved in propylene carbonate at a concentration of 1 mol / was impregnated. Then, the above-mentioned negative electrode body was mounted thereon to form a power generating element.

かくして、第1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 FIG. 1 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0.5mAの定電流
で電池電圧が1.0vになる迄放電した。
(4) Battery Characteristics The battery manufactured in this manner was discharged at a constant current of 0.5 mA until the battery voltage reached 1.0 V.

その後、250μAの定電流で電池電圧が3.3vになる迄
充電し、その後上限3.3v、下限1.8vの電位規制で250μ
Aの定電流で予備的な充放電を5サイクル実施した。
Thereafter, the battery is charged at a constant current of 250 μA until the battery voltage reaches 3.3 V, and thereafter, the voltage is regulated by the upper limit of 3.3 V and the lower limit of 1.8 V to 250 μA.
A preliminary charge / discharge cycle of 5 cycles was performed at a constant current of A.

その後、500μA定電流で上限3.3v、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
ル目100サイクル目の性能を表1に示した。
Thereafter, charge and discharge were repeated at a constant current of 500 μA in a range of an upper limit of 3.3 v and a lower limit of 1.8 v, and cycle evaluation was performed. Table 1 shows the performance at the 50th cycle and the 100th cycle.

比較例−1 (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 (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 実施例と同様にして製造した炭素質物の粒子に、リチ
ウム含量14重量%のリチウム・アルミニウム合金の粉末
(体積平均径:20μm)を37重量%の割合で混合した。
さらに、これに平均粒径2μm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1mmのペレッ
ト状の担持体とした。
(2) Production of Negative Electrode Body A powder of a lithium-aluminum alloy (volume average diameter: 20 μm) having a lithium content of 14% by weight was mixed with the carbonaceous material particles produced in the same manner as in the example at a ratio of 37% by weight.
Further, 5% by weight of a polyethylene powder having an average particle size of 2 μm was mixed with the mixture, followed by compression molding to obtain a pellet-shaped support having a thickness of 1 mm.

(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、結果を表1に示した。
(4) Battery Characteristics Battery characteristics were measured under the same conditions as in the example, and the results are shown in Table 1.

比較例−2 (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-2 (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 実施例と同様にして製造した炭素質物の粒子に、リチ
ウム含量14重量%のリチウム・アルミニウム合金の粉末
(体積平均径:20μm)を74重量%の割合で混合した。
さらに、これに平均粒径2μm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1mmのペレッ
ト状の担持体とした。
(2) Production of Negative Electrode Body A powder of a lithium-aluminum alloy (volume average diameter: 20 μm) having a lithium content of 14% by weight was mixed with the carbonaceous material particles produced in the same manner as in the example at a ratio of 74% by weight.
Further, 5% by weight of a polyethylene powder having an average particle size of 2 μm was mixed with the mixture, followed by compression molding to obtain a pellet-shaped support having a thickness of 1 mm.

(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、結果を表1に示した。
(4) Battery Characteristics Battery characteristics were measured under the same conditions as in the example, and the results are shown in Table 1.

比較例−3 (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 3 (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 実施例と同様にして製造した炭素質物の粒子に、リチ
ウム含量60重量%のリチウム・アルミニウム合金の粉末
(体積平均径:0.3mm)を17.3重量%の割合で混合した。
さらに、これに平均粒径2μm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1mmのペレッ
ト状の担持体とした。
(2) Production of Negative Electrode Body A powder of a lithium-aluminum alloy having a lithium content of 60% by weight (volume average diameter: 0.3 mm) was mixed with particles of the carbonaceous material produced in the same manner as in the example at a ratio of 17.3% by weight. .
Further, 5% by weight of a polyethylene powder having an average particle size of 2 μm was mixed with the mixture, followed by compression molding to obtain a pellet-shaped support having a thickness of 1 mm.

(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、結果を表1に示した。
(4) Battery Characteristics Battery characteristics were measured under the same conditions as in the example, and the results are shown in Table 1.

比較例−4 (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-4 (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 実施例と同様にして製造した炭素質物の粒子に、リチ
ウム含量14重量%のリチウム・アルミニウム合金の粉末
(体積平均径:20μm)を37重量%の割合で混合した。
さらに、これに平均粒径2μm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1mmのペレッ
ト状の担持体とした。
(2) Production of Negative Electrode Body A powder of a lithium-aluminum alloy (volume average diameter: 20 μm) having a lithium content of 14% by weight was mixed with the carbonaceous material particles produced in the same manner as in the example at a ratio of 37% by weight.
Further, 5% by weight of a polyethylene powder having an average particle size of 2 μm was mixed with the mixture, followed by compression molding to obtain a pellet-shaped support having a thickness of 1 mm.

(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.

なお、電池を組み込むに先立ち、負極体ペレットをLi
イオン濃度1モル/の電解液中に浸漬し、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。
電解処理条件は、浴温20℃、電流密度0.5mA/cm2で行な
い、リチウム・アルミニウム合金中のリチウムと合せ実
施例と同量のリチウムを担持体に担持させた。
Prior to incorporating the battery, the negative electrode
It was immersed in an electrolytic solution having an ion concentration of 1 mol / and subjected to electrolytic treatment using the pellets as an anode and metal Li as a cathode.
The electrolytic treatment was performed at a bath temperature of 20 ° C. and a current density of 0.5 mA / cm 2 , and together with lithium in the lithium-aluminum alloy, the same amount of lithium as in the example was carried on the carrier.

(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、結果を表1に示した。
(4) Battery Characteristics Battery characteristics were measured under the same conditions as in the example, and the results are shown in Table 1.

(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、
負極担持体にリチウム・アルミニウム合金の形で活物質
であるリチウムが必要量あらかじめ担持されているた
め、電池製造において電解処理等でリチウムを電極に担
持させる工程が省略できるとともに、性能的にも充放電
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、また充放電時にあっては、円滑に活物質である
LiまたはLiを主体とするアルカリ金属の担持および放出
を繰り返すことができるので、従来にない大容量で優れ
た充放電特性を発揮しうる。
(Effect of the Invention) As is clear from the above description, the secondary battery of the present invention
Since the required amount of lithium, which is an active material, is preliminarily supported on the negative electrode carrier in the form of a lithium-aluminum alloy, the step of supporting lithium on the electrode by electrolytic treatment or the like in battery production can be omitted, and the performance is improved. It has a long discharge cycle life, good charge / discharge characteristics at large currents, and is a smooth active material during charge / discharge.
Since the loading and release of Li or an alkali metal mainly composed of Li can be repeated, excellent charge / discharge characteristics can be exhibited with a large capacity, which has not been achieved in the past.

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]

第1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 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 (56)参考文献 特開 平3−115110(JP,A) 特開 平3−114149(JP,A) 特開 平1−160814(JP,A) 特開 平1−161675(JP,A) 特開 平1−161677(JP,A) 特開 昭63−226882(JP,A) 特開 昭63−69155(JP,A) 特開 昭61−111907(JP,A) 特開 昭62−226563(JP,A) 特開 昭61−91865(JP,A) 特開 昭62−113365(JP,A) 特開 昭63−216267(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/02 H01M 4/04 H01M 4/58 H01M 10/40 Continuation of the front page (72) Inventor Kuniaki Inada 3-4-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Toshiba Battery Corporation (72) Inventor Katsuharu Ikeda 3-4-1-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo East (56) References JP-A-3-115110 (JP, A) JP-A-3-114149 (JP, A) JP-A-1-160814 (JP, A) JP-A-1-161675 ( JP, A) JP-A-1-161677 (JP, A) JP-A-63-226882 (JP, A) JP-A-63-69155 (JP, A) JP-A-61-111907 (JP, A) JP-A-62-226563 (JP, A) JP-A-61-91865 (JP, A) JP-A-62-113365 (JP, A) JP-A-63-216267 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 6 , DB name) H01M 4/02 H01M 4/04 H01M 4/58 H01M 10/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】炭素質物の粒子とリチウム・アルミニウム
合金の粒子とをあらかじめ混合してなる活物質の負極担
持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)該炭素質物が (イ)水素/炭素の原子比が0.15未満; および、 (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; であり、 (3)該炭素質物の粒子とリチウム・アルミニウム合金
の粒子との混合物中のリチウム・アルミニウム合金の割
合が、10重量%以上70重量%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 carrier of an active material obtained by previously mixing particles of a carbonaceous material and particles of a lithium-aluminum alloy, wherein (1) the active material is mainly composed of lithium or lithium. (2) the carbonaceous material has (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon of less than 0.15; and (b) a plane spacing (d 002 ) of (002) planes by X-ray wide-angle diffraction. 3.37 ° or more; and the crystallite size (Lc) in the c-axis direction is 150 ° or less; (3) The ratio of the lithium-aluminum alloy in the mixture of the carbonaceous material particles and the lithium-aluminum alloy particles Wherein the secondary battery is 10% by weight or more and 70% by weight or less.
【請求項2】前記のリチウム・アルミニウム合金中のリ
チウム含量が16重量%以上50重量%以下である請求項1
に記載の二次電池。
2. The lithium-aluminum alloy according to claim 1, wherein the lithium content is 16% by weight or more and 50% by weight or less.
2. The secondary battery according to 1.
【請求項3】前記のリチウム・アルミニウム合金のリチ
ウム含量が22重量%以上45重量%以下である請求項1に
記載の二次電池。
3. The secondary battery according to claim 1, wherein the lithium-aluminum alloy has a lithium content of 22% by weight or more and 45% by weight or less.
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