JP3004789B2 - Rechargeable battery - Google Patents

Rechargeable battery

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JP3004789B2
JP3004789B2 JP3319022A JP31902291A JP3004789B2 JP 3004789 B2 JP3004789 B2 JP 3004789B2 JP 3319022 A JP3319022 A JP 3319022A JP 31902291 A JP31902291 A JP 31902291A JP 3004789 B2 JP3004789 B2 JP 3004789B2
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は二次電池に関し、さらに
詳しくは、高容量で長期の充放電サイクル特性に優れ、
大電流の充放電を繰り返すことが可能であり、過充電及
び過放電に対する回復特性が優れた、しかも安全性の高
い二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery having high capacity and excellent long-term charge / discharge cycle characteristics.
The present invention relates to a secondary battery which can repeat charge and discharge of a large current, has excellent overcharge and overdischarge recovery characteristics, and has high safety.

【0002】[0002]

【従来の技術】高容量が得られるリチウム二次電池の開
発が注目されている。
2. Description of the Related Art Attention has been paid to the development of lithium secondary batteries capable of obtaining high capacity.

【0003】このようなリチウム二次電池用の電極とし
て、ポリアセチレンなどの導電性高分子を用いることが
提案されている。しかし、導電性高分子はLiイオンの
ドープ能力と、充放電サイクル特性の安定性に欠ける。
It has been proposed to use a conductive polymer such as polyacetylene as an electrode for such a lithium secondary battery. However, conductive polymers lack Li ion doping ability and stability of charge / discharge cycle characteristics.

【0004】また、リチウム金属をリチウム二次電池の
負極電極に用いることも試みられているが、この場合に
は充放電サイクル特性が極めて悪い。
Attempts have also been made to use lithium metal for the negative electrode of a lithium secondary battery, but in this case, the charge / discharge cycle characteristics are extremely poor.

【0005】すなわち、電池の放電時には負極体からリ
チウムがLiイオンとなって電解液中に移動し、充電時
にはこのLiイオンが金属リチウム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リチウムはデンドライト状とな
る。このデンドライト状の金属リチウムは極めて活性な
物質であるため、電解液を分解させ、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を生ずる。
さらにこれが成長していくと、最後には、このデンドラ
イト状の金属リチウム電析物がセパレーターを貫通して
正極体に達し、短絡現象を起こすという問題を生ずる。
そのため、充放電サイクル寿命が短い。
[0005] That is, at the time of discharging the battery, lithium is converted from the negative electrode body into Li ions and moves into the electrolytic solution. At the time of charging, the Li ions become metallic lithium and are deposited again on the negative electrode body. Is repeated, the metal lithium deposited therewith becomes dendritic. Since the dendritic lithium metal is an extremely active substance, it decomposes the electrolytic solution, and as a result, disadvantageously deteriorates the charge / discharge cycle characteristics of the battery.
When this further grows, finally, a problem arises that the dendritic lithium metal deposit penetrates through the separator to reach the positive electrode body, causing a short circuit phenomenon.
Therefore, the charge / discharge cycle life is short.

【0006】このような問題を解決するために、負極電
極として有機化合物を焼成した炭素質物を担持体とし、
これにリチウム又はリチウムを主体とするアルカリ金属
を活物質として担持させ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、負極の充放
電サイクル特性は飛躍的に改良されたが、しかし一方
で、この負極電極の電極容量は、まだ満足しうる程に大
きなものではなかった。
In order to solve such a problem, a carbonaceous material obtained by firing an organic compound is used as a negative electrode as a support,
Attempts have been made to support lithium or an alkali metal mainly composed of lithium as an active material. By using such a negative electrode body, the charge / discharge cycle characteristics of the negative electrode were remarkably improved, but on the other hand, the electrode capacity of the negative electrode was not yet large enough to be satisfactory.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、こう
した技術的背景のもとに、高容量で長期の充放電サイク
ル特性に優れ、大電流の充放電を繰り返すことが可能で
あり、過充電及び過放電に対する回復特性が優れた、し
かも短絡などによる発火や爆発のおそれのない安全な二
次電池を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-capacity, long-lasting charge / discharge cycle characteristic and a large current charge / discharge cycle under the above technical background. An object of the present invention is to provide a safe secondary battery that has excellent recovery characteristics against charge and overdischarge, and that is free from ignition or explosion due to a short circuit or the like.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
を解決すべく、負極電極及びこれと組み合わせる正極電
極に関して鋭意研究を重ねた結果、後述する改良された
特定の炭素質物を含む負極と、特定の炭素質物を含む正
極との組合せによる二次電池が、上記の目的のために極
めて有効であることを見出して、本発明をなすに至っ
た。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies on a negative electrode and a positive electrode combined with the negative electrode. As a result, a negative electrode containing an improved specific carbonaceous material described later will be described. The present inventors have found that a secondary battery comprising a combination of a positive electrode containing a specific carbonaceous material and the positive electrode is extremely effective for the above purpose, and have accomplished the present invention.

【0009】すなわち、本発明の二次電池は、再充電可
能な正極と、再充電可能な負極とを備えた二次電池であ
って、該正極が下記(A)の要件を満たす炭素質物を含
み、該負極が、下記(B)の要件を満たす炭素質物を含
むことを特徴とする。 (A)X線広角回折法による(002)面の面間隔d
002 が3.45Å以上、比表面積が10m2 /g 以上で
ある。 (B)下記(a)の要件を満たす炭素質物の粒子状ない
し繊維状の核の表面に、下記(b)の要件を満たす炭素
質物の表層を形成させた多相構造を有する。 (a)X線広角回折法による(002)面の面間隔d
002 が3.35Å以上、3.45Å未満である。 (b)波数5145Åのアルゴンイオンレーザー光を用
いたラマンスペクトル分析において、1580〜162
0cm-1の範囲にピークPA、1350〜1370cm-1
範囲にピークPB を有し、式(I)で定義されるR値が
0.4以上である。 R=IB /IA (I) 式中、IA はピークPA の強度、IB はピークPB の強
度を表す。
That is, a secondary battery of the present invention is a secondary battery including a rechargeable positive electrode and a rechargeable negative electrode, wherein the positive electrode is made of a carbonaceous material satisfying the following requirement (A). And the negative electrode contains a carbonaceous material satisfying the following requirement (B). (A) Spacing d of (002) plane by X-ray wide-angle diffraction method
002 is 3.45 ° or more and the specific surface area is 10 m 2 / g or more. (B) It has a multiphase structure in which a surface layer of a carbonaceous material satisfying the following requirement (b) is formed on the surface of a particulate or fibrous core of the carbonaceous material satisfying the following requirement (a). (A) Spacing d of (002) plane by X-ray wide-angle diffraction method
002 is 3.35 ° or more and less than 3.45 °. (B) In Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam having a wave number of 5145 °, 1580 to 162
Range of 0 cm -1 to the peak P A, has a peak P B in the range of 1350 -1, is R value defined by formula (I) is 0.4 or more. Strength R = in I B / I A (I) formula, I A is the peak P A, I B represents the intensity of peak P B.

【0010】本発明の二次電池は、再充電可能な正極
と、再充電可能な負極を有し、両者の間に電解液を保持
するセパレータ、又はアルカリ金属イオンとくにリチウ
ムイオンの導電体である固体電解質を介在させたもので
ある。
The secondary battery of the present invention has a rechargeable positive electrode and a rechargeable negative electrode, and is a separator holding an electrolytic solution between the two or a conductor of alkali metal ions, particularly lithium ions. It has a solid electrolyte interposed.

【0011】本発明で用いられる再充電可能な正極は、
下記のような炭素質物を主成分として構成されている。
[0011] The rechargeable positive electrode used in the present invention comprises:
It is composed mainly of the following carbonaceous materials.

【0012】すなわち、X線広角回折法による(00
2)面の回折線の面間隔d002 は3.45Å以上であ
り、好ましくは3.50Å以上、より好ましくは3.5
5Å以上、さらに好ましくは3.60Å以上、とくに好
ましくは3.60〜3.90Å、最も好ましくは3.7
0〜3.80Åである。
That is, the X-ray wide angle diffraction method (00
2) The plane spacing d 002 of the diffraction lines of the plane is 3.45 ° or more, preferably 3.50 ° or more, and more preferably 3.5.
5 ° or more, more preferably 3.60 ° or more, particularly preferably 3.60 to 3.90 °, most preferably 3.7.
0 to 3.80 °.

【0013】また、c軸方向の結晶子の大きさLC は、
好ましくは100Å以下、より好ましくは50Å以下、
さらに好ましくは30Å以下、とくに好ましくは5〜2
0Å、最も好ましくは7〜15Åである。
The size L C of the crystallite in the c-axis direction is
Preferably 100 ° or less, more preferably 50 ° or less,
More preferably 30 ° or less, particularly preferably 5 to 2 °
0 °, most preferably 7-15 °.

【0014】比表面積は10m2 /g以上であり、好ま
しくは50m2 /g以上、より好ましくは100m2
g以上、さらに好ましくは500m2 /g以上、最も好
ましくは1,000m2 /g以上である。
[0014] The specific surface area is at 10m 2 / g or more, preferably 50m 2 / g or more, more preferably 100m 2 /
g or more, more preferably 500 m 2 / g or more, and most preferably 1,000 m 2 / g or more.

【0015】本発明の正極に用いる炭素質物は、粒子
状、繊維状などの任意の形態をとりうるが、粒子状又は
繊維状であることが好ましい。
The carbonaceous material used for the positive electrode of the present invention may be in any form such as a particle or a fiber, but is preferably in the form of a particle or a fiber.

【0016】本発明で用いられる再充電可能な負極は、
下記のような多相構造の炭素質物を主成分として構成さ
れている。すなわち、X線広角回折法による(002)
面の面間隔d002 が3.35Å以上、3.45Å未満で
ある炭素質物の粒子又は繊維を核として、その表面上で
有機化合物を炭素化して、波長5145Åのアルゴンイ
オンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析における
ピーク強度比Rが0.4以上である炭素質物の表層を形
成させることによって得られる多相構造の炭素質物であ
る。
The rechargeable negative electrode used in the present invention comprises:
It is composed mainly of a carbonaceous material having the following multiphase structure. That is, (002) by the X-ray wide-angle diffraction method.
Raman using an argon ion laser beam with a wavelength of 5145 ° is obtained by carbonizing an organic compound on the surface of a carbonaceous material particle or fiber having a surface spacing d 002 of 3.35 ° or more and less than 3.45 ° as a nucleus. It is a carbonaceous material having a multiphase structure obtained by forming a surface layer of a carbonaceous material having a peak intensity ratio R of 0.4 or more in spectrum analysis.

【0017】核となる炭素質物の粒子又は繊維は、X線
広角回折法による(002)面の回折線の面間隔d002
が、前述のように3.35Å以上、3.45Å未満であ
り、好ましくは3.35〜3.43Å、より好ましくは
3.36〜3.42Å、さらに好ましくは3.37〜
3.41Åである。
Particles or fibers of the carbonaceous material serving as a nucleus have a plane spacing d 002 of a diffraction line of the (002) plane by the X-ray wide angle diffraction method.
However, as described above, it is not less than 3.35 ° and less than 3.45 °, preferably from 3.35 to 3.43 °, more preferably from 3.36 to 3.42 °, and still more preferably from 3.37 to 3.43 °.
3.41 °.

【0018】また、c軸方向の結晶子の大きさLC は、
好ましくは100Å以上、より好ましくは150Åを越
え、さらに好ましくは180Å以上、最も好ましくは2
20〜1,000Åである。
The crystallite size L C in the c-axis direction is
Preferably at least 100 °, more preferably at least 150 °, even more preferably at least 180 °, most preferably 2 °
20-1,000 °.

【0019】核となる炭素質物の粒子又は繊維の真密度
は、好ましくは2.00g/cm3 以上、より好ましくは
2.05g/cm3 以上、さらに好ましくは2.10〜
2.25g/cm3 、とくに好ましくは2.15〜2.2
5g/cm3 、最も好ましくは2.18〜2.23g/cm
3 である。
The true density of the particles or fibers of the carbonaceous material as a core is preferably 2.00 g / cm 3 or more, more preferably 2.05 g / cm 3 or more, more preferably 2.10~
2.25 g / cm 3 , particularly preferably 2.15 to 2.2
5 g / cm 3 , most preferably 2.18 to 2.23 g / cm
3

【0020】核となる炭素質物の形状は、粒子状でも繊
維状でも差支えない。粒子の場合、その体積平均粒径
は、好ましくは1〜50μm 、より好ましくは2〜30
μm 、さらに好ましくは3〜15μm 、とくに好ましく
は4〜10μm である。また繊維の場合、その平均直径
は、好ましくは0.5〜20μm 、より好ましくは1〜
10μm 、さらに好ましくは2〜8μm である。
The shape of the core carbonaceous material may be particulate or fibrous. In the case of particles, the volume average particle size is preferably 1 to 50 μm, more preferably 2 to 30 μm.
μm, more preferably 3 to 15 μm, and particularly preferably 4 to 10 μm. In the case of fibers, the average diameter is preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 1 to 20 μm.
It is 10 μm, more preferably 2 to 8 μm.

【0021】このような炭素質物の粒子又は繊維を核と
して用い、その表面において有機化合物を分解・炭素化
させて、下記の性質を有する炭素質物からなる表層を形
成させる。
Using such carbonaceous material particles or fibers as nuclei, an organic compound is decomposed and carbonized on the surface to form a surface layer made of carbonaceous material having the following properties.

【0022】すなわち、波長5145Åのアルゴンイオ
ンレーザーを用いたラマンスペクトル分析において、1
580〜1620cm-1の範囲にピークPA 、1350〜
1370cm-1の範囲にピークPB を有し、上記PA の強
度IA に対するPB の強度IB の比R=IB /IA が、
0.4以上であり、好ましくは0.6以上、より好まし
くは0.9以上、とくに好ましくは0.90〜1.5
0、最も好ましくは0.90〜1.30である炭素質物
を、表層として形成させる。
That is, in Raman spectrum analysis using an argon ion laser having a wavelength of 5145 °, 1
Peak P A in the range of 580 to 1620 cm −1 , 1350 to
Has a peak P B in the range of 1370 cm -1, the ratio R = I B / I A of the intensity I B of P B with respect to the intensity I A of the P A is,
0.4 or more, preferably 0.6 or more, more preferably 0.9 or more, particularly preferably 0.90 to 1.5
A carbonaceous material having 0, most preferably 0.90 to 1.30 is formed as a surface layer.

【0023】表層の炭素物質の真密度は、前述の核の炭
素質物の真密度よりも低いことが好ましい。すなわち、
表層の炭素物質の真密度は、2.10g/ml未満、より
好ましくは2.05g/ml以下、さらに好ましくは1.
30〜2.05g/ml、とくに好ましくは1.40〜
2.05g/ml、最も好ましくは1.80〜2.03g
/mlであって、核の炭素質物の真密度よりも、好ましく
は0.10〜0.70g/ml、より好ましくは0.15
〜0.50g/ml、さらに好ましくは0.18〜0.4
0g/ml、とくに好ましくは0.19〜0.35g/m
l、最も好ましくは0.20〜0.30g/mlだけ小さ
い値になるように制御する。
The true density of the carbon material in the surface layer is preferably lower than the true density of the core carbonaceous material. That is,
The true density of the carbon material in the surface layer is less than 2.10 g / ml, more preferably 2.05 g / ml or less, and further preferably 1.
30 to 2.05 g / ml, particularly preferably 1.40 to
2.05 g / ml, most preferably 1.80 to 2.03 g
/ Ml, preferably 0.10 to 0.70 g / ml, more preferably 0.15 g / ml, more than the true density of the core carbonaceous material.
-0.50 g / ml, more preferably 0.18-0.4
0 g / ml, particularly preferably 0.19 to 0.35 g / m
l, most preferably control to a value smaller by 0.20 to 0.30 g / ml.

【0024】また、表層として形成する炭素質物は、X
線広角回折において、(002)面の面間隔d002 が、
好ましくは3.45Å以上、より好ましくは3.47〜
3.75Å、さらに好ましくは3.49〜3.70Å。
とくに好ましくは3.50〜3.65Å、最も好ましく
は3.56〜3.60Åに制御する。
The carbonaceous material formed as the surface layer is X
In the line wide-angle diffraction, the spacing d 002 of the (002) plane is
It is preferably at least 3.45 °, more preferably at least 3.47 °.
3.75 °, more preferably 3.49 to 3.70 °.
It is particularly preferably controlled at 3.50 to 3.65 °, most preferably at 3.56 to 3.60 °.

【0025】さらに、c軸方向の結晶子の大きさLC
は、好ましくは100Å以下、より好ましくは70Å以
下、さらに好ましくは50Å以下、とくに好ましくは1
0〜30Å、最も好ましくは15〜30Åに制御する。
Further, the crystallite size L C in the c-axis direction
Is preferably 100 ° or less, more preferably 70 ° or less, further preferably 50 ° or less, particularly preferably 1 ° or less.
It is controlled at 0 to 30 °, most preferably at 15 to 30 °.

【0026】表層の厚みは、好ましくは100Å〜5μ
m 、より好ましくは200Å〜4μm 、さらに好ましく
は300Å〜3μm 、とくに好ましくは500Å〜2μ
m 、最も好ましくは800Å〜1μm である。
The thickness of the surface layer is preferably 100 ° to 5 μm.
m, more preferably from 200 to 4 μm, even more preferably from 300 to 3 μm, particularly preferably from 500 to 2 μm.
m, most preferably from 800 ° to 1 μm.

【0027】このような表層を形成した結果、全体の炭
素質物に占める表層部分の割合は、好ましくは3〜80
重量%、より好ましくは5〜60重量%、さらに好まし
くは8〜50重量%、とくに好ましくは10〜45重量
%、最も好ましくは12〜40重量%である。
As a result of forming such a surface layer, the ratio of the surface layer portion to the entire carbonaceous material is preferably 3 to 80.
% By weight, more preferably 5 to 60% by weight, still more preferably 8 to 50% by weight, particularly preferably 10 to 45% by weight, and most preferably 12 to 40% by weight.

【0028】このような炭素質物は、1個ないし複数個
の粒状又は繊維状の炭素質物からなる核が、別の結晶構
造を有する粒状又は繊維状の炭素質物からなる表層に内
包される多相構造をとる。その形状の模式図の例を図1
に示す。なお、核及び表層は、それぞれ複数の層から構
成されていてもよい。
Such a carbonaceous material is a multiphase in which one or more nuclei composed of a granular or fibrous carbonaceous material are included in a surface layer composed of a granular or fibrous carbonaceous material having another crystal structure. Take the structure. FIG. 1 shows an example of a schematic diagram of the shape.
Shown in Note that the core and the surface layer may each be composed of a plurality of layers.

【0029】この炭素質物は、全体として、粒子状、繊
維状などの任意の形状をとりうるが、粒子状又は繊維状
が好ましく、粒子状であることがとくに好ましい。
The carbonaceous material can take any shape such as a particle shape or a fiber shape as a whole, but is preferably a particle shape or a fiber shape, and particularly preferably a particle shape.

【0030】粒子状の場合、体積平均粒径は、好ましく
は1〜100μm 、より好ましくは2〜50μm 、さら
に好ましくは3〜30μm 、とくに好ましくは4〜20
μm、最も好ましくは5〜15μm である。繊維状の場
合、直径は、好ましくは0.5〜25μm 、より好まし
くは1〜20μm 、さらに好ましくは2〜10μm 、最
も好ましくは3〜5μm であり;長さは、好ましくは1
0mm以下、より好ましくは5mm以下、さらに好ましくは
3mm以下である。
In the case of particles, the volume average particle size is preferably 1 to 100 μm, more preferably 2 to 50 μm, further preferably 3 to 30 μm, particularly preferably 4 to 20 μm.
μm, most preferably 5 to 15 μm. If fibrous, the diameter is preferably 0.5-25 μm, more preferably 1-20 μm, even more preferably 2-10 μm, most preferably 3-5 μm; the length is preferably 1-5 μm.
It is 0 mm or less, more preferably 5 mm or less, and still more preferably 3 mm or less.

【0031】また、BET法を用いて測定した比表面積
が、好ましくは0.5m2/g以上、より好ましくは1m2
/g以上、さらに好ましくは2〜100m2/gである。
[0031] The specific surface area determined by the BET method is preferably 0.5 m 2 / g or more, more preferably 1 m 2
/ G or more, more preferably 2 to 100 m 2 / g.

【0032】本発明に用いる炭素質物は、たとえば下記
の方法で合成することができる。すなわち、まず有機化
合物を、不活性ガス流中又は真空中において、1,00
0〜3,000℃、好ましくは2,000〜3,000
℃の温度で加熱することによって分解し、炭素化と黒鉛
化を行い、X線広角回折図においてd002 が3.35Å
以上、3.45Å未満の炭素質物を得て核とする。この
炭素質物は、粒子状、繊維状のいずれの形状をとっても
よい。
The carbonaceous material used in the present invention can be synthesized, for example, by the following method. That is, first, an organic compound is placed in an inert gas stream or in a vacuum for 1,000 hours.
0 to 3,000 ° C, preferably 2,000 to 3,000
It is decomposed by heating at a temperature of ° C., carbonized and graphitized, and d 002 is 3.35 ° in the X-ray wide-angle diffraction diagram.
As described above, a carbonaceous material of less than 3.45 ° is obtained and used as a nucleus. This carbonaceous material may take any of a particle shape and a fibrous shape.

【0033】ついで、上記のようにして得られた炭素質
物を核として、有機化合物を不活性ガス流下に又は真空
下に加熱して分解し、炭素化して、上記の核の表面上に
新しい炭素質物の表層を形成させる。あるいは、天然黒
鉛又は人造黒鉛の粒子を核として用い、同様の方法で表
層を形成させてもよい。
Next, using the carbonaceous material obtained as described above as a nucleus, the organic compound is decomposed by heating under an inert gas flow or under vacuum, carbonized, and new carbon is deposited on the surface of the nucleus. The surface layer of the substance is formed. Alternatively, the surface layer may be formed by a similar method using natural graphite or artificial graphite particles as nuclei.

【0034】加熱温度は、有機化合物の種類によっても
異なるが、核の炭素質物の真密度及び結晶構造が変化し
ない温度が用いられ、通常、500〜2,500℃、好
ましくは600〜1,500℃の範囲から選択される。
The heating temperature varies depending on the kind of the organic compound, but a temperature at which the true density and the crystal structure of the core carbonaceous material do not change is used, and is usually 500 to 2,500 ° C., preferably 600 to 1,500. It is selected from the range of ° C.

【0035】核となる炭素質物の表面に、表層を形成さ
せる方法としては、次のような方法があり、任意に選択
することができる。
As a method for forming a surface layer on the surface of the carbonaceous material serving as a nucleus, there are the following methods, which can be arbitrarily selected.

【0036】第1の方法は、核となる炭素質物の表面
に、有機化合物を気相で熱分解させて、表層の炭素質物
を形成させる方法である。この方法に用いられる有機化
合物としては、プロパンなどの脂肪族飽和炭化水素、プ
ロピレンなどの脂肪族不飽和炭化水素、べンゼン、トル
エン、キシレン、ナフタレン、ペリレンなどの芳香族炭
化水素が挙げられる。さらに、これらの芳香族炭化水素
から誘導されるカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボ
ン酸イミドなども用いることができる。
The first method is a method in which an organic compound is thermally decomposed in a gas phase on the surface of a carbonaceous material serving as a nucleus to form a surface carbonaceous material. Examples of the organic compound used in this method include aliphatic saturated hydrocarbons such as propane, aliphatic unsaturated hydrocarbons such as propylene, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, naphthalene, and perylene. Further, carboxylic acids, carboxylic anhydrides, carboxylic imides, and the like derived from these aromatic hydrocarbons can also be used.

【0037】第2の方法は、核となる炭素質物の表面
で、有機化合物を液相から炭素化させて、表層の炭素質
物を形成させる方法である。この方法に用いられる有機
化合物としては、ナフタレン、フェナントレン、アセナ
フチレン、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多環式炭化水素
化合物;又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;ならびに上記各
化合物の混合物を主成分とするピッチが挙げられる。ピ
ッチとしては、原油ピッチ、ナフサピッチ、アスファル
トピッチ、コールタールピッチのほか、ポリ塩化ビニル
やポリ塩化ビニリデンの分解によって得られる分解ピッ
チが挙げられる。
The second method is a method in which an organic compound is carbonized from a liquid phase on the surface of a carbonaceous material serving as a nucleus to form a surface carbonaceous material. Examples of the organic compound used in this method include monocyclic hydrocarbon compounds having three or more ring members such as naphthalene, phenanthrene, acenaphthylene, anthracene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene, picene, perylene, pentaphene, and pentacene. A condensed polycyclic hydrocarbon compound obtained by condensing at least one compound; or a derivative of the above compound such as carboxylic acid, carboxylic anhydride, or carboxylic imide; and a pitch mainly containing a mixture of the above compounds. Examples of the pitch include crude oil pitch, naphtha pitch, asphalt pitch, coal tar pitch, as well as cracked pitch obtained by cracking polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride.

【0038】また、出発物質として用いられる有機化合
物として、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、フェナントリジンのよう
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も同様
に挙げられる。
As the organic compound used as a starting material, a 3- or more-membered heteromonocyclic compound such as indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine and phenanthridine can be used. At least two with each other
A condensed heterocyclic compound formed by bonding to one or more monocyclic hydrocarbon compounds having one or more three-membered rings or more is also exemplified.

【0039】第3の方法は、核となる炭素質物の表面
を、高分子物質で被覆して、これを加熱・分解すること
により、固相で炭素化させて、表層の炭素質物を形成さ
せる方法である。この方法に用いる高分子物質として
は、フェノール樹脂;フルフリルアルコール樹脂;セル
ロース;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)などのアクリル系樹脂;ポリ塩化ビ
ニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリ塩化ビニルなど
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)、ポリ(p−フェニレンビニレン)などの共役系樹
脂のような任意の有機高分子化合物を挙げることができ
る。
In a third method, the surface of a carbonaceous material serving as a nucleus is coated with a polymer substance, and then heated and decomposed to carbonize in a solid phase to form a carbonaceous material in a surface layer. Is the way. As the polymer substance used in this method, phenol resin; furfuryl alcohol resin; cellulose; acrylic resin such as polyacrylonitrile and poly (α-acrylonitrile halide); polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, chlorinated polyvinyl chloride And any organic polymer compound such as a conjugated resin such as polyacetylene, poly (p-phenylene), and poly (p-phenylenevinylene).

【0040】さらに、上述の炭素質物は、活物質である
アルカリ金属、とりわけリチウムと合金を形成しうる金
属、たとえばアルミニウムを混合して用いることができ
る。あるいはそのような金属とアルカリ金属、とりわけ
リチウムとからなる合金、たとえばリチウム・アルミニ
ウム合金を混合して用いることもできる。
Further, the above-mentioned carbonaceous material can be used by mixing an alkali metal as an active material, particularly a metal capable of forming an alloy with lithium, for example, aluminum. Alternatively, an alloy composed of such a metal and an alkali metal, particularly lithium, for example, a lithium-aluminum alloy can be used as a mixture.

【0041】このような金属ないし合金は、粒子状で
も、炭素質物の粒子などの表面をコーティングした薄層
の形態でも、あるいは炭素質物の粒子などの内部に包含
される形態であっても差し支えない。上記の活物質と合
金を形成しうる金属又はその合金の粒子は、体積平均粒
径が好ましくしは1〜50μm 、より好ましくは2〜2
0μm 、さらに好ましくは3〜10μm である。
Such a metal or alloy may be in the form of particles, in the form of a thin layer coated on the surface of particles of carbonaceous material, or in the form of being contained inside particles of carbonaceous material. . The particles of the metal or its alloy capable of forming an alloy with the above active material preferably have a volume average particle diameter of 1 to 50 μm, more preferably 2 to 2 μm.
0 μm, more preferably 3 to 10 μm.

【0042】このような金属ないし合金の配合割合は、
炭素質物100重量部に対して、金属又は合金が好まし
くは70重量部以下、より好ましくは5〜60重量部、
さらに好ましくは10〜50重量部、とくに好ましくは
15〜40重量部、最も好ましくは20〜30重量部で
ある。
The mixing ratio of such a metal or alloy is as follows:
The metal or alloy is preferably 70 parts by weight or less, more preferably 5 to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the carbonaceous material.
More preferably, it is 10 to 50 parts by weight, particularly preferably 15 to 40 parts by weight, and most preferably 20 to 30 parts by weight.

【0043】正極又は負極として用いられる炭素質物
は、通常、高分子結着剤と混合して、ついで電極の形状
に成形される。高分子結着剤としては、次のようなもの
が挙げられる。
The carbonaceous material used as a positive electrode or a negative electrode is usually mixed with a polymer binder and then formed into an electrode shape. Examples of the polymer binder include the following.

【0044】 ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
エチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、セルロー
スなどの樹脂状高分子。 スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタ
ジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ブチルゴムな
どのゴム状高分子。 スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合
体、その水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレン
ブロック共重合体、その水素添加物などの熱可塑性エラ
ストマー状高分子。 シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、エチ
レン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィ
ン(炭素数2又は4〜12)共重合体などの軟質樹脂状
高分子。 アルカリ金属イオン、とくにLiイオンのイオン伝
導性を有する高分子組成物。
Resin-like polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, and cellulose. Rubbery polymers such as styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber and butyl rubber. Thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymers, their hydrogenated products, styrene / isoprene / styrene block copolymers, and their hydrogenated products. Soft resinous polymers such as syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, and propylene / α-olefin (2 or 4 to 12 carbon atoms) copolymer. A polymer composition having ionic conductivity of alkali metal ions, particularly Li ions.

【0045】上述ののイオン伝導性高分子組成物とし
ては、室温におけるイオン伝導率が、好ましくは10-8
S・cm-1以上、より好ましくは10-6S・cm-1以上、さ
らに好ましくは10-5S・cm-1以上、とくに好ましくは
10-4S・cm-1以上、最も好ましくは10-3S・cm-1
上のものが用いられる。具体的には、ポリエチレンオキ
シド、ポリプロピレンオキシド、ポリエピクロロヒドリ
ン、ポリホスファゼン、ポリフッ化ビニリデン、ポリア
クリロニトリルなどの高分子化合物に、リチウム塩又は
リチウムを主体とするアルカリ金属塩を複合させた系、
あるいは、さらにこれにプロピレンカーボネート、エチ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトンなどの高い誘電
率を有する有機化合物を配合した系を用いることができ
る。ポリホスファゼンは、側鎖にポリエーテル鎖、とく
にポリオキシエチレン鎖を有するものが好ましい。
The above-mentioned ionic conductive polymer composition has an ionic conductivity at room temperature of preferably 10 -8.
S · cm −1 or more, more preferably 10 −6 S · cm −1 or more, further preferably 10 -5 S · cm −1 or more, particularly preferably 10 -4 S · cm −1 or more, and most preferably 10 -4 S · cm −1 or more. -3 S · cm −1 or more is used. Specifically, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyepichlorohydrin, polyphosphazene, polyvinylidene fluoride, a polymer compound such as polyacrylonitrile, a system in which a lithium salt or a lithium-based alkali metal salt is compounded,
Alternatively, a system in which an organic compound having a high dielectric constant such as propylene carbonate, ethylene carbonate, and γ-butyrolactone is further blended can be used. The polyphosphazene preferably has a polyether chain, particularly a polyoxyethylene chain in a side chain.

【0046】本発明に用いる炭素質材料と上述の高分子
結着剤との混合形態としては、各種の形態をとることが
できる。すなわち、単に両者の粒子が混合した形態、繊
維状の結着剤が炭素質物の粒子に絡み合う形で混合した
形態、又は上記のゴム状高分子、熱可塑性エラストマ
ー、軟質樹脂、イオン伝導性高分子組成物などの結着剤
が炭素質物の粒子の表面に付着した形態などが挙げられ
る。
As the mixed form of the carbonaceous material used in the present invention and the above-mentioned polymer binder, various forms can be adopted. That is, a form in which both particles are simply mixed, a form in which a fibrous binder is entangled with the carbonaceous material particles, or the above rubber-like polymer, thermoplastic elastomer, soft resin, ion-conductive polymer Examples include a form in which a binder such as a composition is attached to the surface of particles of a carbonaceous material.

【0047】繊維状の結着剤を用いる場合、該結着剤の
繊維の直径は、好ましくは10μm以下、より好ましく
は5μm 以下のフィブリル(極細繊維)であり、フィ
ブリッド状(触手状の超極細フィブリルを有する粉状
体)であることがとくに好ましい。
When a fibrous binder is used, the fiber diameter of the binder is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, fibrils (ultrafine fibers), and fibrids (tentacle-like ultrafine fibers). It is particularly preferable that the powder is a powder having fibrils.

【0048】炭素質物と結着剤との混合割合は、炭素質
物100重量部に対して、結着剤が好ましくは0.1〜
30重量部、より好ましくは0.5〜20重量部、さら
に好ましくは1〜10重量部、とくに好ましくは2〜7
重量部である。
The mixing ratio of the carbonaceous material and the binder is preferably from 0.1 to 100 parts by weight of the carbonaceous material.
30 parts by weight, more preferably 0.5 to 20 parts by weight, further preferably 1 to 10 parts by weight, particularly preferably 2 to 7 parts by weight
Parts by weight.

【0049】前述のようにして得られた炭素質物を、前
述の結着剤との混合物;あるいはさらに上述のような活
物質と合金を形成しうる金属、又は活物質と該金属との
合金を配合してなる混合物からなる電極材料とし、該電
極材料をそのまま、ロール成形、圧縮成形などの方法で
電極の形状に成形して、電極成形体を得ることができ
る。あるいは、これらの成分を溶媒中に分散させて、金
属製の集電体などに塗布するなどの方法により、ペレッ
ト状、シート状などの各種形状の電極に成形する。金属
集電体としては、Ni、Cu、ステンレス鋼などの金属
の薄層、金網などを用いることができる。
The carbonaceous material obtained as described above is mixed with the above-mentioned binder; or a metal capable of forming an alloy with the above-mentioned active material, or an alloy of the active material and the above-mentioned metal. An electrode formed body can be obtained by forming an electrode material made of a mixture obtained by blending, and forming the electrode material as it is into a shape of an electrode by a method such as roll molding or compression molding. Alternatively, these components are dispersed in a solvent and applied to a metal current collector or the like to form electrodes in various shapes such as pellets and sheets. As the metal current collector, a thin layer of a metal such as Ni, Cu, or stainless steel, a wire mesh, or the like can be used.

【0050】上述のようにして得られた正極と負極の間
に介在し、電解液を保持するセパレーターとしては、一
般に、保液性に優れた材料、たとえば、ポリエチレン、
ポリプロピレンのようなポリオレフィン系樹脂の不織布
などを使用することができる。これに含浸させる電解液
としては、エチレンカーボネート、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、2−メチルテトラヒドロフランなどの非プロトン性
有機溶媒に、LiClO4 、LiBF4 、LiAsF
6 、LiPF6 、LiSO3 CF3 、LiN(SO2
32 などの電解質を溶解させた所定濃度の非水電解
液を用いる。
As a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode obtained as described above and holding the electrolytic solution, a material having excellent liquid retention properties, for example, polyethylene,
A nonwoven fabric of a polyolefin-based resin such as polypropylene can be used. Examples of the electrolyte to be impregnated therein include aprotic organic solvents such as ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,3-dioxolan, 1,2-dimethoxyethane, and 2-methyltetrahydrofuran, and LiClO 4 , LiBF 4 , and LiAsF.
6 , LiPF 6 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 C
A non-aqueous electrolyte having a predetermined concentration in which an electrolyte such as F 3 ) 2 is dissolved is used.

【0051】[0051]

【作用】このようにして構成された二次電池では、負極
電極においては充電時に電解液中のカオチンが担持さ
れ、放電時にはカオチンが放出されることによって、充
放電の電極反応が進行する。
In the secondary battery constructed as described above, the negative electrode carries the carbon dioxide in the electrolytic solution at the time of charging, and releases the carbon during the discharging, so that the charging / discharging electrode reaction proceeds.

【0052】一方、正極においては、充電時に正極体に
電解液中のアニオンが担持され、放電時にアニオンが放
出されることで、充放電の電極反応が進行する。
On the other hand, in the positive electrode, the anion in the electrolytic solution is carried on the positive electrode body during charging, and the anion is released during discharging, so that the charging and discharging electrode reaction proceeds.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の二次電池は、前述のような正極
と負極との組合せを有する効果として、電池容量と長期
の充放電サイクル特性に優れ、そのうえ、大電流による
充放電の繰り返し特性、高温及び低温における充放電特
性、過充電及び過放電に対する回復特性に優れている。
さらに、本発明の二次電池は、リチウム金属を多量に含
まないので、短絡などによる発火、爆発のおそれがない
ことから、きわめて安全性に優れている。
As described above, the secondary battery of the present invention has excellent battery capacity and long-term charge / discharge cycle characteristics due to the combination of the positive electrode and the negative electrode as described above. It has excellent charge / discharge characteristics at high and low temperatures and excellent recovery characteristics against overcharge and overdischarge.
Furthermore, since the secondary battery of the present invention does not contain a large amount of lithium metal, there is no risk of ignition or explosion due to short-circuit or the like, and therefore, the secondary battery is extremely excellent in safety.

【0054】[0054]

【実施例】以下の実施例において、X線広角回折及び真
密度の測定は、次のようにして行った。
EXAMPLES In the following examples, wide-angle X-ray diffraction and measurement of true density were performed as follows.

【0055】「X線広角回析」 (1)(002)面の面間隔(d002) 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
えて混合し、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線回折曲線を測定し
た。曲線の補正には、いわゆるローレンツ、偏向因子、
吸収因子、原子散乱因子などに関する補正は行わず、次
の簡便法を用いた。すなわち(002)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)面の補正曲線を得た。
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から次式のブラッグ式によって
002 を求めた。 d002 =λ/2sinθ [Å] ただし λ:1.5418Å θ:d002 に相当する回折角
"X-Ray Wide Angle Diffraction" (1) Spacing between ( 002 ) planes (d 002 ) When the carbonaceous material is a powder, it is powdered in an agate mortar when it is a fine flake, About 15% by weight of high-purity silicon powder for X-ray standard as an internal standard substance, mixed and packed in a sample cell, and using a CuKα ray monochromatized with a graphite monochromator as a radiation source, by a reflection type diffractometer method. A wide angle X-ray diffraction curve was measured. To correct the curve, so-called Lorentz, deflection factor,
The following simple method was used without correcting the absorption factor and the atomic scattering factor. That is, the baseline of the curve corresponding to the (002) diffraction was drawn, and the substantial intensity from the baseline was re-plotted to obtain a correction curve for the (002) plane.
A line parallel to the angle axis drawn to two-thirds of the peak height of this curve finds the midpoint of the line segment that intersects the diffraction curve, and corrects the angle of the midpoint with an internal standard. The diffraction angle was set to twice, and d 002 was determined from the wavelength λ of the CuKα ray by the following Bragg equation. d 002 = λ / 2 sin θ [Å] where λ: 1.5418 ° θ: diffraction angle corresponding to d 002

【0056】(2)c軸方向の結晶子の大きさ(Lc ) 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値幅βを用いて、c軸方向の結
晶子の大きさを次式より求めた。 Lc =K・λ/(β・cosθ) [Å] 形状因子Kには0.90を用いた。λ及びθは前項と同
じ意味である。
(2) Crystallite size in the c-axis direction (L c ) In the corrected diffraction curve obtained in the preceding section, the so-called half-width β at half the peak height is used to calculate the crystallite size in the c-axis direction. Was determined from the following equation. L c = K · λ / (β · cos θ) [Å] 0.90 was used as the shape factor K. λ and θ have the same meaning as in the previous section.

【0057】「真密度」湯浅アイオニクス(株)製のマ
ルチピクノメーターを用い、ヘリウムガスによるガス置
換法によって測定した。
"True density" was measured by a gas replacement method with helium gas using a multipycnometer manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.

【0058】以下、本発明を実施例及び比較例によって
説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。これらの例中、部はすべて重量部を表わす。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples. Note that the present invention is not limited to this embodiment. In these examples, all parts are by weight.

【0059】実施例1 (1)負極用炭素質物の合成 ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水
物の粉末約100部を、窒素気流中において、10℃/
min の昇温速度で380℃まで昇温し、その温度に30
分間保持した。これをさらに20℃/min の昇温速度で
2,300℃まで昇温し、その温度に1時間保持して、
炭素質物の粒子を形成した。
Example 1 (1) Synthesis of Carbonaceous Material for Negative Electrode About 100 parts of a powder of naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic dianhydride was placed in a nitrogen stream at 10 ° C. /
The temperature is raised to 380 ° C at a heating rate of
Hold for minutes. The temperature was further increased to 2,300 ° C. at a rate of 20 ° C./min, and maintained at that temperature for 1 hour.
Particles of carbonaceous material were formed.

【0060】この炭素質物粒子は、X線広角回折におい
て、d002 が3.390Å、LC が220Åであった。
また真密度は2.22g/cm3 であった。
[0060] The carbonaceous material particles, the X-ray wide angle diffraction, d 002 is 3.390Å, L C was 220 Å.
The true density was 2.22 g / cm 3 .

【0061】このようにして得られた平均粒径6μm の
粒子状の炭素質物を核とし、これを、縮合多環炭化水素
化合物の混合物であるピッチ300部をトルエン867
部に溶解させて得た溶液に浸漬し、混合しつつ500℃
に加熱して、ピッチを該炭素質物粒子の表面にコーティ
ングした。これを窒素気流中、20℃/min の昇温速度
で1,000℃まで昇温し、その温度に30分間保持し
た後、軽く粉砕した。このようにして、上記の炭素質物
粒子を核とし、その表面に炭素質物からなる表層が形成
された複層構造を有し、平均粒径が6.8μm の粒子状
の炭素質物が得られた。
The thus obtained particulate carbonaceous material having an average particle size of 6 μm is used as a core, and 300 parts of a pitch, which is a mixture of condensed polycyclic hydrocarbon compounds, is mixed with toluene 867.
Immersed in the solution obtained by dissolving in
To coat the pitch on the surface of the carbonaceous material particles. This was heated to 1,000 ° C. at a rate of 20 ° C./min in a nitrogen stream, kept at that temperature for 30 minutes, and then lightly pulverized. In this way, a particulate carbonaceous material having a multilayer structure in which the above carbonaceous material particles are nuclei and a surface layer made of the carbonaceous material was formed on the surface thereof and having an average particle size of 6.8 μm was obtained. .

【0062】このようにして得られた炭素質物は、核と
表層からなる多相構造を有し、核100部に対して表層
が28部という割合であった。
The carbonaceous material thus obtained had a multiphase structure consisting of a core and a surface layer, and the ratio of the surface layer was 28 parts to 100 parts of the core.

【0063】この炭素質物は、5415Åのアルゴンイ
オンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析におい
て、1360cm-1にピークPB 、1600cm-1にピーク
A を有し、この両者の強度比Rが0.95であった。
また、この炭素質物の密度は2.16g/mlであった。
[0063] The carbonaceous material, in the Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam of 5415A, the peak P B in 1360 cm -1, a peak P A in the 1600 cm -1, the intensity ratio R of the both 0. 95.
The density of the carbonaceous material was 2.16 g / ml.

【0064】(2)負極の作成 (1)によって得られた多相構造の炭素質材料の粒子9
6部に、ポリエチレン粉末4部を混合し、混合物をニッ
ケル金網上に圧着して、直径16mmのペレット電極を作
成した。これを真空中で130℃に加熱することによっ
て乾燥して、負極を得た。
(2) Preparation of Negative Electrode Particles of carbonaceous material having a multiphase structure obtained in (1) 9
Six parts were mixed with 4 parts of polyethylene powder, and the mixture was pressed on a nickel wire mesh to prepare a pellet electrode having a diameter of 16 mm. This was dried by heating to 130 ° C. in a vacuum to obtain a negative electrode.

【0065】(3)正極用の炭素質物の合成 フェノール樹脂の粒子を、窒素気流中で、10℃/min
の昇温速度で1,000℃まで昇温し、その温度に1時
間保持した。その後、この粒子を800℃の水蒸気中で
賦活処理した。
(3) Synthesis of Carbonaceous Material for Positive Electrode The phenol resin particles were mixed at 10 ° C./min in a nitrogen stream.
The temperature was raised to 1,000 ° C. at the temperature rising rate, and maintained at that temperature for 1 hour. Thereafter, the particles were activated in steam at 800 ° C.

【0066】このようにして得られた炭素質物の粒子
は、X線広角回折による(002)面の面間隔d002
3.80Å、c軸方向の結晶子の大きさLc が8Åであ
った。また、BETによる比表面積は800m2 /gで
あった。
The carbonaceous material particles thus obtained had a (002) plane spacing d 002 of 3.80 ° and a crystallite size L c in the c-axis direction of 8 ° by X-ray wide angle diffraction of 8 °. Was. The specific surface area by BET was 800 m 2 / g.

【0067】(4)正極の作成 (3)で得られた炭素質物500部、ポリテトラフルオ
ロエチレン粉末25部及びカーボンブラック25部を混
練し、チタン金網上に圧着し、直径16mmのペレット電
極を作成して、正極とした。
(4) Preparation of Positive Electrode 500 parts of the carbonaceous material obtained in (3), 25 parts of polytetrafluoroethylene powder and 25 parts of carbon black were kneaded and pressed on a titanium wire mesh to form a pellet electrode having a diameter of 16 mm. A positive electrode was prepared.

【0068】(5)実験用セルの組立てと電池性能の評
価 (4)で得られた正極と、(2)で得られた負極とを、
1モル/リットルのLiClO4 のプロピレンカーボネ
ート溶液の入ったガラスセル中に対向させて一対の電極
とし、実験用セルと構成した。両極間に2mA/cm2
定電流を印加して4.0Vまで充電し、1.5Vまで放
電する操作を繰り返して、サイクルごとの電池容量の変
化を追跡した。
(5) Assembly of Experimental Cell and Evaluation of Battery Performance The positive electrode obtained in (4) and the negative electrode obtained in (2) were
A pair of electrodes was formed to face a glass cell containing a 1 mol / liter LiClO 4 propylene carbonate solution to form an experimental cell. The operation of applying a constant current of 2 mA / cm 2 between both electrodes and charging to 4.0 V and discharging to 1.5 V was repeated, and the change in battery capacity for each cycle was tracked.

【0069】電池容量と充放電サイクルとの関係は図2
に示すとおりであった。
FIG. 2 shows the relationship between battery capacity and charge / discharge cycle.
Was as shown in FIG.

【0070】比較例1 実施例1の(1)の第1段階において合成した、核とな
る炭素質物を、表層を形成することなく、そのまま負極
用炭素質物として用いた以外は実施例1と同様にして、
正極及び負極を作成し、それらを組み合わせて、実施例
1と同様に実験用セルを構成し、電池性能の評価を行っ
た。その結果を図2に示す。
Comparative Example 1 The same as Example 1 except that the carbonaceous material serving as a nucleus synthesized in the first stage of (1) of Example 1 was used as it was as a carbonaceous material for a negative electrode without forming a surface layer. And then
A positive electrode and a negative electrode were prepared, and they were combined to form an experimental cell in the same manner as in Example 1, and the battery performance was evaluated. The result is shown in FIG.

【0071】比較例2 ピッチを、窒素気流中で、20℃/min の昇温速度で
1,000℃まで昇温し、その温度に30分間保持して
炭素化し、これを粉砕して、平均粒径6.8μmの粒子
状の炭素質物を得た。このようにして得られた炭素質物
は、X線広角回折によるd002 が3.56Å、Lc が1
8Å、真密度が1.90g/cm3 であった。
COMPARATIVE EXAMPLE 2 The pitch was heated to 1,000 ° C. in a nitrogen stream at a rate of 20 ° C./min, and kept at that temperature for 30 minutes to be carbonized. A particulate carbonaceous material having a particle size of 6.8 μm was obtained. The carbonaceous material obtained in this manner had a d 002 of 3.56 ° and an L c of 1 by X-ray wide-angle diffraction.
8 °, and the true density was 1.90 g / cm 3 .

【0072】この炭素質物を用いて、実施例1と同様に
して負極を作成し、以下、実施例1と同様に、正極の作
成、実験用セルの構成、及び電池性能の評価を行った。
その結果を図2に示す。
Using this carbonaceous material, a negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and then, in the same manner as in Example 1, a positive electrode was prepared, the configuration of an experimental cell, and the battery performance were evaluated.
The result is shown in FIG.

【0073】比較例3 比較例1で負極に用いた炭素質物100部と、比較例2
で負極に用いた炭素質物35部を混合した。この混合物
を用いて、実施例1と同様にして負極を作成し、以下、
実施例1と同様に、正極の作成、実験用セルの構成、及
び電池性能の評価を行った。その結果を図2に示す。
Comparative Example 3 100 parts of the carbonaceous material used for the negative electrode in Comparative Example 1 and Comparative Example 2
Was mixed with 35 parts of the carbonaceous material used for the negative electrode. Using this mixture, a negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1;
As in Example 1, the preparation of the positive electrode, the configuration of the experimental cell, and the evaluation of the battery performance were performed. The result is shown in FIG.

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

【図1】本発明に用いられる炭素質物の多相構造の例を
示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a multiphase structure of a carbonaceous material used in the present invention.

【図2】実施例及び比較例における電池性能の評価結果
として、充放電サイクルごとの電池容量を示すグラフで
ある。
FIG. 2 is a graph showing battery capacity for each charge / discharge cycle as an evaluation result of battery performance in Examples and Comparative Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 核 2 表層 A 実施例1 B 比較例1 C 比較例2 D 比較例3 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core 2 Surface layer A Example 1 B Comparative example 1 C Comparative example 2 D Comparative example 3

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−102167(JP,A) 特開 昭59−87777(JP,A) 特開 平4−368778(JP,A) 特開 平5−94838(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/36 - 4/62 H01M 4/00 - 4/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-102167 (JP, A) JP-A-59-87777 (JP, A) JP-A-4-368778 (JP, A) JP-A-5-87 94838 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4/36-4/62 H01M 4/00-4/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 再充電可能な正極と、再充電可能な負極
とを備えた二次電池であって、該正極が下記(A)の要
件を満たす炭素質物を含み、該負極が、下記(B)の要
件を満たす炭素質物を含むことを特徴とする二次電池。 (A)X線広角回折法による(002)面の面間隔d
002 が3.45Å以上、比表面積が10m2 /g 以上で
ある。 (B)下記(a)の要件を満たす炭素質物の粒子状ない
し繊維状の核の表面に、下記(b)の要件を満たす炭素
質物の表層を形成させた多相構造を有する。 (a)X線広角回折法による(002)面の面間隔d
002 が3.35Å以上、3.45Å未満である。 (b)波数5145Åのアルゴンイオンレーザー光を用
いたラマンスペクトル分析において、1580〜162
0cm-1の範囲にピークPA、1350〜1370cm-1
範囲にピークPB を有し、式(I)で定義されるR値が
0.4以上である。 R=IB /IA (I) 式中、IA はピークPA の強度、IB はピークPB の強
度を表す。
1. A secondary battery comprising a rechargeable positive electrode and a rechargeable negative electrode, wherein the positive electrode contains a carbonaceous material satisfying the following requirement (A), and the negative electrode comprises the following ( A secondary battery comprising a carbonaceous material satisfying the requirement of B). (A) Spacing d of (002) plane by X-ray wide-angle diffraction method
002 is 3.45 ° or more and the specific surface area is 10 m 2 / g or more. (B) It has a multiphase structure in which a surface layer of a carbonaceous material satisfying the following requirement (b) is formed on the surface of a particulate or fibrous core of the carbonaceous material satisfying the following requirement (a). (A) Spacing d of (002) plane by X-ray wide-angle diffraction method
002 is 3.35 ° or more and less than 3.45 °. (B) In Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam having a wave number of 5145 °, 1580 to 162
Range of 0 cm -1 to the peak P A, has a peak P B in the range of 1350 -1, is R value defined by formula (I) is 0.4 or more. Strength R = in I B / I A (I) formula, I A is the peak P A, I B represents the intensity of peak P B.
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