JP3172444B2 - 非水電解質二次電池用負極及びこれを備えた非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用負極及びこれを備えた非水電解質二次電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質二次電池
用負極及びこれを備えた非水電解質二次電池に関する。
用負極及びこれを備えた非水電解質二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
リチウム二次電池に代表される非水電解質二次電池の負
極材料として、従前の金属リチウムなどと異なり、充放
電サイクルを繰り返しても内部短絡の原因となるデンド
ライトが電析する虞れが無い炭素材料が注目されてい
る。而して、炭素材料の中でも、黒鉛などの結晶性の高
い炭素材料については、単位重量当たりの容量が比較的
大きく、非水電解質二次電池の高エネルギー密度化を達
成する上で好適であることから、多くの研究がなされて
きた。
リチウム二次電池に代表される非水電解質二次電池の負
極材料として、従前の金属リチウムなどと異なり、充放
電サイクルを繰り返しても内部短絡の原因となるデンド
ライトが電析する虞れが無い炭素材料が注目されてい
る。而して、炭素材料の中でも、黒鉛などの結晶性の高
い炭素材料については、単位重量当たりの容量が比較的
大きく、非水電解質二次電池の高エネルギー密度化を達
成する上で好適であることから、多くの研究がなされて
きた。
【０００３】しかしながら、完全な黒鉛型結晶構造を有
する天然黒鉛の場合でも、理論上、その層間には、リチ
ウムイオンは炭素原子６個に対して多くても１個の割合
でしか挿入されないので（Ｃ6 Ｌｉ）、単位重量当たり
の容量は、最大でも３７２ｍＡｈ／ｇ（理論容量）であ
る。このため、負極材料の単位重量当たりの容量が極め
て大きい負極を得ることは困難であり、このことが非水
電解質二次電池の高エネルギー密度化を阻む障壁となっ
ていた。
する天然黒鉛の場合でも、理論上、その層間には、リチ
ウムイオンは炭素原子６個に対して多くても１個の割合
でしか挿入されないので（Ｃ6 Ｌｉ）、単位重量当たり
の容量は、最大でも３７２ｍＡｈ／ｇ（理論容量）であ
る。このため、負極材料の単位重量当たりの容量が極め
て大きい負極を得ることは困難であり、このことが非水
電解質二次電池の高エネルギー密度化を阻む障壁となっ
ていた。
【０００４】したがって、本発明は、炭素材料を改良す
ることにより、負極材料の単位重量当たりの容量が極め
て大きい非水電解質二次電池用負極及びこれを備えた非
水電解質二次電池を提供することを目的とする。
ることにより、負極材料の単位重量当たりの容量が極め
て大きい非水電解質二次電池用負極及びこれを備えた非
水電解質二次電池を提供することを目的とする。
【０００５】なお、以下に詳述する本発明における如く
炭素原子の一部をホウ素原子及び／又は窒素原子で置換
した変性炭素材料を負極材料として用いること自体は、
Journal of Power Sources ５５巻 (１９９５年発行)
１２７−１３０頁及び特開平７−２３５３０５号公報に
より従来公知である。しかし、これらは、負極の充放電
効率を改善するべく変性炭素材料の使用を提案するもの
であり、これらに開示されているＢＣ3 Ｎ、ＢＣ7 Ｎ、
ＢＣ10Ｎ等の変性炭素材料は、炭素原子の置換率が極め
て高いものである。特に後者に開示されている変性炭素
材料は、結晶性が極めて低いものである。このため、こ
れらに開示の変性炭素材料の単位重量当たりの容量はい
ずれも小さく、これらを負極材料として使用することに
より、充放電効率の高い電池を得ることはできても、本
発明が企図する高エネルギー密度な電池を得ることはで
きない。
炭素原子の一部をホウ素原子及び／又は窒素原子で置換
した変性炭素材料を負極材料として用いること自体は、
Journal of Power Sources ５５巻 (１９９５年発行)
１２７−１３０頁及び特開平７−２３５３０５号公報に
より従来公知である。しかし、これらは、負極の充放電
効率を改善するべく変性炭素材料の使用を提案するもの
であり、これらに開示されているＢＣ3 Ｎ、ＢＣ7 Ｎ、
ＢＣ10Ｎ等の変性炭素材料は、炭素原子の置換率が極め
て高いものである。特に後者に開示されている変性炭素
材料は、結晶性が極めて低いものである。このため、こ
れらに開示の変性炭素材料の単位重量当たりの容量はい
ずれも小さく、これらを負極材料として使用することに
より、充放電効率の高い電池を得ることはできても、本
発明が企図する高エネルギー密度な電池を得ることはで
きない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水電解質二次電池用負極（本発明電
極）においては、全炭素原子の０．０１〜０．１％がホ
ウ素原子及び／又は窒素原子で置換された、ｃ軸方向の
結晶子の大きさ（Ｌｃ）が１５０Å以上であり、且つ格
子面（００２）面の面間隔（ｄ002 ）が３．３８Å以下
である変性炭素材料がイオン吸蔵材として用いられてい
る。また、本発明に係る非水電解質二次電池は、斯かる
本発明電極を負極として用いたものである。
の本発明に係る非水電解質二次電池用負極（本発明電
極）においては、全炭素原子の０．０１〜０．１％がホ
ウ素原子及び／又は窒素原子で置換された、ｃ軸方向の
結晶子の大きさ（Ｌｃ）が１５０Å以上であり、且つ格
子面（００２）面の面間隔（ｄ002 ）が３．３８Å以下
である変性炭素材料がイオン吸蔵材として用いられてい
る。また、本発明に係る非水電解質二次電池は、斯かる
本発明電極を負極として用いたものである。
【０００７】本発明における変性炭素材料は、例えば、
ペレット状にした炭素材料（ターゲット）に、イオン注
入装置を用いて、ホウ素イオン及び／又は窒素イオンを
注入して、炭素原子（Ｃ）の所定量をホウ素原子（Ｂ）
及び／又は窒素原子（Ｎ）で置換することにより得られ
る。
ペレット状にした炭素材料（ターゲット）に、イオン注
入装置を用いて、ホウ素イオン及び／又は窒素イオンを
注入して、炭素原子（Ｃ）の所定量をホウ素原子（Ｂ）
及び／又は窒素原子（Ｎ）で置換することにより得られ
る。
【０００８】変性炭素材料のｄ002 及びＬｃが、それぞ
れ１５０Å以上、３．３８Å以下に規制されるのは、ｄ
002 又はＬｃがこの範囲を外れる結晶性の低い変性炭素
材料では、負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大
きい非水電解質二次電池用負極が得られないからであ
る。ホウ素原子及び／又は窒素原子による炭素原子の置
換率（全炭素原子のうち、ホウ素原子及び／又は窒素原
子により置換された炭素原子の比率）が０．０１〜０．
１％に規制されるのも、炭素原子の置換率がこの範囲を
外れると負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大き
い非水電解質二次電池用負極が得られないからである。
れ１５０Å以上、３．３８Å以下に規制されるのは、ｄ
002 又はＬｃがこの範囲を外れる結晶性の低い変性炭素
材料では、負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大
きい非水電解質二次電池用負極が得られないからであ
る。ホウ素原子及び／又は窒素原子による炭素原子の置
換率（全炭素原子のうち、ホウ素原子及び／又は窒素原
子により置換された炭素原子の比率）が０．０１〜０．
１％に規制されるのも、炭素原子の置換率がこの範囲を
外れると負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大き
い非水電解質二次電池用負極が得られないからである。
【０００９】本発明電極をリチウム二次電池の負極とし
て使用する場合の非水電解質の溶質としては、ＬｉＰＦ
6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、Ｌ
ｉＡｓＦ6 、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 及びＬｉＳＯ2
（ＣＦ2 ）3 ＣＦ3 が例示され、また非水電解質の溶媒
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、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
シクロペンタノン、スルホラン、３−メチルスルホラ
ン、２，４−ジメチルスルホラン、３−メチル−１，３
−オキサゾリジン−２−オン、γ−ブチロラクトン、ジ
メチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメ
チルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ブチ
ルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、
ブチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、酢
酸メチル、酢酸エチル及びこれらの混合物が例示される
が、特にこれらに限定されない。
て使用する場合の非水電解質の溶質としては、ＬｉＰＦ
6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 、Ｌ
ｉＡｓＦ6 、ＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 及びＬｉＳＯ2
（ＣＦ2 ）3 ＣＦ3 が例示され、また非水電解質の溶媒
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、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
シクロペンタノン、スルホラン、３−メチルスルホラ
ン、２，４−ジメチルスルホラン、３−メチル−１，３
−オキサゾリジン−２−オン、γ−ブチロラクトン、ジ
メチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメ
チルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、ブチ
ルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、
ブチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−
メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、酢
酸メチル、酢酸エチル及びこれらの混合物が例示される
が、特にこれらに限定されない。
【００１０】また、本発明電極をリチウム二次電池の負
極として使用する場合の正極活物質としては、ＬｉＣｏ
Ｏ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 、
ＬｉＶＯ2 及びＬｉＮｂＯ2 が例示されるが、特にこれ
らに限定されない。
極として使用する場合の正極活物質としては、ＬｉＣｏ
Ｏ2 、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＭｎＯ2 、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 、
ＬｉＶＯ2 及びＬｉＮｂＯ2 が例示されるが、特にこれ
らに限定されない。
【００１１】本発明電極の適用対象の代表例はリチウム
二次電池の負極であるが、本発明電極は広く非水電解液
二次電池の負極に適用可能であり、さらには固体電解質
を使用した非水系二次電池の負極にも適用可能である。
二次電池の負極であるが、本発明電極は広く非水電解液
二次電池の負極に適用可能であり、さらには固体電解質
を使用した非水系二次電池の負極にも適用可能である。
【００１２】本発明電極は、炭素原子の所定量がホウ素
原子及び／又は窒素原子で置換され、且つ結晶性が比較
的高い変性炭素材料を負極材料として用いているので、
負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大きい。この
理由は定かでないが、ホウ素原子及び／又は窒素原子で
炭素原子を所定量置換したことにより、結晶中のπ電子
雲が乱されて結晶構造に歪みが生じ、その結果理論量よ
り多量のイオンがランダムに結晶中に吸蔵及び放出され
るようになるためと推察される。したがって、本発明電
極を非水電解質二次電池の負極として使用することによ
り、極めて高エネルギー密度な電池を得ることが可能と
なる。
原子及び／又は窒素原子で置換され、且つ結晶性が比較
的高い変性炭素材料を負極材料として用いているので、
負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大きい。この
理由は定かでないが、ホウ素原子及び／又は窒素原子で
炭素原子を所定量置換したことにより、結晶中のπ電子
雲が乱されて結晶構造に歪みが生じ、その結果理論量よ
り多量のイオンがランダムに結晶中に吸蔵及び放出され
るようになるためと推察される。したがって、本発明電
極を非水電解質二次電池の負極として使用することによ
り、極めて高エネルギー密度な電池を得ることが可能と
なる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して
実施することが可能なものである。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して
実施することが可能なものである。
【００１４】（実験１） 〔正極の作製〕リチウム原料（炭酸リチウム（Ｌｉ2 Ｃ
Ｏ3 ））とニッケル原料（炭酸ニッケル（ＮｉＣ
Ｏ3 ））及び／又はコバルト原料（炭酸コバルト（Ｃｏ
ＣＯ3 ））とを、所定の割合で混合し、８５０°Ｃで２
０時間焼成して、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 及びＬｉ
Ｃｏ0.5 Ｎｉ0.5 Ｏ2 を得た。次いで、これらの複合酸
化物を、石川式らいかい乳鉢中で粉砕して、平均粒径約
５μｍの正極活物質粉末を得た。
Ｏ3 ））とニッケル原料（炭酸ニッケル（ＮｉＣ
Ｏ3 ））及び／又はコバルト原料（炭酸コバルト（Ｃｏ
ＣＯ3 ））とを、所定の割合で混合し、８５０°Ｃで２
０時間焼成して、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏＯ2 及びＬｉ
Ｃｏ0.5 Ｎｉ0.5 Ｏ2 を得た。次いで、これらの複合酸
化物を、石川式らいかい乳鉢中で粉砕して、平均粒径約
５μｍの正極活物質粉末を得た。
【００１５】次いで、各正極活物質粉末９０重量部と、
導電剤としての人造黒鉛粉末５重量部と、ＰＶｄＦ（ポ
リフッ化ビニリデン）５重量部のＮＭＰ（Ｎ−メチル−
２−ピロリドン）溶液とを混練してスラリーを調製し、
このスラリーをドクターブレード法により正極集電体と
してのアルミニウム箔の両面に塗布し、１５０°Ｃで２
時間真空乾燥して、各面に厚さ５０μｍの正極合剤層を
有する極板を作製した。この極板を圧延して、帯状の正
極を作製した。
導電剤としての人造黒鉛粉末５重量部と、ＰＶｄＦ（ポ
リフッ化ビニリデン）５重量部のＮＭＰ（Ｎ−メチル−
２−ピロリドン）溶液とを混練してスラリーを調製し、
このスラリーをドクターブレード法により正極集電体と
してのアルミニウム箔の両面に塗布し、１５０°Ｃで２
時間真空乾燥して、各面に厚さ５０μｍの正極合剤層を
有する極板を作製した。この極板を圧延して、帯状の正
極を作製した。
【００１６】〔負極の作製〕天然黒鉛粉末（Ｌｃ＞１０
００Å、ｄ002 ＝３．３５Å）をペレット状にし、この
ペレット（ターゲット）に、イオン注入装置（ビームエ
ネルギー：３０〜４００ｅＶ、ビーム電流：５０〜３０
０ｎＡ）を用いて、窒素イオンを注入して、全炭素原子
の０．０５％を窒素原子で置換した変性天然黒鉛を得
た。炭素原子の置換率はイオンクロマトグラフィーによ
り定量した。次いで、この変性天然黒鉛を粉砕して、平
均粒径約２０μｍの変性天然黒鉛粉末を作製した。
００Å、ｄ002 ＝３．３５Å）をペレット状にし、この
ペレット（ターゲット）に、イオン注入装置（ビームエ
ネルギー：３０〜４００ｅＶ、ビーム電流：５０〜３０
０ｎＡ）を用いて、窒素イオンを注入して、全炭素原子
の０．０５％を窒素原子で置換した変性天然黒鉛を得
た。炭素原子の置換率はイオンクロマトグラフィーによ
り定量した。次いで、この変性天然黒鉛を粉砕して、平
均粒径約２０μｍの変性天然黒鉛粉末を作製した。
【００１７】次いで、この変性天然黒鉛粉末９５重量部
とＰＶｄＦ５重量部のＮＭＰ溶液とを混練してスラリー
を調製し、このスラリーをドクターブレード法により負
極集電体としての銅箔の両面に塗布し、１５０°Ｃで２
時間真空乾燥して、各面に厚さ５０μｍの負極合剤層を
有する極板を作製した。この極板を圧延して、帯状の試
験電極（本発明電極）を作製した。また、別途、変性し
ていない天然黒鉛粉末（以下、「非変性天然黒鉛粉末」
と称する）９５重量部をそのまま負極材料として使用し
たこと以外は上記と同様にして、試験電極（比較電極）
を作製した。
とＰＶｄＦ５重量部のＮＭＰ溶液とを混練してスラリー
を調製し、このスラリーをドクターブレード法により負
極集電体としての銅箔の両面に塗布し、１５０°Ｃで２
時間真空乾燥して、各面に厚さ５０μｍの負極合剤層を
有する極板を作製した。この極板を圧延して、帯状の試
験電極（本発明電極）を作製した。また、別途、変性し
ていない天然黒鉛粉末（以下、「非変性天然黒鉛粉末」
と称する）９５重量部をそのまま負極材料として使用し
たこと以外は上記と同様にして、試験電極（比較電極）
を作製した。
【００１８】〔試験電池の組立〕上記の、正極及び負極
を用いて、負極容量が正極容量よりも小さいＡＡサイズ
のリチウム二次電池（試験電池）を作製した。なお、セ
パレータとしてポリエチレン製の微多孔膜を、非水電解
液としてエチレンカーボネートとジエチルカーボネート
との体積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１モル／リ
ットル溶かしたものを、それぞれ使用した。
を用いて、負極容量が正極容量よりも小さいＡＡサイズ
のリチウム二次電池（試験電池）を作製した。なお、セ
パレータとしてポリエチレン製の微多孔膜を、非水電解
液としてエチレンカーボネートとジエチルカーボネート
との体積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１モル／リ
ットル溶かしたものを、それぞれ使用した。
【００１９】〔充放電試験〕各試験電池を、２５°Ｃに
て、２００ｍＡで４．１Ｖまで充電した後、２００ｍＡ
で２．７５Ｖまで放電して、それぞれの電池の放電特性
を調べた。図１は、各電池の放電曲線を、縦軸に電圧
（Ｖ）を、また横軸に放電容量（ｍＡｈ）を、それぞれ
とって示したグラフである。図１中、Ｄ１（正極活物
質：ＬｉＮｉＯ2、負極材料：変性黒鉛粉末），Ｄ２
（正極活物質：ＬｉＣｏＯ2 、負極材料：変性黒鉛粉
末），Ｄ３（正極活物質：ＬｉＮｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏ2 、
負極材料：変性黒鉛粉末）は本発明電極を使用した試験
電池であり、Ｘ１（正極活物質：ＬｉＮｉＯ2 、負極材
料：非変性黒鉛粉末），Ｘ２（正極活物質：ＬｉＣｏＯ
2 、負極材料：非変性黒鉛粉末），Ｘ３（正極活物質：
ＬｉＮｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏ2 、負極材料：非変性黒鉛粉
末）は比較電極を使用した試験電池である。
て、２００ｍＡで４．１Ｖまで充電した後、２００ｍＡ
で２．７５Ｖまで放電して、それぞれの電池の放電特性
を調べた。図１は、各電池の放電曲線を、縦軸に電圧
（Ｖ）を、また横軸に放電容量（ｍＡｈ）を、それぞれ
とって示したグラフである。図１中、Ｄ１（正極活物
質：ＬｉＮｉＯ2、負極材料：変性黒鉛粉末），Ｄ２
（正極活物質：ＬｉＣｏＯ2 、負極材料：変性黒鉛粉
末），Ｄ３（正極活物質：ＬｉＮｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏ2 、
負極材料：変性黒鉛粉末）は本発明電極を使用した試験
電池であり、Ｘ１（正極活物質：ＬｉＮｉＯ2 、負極材
料：非変性黒鉛粉末），Ｘ２（正極活物質：ＬｉＣｏＯ
2 、負極材料：非変性黒鉛粉末），Ｘ３（正極活物質：
ＬｉＮｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏ2 、負極材料：非変性黒鉛粉
末）は比較電極を使用した試験電池である。
【００２０】図１に示すように、試験電池Ｄ１，Ｄ２，
Ｄ３は、それぞれ試験電池Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に比べて、
放電容量が大きい。この事実から、正極活物質の種類を
問わず、本発明電極は、比較電極に比べて、負極材料の
単位重量当たりの容量が格段大きいことが分かる。
Ｄ３は、それぞれ試験電池Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３に比べて、
放電容量が大きい。この事実から、正極活物質の種類を
問わず、本発明電極は、比較電極に比べて、負極材料の
単位重量当たりの容量が格段大きいことが分かる。
【００２１】（実験２） 〔試験電極の作製〕実験１での負極の作製手順と同様に
して、ホウ素原子及び／又は窒素原子による炭素原子の
置換率が異なる種々の変性天然黒鉛粉末を作製し、次い
でこれらを用いて試験電極（本発明電極）を作製した。
ホウ素原子への炭素原子の置換率は原子吸光法により、
また窒素原子への炭素原子の置換率は、実験１における
と同様、イオンクロマトグラフィーにより、それぞれ定
量した。また、別途、非変性天然黒鉛粉末を使用した試
験電極（比較電極）を作製した。
して、ホウ素原子及び／又は窒素原子による炭素原子の
置換率が異なる種々の変性天然黒鉛粉末を作製し、次い
でこれらを用いて試験電極（本発明電極）を作製した。
ホウ素原子への炭素原子の置換率は原子吸光法により、
また窒素原子への炭素原子の置換率は、実験１における
と同様、イオンクロマトグラフィーにより、それぞれ定
量した。また、別途、非変性天然黒鉛粉末を使用した試
験電極（比較電極）を作製した。
【００２２】〔試験セルの組立〕上記の各試験電極と、
金属リチウム箔（対極）とを、ポリエチレン製の微多孔
膜（セパレータ）を介して渦巻き状に巻回して渦巻電極
体を作製し、これを金属リチウム板（参照極）ととも
に、容器に収納し、非水電解液を注液して、試験セルＡ
０〜Ａ６，Ｂ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６を組み立てた。非水
電解液は、実験１で用いたものと同じものを用いた。各
試験セルに使用した変性天然黒鉛粉末の置換元素及び置
換率を表１に示す。なお、試験セルＣ１〜Ｃ６でのＢと
Ｎとの原子比は、いずれも１：１である。
金属リチウム箔（対極）とを、ポリエチレン製の微多孔
膜（セパレータ）を介して渦巻き状に巻回して渦巻電極
体を作製し、これを金属リチウム板（参照極）ととも
に、容器に収納し、非水電解液を注液して、試験セルＡ
０〜Ａ６，Ｂ１〜Ｂ６，Ｃ１〜Ｃ６を組み立てた。非水
電解液は、実験１で用いたものと同じものを用いた。各
試験セルに使用した変性天然黒鉛粉末の置換元素及び置
換率を表１に示す。なお、試験セルＣ１〜Ｃ６でのＢと
Ｎとの原子比は、いずれも１：１である。
【００２３】
【表１】
【００２４】〔充放電試験〕各試験セルを、２５°Ｃに
て、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ2 で０Ｖまで充電した
後、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ2 で１Ｖまで放電して、
それぞれ試験セルの変性天然黒鉛粉末の単位重量当たり
の放電容量を調べた。結果を図２に示す。図２は、ホウ
素原子及び／又は窒素原子による炭素原子の置換率と負
極材料の単位重量当たりの放電容量の関係を、縦軸に単
位重量当たりの放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を、また横軸に
炭素の置換率（％）を、それぞれとって示したグラフで
ある。図２中、□（Ａ１〜Ａ６）は炭素原子をホウ素原
子で置換した試験電極を用いた試験セル、○（Ｂ１〜Ｂ
６）は炭素原子を窒素原子で置換した試験電極を用いた
試験セル、また△（Ｃ１〜Ｃ６）は炭素原子をホウ素原
子及び窒素原子（原子比１：１）で置換した試験電極を
用いた試験セルである。
て、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ2 で０Ｖまで充電した
後、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ2 で１Ｖまで放電して、
それぞれ試験セルの変性天然黒鉛粉末の単位重量当たり
の放電容量を調べた。結果を図２に示す。図２は、ホウ
素原子及び／又は窒素原子による炭素原子の置換率と負
極材料の単位重量当たりの放電容量の関係を、縦軸に単
位重量当たりの放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を、また横軸に
炭素の置換率（％）を、それぞれとって示したグラフで
ある。図２中、□（Ａ１〜Ａ６）は炭素原子をホウ素原
子で置換した試験電極を用いた試験セル、○（Ｂ１〜Ｂ
６）は炭素原子を窒素原子で置換した試験電極を用いた
試験セル、また△（Ｃ１〜Ｃ６）は炭素原子をホウ素原
子及び窒素原子（原子比１：１）で置換した試験電極を
用いた試験セルである。
【００２５】図２より、ホウ素原子及び／又は窒素原子
による炭素原子の置換率が０．０１〜０．１％の場合
に、負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大きい非
水電解質二次電池用負極が得られることが分かる。
による炭素原子の置換率が０．０１〜０．１％の場合
に、負極材料の単位重量当たりの容量が極めて大きい非
水電解質二次電池用負極が得られることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】本発明電極は、負極材料の単位重量当た
りの容量が極めて大きいので、これを非水電解質二次電
池の負極として使用することにより、極めて高エネルギ
ー密度な電池を得ることが可能となる。
りの容量が極めて大きいので、これを非水電解質二次電
池の負極として使用することにより、極めて高エネルギ
ー密度な電池を得ることが可能となる。
【図１】本発明電極を使用した電池及び比較電極を使用
した電池の放電曲線を示したグラフである。
した電池の放電曲線を示したグラフである。
【図２】ホウ素原子及び／又は窒素原子による炭素原子
の置換率と、負極材料の単位重量当たりの放電容量の関
係を示したグラフである。
の置換率と、負極材料の単位重量当たりの放電容量の関
係を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−290843（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−251080（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245458（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40
Claims (2)
- 【請求項１】全炭素原子の０．０１〜０．１％がホウ素
原子及び／又は窒素原子で置換された、ｃ軸方向の結晶
子の大きさ（Ｌｃ）が１５０Å以上であり、且つ格子面
（００２）面の面間隔（ｄ002 ）が３．３８Å以下であ
る変性炭素材料がイオン吸蔵材として用いられているこ
とを特徴とする非水電解質二次電池用負極。 - 【請求項２】請求項１記載の非水電解質二次電池用負極
を備えた非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14846096A JP3172444B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 非水電解質二次電池用負極及びこれを備えた非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14846096A JP3172444B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 非水電解質二次電池用負極及びこれを備えた非水電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306495A JPH09306495A (ja) | 1997-11-28 |
| JP3172444B2 true JP3172444B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=15453258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14846096A Expired - Fee Related JP3172444B2 (ja) | 1996-05-16 | 1996-05-16 | 非水電解質二次電池用負極及びこれを備えた非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3172444B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1184709C (zh) * | 1998-10-09 | 2005-01-12 | 昭和电工株式会社 | 电池用碳质材料及使用该碳质材料的电池 |
| US6989137B1 (en) | 1998-10-09 | 2006-01-24 | Showa Denko K.K. | Carbonaceous material for cell and cell containing the carbonaceous material |
| JP4130048B2 (ja) * | 1999-05-25 | 2008-08-06 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
-
1996
- 1996-05-16 JP JP14846096A patent/JP3172444B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09306495A (ja) | 1997-11-28 |
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