JP3237456B2 - Electrode material for lithium secondary battery and method for producing the same - Google Patents

Electrode material for lithium secondary battery and method for producing the same

Info

Publication number
JP3237456B2
JP3237456B2 JP10333695A JP10333695A JP3237456B2 JP 3237456 B2 JP3237456 B2 JP 3237456B2 JP 10333695 A JP10333695 A JP 10333695A JP 10333695 A JP10333695 A JP 10333695A JP 3237456 B2 JP3237456 B2 JP 3237456B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
lithium secondary
polypyrrole
electrode material
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP10333695A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08298113A (en
Inventor
宗次 土屋
敏春 星
和廣 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP10333695A priority Critical patent/JP3237456B2/en
Publication of JPH08298113A publication Critical patent/JPH08298113A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3237456B2 publication Critical patent/JP3237456B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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、リチウム2次電池で用
いられる電極材料に関し、特にその内の負極材料に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode material used in a lithium secondary battery, and more particularly to a negative electrode material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型、軽量及び高エネルギー密度
の2次電池の開発がさかんになってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, development of secondary batteries of small size, light weight and high energy density has become active.

【0003】そして、この2次電池用の負極活物質とし
て、アルカリ金属、中でもリチウムを使用したものが特
に注目されている。
[0003] As a negative electrode active material for the secondary battery, a material using an alkali metal, especially lithium, has attracted particular attention.

【0004】この場合、電極としては、炭素材料が用い
ることが有用であることがすでに知られ、実際に負極と
して提案されているものもある。
In this case, it is already known that it is useful to use a carbon material as an electrode, and some electrodes have actually been proposed as a negative electrode.

【0005】そして、このように、負極活物質としてリ
チウムを用いると、充電時にリチウムがデンドライト状
に析出することに起因する内部短絡や充放電の効率の著
しい低下の現象が生じる場合がある。
[0005] When lithium is used as the negative electrode active material, internal short-circuit and remarkable reduction in charge / discharge efficiency due to the precipitation of lithium in the form of dendrite during charging may occur.

【0006】しかし、この場合には、リチウムイオンを
電気化学的にインタ−カレション、デインタ−カレ−シ
ョンを出来る機能を有する炭素材料を用いることによ
り、このような現象からの回避は可能である。
However, in this case, it is possible to avoid such a phenomenon by using a carbon material having a function of electrochemically intercalating and deintercalating lithium ions.

【0007】一方で、炭素材料を用いることで解決しな
ければならない課題もいくつか存在し、例えば、充放電
容量の大きさ、充電と放電の容量ロスや電解液の劣化に
よる電池特性の低下等が挙げられる。
[0007] On the other hand, there are some problems that must be solved by using a carbon material, such as a large charge / discharge capacity, a loss of charge / discharge capacity, and a decrease in battery characteristics due to deterioration of an electrolytic solution. Is mentioned.

【0008】この中で、電解液の劣化の原因としては、
溶媒、電解質の分解等によりガスが発生し、電極上で絶
縁膜が形成されてしまうこと等が考えられ、この結果、
電池特性の充放電繰り返し特性が劣化するものである。
Among them, the cause of the deterioration of the electrolyte is as follows.
It is considered that a gas is generated due to the decomposition of the solvent and the electrolyte, and an insulating film is formed on the electrode.
The charge / discharge repetition characteristics of the battery characteristics are deteriorated.

【0009】電解液の溶媒についていえば、環状エステ
ル構造が壊れて炭酸ガス、水素の発生をもたらしたり、
あるいは電解質自身が分解して電解質のリチウムイオン
と反応して絶縁膜を形成してしまう。
As for the solvent of the electrolytic solution, the cyclic ester structure is broken to generate carbon dioxide gas and hydrogen,
Alternatively, the electrolyte itself decomposes and reacts with lithium ions of the electrolyte to form an insulating film.

【0010】そして、このような現象の程度は、炭素材
料の種類によって異なることも知られている。
[0010] It is also known that the degree of such a phenomenon varies depending on the type of carbon material.

【0011】具体的には、粒径や表面状態の違いも指摘
されているが、一般的には黒鉛化が進んでいるものは、
溶媒が分解しやすい傾向にあるといえる。
Specifically, differences in particle size and surface condition have been pointed out, but in general, graphitization has progressed.
It can be said that the solvent tends to be easily decomposed.

【0012】又、非晶質炭素材料は、初期充電量は高い
ものが得られるが、放電ロスが多いこと等も知られてい
る。
It is also known that an amorphous carbon material has a high initial charge but a large discharge loss.

【0013】このため、各課題の解決を目的とした炭素
材料、電極材料、電解液、電解質、電極のバインダ−樹
脂等の提案もなされてきている。
For this reason, there have been proposed carbon materials, electrode materials, electrolytes, electrolytes, electrode binder resins and the like for the purpose of solving the respective problems.

【0014】具体的には、炭素材料として、構造的な面
に違いがでるものとして、出発原料、焼成条件、結晶
性、さらに結晶性においては、結晶の面間隔の違い、分
子構造の違い、結晶子の大きさ規定した炭素材料が提案
されてきている。
More specifically, as a carbon material, there are differences in structural aspects such as starting materials, firing conditions, crystallinity, and crystallinity. Carbon materials having a specified crystallite size have been proposed.

【0015】又、炭素の粒径の大きさと分布、密度等の
最適範囲についても提案がなされてきている。
[0015] Proposals have also been made for optimum ranges of the size, distribution, density, etc. of the carbon particle size.

【0016】粒径については、例えば5μm以下より小
さい場合はガス発生も大きく、充放電の繰り返し特性が
悪くなることや、出発原料の違いや焼成条件の違いによ
り、黒鉛化度の違いばかりでなく、CとHの原子比、0
原子の存在、表面の化学的構造の違いにより電池特性が
大きく異なること等も知られている。
Regarding the particle diameter, for example, when the particle diameter is smaller than 5 μm or less, the generation of gas is large, and the repetition characteristics of charge / discharge become poor. , The atomic ratio of C to H, 0
It is also known that battery characteristics vary greatly depending on the presence of atoms and differences in the chemical structure of the surface.

【0017】又、電解液の構成成分の内、電解質として
は、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiSO3
3等が多く用いられている。
Among the components of the electrolytic solution, the electrolyte may be LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiSO 3 C
F 3 and the like are often used.

【0018】又、電解液の溶媒としては、安定性や誘電
率、粘度等の特性により、プロピレンカーボネートやエ
チレンカーボネートのような、環状カーボネートが多く
用いられている。
As the solvent for the electrolytic solution, cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate are often used due to their characteristics such as stability, dielectric constant and viscosity.

【0019】これらの単一溶媒では、溶媒としての要求
仕様を完全に満たすものは得られないことが多く、混合
溶媒系が提案されており、例えば、前記の環状カーボネ
ートにジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、あるい
はこれらの類似構造をもつ溶媒との混合溶媒が多く用い
られている。
Of these single solvents, those which completely satisfy the required specifications as a solvent cannot be obtained in many cases, and mixed solvent systems have been proposed. For example, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, or A mixed solvent with a solvent having a similar structure is often used.

【0020】さらに、充放電の効率や充放電の繰り返し
安定性の改善のために、クラウンエーテル化合物を電解
液の添加材として改善を図った例が報告されてはいる
が、より一層の性能の向上が求められている。
Further, although there has been reported an example in which a crown ether compound is used as an additive in an electrolytic solution to improve charge / discharge efficiency and charge / discharge repetition stability, further improvement in performance has been reported. Improvement is required.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記リチウ
ム2次電池に用いられる電極材料、特に負極として用い
られる炭素材料や、電解液に起因する充放電の量と効
率、充放電の繰り返し特性、放置寿命などの電池性能の
劣化といった課題の解決を図り、高性能なリチウム2次
電池を実現できるリチウム2次電池用電極材料を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electrode material used in the above-mentioned lithium secondary battery, particularly to a carbon material used as a negative electrode, the amount and efficiency of charge / discharge caused by an electrolyte, and the repetition characteristics of charge / discharge. It is another object of the present invention to provide an electrode material for a lithium secondary battery capable of realizing a high performance lithium secondary battery by solving problems such as deterioration of battery performance such as a standing life.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】前述したように、負極に
用いられる炭素材料は、構造、出発原料や作製方法によ
り電池特性が大きく異なるものであり、放電の繰り返し
特性などの電池性能の劣化は、主に電解液成分の劣化、
リチウムイオンと炭素材料の相互作用に起因する。
As described above, the carbon materials used for the negative electrode greatly differ in battery characteristics depending on the structure, starting materials and manufacturing methods. , Mainly degradation of electrolyte components,
This is due to the interaction between lithium ions and the carbon material.

【0023】そして、これらを起因とする劣化の程度
は、炭素材料の構造的な違いや作製条件などによって異
なる。
The degree of deterioration caused by these factors differs depending on structural differences of carbon materials, manufacturing conditions, and the like.

【0024】本発明は、電解液成分側ではなく、粉末状
あるいはフィルム状の炭素材料自身の構造あるいは表面
状態に注目し、ポリピロ−ルにより炭素材料自身あるい
は表面状態を制御し、電池性能を改善しようとしたもの
であり、具体的には、炭素化合物へのリチウムイオンの
充電量を増やし、放電効率も向上させ、かつ充電が効率
行えて、充電速度をも向上せんとしたものである。
The present invention focuses on the structure or surface state of the powdery or film-like carbon material itself, not on the electrolyte component side, and controls the carbon material itself or the surface state with polypyrrole to improve battery performance. Specifically, the amount of lithium ions charged to the carbon compound is increased, the discharge efficiency is improved, the charging can be performed efficiently, and the charging speed is not improved.

【0025】本願発明者の検討によると、充放電効率を
低下させたり、繰り返し安定性を低下させる原因として
は、炭素材料の表面の化学的、あるいは電気化学的に活
性な構造が、リチウムイオンをトラッピングし、インタ
ーカレーションを含むドーピングやデインタカーレーシ
ョンを含む脱ドーピングを起こりにくくすることが考え
られる。
According to the study of the present inventor, as a cause of lowering the charge / discharge efficiency and the lowering of the repetition stability, a chemically or electrochemically active structure on the surface of the carbon material is caused by lithium ions. It is conceivable that trapping is performed so that doping including intercalation and undoping including deintercalation hardly occur.

【0026】そこで、予めこのような構造を破壊した
り、除去したりすると電池特性を向上させることが期待
できる。
Therefore, if such a structure is destroyed or removed in advance, the battery characteristics can be expected to be improved.

【0027】そのために、本願発明の主構成は、熱処理
された炭素材料とポリピロールとが電解重合又は化学重
合により複合化して形成されたリチウム2次電池用電極
材料である。
Therefore, the main constitution of the present invention is that the heat-treated carbon material and polypyrrole are formed by electrolytic polymerization or chemical polymerization.
It is an electrode material for a lithium secondary battery formed by compounding in some cases.

【0028】この場合、炭素材料の表面状態を変更する
のみならず炭素材料自身の構造を変更することが可能で
ある。
In this case, it is possible to change not only the surface condition of the carbon material but also the structure of the carbon material itself.

【0029】というのは、まず、熱処理後の炭素材料の
表面はバルク構造と同じ構造になりきれないある官能基
を有する構造が存在が観察され、表面状態が変更されて
いることになる。
First, it is observed that the surface of the carbon material after the heat treatment has a structure having a certain functional group which cannot be completely the same as the bulk structure, and the surface state is changed.

【0030】そして、炭素材料とポリピロ−ルを複合
後、高温熱処理を行うと、ポリピロ−ルが存在した領域
はグラファイト構造ができにくいため、グラファイト化
の進み具合いが異なった領域をも生成するのである。
When a high-temperature heat treatment is performed after the composite of the carbon material and polypyrrole, the region where the polypyrrole exists is hard to form a graphite structure, so that a region where the progress of graphitization is different is also generated. is there.

【0031】ここで、具体的には、炭素材料とポリピロ
ールとが、炭素化又はグラファイト化して複合化されて
いる2次電池用電極材料である。
Here, specifically, this is an electrode material for a secondary battery in which a carbon material and polypyrrole are carbonized or graphitized and compounded.

【0032】但し、炭素化した後やグラファイト化した
後にポリピロールを複合化した場合には、主として表面
状態を変更するものであり、特にグラファイト化した後
にポリピロールを複合化した場合には、炭素材料の構造
を変化させることはほとんど寄与がなく、実質、表面状
態のみを変更するものと考えられる。
However, when polypyrrole is compounded after carbonization or graphitization, the surface state is mainly changed. In particular, when polypyrrole is compounded after graphitization, the carbon material is reduced. It is thought that changing the structure has little contribution and substantially changes only the surface state.

【0033】いずれにせよ、以上場合、ポリピロールの
複合化により、リチウムイオンのドーピング及び/又は
脱ドーピングがなされるように炭素化材料又はグラファ
イト化材料の内部構造又は表面状態が調整されているこ
とになる。
In any case, in the above case, the internal structure or surface state of the carbonized material or the graphitized material is adjusted by doping and / or undoping of lithium ions by compounding polypyrrole. Become.

【0034】次に、このようなリチウム2次電池用電極
材料のための製造方法としては、炭素材料、炭素化材料
又はグラファイト化材料を用意する工程と、前記各材料
の表面にポリピロール層を形成する工程と、前記各材料
の表面にポリピロール層を形成した状態で、更に熱処理
を行うリチウム2次電池用電極材料の製造方法があげら
れる。
Next, as a method for producing such an electrode material for a lithium secondary battery, a step of preparing a carbon material, a carbonized material or a graphitized material, and forming a polypyrrole layer on the surface of each of the above materials are described. And a method for producing an electrode material for a lithium secondary battery in which a heat treatment is further performed in a state where a polypyrrole layer is formed on the surface of each of the above materials.

【0035】ここで、更に行う熱処理は、炭素材料であ
れば全体として炭素化やグラファイト化を行う温度範囲
での熱処理であり、炭素化材料であればポリピロールを
も炭素化するか又は全体としてグラファイト化する温度
範囲での熱処理であり、又はグラファイト化材料であれ
ばポリピロールをもグラファイト化する温度範囲での熱
処理を意味する。
Here, the heat treatment to be further performed is a heat treatment in a temperature range in which carbonization or graphitization is performed as a whole in the case of a carbon material, and in the case of a carbonized material, polypyrrole is also carbonized or graphite is entirely formed. This is a heat treatment in a temperature range in which the material is a graphitized material, or a graphite material in the case of polypyrrole.

【0036】なお、炭素化材料を用意する工程は、炭素
材料を500℃以上1200℃以下の範囲で熱処理をす
る熱処理工程を含み、グラファイト化材料を用意する工
程が、1200℃以上3000℃以下の範囲で熱処理を
する熱処理工程を含むことが好適である。
The step of preparing the carbonized material includes a heat treatment step of heat-treating the carbon material at a temperature of 500 ° C. or more and 1200 ° C. or less, and the step of preparing the graphitized material includes a heat treatment of 1200 ° C. to 3000 ° C. It is preferable to include a heat treatment step of performing heat treatment in the range.

【0037】又、同様に、ポリピロールを炭素化する工
程は、ポリピロールを500℃以上1200℃以下の範
囲で熱処理をする熱処理工程を含み、ポリピロールをグ
ラファイト化する工程は、1200℃以上3000℃以
下の範囲で熱処理をする熱処理工程を含むことも好適で
ある。
Similarly, the step of carbonizing the polypyrrole includes a heat treatment step of heat-treating the polypyrrole at a temperature of 500 ° C. to 1200 ° C., and the step of graphitizing the polypyrrole includes a step of 1200 ° C. to 3000 ° C. It is also preferable to include a heat treatment step of performing heat treatment in the range.

【0038】ここで、炭素化やグラファイト化とは、出
発原料である炭素材料から、より結晶化の進んだ炭素材
料であることを意味しており、炭素化よりもグラファイ
ト化の方が一層結晶化が進んだことを意味している。
Here, the term “carbonization” or “graphitization” means that the starting material is a carbon material that has been further crystallized from the starting carbon material. Graphitization is more crystalline than carbonization. It means that progress has been made.

【0039】又、炭素化やグラファイト化が可能な材料
であれば、炭素化は500℃以上1200℃の範囲の熱
処理で行われ、グラファイト化は1200℃以上300
0℃以下の範囲の熱処理で行われることが一般的であ
る。
If the material can be carbonized or graphitized, carbonization is performed by heat treatment in the range of 500 ° C. or more and 1200 ° C., and graphitization is performed between 1200 ° C. and 300 ° C.
Generally, the heat treatment is performed at a temperature of 0 ° C. or lower.

【0040】そして、ポリピロ−ル層を形成する工程
が、ピロ−ルモノマ−を用意する工程と、前記ピロール
モノマーを電解重合する工程とを有するものであっても
よいし、ピロ−ルモノマ−を用意する工程と、前記ピロ
ールモノマーを化学重合する工程とを有するものであっ
てもよい。
The step of forming the polypyrrole layer may include a step of preparing a pyrrole monomer and a step of electrolytically polymerizing the pyrrole monomer, or a step of preparing the pyrrole monomer. And a step of chemically polymerizing the pyrrole monomer.

【0041】又、ポリピロ−ル層を形成する工程で、芳
香族化合物を含む電解質を用いるか、芳香族化合物を含
む酸化剤を用いることが好適である。
In the step of forming the polypyrrole layer, it is preferable to use an electrolyte containing an aromatic compound or an oxidizing agent containing an aromatic compound.

【0042】つまり、電解重合法にしろ、化学的重合法
にしろ、ポリピロ−ル層には酸化剤あるいはアニオンが
含有されるが、ポリピロ−ル層を炭素材料層として有効
に残すためには酸化剤やアニオンは芳香環を有するもの
でなければならない。
That is, the oxidizing agent or the anion is contained in the polypyrrole layer regardless of the electrolytic polymerization method or the chemical polymerization method. The agent or anion must have an aromatic ring.

【0043】そうでなければ熱処理によりポリピロ−ル
層は消失してしまうからである。さて、電池の電極とし
て用いる場合、熱処理後、粉砕処理をし所望の粉末の大
きさにして使用するわけであるが、粉砕処理を最適化す
ることにより、さらなる電池特性の向上が図られること
はもちろんである。
Otherwise, the polypyrrole layer disappears due to the heat treatment. By the way, when used as an electrode of a battery, after heat treatment, it is subjected to a pulverizing treatment to obtain a desired powder size, but by optimizing the pulverizing treatment, it is not possible to further improve the battery characteristics. Of course.

【0044】よって、粉末としては、大きさばかりでな
く形状の影響も大きく、形状としては無定型のものか
ら、球状、繊維状のものも使用可能である。
Therefore, as the powder, not only the size but also the influence of the shape are great. The shape can be from amorphous to spherical or fibrous.

【0045】なお、炭素化材料やグラファイト化材料を
作製する原料としては、石油ピッチ系、ポリイミドやフ
ェノ−ル樹脂等が好適に使用可能である。
As a raw material for producing a carbonized material or a graphitized material, a petroleum pitch-based material, polyimide, phenol resin or the like can be suitably used.

【0046】[0046]

【作用】以上の構成により、電池の活物質であるリチウ
ムイオンのトラッピングが減少し、インタ−カレ−ショ
ンを含めたド−ピング量を増やし、そしてデインタ−カ
レ−ション、脱ド−ピングも効率よく行える。
According to the above construction, the trapping of lithium ions, which is the active material of the battery, is reduced, the amount of doping including intercalation is increased, and deintercalation and dedoping are efficient. Well done.

【0047】よって、炭素材料の電極へのリチウムイオ
ンの充電特性、放電特性が向上するから、電池特性の充
放電量、充放電効率、充電速度、繰り返し安定性等の電
池電池特性の改善が図られる。
Therefore, the charging characteristics and discharging characteristics of lithium ions to the carbon material electrode are improved, so that the battery characteristics such as the charge / discharge amount, charging / discharging efficiency, charging speed, and repetition stability of the battery characteristics can be improved. Can be

【0048】[0048]

【実施例】以下、本発明の各実施例につき、比較例と対
比させながら詳細に説明をする。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below in comparison with comparative examples.

【0049】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例
について説明をする。
Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.

【0050】本実施例については、正極材としては、L
iCoO3を用い、焼成は900℃の空気中で行った。
In this embodiment, the cathode material is L
The firing was performed in air at 900 ° C. using iCoO 3 .

【0051】そして、結着材としては、ポリフッ化ビニ
リデンを用い、有機溶媒を用いてスラリ−状にした。
Then, polyvinylidene fluoride was used as a binder, and a slurry was formed using an organic solvent.

【0052】その後、アルミニウム箔上に塗布し、乾燥
後、更に圧縮成型して正極を形成した。
Thereafter, the composition was applied on an aluminum foil, dried, and then compression-molded to form a positive electrode.

【0053】一方、負極材の炭素材料の出発原料として
はポリイミド粉末を用い、800℃の温度で焼成し、炭
素化を完了した。
On the other hand, a polyimide powder was used as a starting material of the carbon material for the negative electrode material, and calcined at a temperature of 800 ° C. to complete the carbonization.

【0054】次に、このように炭素化された炭素化材料
の表面に、フェノキシ系樹脂からなるポリアニオンを電
解質として用いて、電解重合法により、膜厚1μm程度
のポリピロ−ル膜を形成した。
Next, a polypyrrole film having a thickness of about 1 μm was formed on the surface of the carbonized material thus carbonized by electrolytic polymerization using a polyanion composed of a phenoxy resin as an electrolyte.

【0055】その後、ボ−ルミリングにより粒子サイズ
を揃えるために粉砕処理を行った。そして、結着材とし
ては、ポリフッ化ビニリデンを用い、有機溶媒を用いて
スラリ−状にした。
Thereafter, a pulverizing treatment was carried out to make the particle size uniform by ball milling. Then, polyvinylidene fluoride was used as a binder, and a slurry was formed using an organic solvent.

【0056】その後、アルミニウム箔上に塗布し、乾燥
後、更に圧縮成型して負極を形成した。
Thereafter, the composition was applied on an aluminum foil, dried, and then compression-molded to form a negative electrode.

【0057】なお、800℃熱処理後の(002)面の
面間隔d002は3.75Å、c軸方向の結晶の大きさ
Lcは20Åであった。
The plane spacing d002 of the (002) plane after the heat treatment at 800 ° C. was 3.75 °, and the crystal size Lc in the c-axis direction was 20 °.

【0058】そして、基本組成として、溶媒をプロピレ
ンカ−ボネ−ト、電解質をLiPF 6とした組合せの電
解液を用いて、円筒型のリチウム2次電池を作製した。
As a basic composition, the solvent is
LiPF for anchor carbonate and electrolyte 6Of the combination
Using the solution, a cylindrical lithium secondary battery was produced.

【0059】このように作製した電池を用いて、充放電
量のロス、繰り返し安定性について評価を行った。
Using the battery thus manufactured, the loss of charge / discharge amount and the repetition stability were evaluated.

【0060】その結果を、(表1)の試料1にまとめ
た。
The results are summarized in Sample 1 in (Table 1).

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】(実施例2)ポリピロール膜形成後の熱処
理温度を2700℃で行ったこと以外、実施例1と同様
にリチウム2次電池を作製し、(表1)の試料2に示さ
れる評価結果を得た。
Example 2 A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature after forming the polypyrrole film was 2700 ° C., and the evaluation results shown in Sample 2 in Table 1 were obtained. I got

【0063】(実施例3)炭素化する出発原料を石油ピ
ッチとして、電解重合法に代えてベンゼンスルホン酸を
酸化剤とした化学重合法によりポリピロ−ル膜を得たこ
と以外、実施例2と同様にリチウム2次電池を作製し、
(表1)の試料3に示される評価結果を得た。
Example 3 The procedure of Example 2 was repeated except that the starting material to be carbonized was petroleum pitch and a polypyrrole film was obtained by a chemical polymerization method using benzenesulfonic acid as an oxidizing agent instead of the electrolytic polymerization method. Similarly, a lithium secondary battery is manufactured,
The evaluation result shown in Sample 3 of (Table 1) was obtained.

【0064】なお、800℃熱処理後の炭素化物のd0
02は3.47Åで、結晶の大きさLcは40Åであっ
た。
Incidentally, d0 of the carbonized material after the heat treatment at 800 ° C.
02 was 3.47 ° and the crystal size Lc was 40 °.

【0065】(実施例4)出発原料の石油ピッチを27
00℃で熱処理してグラファイト化したこと以外、実施
例3と同様にリチウム2次電池を作製し、(表1)の試
料4に示される評価結果を得た。
(Example 4) The petroleum pitch of the starting material was 27
A lithium secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 3, except that the graphite was formed by heat treatment at 00 ° C., and the evaluation result shown in Sample 4 of (Table 1) was obtained.

【0066】なお、2700℃熱処理後のグラファイト
化物のd002は3.37Å、Lcは380Åであっ
た。
The d002 of the graphite after the heat treatment at 2700 ° C. was 3.37 ° and Lc was 380 °.

【0067】(実施例5)本実施例では、出発材料とし
てポリイミドフィルムを用い、このポリイミドフィルム
に熱処理をすることなく実施例3と同様にしてポリピロ
−ル膜を作製した後、2500℃で熱処理を行ってグラ
ファイト化したフィルムを作製した。
Example 5 In this example, a polyimide film was used as a starting material, and a polypyrrole film was produced in the same manner as in Example 3 without performing heat treatment on the polyimide film. Was performed to produce a graphitized film.

【0068】そして、このフィルムを上記実施例と同様
に粉砕処理等して、リチウム2次電池を作製した。
Then, this film was pulverized in the same manner as in the above-mentioned example to produce a lithium secondary battery.

【0069】その結果を、(表1)の試料5に示す。 (比較例1)比較例1として、800℃の温度で焼成し
て炭素化を完了したのみで、ポリピロール膜を形成する
ことのなかった炭素材料を用いたこと以外は、実施例1
と同様にリチウム2次電池を作製した。
The results are shown in Sample 5 of (Table 1). (Comparative Example 1) Comparative Example 1 was performed in the same manner as in Example 1 except that a carbon material was used, which was fired at a temperature of 800 ° C to complete carbonization and did not form a polypyrrole film.
In the same manner as in the above, a lithium secondary battery was produced.

【0070】その結果を、(表2)の比較例1に示す。The results are shown in Comparative Example 1 in (Table 2).

【0071】[0071]

【表2】 [Table 2]

【0072】(比較例2)比較例2として、2700℃
の温度で焼成してグラファイト化を完了したのみで、ポ
リピロール膜を形成することのなかった炭素材料を用い
たこと以外は、実施例1と同様にリチウム2次電池を作
製した。
Comparative Example 2 As Comparative Example 2, 2700 ° C.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a carbon material which was only fired at the temperature described above to complete the graphitization and did not form a polypyrrole film was used.

【0073】その結果を、(表2)の比較例2に示す。
以上の各実施例と比較例の評価結果を参照すれば、充放
電を40サイクルまで繰り返した結果によると、充放電
特性の繰り返し安定性において顕著な差異が認められ、
炭素材料にポリピロール膜を形成し複合化後熱処理した
効果が、発現していることが確認された。
The results are shown in Comparative Example 2 in (Table 2).
Referring to the evaluation results of each of the above Examples and Comparative Examples, according to the results of repeating charging and discharging up to 40 cycles, a remarkable difference in repetition stability of charging and discharging characteristics was observed,
It was confirmed that the effect obtained by forming a polypyrrole film on the carbon material and heat-treating the composite material was exhibited.

【0074】なお、フェノール樹脂等を用いた他の実施
例については省略するが、出発原料である炭素材料上に
直接ポリピロール膜を形成しても、一旦炭素化したりグ
ラファイト化した後でポリピロール膜を形成しても、炭
素化やグラファイト化が可能な出発原料を用い熱処理す
る限り同様の効果が確認されている。
Although other examples using a phenol resin or the like are omitted, even if a polypyrrole film is formed directly on a carbon material as a starting material, the polypyrrole film may be formed after carbonization or graphitization. Even if it is formed, similar effects have been confirmed as long as heat treatment is performed using a starting material that can be carbonized or graphitized.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、負極材
料として好適に用いられる炭素化物あるいはグラファイ
ト化物を作製し得る炭素材料とポリピロ−ルとを複合化
することにより、充放電量、その効率、繰り返し安定性
の優れたリチウム2次電池が提供できるものである。
As described above, according to the present invention, a carbon material capable of producing a carbonized material or a graphitized material suitably used as a negative electrode material and polypyrrol are compounded to obtain a charge / discharge amount, It is possible to provide a lithium secondary battery having excellent efficiency and repetition stability.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−46756(JP,A) 特開 昭61−214371(JP,A) 特開 平4−220948(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/02 - 4/04 H01M 4/58 H01M 10/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-46756 (JP, A) JP-A-61-214371 (JP, A) JP-A-4-220948 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/02-4/04 H01M 4/58 H01M 10/40

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 熱処理された炭素材料とポリピロールと
電解重合又は化学重合により複合化して形成されたリ
チウム2次電池用電極材料。
1. An electrode material for a lithium secondary battery formed by complexing a heat-treated carbon material and polypyrrole by electrolytic polymerization or chemical polymerization .
【請求項2】 炭素材料とポリピロールとが、炭素化又
はグラファイト化して複合化されている請求項1記載の
リチウム2次電池用電極材料。
2. The electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the carbon material and polypyrrole are carbonized or graphitized to form a composite.
【請求項3】 炭素材料の表面にポロピロールが複合さ
れている請求項1記載のリチウム2次電池用電極材料。
(3) Polypyrrole is compounded on the surface of the carbon material.
The electrode material for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein
【請求項4】 炭素材料を用意する工程と、前記炭素材
料の表面にポリピロール層を形成する工程と、前記炭素
材料の表面にポリピロール層が形成された状態で炭素化
又はグラファイト化する工程とを有するリチウム2次電
池用電極材料の製造方法。
4. A step of preparing a carbon material, a step of forming a polypyrrole layer on the surface of the carbon material, and a step of carbonizing or graphitizing the polypyrrole layer with the polypyrrole layer formed on the surface of the carbon material. A method for producing an electrode material for a lithium secondary battery having the same.
【請求項5】 炭素化材料を用意する工程と、前記炭素
化材料の表面にポリピロール層を形成する工程と、前記
炭素化材料の表面に形成されたポリピロール層をも炭素
化する工程とを有するリチウム2次電池用電極材料の製
造方法。
5. A step of preparing a carbonized material, a step of forming a polypyrrole layer on the surface of the carbonized material, and a step of also carbonizing the polypyrrole layer formed on the surface of the carbonized material. A method for producing an electrode material for a lithium secondary battery.
【請求項6】 炭素化材料を用意する工程と、前記炭素
化材料の表面にポリピロール層を形成する工程と、前記
炭素化材料の表面にポリピロール層が形成された状態で
グラファイト化する工程とを有するリチウム2次電池用
電極材料の製造方法。
6. A step of preparing a carbonized material, a step of forming a polypyrrole layer on the surface of the carbonized material, and a step of graphitizing the polypyrrole layer on the surface of the carbonized material. A method for producing an electrode material for a lithium secondary battery having the same.
【請求項7】 グラファイト化材料を用意する工程と、
前記グラファイト化材料の表面にポリピロール層を形成
する工程と、前記グラファイト化材料の表面に形成され
たポリピロール層をもグラファイト化する工程とを有す
るリチウム2次電池用電極材料の製造方法。
7. A step of providing a graphitized material;
A method for producing an electrode material for a lithium secondary battery, comprising: a step of forming a polypyrrole layer on the surface of the graphitized material; and a step of also graphitizing the polypyrrole layer formed on the surface of the graphitized material.
【請求項8】 炭素化材料を用意する工程が、炭素材料
を500℃以上1200℃以下の範囲で熱処理をする熱
処理工程を含む請求項5又は6記載のリチウム2次電池
用電極材料の製造方法。
8. The method for producing an electrode material for a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the step of preparing the carbonized material includes a heat treatment step of heat-treating the carbon material at a temperature of 500 ° C. to 1200 ° C. .
【請求項9】 グラファイト化材料を用意する工程が、
1200℃以上3000℃以下の範囲で熱処理をする熱
処理工程を含む請求項7記載のリチウム2次電池用電極
材料の製造方法。
9. The step of providing a graphitized material,
The method for producing an electrode material for a lithium secondary battery according to claim 7, further comprising a heat treatment step of performing a heat treatment at a temperature of 1200 ° C or more and 3000 ° C or less.
【請求項10】 ポリピロールを炭素化する工程が、ポ
リピロールを500℃以上1200℃以下の範囲で熱処
理をする熱処理工程を含む請求項4又は5記載のリチウ
ム2次電池用電極材料の製造方法。
10. The method for producing an electrode material for a lithium secondary battery according to claim 4, wherein the step of carbonizing the polypyrrole includes a heat treatment step of heat-treating the polypyrrole at a temperature of 500 ° C. or more and 1200 ° C. or less.
【請求項11】 ポリピロールをグラファイト化する工
程が、1200℃以上3000℃以下の範囲で熱処理を
する熱処理工程を含む請求項4、6又は7記載のリチウ
ム2次電池用電極材料の製造方法。
11. The method for producing an electrode material for a lithium secondary battery according to claim 4, wherein the step of graphitizing the polypyrrole includes a heat treatment step of performing a heat treatment at a temperature of 1200 ° C. or more and 3000 ° C. or less.
【請求項12】 ポリピロ−ル層を形成する工程が、ピ
ロ−ルモノマ−を用意する工程と、前記ピロールモノマ
ーを電解重合する工程とを有する請求項4から11のい
ずれか記載のリチウム2次電池用電極材料の製造方法。
12. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the step of forming a polypyrrole layer includes a step of preparing a pyrrole monomer and a step of electrolytically polymerizing the pyrrole monomer. Method of manufacturing electrode material for use.
【請求項13】 ポリピロ−ル層を形成する工程が、ピ
ロ−ルモノマ−を用意する工程と、前記ピロールモノマ
ーを化学重合する工程とを有する請求項4から11のい
ずれか記載のリチウム2次電池用電極材料の製造方法。
13. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the step of forming a polypyrrole layer includes a step of preparing a pyrrole monomer and a step of chemically polymerizing the pyrrole monomer. Method of manufacturing electrode material for use.
【請求項14】 ポリピロ−ル層を形成する工程で、電
解質として芳香族化合物を含む化合物を用いる請求項1
2記載のリチウム2次電池用電極材料の製造方法。
14. The method according to claim 1, wherein a compound containing an aromatic compound is used as an electrolyte in the step of forming the polypyrrole layer.
3. The method for producing an electrode material for a lithium secondary battery according to item 2.
【請求項15】 ポリピロ−ル層を形成する工程で、酸
化剤として芳香族化合物を含む化合物を用いる請求項1
3記載のリチウム2次電池用電極材料の製造方法。
15. The method according to claim 1, wherein in the step of forming the polypyrrole layer, a compound containing an aromatic compound is used as the oxidizing agent.
4. The method for producing an electrode material for a lithium secondary battery according to item 3.
【請求項16】 更に、炭素化又はグラファイト化され
たポリピロール層を有する炭素材料を無定型、球状又は
繊維状に処理する処理工程を有する請求項4から15の
いずれか記載のリチウム2次電池用電極材料の製造方
法。
16. The lithium secondary battery according to claim 4, further comprising a treatment step of treating a carbon material having a carbonized or graphitized polypyrrole layer into an amorphous, spherical, or fibrous form. Manufacturing method of electrode material.
【請求項17】 炭素材料は、石油ピッチ、ポリイミド
又はフェノ−ル樹脂である請求項16記載のリチウム2
次電池用電極材料の製造方法。
17. The lithium 2 according to claim 16, wherein the carbon material is petroleum pitch, polyimide or phenol resin.
Method for producing electrode material for secondary battery.
JP10333695A 1995-04-27 1995-04-27 Electrode material for lithium secondary battery and method for producing the same Expired - Fee Related JP3237456B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10333695A JP3237456B2 (en) 1995-04-27 1995-04-27 Electrode material for lithium secondary battery and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10333695A JP3237456B2 (en) 1995-04-27 1995-04-27 Electrode material for lithium secondary battery and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08298113A JPH08298113A (en) 1996-11-12
JP3237456B2 true JP3237456B2 (en) 2001-12-10

Family

ID=14351321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10333695A Expired - Fee Related JP3237456B2 (en) 1995-04-27 1995-04-27 Electrode material for lithium secondary battery and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3237456B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112013006722B4 (en) * 2013-02-22 2020-10-15 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Negative electrode active material, manufacturing method for the same and electric storage apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08298113A (en) 1996-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4861120B2 (en) Negative electrode active material, production method thereof, and negative electrode and lithium battery employing the same
JP4790402B2 (en) Cathode active material, method for producing the same, and cathode and lithium battery using the same
KR100818263B1 (en) Porous anode active material, method of preparing the same, and anode and lithium battery containing the material
JP2940172B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR101073223B1 (en) anode mixture for lithium secondary battery and Lithium secondary battery using the same
CN100347887C (en) Composite graphite negative electrode material for lithium ion secondary cell and its preparation method
KR101461220B1 (en) Negative active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and negative electrode and rechargeable lithium battery including the same
KR101328982B1 (en) Anode active material and method of preparing the same
KR101560553B1 (en) Anode active material for lithium rechargeable battery its preparation and lithium battery using same
KR20190093177A (en) Anode active material, anode and lithium secondary battery comprising the same
KR19980080096A (en) Lithium secondary battery and negative electrode manufacturing method
JP3276983B2 (en) Anode material for lithium secondary battery and method for producing the same
KR19980064693A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR101813302B1 (en) Anode active material and preparation method thereof
KR100318375B1 (en) Lithium ion secondary battery
CN114424368A (en) Negative electrode active material, method of preparing negative electrode active material, negative electrode including the same, and lithium secondary battery including the same
JP3237456B2 (en) Electrode material for lithium secondary battery and method for producing the same
KR20220136099A (en) Lithium secondary battery
JP3863514B2 (en) Lithium secondary battery
CN1225196A (en) Cathode material for lithium ion secondary battery, method for manufacturing the same, and lithium ion secondary battery using the same
JPH11273728A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP4080110B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JPH08306359A (en) Anode material for lithium secondary battery and its manufacture
JP2002343362A (en) Nonaqueous electrolyte solution secondary battery and its manufacturing method
JP2003272622A (en) Manufacturing method of negative electrode material for lithium secondary battery and lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees