JP3428034B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP3428034B2 JP3428034B2 JP07892392A JP7892392A JP3428034B2 JP 3428034 B2 JP3428034 B2 JP 3428034B2 JP 07892392 A JP07892392 A JP 07892392A JP 7892392 A JP7892392 A JP 7892392A JP 3428034 B2 JP3428034 B2 JP 3428034B2
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- JP
- Japan
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- negative electrode
- aqueous electrolyte
- secondary battery
- electrolyte secondary
- positive electrode
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液二次電池に
関し、特に、負極活物質として炭素材料粉末を使用する
非水電解液二次電池に関する。
関し、特に、負極活物質として炭素材料粉末を使用する
非水電解液二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオカメラやラジオカセット等
のポータブル機器の普及に伴い、使い捨てである一次電
池に代わって繰り返し使用できる二次電池の需要が高ま
っている。
のポータブル機器の普及に伴い、使い捨てである一次電
池に代わって繰り返し使用できる二次電池の需要が高ま
っている。
【０００３】現在使用されている二次電池の殆どは、ア
ルカリ電解液を用いたニッケルカドミウム電池である。
しかし、この電池の電圧は約１．２Ｖと低いため、エネ
ルギー密度を向上させることが困難であり、また、常温
での自己放電率が１カ月で２０％以上と高く、十分な寿
命が得られないという問題点を有している。
ルカリ電解液を用いたニッケルカドミウム電池である。
しかし、この電池の電圧は約１．２Ｖと低いため、エネ
ルギー密度を向上させることが困難であり、また、常温
での自己放電率が１カ月で２０％以上と高く、十分な寿
命が得られないという問題点を有している。
【０００４】そこで、電解液に非水溶媒を使用し、負極
にリチウム等の軽金属を使用する非水電解液二次電池が
提案されている。この非水電解液二次電池は、電圧が３
Ｖ以上と高く、高エネルギー密度を有し、しかも、自己
放電率が低いという利点を有する。しかしながら、負極
に使用する金属リチウム等が充放電の繰り返しによりデ
ンドライト状に成長して正極と接触し、その結果、電池
内部において短絡が生じるため、短寿命であり、やはり
実用化が困難である。
にリチウム等の軽金属を使用する非水電解液二次電池が
提案されている。この非水電解液二次電池は、電圧が３
Ｖ以上と高く、高エネルギー密度を有し、しかも、自己
放電率が低いという利点を有する。しかしながら、負極
に使用する金属リチウム等が充放電の繰り返しによりデ
ンドライト状に成長して正極と接触し、その結果、電池
内部において短絡が生じるため、短寿命であり、やはり
実用化が困難である。
【０００５】このような内部短絡の問題を解決するた
め、リチウム等を他の金属と合金化し、この合金を負極
に使用することも検討されているが、この場合には、こ
の負極となる合金が充放電に伴って微細粒子となるた
め、やはり十分な寿命が得られず、実用化が難しい。
め、リチウム等を他の金属と合金化し、この合金を負極
に使用することも検討されているが、この場合には、こ
の負極となる合金が充放電に伴って微細粒子となるた
め、やはり十分な寿命が得られず、実用化が難しい。
【０００６】そこで、例えば特開昭６２−９０８６３号
公報に開示されているようなコークス等の炭素質材料を
負極活物質として使用する非水電解液二次電池が提案さ
れている。この二次電池は負極における上述のような欠
点を有しておらず、サイクル寿命特性に優れている。
公報に開示されているようなコークス等の炭素質材料を
負極活物質として使用する非水電解液二次電池が提案さ
れている。この二次電池は負極における上述のような欠
点を有しておらず、サイクル寿命特性に優れている。
【０００７】そして、例えば正極活物質として、ＬｉX
ＭＯ2（Ｍは１種類又は１種類よりも多い遷移金属を表
し、０．０５＜ｘ＜１．１０である）を用いると、さら
に電池寿命が向上し、念願の高エネルギー密度の非水電
解液二次電池とすることができることから期待を集めて
いる。
ＭＯ2（Ｍは１種類又は１種類よりも多い遷移金属を表
し、０．０５＜ｘ＜１．１０である）を用いると、さら
に電池寿命が向上し、念願の高エネルギー密度の非水電
解液二次電池とすることができることから期待を集めて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、炭素質材料
を負極活物質として用いた非水電解液二次電池は、金属
リチウム等を負極活物質として用いた電池に比べて、自
己放電率が極めて高いという欠点がある。
を負極活物質として用いた非水電解液二次電池は、金属
リチウム等を負極活物質として用いた電池に比べて、自
己放電率が極めて高いという欠点がある。
【０００９】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、高エネルギー密度を有
し、サイクル寿命特性に優れるとともに自己放電率が低
い非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
鑑みて提案されたものであり、高エネルギー密度を有
し、サイクル寿命特性に優れるとともに自己放電率が低
い非水電解液二次電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、自己放電率
等の電池の特性は、比表面積が適正な炭素材料粉末を使
用することにより、改善されるとも知見を得るに至っ
た。
めに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、自己放電率
等の電池の特性は、比表面積が適正な炭素材料粉末を使
用することにより、改善されるとも知見を得るに至っ
た。
【００１１】このような知見に基づいて、本発明は、負
極活物質として炭素材料粉末を使用する非水電解液二次
電池において、前記炭素材料粉末として、比表面積が
０．５ｍ２／ｇ以上、１０ｍ２／ｇ以下であり、Ｘ線回
折法による（００２）面の面間隔が３．７０Å以上であ
り、真密度が１．７ｇ／ｃｍ３未満であり、空気気流中
における示差熱分析で７００℃以上の発熱ピークを有し
ない炭素質材料を粉砕し、分級したものを用いる。
極活物質として炭素材料粉末を使用する非水電解液二次
電池において、前記炭素材料粉末として、比表面積が
０．５ｍ２／ｇ以上、１０ｍ２／ｇ以下であり、Ｘ線回
折法による（００２）面の面間隔が３．７０Å以上であ
り、真密度が１．７ｇ／ｃｍ３未満であり、空気気流中
における示差熱分析で７００℃以上の発熱ピークを有し
ない炭素質材料を粉砕し、分級したものを用いる。
【００１２】本発明では、負極活物質として炭素材料粉
末を使用する。ここで、自己放電率を改善するとともに
良好なサイクル特性を達成するために、炭素材料粉末と
して、比表面積が０．５ｍ2／ｇ以上、１０ｍ2／ｇ以下
のものを使用する。
末を使用する。ここで、自己放電率を改善するとともに
良好なサイクル特性を達成するために、炭素材料粉末と
して、比表面積が０．５ｍ2／ｇ以上、１０ｍ2／ｇ以下
のものを使用する。
【００１３】非水電解液二次電池において、自己放電
は、粒径の細かい炭素材料粉末もしくは細孔を多く有す
る炭素材料粉末、すなわち、比表面積が大きな炭素材料
粉末を使用することにより引き起こされる。したがっ
て、自己放電を防止するためには比表面積の小さな炭素
材料粉末を使用することが好ましい。
は、粒径の細かい炭素材料粉末もしくは細孔を多く有す
る炭素材料粉末、すなわち、比表面積が大きな炭素材料
粉末を使用することにより引き起こされる。したがっ
て、自己放電を防止するためには比表面積の小さな炭素
材料粉末を使用することが好ましい。
【００１４】一方、炭素材料粉末の比表面積が小さ過ぎ
る場合には、充填密度が小さくなり、放電容量等の面で
不都合が生じる。
る場合には、充填密度が小さくなり、放電容量等の面で
不都合が生じる。
【００１５】炭素材料粉末として上記比表面積のものを
使用することにより、このような不都合が解消され、低
自己放電、良好なサイクル特性が得られることとなる。
なお、比表面積を０．５〜５ｍ2／ｇとすると、より自
己放電率、サイクル特性の点で好ましいものとなる。
使用することにより、このような不都合が解消され、低
自己放電、良好なサイクル特性が得られることとなる。
なお、比表面積を０．５〜５ｍ2／ｇとすると、より自
己放電率、サイクル特性の点で好ましいものとなる。
【００１６】なお、本発明において、比表面積とは、
Ｂ．Ｅ．Ｔ．１点法により測定された値であり、すなわ
ち、炭素材料粉末表面に単分子層吸着した窒素ガス量を
表面積に換算し、その重量で割ることにより容易に算出
することができる。
Ｂ．Ｅ．Ｔ．１点法により測定された値であり、すなわ
ち、炭素材料粉末表面に単分子層吸着した窒素ガス量を
表面積に換算し、その重量で割ることにより容易に算出
することができる。
【００１７】本発明において使用される炭素材料粉末を
得るために用いられる炭素質材料としては、熱分解炭素
類、コークス類（石油コークス、ピッチコークス、石炭
コークス等）、カーボンブラック（アセチレンブラック
等）、ガラス状炭素、有機高分子材料焼成体（有機高分
子材料を５００℃以上の適当な温度で不滑性ガス気流
中、あるいは真空中で焼成したもの）、炭素繊維等が挙
げられる。
得るために用いられる炭素質材料としては、熱分解炭素
類、コークス類（石油コークス、ピッチコークス、石炭
コークス等）、カーボンブラック（アセチレンブラック
等）、ガラス状炭素、有機高分子材料焼成体（有機高分
子材料を５００℃以上の適当な温度で不滑性ガス気流
中、あるいは真空中で焼成したもの）、炭素繊維等が挙
げられる。
【００１８】このうち特に、（００２）面の面間隔が
３．７０Å以上、真密度１．７０ｇ／ｃｍ３未満であ
り、且つ空気気流中における示差熱分析で７００℃以上
に発熱ピークを有しない炭素質材料が好適である。この
ような性質を有する材料としては、有機材料を焼成等の
手法により炭素化して得られる炭素質材料が挙げられ
る。この場合、炭素化の出発原料としては、フルフリル
アルコールあるいはフルフラールのホモポリマー、コポ
リマーよりなるフラン樹脂が好適である。具体的には、
フルフラール＋フェノール、フルフリルアルコール＋ジ
メチロール尿素、フルフリルアルコール、フルフリルア
ルコール＋ホルムアルデヒド、フルフリルアルコール＋
フルフラール、フルフラール＋ケトン類等よりなる重合
体が、非水電解質二次電池用負極材料として非常に良好
な特性を示す。あるいは、原料として水素／炭素原子比
０．６〜０．８の石油ピッチを用い、これに酸素を含む
官能基を導入し、いわゆる酸素架橋を施して酸素含有量
１０〜２０重量％の前駆体とした後、焼成して得られる
炭素質材料も好適である。
３．７０Å以上、真密度１．７０ｇ／ｃｍ３未満であ
り、且つ空気気流中における示差熱分析で７００℃以上
に発熱ピークを有しない炭素質材料が好適である。この
ような性質を有する材料としては、有機材料を焼成等の
手法により炭素化して得られる炭素質材料が挙げられ
る。この場合、炭素化の出発原料としては、フルフリル
アルコールあるいはフルフラールのホモポリマー、コポ
リマーよりなるフラン樹脂が好適である。具体的には、
フルフラール＋フェノール、フルフリルアルコール＋ジ
メチロール尿素、フルフリルアルコール、フルフリルア
ルコール＋ホルムアルデヒド、フルフリルアルコール＋
フルフラール、フルフラール＋ケトン類等よりなる重合
体が、非水電解質二次電池用負極材料として非常に良好
な特性を示す。あるいは、原料として水素／炭素原子比
０．６〜０．８の石油ピッチを用い、これに酸素を含む
官能基を導入し、いわゆる酸素架橋を施して酸素含有量
１０〜２０重量％の前駆体とした後、焼成して得られる
炭素質材料も好適である。
【００１９】さらには、前記フラン樹脂や石油ピッチ等
の炭素化する際にリン化合物、あるいはホウ素化合物を
添加することにより、リチウムに対するドープ量を大き
なものとした炭素質材料を使用可能である。
の炭素化する際にリン化合物、あるいはホウ素化合物を
添加することにより、リチウムに対するドープ量を大き
なものとした炭素質材料を使用可能である。
【００２０】一方、正極としては、二酸化マンガン、五
酸化バナジウムのような遷移金属酸化物や、硫化鉄、硫
化チタンのような遷移金属カルコゲン化物さらにはこれ
らとリチウムとの複合化物等を用いることができる。特
に、高電圧、高エネルギー密度が得られ、サイクル特性
に優れることから、リチウム・コバルト複合酸化物やリ
チウム・コバルト・ニッケル複合酸化物が好ましい。
酸化バナジウムのような遷移金属酸化物や、硫化鉄、硫
化チタンのような遷移金属カルコゲン化物さらにはこれ
らとリチウムとの複合化物等を用いることができる。特
に、高電圧、高エネルギー密度が得られ、サイクル特性
に優れることから、リチウム・コバルト複合酸化物やリ
チウム・コバルト・ニッケル複合酸化物が好ましい。
【００２１】電解液も、有機溶剤に電解質を溶解したも
のであれば、従来から知られたものがいずれも使用でき
る。したがって、有機溶剤としては、プロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等
のエステル類や、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、置換テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ピラン及
びその誘導体、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン等
のエーテル類や、３−メチル−２−オキサゾリジノン等
の３置換−２−オキサゾリジノン類や、スルホラン、メ
チルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等
が挙げられ、これらを単独若しくは２種類以上混合して
使用される。また、電解質としては、過塩素酸リチウ
ム、ホウフッ化リチウム、リンフッ化リチウム、塩化ア
ルミン酸リチウム、ハロゲン化リチウム、トリフルオロ
メタンスルホン酸リチウム等が使用できる。
のであれば、従来から知られたものがいずれも使用でき
る。したがって、有機溶剤としては、プロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等
のエステル類や、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、置換テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ピラン及
びその誘導体、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン等
のエーテル類や、３−メチル−２−オキサゾリジノン等
の３置換−２−オキサゾリジノン類や、スルホラン、メ
チルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等
が挙げられ、これらを単独若しくは２種類以上混合して
使用される。また、電解質としては、過塩素酸リチウ
ム、ホウフッ化リチウム、リンフッ化リチウム、塩化ア
ルミン酸リチウム、ハロゲン化リチウム、トリフルオロ
メタンスルホン酸リチウム等が使用できる。
【００２２】
【作用】非水電解液二次電池において、負極活物質とし
て比表面積の大きな炭素材料粉末を使用すると、比表面
積の大きな炭素材料粉末は、活性が高いため、自己放電
率が増大する。一方、比表面積の小さ過ぎる炭素材料粉
末を使用すると、充填密度が低くなり、放電容量が劣化
する。
て比表面積の大きな炭素材料粉末を使用すると、比表面
積の大きな炭素材料粉末は、活性が高いため、自己放電
率が増大する。一方、比表面積の小さ過ぎる炭素材料粉
末を使用すると、充填密度が低くなり、放電容量が劣化
する。
【００２３】このような非水電解液二次電池において、
負極材料として比表面積が所定の条件を満たす炭素材料
粉末を使用すると、自己放電が抑制され、充填密度も高
くなり、放電容量等の面でも有利となる。
負極材料として比表面積が所定の条件を満たす炭素材料
粉末を使用すると、自己放電が抑制され、充填密度も高
くなり、放電容量等の面でも有利となる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明を適用した実施例について、図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００２５】まず、図１に示す非水電解液二次電池を以
下のように作成した。
下のように作成した。
【００２６】帯状正極２は次のようにして作製した。
【００２７】炭酸リチウム０．５モルと炭酸コバルト１
モルを混合し、９００℃の空気中で５時間焼成してＬｉ
ＣｏＯ2を得た。正極活物質としてこのＬｉＣｏＯ2を９
１重量部、導電剤としてグラファイト６重量部、結着剤
としてポリフッ化ビニリデン３重量部を混合し、正極合
剤とした。この正極合剤をＮ−メチルピロリドンに分散
させてスラリー（ペースト状）にした。
モルを混合し、９００℃の空気中で５時間焼成してＬｉ
ＣｏＯ2を得た。正極活物質としてこのＬｉＣｏＯ2を９
１重量部、導電剤としてグラファイト６重量部、結着剤
としてポリフッ化ビニリデン３重量部を混合し、正極合
剤とした。この正極合剤をＮ−メチルピロリドンに分散
させてスラリー（ペースト状）にした。
【００２８】正極集電体として厚さ２０μｍの帯状のア
ルミニウム箔を用い、この正極合剤スラリーを集電体の
両面に均一に塗布し、溶剤を乾燥後、圧縮成形して帯状
正極２を作製した。なお、成形後の合剤厚さは両面共に
８０μｍで同一とし、電極の幅は３１．５ｍｍ、長さは
６５０ｍｍとした。
ルミニウム箔を用い、この正極合剤スラリーを集電体の
両面に均一に塗布し、溶剤を乾燥後、圧縮成形して帯状
正極２を作製した。なお、成形後の合剤厚さは両面共に
８０μｍで同一とし、電極の幅は３１．５ｍｍ、長さは
６５０ｍｍとした。
【００２９】次に、帯状負極１を次のようにして作製し
た。
た。
【００３０】出発原料として石油ピッチを用い、これを
酸素を含む官能基を１０〜２０重量％導入（いわゆる酸
素架橋）した後、不活性ガス気流中１０００℃で焼成し
て、ガラス状に近い性質を持った炭素質材料を得た。こ
の材料について、Ｘ線回折測定を行った結果、（００
２）面の面間隔は、３．７６Åであった。また、ピクノ
メータ法により真比重を測定したところ、１．５８ｇ／
ｃｍ３であった。この炭素材料を粉砕し、風力分級を行
い、表１に示す比表面積を有する炭素材料粉末を得た。
酸素を含む官能基を１０〜２０重量％導入（いわゆる酸
素架橋）した後、不活性ガス気流中１０００℃で焼成し
て、ガラス状に近い性質を持った炭素質材料を得た。こ
の材料について、Ｘ線回折測定を行った結果、（００
２）面の面間隔は、３．７６Åであった。また、ピクノ
メータ法により真比重を測定したところ、１．５８ｇ／
ｃｍ３であった。この炭素材料を粉砕し、風力分級を行
い、表１に示す比表面積を有する炭素材料粉末を得た。
【００３１】このようにして得た炭素質材料粉末を負極
活物質担持体とし、これを９０重量部、結着剤としてポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部を混合し、
負極合剤を調整した。この負極合剤を、溶剤であるＮ−
メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー（ペース
ト状）にした。
活物質担持体とし、これを９０重量部、結着剤としてポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）１０重量部を混合し、
負極合剤を調整した。この負極合剤を、溶剤であるＮ−
メチル−２−ピロリドンに分散させてスラリー（ペース
ト状）にした。
【００３２】負極集電体として厚さ１０μｍの帯状の銅
箔を用い、この負極合剤スラリーを集電体の両面に塗布
し、溶剤を乾燥した後、ローラープレス機により圧縮成
型して帯状負極１とした。なお、成型後の合剤厚さは両
面共に８０μｍで同一とし、電極の幅は３３．５ｍｍ、
長さは７００ｍｍとした。
箔を用い、この負極合剤スラリーを集電体の両面に塗布
し、溶剤を乾燥した後、ローラープレス機により圧縮成
型して帯状負極１とした。なお、成型後の合剤厚さは両
面共に８０μｍで同一とし、電極の幅は３３．５ｍｍ、
長さは７００ｍｍとした。
【００３３】帯状正極２、帯状負極１及び厚さ２５μ
ｍ、幅３６ｍｍの微多孔性ポリプロピレンフィルムより
なるセパレータ３を負極、セパレータ、正極、セパレー
タの順に積層してから、この積層体を渦巻型に多数回巻
回し、最外周セパレータ最終端部をテープで固定し、渦
巻式電極を作製した。なお、この渦巻式電極の中心部の
中空部分の内径は３．５ｍｍ、外径は１９．７ｍｍであ
った。
ｍ、幅３６ｍｍの微多孔性ポリプロピレンフィルムより
なるセパレータ３を負極、セパレータ、正極、セパレー
タの順に積層してから、この積層体を渦巻型に多数回巻
回し、最外周セパレータ最終端部をテープで固定し、渦
巻式電極を作製した。なお、この渦巻式電極の中心部の
中空部分の内径は３．５ｍｍ、外径は１９．７ｍｍであ
った。
【００３４】このようにして作製した渦巻式電極を、ニ
ッケルめっきを施した鉄製電池缶５に収納した。渦巻き
式電極上下両面には絶縁板４を配設し、アルミニウム製
正極リード１２を正極集電体から導出して電池蓋７に、
ニッケル製負極リード１１を負極集電体から導出して電
池缶５に溶接した。この電池缶５の中にプロピレンカー
ボネートと１，２−ジメトキシエタンとの等容量混合溶
媒中にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割合で溶解した電解液
を注入した。
ッケルめっきを施した鉄製電池缶５に収納した。渦巻き
式電極上下両面には絶縁板４を配設し、アルミニウム製
正極リード１２を正極集電体から導出して電池蓋７に、
ニッケル製負極リード１１を負極集電体から導出して電
池缶５に溶接した。この電池缶５の中にプロピレンカー
ボネートと１，２−ジメトキシエタンとの等容量混合溶
媒中にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割合で溶解した電解液
を注入した。
【００３５】そして、アスファルトで表面を塗布した絶
縁封口ガスケット６を介して電池缶５をかしめることに
より電池蓋７を固定し、電池内の気密性を保持させ、直
径２０ｍｍ、高さ４２ｍｍの円筒型非水電解質電池（実
施例電池１〜実施例電池４および比較例電池１〜比較例
電池３）を作成した。
縁封口ガスケット６を介して電池缶５をかしめることに
より電池蓋７を固定し、電池内の気密性を保持させ、直
径２０ｍｍ、高さ４２ｍｍの円筒型非水電解質電池（実
施例電池１〜実施例電池４および比較例電池１〜比較例
電池３）を作成した。
【００３６】なお、炭素質材料粉末の比表面積は、炭素
材料を粉砕して炭素質材料とする際の粉砕条件及び分級
条件を変えることにより調整した。各電池において使用
した炭素質材料の比表面積は表１に示す通りである。
材料を粉砕して炭素質材料とする際の粉砕条件及び分級
条件を変えることにより調整した。各電池において使用
した炭素質材料の比表面積は表１に示す通りである。
【００３７】
【表１】
【００３８】次に、このようにして作成した電池につい
て、充電電流１Ａ、終止電圧４．１Ｖまでの定電流充電
を行い、次に、放電抵抗１６Ω、終止電圧２．７５Ｖま
での定抵抗放電を行うといった充放電を１０回繰り返し
行い、１０回目の放電時の放電容量（以下、「保存前容
量」という）を測定した。次に、再び上述の場合と同じ
条件で充電した後、各電池を温度２４℃条件下で３０日
間放置した。放置後、上述の場合と同じ条件で１回放電
して放電容量（以下、「保存後容量」という）を測定し
た。そして、このようにして測定した保存前容量、保存
後容量より自己放電率を算出した。自己放電率の算出式
を数１に示す。
て、充電電流１Ａ、終止電圧４．１Ｖまでの定電流充電
を行い、次に、放電抵抗１６Ω、終止電圧２．７５Ｖま
での定抵抗放電を行うといった充放電を１０回繰り返し
行い、１０回目の放電時の放電容量（以下、「保存前容
量」という）を測定した。次に、再び上述の場合と同じ
条件で充電した後、各電池を温度２４℃条件下で３０日
間放置した。放置後、上述の場合と同じ条件で１回放電
して放電容量（以下、「保存後容量」という）を測定し
た。そして、このようにして測定した保存前容量、保存
後容量より自己放電率を算出した。自己放電率の算出式
を数１に示す。
【００３９】
【数１】
【００４０】さらに、上述と同様な充放電を１０回繰り
返し行い、１０回目の放電容量（以下、「初期容量」と
いう）を測定した。
返し行い、１０回目の放電容量（以下、「初期容量」と
いう）を測定した。
【００４１】自己放電率および初期放電容量を表２に、
また比表面積と自己放電率および初期容量の関係を図２
に示す。
また比表面積と自己放電率および初期容量の関係を図２
に示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】図２において、自己放電率を見ると、自己
放電率は炭素材料粉末の比表面積が大きくなるのに伴っ
て増大しており、炭素材料粉末が１０ｍ2 ／ｇを越える
と実用限界である３０％を上回るようになる。したがっ
て、自己放電率を実用的な範囲に抑えるには、炭素材料
粉末の比表面積を１０ｍ2 ／ｇ以下とする必要がある。
放電率は炭素材料粉末の比表面積が大きくなるのに伴っ
て増大しており、炭素材料粉末が１０ｍ2 ／ｇを越える
と実用限界である３０％を上回るようになる。したがっ
て、自己放電率を実用的な範囲に抑えるには、炭素材料
粉末の比表面積を１０ｍ2 ／ｇ以下とする必要がある。
【００４４】一方、比表面積が１０ｍ2 ／ｇ以下の範囲
において、初期放電容量を見ると、炭素材料粉末の比表
面積が０．５ｍ2 ／ｇ以下となると初期放電容量がかな
り低下し、負極材料として炭素材料粉末を使用するメリ
ットが得られなくなる。
において、初期放電容量を見ると、炭素材料粉末の比表
面積が０．５ｍ2 ／ｇ以下となると初期放電容量がかな
り低下し、負極材料として炭素材料粉末を使用するメリ
ットが得られなくなる。
【００４５】したがって、自己放電、初期容量、サイク
ル特性全ての面において優れる非水電解液二次電池を得
るには、比表面積が０．５ｍ2／ｇ以上１０ｍ2／ｇ以下
であるような炭素材料粉末、好ましくは比表面積が０．
５ｍ2／ｇ以上５ｍ2／ｇ以下であるような炭素材料粉末
を使用することが必要であることがわかった。
ル特性全ての面において優れる非水電解液二次電池を得
るには、比表面積が０．５ｍ2／ｇ以上１０ｍ2／ｇ以下
であるような炭素材料粉末、好ましくは比表面積が０．
５ｍ2／ｇ以上５ｍ2／ｇ以下であるような炭素材料粉末
を使用することが必要であることがわかった。
【００４６】なお、本実施例では、正極活物質としてＬ
ｉＣｏＯ2 を使用したが、他の正極活物質として、Ｌｉ
XＭＯ2（Ｍは１種類又は１種類よりも多い遷移金属）を
用いた場合でも本発明の効果は同様に発揮される。
ｉＣｏＯ2 を使用したが、他の正極活物質として、Ｌｉ
XＭＯ2（Ｍは１種類又は１種類よりも多い遷移金属）を
用いた場合でも本発明の効果は同様に発揮される。
【００４７】また、電池の形状としても、円筒型の他、
角型、コイン型、ボタン型等いずれも採用可能である。
さらに、非水電解質は、固体であってもよく、この場
合、従来から公知の固体電解質を用いることができる。
角型、コイン型、ボタン型等いずれも採用可能である。
さらに、非水電解質は、固体であってもよく、この場
合、従来から公知の固体電解質を用いることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では、負極活物質となる炭素材料粉末の比表面積を適
正なものとしているので、低自己放電率であるととも
に、初期容量が高く、しかも炭素材料粉末の充填密度が
高い非水電解液二次電池を得ることができる。
明では、負極活物質となる炭素材料粉末の比表面積を適
正なものとしているので、低自己放電率であるととも
に、初期容量が高く、しかも炭素材料粉末の充填密度が
高い非水電解液二次電池を得ることができる。
【００４９】したがって、本発明によれば、エネルギー
密度、サイクル特性、初期容量、自己放電率において優
れ、実用性の高い非水電解液二次電池を得ることが可能
である。
密度、サイクル特性、初期容量、自己放電率において優
れ、実用性の高い非水電解液二次電池を得ることが可能
である。
【図１】本発明の非水電解液二次電池の一構成例を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】炭素材料粉末の比表面積と自己放電率および初
期容量の関係を示す特性図である。
期容量の関係を示す特性図である。
１ 帯状負極、 ２ 帯状正極、 ３ セパレータ、
４ 絶縁板、 ５ 電池缶、 ６ 封口ガスケット、
７ 電池蓋、 ９ 負極集電体、 １０ 正極集電体、
１１ 負極リード、 １２ 正極リード
４ 絶縁板、 ５ 電池缶、 ６ 封口ガスケット、
７ 電池蓋、 ９ 負極集電体、 １０ 正極集電体、
１１ 負極リード、 １２ 正極リード
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊達 尚幸
福島県郡山市日和田町高倉字下杉下１−
１ 株式会社ソニー・エナジー・テック
郡山工場内
(56)参考文献 特開 昭63−121159（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−285872（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−161676（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/00 - 4/62
Claims (3)
- 【請求項１】 負極活物質として炭素材料粉末を使用す
る非水電解液二次電池において、 前記炭素材料粉末は、比表面積が０．５ｍ２／ｇ以上、
１０ｍ２／ｇ以下であり、Ｘ線回折法による（００２）
面の面間隔が３．７０Å以上であり、真密度が１．７ｇ
／ｃｍ３未満であり、空気気流中における示差熱分析で
７００℃以上の発熱ピークを有しない炭素質材料を粉砕
し、分級したものであることを特徴とする非水電解液二
次電池。 - 【請求項２】 正極活物質として、リチウム・コバルト
複合酸化物又はリチウム・コバルト・ニッケル複合酸化
物を使用することを特徴とする請求項１記載の非水電解
液二次電池。 - 【請求項３】 前記負極活物質が負極集電体の両面に塗
布されてなる負極と、前記正極活物質が正極集電体の両
面に塗布されてなる正極とが、セパレータを介して巻回
されていることを特徴とする請求項２記載の非水電解液
二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07892392A JP3428034B2 (ja) | 1992-02-29 | 1992-02-29 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07892392A JP3428034B2 (ja) | 1992-02-29 | 1992-02-29 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05242890A JPH05242890A (ja) | 1993-09-21 |
| JP3428034B2 true JP3428034B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=13675386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07892392A Expired - Lifetime JP3428034B2 (ja) | 1992-02-29 | 1992-02-29 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3428034B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1088266C (zh) * | 1994-04-08 | 2002-07-24 | 索尼公司 | 非水电解液二次电池 |
| JP6287187B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2018-03-07 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
-
1992
- 1992-02-29 JP JP07892392A patent/JP3428034B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05242890A (ja) | 1993-09-21 |
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