JP3515492B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte battery

Info

Publication number
JP3515492B2
JP3515492B2 JP2000199942A JP2000199942A JP3515492B2 JP 3515492 B2 JP3515492 B2 JP 3515492B2 JP 2000199942 A JP2000199942 A JP 2000199942A JP 2000199942 A JP2000199942 A JP 2000199942A JP 3515492 B2 JP3515492 B2 JP 3515492B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
positive electrode
aqueous electrolyte
lithium
carbonaceous material
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
JP2000199942A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002015737A (en
Inventor
倫子 佐藤
貴志 久保木
則雄 高見
隆久 大崎
哲生 奥山
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2000199942A priority Critical patent/JP3515492B2/en
Publication of JP2002015737A publication Critical patent/JP2002015737A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3515492B2 publication Critical patent/JP3515492B2/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
    • 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
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、酸素を正極活物質
とした非水電解質電池に係り、特に酸素を正極活物質と
して利用する非水電解質電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery using oxygen as a positive electrode active material, and more particularly to a non-aqueous electrolyte battery using oxygen as a positive electrode active material.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話や電子メール端末などの
携帯型情報機器の市場は急速に拡大しつつあり、これら
の機器の小型軽量化が進むにつれて、電源にも小型かつ
軽量であることが求められるようになった。現在これら
の携帯機器には主として高いエネルギー密度を有するリ
チウムイオン二次電池が使用されているが、さらに高容
量化が求められている。空気中の酸素を正極活物質に用
いる非水電解質電池は、電池活物質の一方が空気中の酸
素であり、電池内に内蔵する必要がないことから高容量
化が期待できる。例えば、J.Electroche
m.Soc.,Vol.143,No.1,p.1に
は、以下に説明するような構成の空気リチウム二次電池
が開示されている。この空気リチウム二次電池は、コバ
ルトフタロシアニンを触媒として担持したアセチレンブ
ラック層と、ポリアクリロニトリル、エチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート及びLiPF6からなる
ポリマー電解質フィルムとをニッケル網もしくはアルミ
ニウム網に圧着させたものからなる正極と、リチウム箔
からなる負極と、前記正極と前記負極の間に介在するポ
リマー電解質層と、前記正極上に積層された酸素透過膜
とを有し、この4層積層物をフィルム状に成型したもの
である。なお、当然のことながら正極と負極からは端子
が外装フィルムの外部に取り出されている。この外装フ
ィルムの正極側の面には小口が多数設けてあり、空気が
前記酸素透過膜を介して正極へ導入される構造になって
いる。また、米国特許第5510209号に、上記と同
じ構造を有し、正極炭素材としてグラファイトやアセチ
レンブラックを用いた空気リチウム二次電池の放電特性
が開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, the market for portable information devices such as mobile phones and electronic mail terminals has been expanding rapidly, and as these devices have become smaller and lighter, power sources have become smaller and lighter. I've been asked for. Currently, a lithium ion secondary battery having a high energy density is mainly used in these portable devices, but further higher capacity is required. A non-aqueous electrolyte battery using oxygen in the air as a positive electrode active material can be expected to have a higher capacity because one of the battery active materials is oxygen in the air and it is not necessary to incorporate it in the battery. For example, J. Electroche
m. Soc. , Vol. 143, No. 1, p. 1 discloses an air lithium secondary battery having a structure described below. This air lithium secondary battery comprises an acetylene black layer carrying cobalt phthalocyanine as a catalyst and a polymer electrolyte film composed of polyacrylonitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate and LiPF 6 pressed onto a nickel mesh or an aluminum mesh. A positive electrode, a negative electrode made of a lithium foil, a polymer electrolyte layer interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an oxygen permeable film laminated on the positive electrode, and the four-layer laminate is formed into a film shape. It was done. In addition, as a matter of course, the terminals are taken out of the exterior film from the positive electrode and the negative electrode. A large number of small holes are provided on the surface of the exterior film on the positive electrode side so that air is introduced into the positive electrode through the oxygen permeable film. Further, US Pat. No. 5,510,209 discloses the discharge characteristics of an air lithium secondary battery having the same structure as above and using graphite or acetylene black as a positive electrode carbon material.

【0003】しかしながら、ここで開示されている空気
リチウム二次電池の正極容量は、高々1400から16
00mAh/gであり、これにより電池全体の容量規制
がおこり、非水電解質電池が本来有している高容量であ
るという特長を生かしているとは言い難い。また正極材
料以外の他の条件がほぼ同じであるにも拘らず、炭素材
料が異なると電池容量が大きく異なる結果となってい
る。ところが炭素材料のどのような特性が正極の容量を
決定しているかについての知見は得られておらず、した
がって高容量化するための指針もなかった。
However, the positive electrode capacity of the air lithium secondary battery disclosed herein is at most 1400 to 16
Since it is 00 mAh / g, the capacity of the entire battery is regulated, and it is hard to say that the high capacity originally possessed by the non-aqueous electrolyte battery is utilized. Further, although the conditions other than the positive electrode material are almost the same, the battery capacity is greatly different when the carbon material is different. However, no knowledge has been obtained as to what characteristic of the carbon material determines the capacity of the positive electrode, and therefore there is no guideline for increasing the capacity.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の非水電解質電池は十分にその高容量化が達成されてい
なかった。
As described above, the conventional non-aqueous electrolyte battery has not achieved a sufficiently high capacity.

【0005】本発明はこのような事情を鑑みなされたも
ので、高容量の空気リチウム電池を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a high-capacity air lithium battery.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
は、直径1nm以上の細孔の占める細孔容積が1.0m
l/g以上の炭素質物を主体とする正極と、金属イオン
を吸蔵・放出する負極活物質を具備する負極と、前記正
極および負極に挟まれた非水電界質層と、前記炭素質物
に酸素を取り込む空気孔が形成され、前記正極、負極お
よび前記非水電解質層とを収納する収納ケースを具備す
ることを特徴とする。
The non-aqueous electrolyte battery of the present invention has a pore volume of 1.0 m occupied by pores having a diameter of 1 nm or more.
A positive electrode mainly containing 1 / g or more of carbonaceous material, a negative electrode including a negative electrode active material that occludes and releases metal ions, a non-aqueous electrolyte layer sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and the carbonaceous material
Air holes for taking in oxygen are formed in the positive electrode, the negative electrode, and
And a storage case for storing the non-aqueous electrolyte layer .

【0007】前記金属イオンは、リチウムイオンとする
ことができる。
The metal ions can be lithium ions.

【0008】前記負極活物質は、前記金属イオンを吸蔵
・放出する能力を有するものを使用することで、二次電
池として使用できる。
The negative electrode active material can be used as a secondary battery by using a material capable of absorbing and releasing the metal ions.

【0009】また、本発明の非水電解質電池は、直径1
nm以上の細孔の占める細孔容積が1.0ml/g以上
の炭素質物を集電体表面に担持させた正極と、リチウム
イオンを吸蔵放出する能力を有する負極活物質を具備す
る負極と、前記正極および負極に挟まれ、非水電界質を
含有するセパレータと、前記炭素質物に酸素を取り込む
空気孔が形成され、前記正極、負極および電解質を収納
する収納ケースを具備することを特徴とする。
The non-aqueous electrolyte battery of the present invention has a diameter of 1
a positive electrode in which a carbonaceous material having a pore volume of 1.0 nm / g or more occupied by pores of nm or more is supported on a current collector surface, and a negative electrode including a negative electrode active material having an ability to insert and extract lithium ions, A separator containing a non-aqueous electrolyte and sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and a storage case in which air holes for taking oxygen into the carbonaceous material are formed and which stores the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte. .

【0010】炭素質物には非常に多くの種類があること
は周知の通りであり、製造法、構造、特性により、その
分類や命名も多種多様である。どのような炭素材料が空
気リチウム電池の正極に適しているかについて検討を重
ねた結果、炭素材が有する細孔のサイズとその容積が重
要な因子であることを見出すに至った。すなわち細孔径
が1nm以上の領域に1.0ml/g以上の細孔容積を
有する炭素材料が高容量の正極を与えることを見出し
た。これまで炭素材料の比表面積に着目した例はあった
が、このように細孔径や細孔容積と正極容量との関係に
着目した知見はなく、これはこれまで全く明らかにされ
ていなかった関係である。なお、ここでいう非水電解質
層は、リチウムの塩を含む有機溶媒系に代表される溶液
系および同じくリチウムの塩を含む高分子固体電解質の
系に代表される固体膜系いずれの形態でも差し支えな
い。
It is well known that there are many kinds of carbonaceous materials, and the classification and nomenclature thereof are various depending on the manufacturing method, structure and characteristics. As a result of repeated studies on what kind of carbon material is suitable for the positive electrode of an air lithium battery, it has been found that the size and volume of the pores of the carbon material are important factors. That is, it was found that a carbon material having a pore volume of 1.0 ml / g or more in a region having a pore diameter of 1 nm or more gives a high capacity positive electrode. Up to now, there have been examples focusing on the specific surface area of carbon materials, but there is no finding focusing on the relationship between the pore size or pore volume and the positive electrode capacity, and this relationship has not been clarified at all until now. Is. The non-aqueous electrolyte layer referred to here may be in any form of a solution system represented by an organic solvent system containing a lithium salt and a solid membrane system represented by a polymer solid electrolyte system also containing a lithium salt. Absent.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の非水電解質電池の
一例として、図1に空気リチウム電池の断面図を示し、
図面を参照して本発明を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As an example of the non-aqueous electrolyte battery of the present invention, a cross-sectional view of an air lithium battery is shown in FIG.
The present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0012】図1で、例えばラミネートフィルムなどの
収納ケース1内には、電極群2が収納されている。
In FIG. 1, an electrode group 2 is housed in a housing case 1 such as a laminated film.

【0013】電極群2は、例えば多孔性導電性基板から
なる正極集電体3に炭素質物層4が担持された構造を有
する正極5と、例えば多孔性導電性基板からなる負極集
電体6に負極活物質層7が担持された構造を有する負極
8と、正極5及び負極8の間に介在する非水電解質層9
とから構成される。なお、この図では非水電解質層9に
は、セパレータが含まれた構造になっている。
The electrode group 2 includes a positive electrode 5 having a structure in which a carbonaceous material layer 4 is supported on a positive electrode current collector 3 made of, for example, a porous conductive substrate, and a negative electrode current collector 6 made of, for example, a porous conductive substrate. A negative electrode 8 having a structure in which a negative electrode active material layer 7 is carried, and a non-aqueous electrolyte layer 9 interposed between the positive electrode 5 and the negative electrode 8.
Composed of and. In this figure, the non-aqueous electrolyte layer 9 has a structure including a separator.

【0014】正極集電体3および負極集電体6には、そ
れぞれ正極端子11および負極端子12の一端が接続さ
れており、正極端子11および負極端子12の他端は、
それぞれ収納ケース1外部へ延出されている。
One ends of a positive electrode terminal 11 and a negative electrode terminal 12 are connected to the positive electrode current collector 3 and the negative electrode current collector 6, respectively, and the other ends of the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 are
Each is extended to the outside of the storage case 1.

【0015】また、正極に形成される収納ケース1の正
極側面には、空気孔13が形成されており、空気孔13
から供給された空気(空気中の酸素)は空気拡散層10
を通過して炭素質物に達する。
Further, an air hole 13 is formed on the side surface of the positive electrode of the storage case 1 formed on the positive electrode.
The air (oxygen in the air) supplied from the air diffusion layer 10
To reach a carbonaceous material.

【0016】さらに、収納ケース1の外表面には、空気
孔13を閉塞するシールテープ14が着脱可能に配置さ
れており、電池使用時にはこのシールテープ14を外す
ことで炭素質物層4に空気を供給できるようになってい
る。
Further, a seal tape 14 for closing the air holes 13 is removably arranged on the outer surface of the storage case 1. When the battery is used, the seal tape 14 is removed to allow air to the carbonaceous material layer 4. It can be supplied.

【0017】例えば、極活物質として金属リチウムを
使用した場合の電池反応を以下に示す。 放電反応(電池使用時) 負極:2Li → 2Li+2e (1) 正極:2Li+2e+O → Li (2) あるいは、 2Li+2e+1/2O → LiO (3) 充電反応(電池充電時) 負極:2Li+2e → 2Li (4) 正極:Li → 2Li+2e+O (5) あるいは、 LiO → 2Li+2e+1/2O (6) また、負極にリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質物を
用いた場合、負極での反応は以下のように示される。 放電反応(電池使用時) 負極:CLi → C+Li+e (7) 充電反応(電池充電時) 負極:C+Li+e → CLi (8) 放電時には、式(1)、(2)、(3)、(7)で示す
ように、負極から電子とリチウムイオンを放出し、一方
正極では電子を取り込むと同時に電池外部から取り込ん
だ酸素とリチウムイオンが反応してリチウム酸化物が生
成する。
[0017] For example, shows a cell reaction when using metallic lithium as the negative electrode active material below. Discharge reaction (when using battery) Negative electrode: 2Li → 2Li + + 2e (1) Positive electrode: 2Li + + 2e + O 2 → Li 2 O 2 (2) or 2Li + + 2e + 1 / 2O 2 → Li 2 O (3 ) Charging reaction (during battery charging) Negative electrode: 2Li + + 2e → 2Li (4) Positive electrode: Li 2 O 2 → 2Li + + 2e + O 2 (5) or Li 2 O → 2Li + + 2e + 1 / 2O 2 ( 6) When a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions is used for the negative electrode, the reaction at the negative electrode is shown as follows. Discharge reaction (when using battery) Negative electrode: C 6 Li → C 6 + Li + + e (7) Charge reaction (when charging battery) Negative electrode: C 6 + Li + + e → C 6 Li (8) When discharging, the formula (1) ), (2), (3), and (7), electrons and lithium ions are emitted from the negative electrode, while the positive electrode takes in electrons and at the same time oxygen taken from outside the battery reacts with lithium ions to produce lithium. Oxides are formed.

【0018】また、充電時には、式(4)、(5)、
(6)、(8)に示すように、負極においては電子と共
にリチウムイオンを取り込み、一方正極においては電子
と共にリチウムイオンと酸素を放出する。
When charging, equations (4), (5),
As shown in (6) and (8), in the negative electrode, lithium ions are taken in together with the electrons, while in the positive electrode, lithium ions and oxygen are released together with the electrons.

【0019】次に、正極5、負極8、非水電解質層9に
ついて詳しく説明する。
Next, the positive electrode 5, the negative electrode 8 and the non-aqueous electrolyte layer 9 will be described in detail.

【0020】1)正極 正極5は、正極集電体3と、この正極集電体3に接触し
て形成された炭素質物層4とから形成されている。
1) Positive Electrode The positive electrode 5 is composed of the positive electrode current collector 3 and the carbonaceous material layer 4 formed in contact with the positive electrode current collector 3.

【0021】集電体3は、炭素質物層4中から正極端子
11へ移動する間で電子の損失を低減させるためのもの
であり、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウ
ム、鉄、チタンなどの導電性材料で構成される。なお、
前記集電体3の酸化を抑制するためにこれらの材料表面
に耐酸化性の金属または合金を被覆しても良い。
The current collector 3 is for reducing the loss of electrons while moving from the carbonaceous material layer 4 to the positive electrode terminal 11, and is made of a conductive material such as stainless steel, nickel, aluminum, iron, titanium, or the like. Composed of materials. In addition,
In order to suppress the oxidation of the current collector 3, the surfaces of these materials may be coated with an oxidation resistant metal or alloy.

【0022】また、集電体3は、酸素の拡散を速やかに
行わせるために、多孔質体を使用することが好ましい。
たとえば、メッシュ、パンチドメタル、エクスパンディ
ドメタル等を用いることができる。
The current collector 3 is preferably made of a porous material in order to diffuse oxygen rapidly.
For example, mesh, punched metal, expanded metal, or the like can be used.

【0023】前記炭素質物層4は、例えば炭素質物と結
着剤とを混合し、この混合物をフィルム状に圧延して製
膜し、乾燥することで形成することができる。
The carbonaceous material layer 4 can be formed, for example, by mixing a carbonaceous material and a binder, rolling this mixture into a film to form a film, and drying.

【0024】あるいは、例えば炭素質物と結着剤とを溶
媒中で混合し、これを集電体3に塗布し、乾燥・圧延し
て形成することができる。
Alternatively, for example, it can be formed by mixing a carbonaceous material and a binder in a solvent, applying this to the current collector 3, drying and rolling.

【0025】前記炭素質物としては、炭素質物中の細孔
径が1nm以上の細孔容積が1.0ml/g以上の炭素
質物質からなることが好ましい。空気リチウム電池は、
放電反応の進行に伴い正極炭素材料の細孔中にLi
やLi等のリチウム酸化物が蓄積していく。炭素
材料中の細孔径1nm以下のいわゆるミクロ細孔はこの
酸化物の蓄積により速やかに閉塞され、放電反応を阻害
するため、容量に対する寄与は非常に少ない。従って、
細孔径が1nm以上のメソ細孔の領域に細孔を多く有す
る炭素材料が非水電解質電池の正極として高容量を与え
るのであり、単位重量当たり1600mAh/gを越え
る高容量を与えるためにはメソ細孔領域に1.0ml/
g以上の細孔容積を有することが必要である。
The carbonaceous material preferably comprises a carbonaceous material having a pore size of 1 nm or more and a pore volume of 1.0 ml / g or more in the carbonaceous material. Air lithium battery
Li 2 O was introduced into the pores of the positive electrode carbon material as the discharge reaction proceeded.
And lithium oxide such as Li 2 O 2 accumulates. So-called micropores having a pore diameter of 1 nm or less in the carbon material are quickly blocked by the accumulation of this oxide and inhibit the discharge reaction, so that the contribution to the capacity is very small. Therefore,
A carbon material having a large number of pores in the region of mesopores having a pore diameter of 1 nm or more gives a high capacity as a positive electrode of a non-aqueous electrolyte battery, and in order to give a high capacity exceeding 1600 mAh / g per unit weight, a mesopore is required. 1.0 ml / in the pore area
It is necessary to have a pore volume of g or more.

【0026】しかしながら、細孔容積が4.0ml/g
を超えるものでは炭素材の嵩密度が極端に大きくなり、
単位体積当たりの容量が低下する。従って、より好まし
くは1nm以上のメソ細孔の領域に1.0ml/g 以
上4.0ml/g以下の細孔容積をもつものがよい。
However, the pore volume is 4.0 ml / g
If it exceeds, the bulk density of the carbon material becomes extremely large,
The capacity per unit volume decreases. Therefore, it is more preferable to have a pore volume of 1.0 ml / g or more and 4.0 ml / g or less in the mesopore region of 1 nm or more.

【0027】また,前記炭素質物には,酸素の還元反応
を効率良く行わせるために触媒を添加したものも用いる
ことができる。かかる触媒としては,例えば,コバルト
フタロシアニンなどの酸素発生過電圧を低下させる機能
を有する触媒を用いることができる。
Further, as the carbonaceous material, a material to which a catalyst is added in order to efficiently carry out the reduction reaction of oxygen can be used. As such a catalyst, for example, a catalyst having a function of lowering the oxygen generation overvoltage such as cobalt phthalocyanine can be used.

【0028】炭素質物を層状に形状維持するとともに、
集電体に付着させるための結着剤としては、例えばポリ
テトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニ
リデン(PVdF)、エチレン−プロピレン−ブタジエ
ンゴム(EPBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SB
R)などを用いることができる。
While maintaining the shape of the carbonaceous material in layers,
Examples of the binder for attaching to the current collector include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SB).
R) or the like can be used.

【0029】前記炭素質物および前記結着剤の配合割合
は、炭素質物70〜98重量%、結着剤2〜30重量%
の範囲であることが好ましい。
The mixing ratio of the carbonaceous material and the binder is 70 to 98% by weight of the carbonaceous material and 2 to 30% by weight of the binder.
It is preferably in the range of.

【0030】2)負極 図1に示す負極8は、負極集電体6上に負極活物質層7
を形成したものである。
2) Negative Electrode The negative electrode 8 shown in FIG. 1 has the negative electrode active material layer 7 on the negative electrode current collector 6.
Is formed.

【0031】負極集電体6としては、正極集電体3のよ
うに多孔質構造の導電性基板に限らず、無孔の導電性基
板も用いることができる。これら導電性基板は、例え
ば、銅、ステンレス、またはニッケルから形成すること
ができる。ただし、負極活物質層として導電性の高い層
が形成される場合、特に設けなくてもよい。
The negative electrode current collector 6 is not limited to a conductive substrate having a porous structure like the positive electrode current collector 3, and a non-porous conductive substrate can also be used. These conductive substrates can be made of, for example, copper, stainless steel, or nickel. However, when a layer having high conductivity is formed as the negative electrode active material layer, it is not particularly necessary to provide it.

【0032】集電体6表面に形成される負極活物質層7
としては、例えば負極活物質と結着剤とからなる層を形
成すればよい。例えば負極活物質と結着剤とを溶媒の存
在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥
した後、所望の圧力で1回プレスもしくは2〜5回多段
階プレスすることにより作製することができる。
A negative electrode active material layer 7 formed on the surface of the current collector 6
For example, a layer composed of a negative electrode active material and a binder may be formed. For example, the negative electrode active material and the binder are kneaded in the presence of a solvent, the resulting suspension is applied to a current collector, dried, and then pressed once at a desired pressure or in multiple stages of 2 to 5 times. It can be manufactured by pressing.

【0033】負極活物質としては例えばリチウムイオン
を吸蔵放出する材料を使用することができる。リチウム
イオンを吸蔵放出する材料としては、例えば、金属酸化
物、金属硫化物、金属窒化物あるいはリチウム金属や、
リチウム合金、リチウム複合酸化物、または炭素質物質
など従来よりリチウムイオン電池またはリチウム電池に
使用されている材料がすべて使用可能である。
As the negative electrode active material, for example, a material which absorbs and releases lithium ions can be used. Examples of the material that absorbs and releases lithium ions include metal oxides, metal sulfides, metal nitrides or lithium metal,
All materials conventionally used for lithium ion batteries or lithium batteries such as lithium alloys, lithium composite oxides, and carbonaceous materials can be used.

【0034】リチウムイオンを吸蔵放出できる前記炭素
質物としては、例えば黒鉛、コークス、炭素繊維、球状
炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料、熱硬化性樹
脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、メソフェーズ
ピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体などに500〜
3000℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材
料または炭素質材料を挙げることができる。
Examples of the carbonaceous material capable of inserting and extracting lithium ions include graphite materials such as graphite, coke, carbon fiber, and spherical carbon or carbonaceous materials, thermosetting resins, isotropic pitch, mesophase pitch, mesophase pitch. 500 for carbon-based carbon fibers, mesophase spheres, etc.
A graphitic material or a carbonaceous material obtained by performing a heat treatment at 3000 ° C. can be mentioned.

【0035】前記金属酸化物としては、例えば、スズ酸
化物、ケイ素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸
化物、タングステン酸化物などを挙げることができる。
Examples of the metal oxide include tin oxide, silicon oxide, lithium titanium oxide, niobium oxide, and tungsten oxide.

【0036】前記金属硫化物としては、例えば、スズ硫
化物、チタン硫化物などを挙げることができる。
Examples of the metal sulfide include tin sulfide and titanium sulfide.

【0037】前記金属窒化物としては、例えば、リチウ
ムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガ
ン窒化物などを挙げることができる。
Examples of the metal nitride include lithium cobalt nitride, lithium iron nitride, lithium manganese nitride and the like.

【0038】前記リチウム合金としては、例えば、リチ
ウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛
合金、リチウムケイ素合金などを挙げることができる。
Examples of the lithium alloy include lithium aluminum alloy, lithium tin alloy, lithium lead alloy, lithium silicon alloy and the like.

【0039】前記結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン
(PVdF)、エチレンープロピレンーブタジエンゴム
(EPBR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、
カルボキシメチルセルロース(CMC)などを用いるこ
とができる。前記炭素質物および前記結着剤の配合割合
は、炭素質物80〜98重量%、結着剤2〜20重量%
の範囲であることが好ましい。特に、前記炭素質物は負
極を作製した状態で5〜20g/mの範囲にすること
が好ましい。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), ethylene-propylene-butadiene rubber (EPBR), styrene-butadiene rubber (SBR),
Carboxymethyl cellulose (CMC) or the like can be used. The blending ratio of the carbonaceous material and the binder is 80 to 98% by weight of the carbonaceous material and 2 to 20% by weight of the binder.
It is preferably in the range of. Particularly, the carbonaceous material is preferably in the range of 5 to 20 g / m 2 in the state where the negative electrode is manufactured.

【0040】また、負極活物資として、リチウムイオン
やリチウム合金などの金属材料を使用すれば、これらの
金属材料は単独でもシート形状に加工することが可能な
ため、結着剤を使用せずに負極活物質層を形成すること
ができる。また、これらの金属材料で形成された負極活
物質層は導電性にも優れるため、別途集電体を設け得る
ことなく負極活物質シートを直接負極端子に接続するこ
ともできる。
When a metal material such as lithium ion or a lithium alloy is used as the negative electrode active material, these metal materials can be processed into a sheet shape by themselves, so that a binder is not used. A negative electrode active material layer can be formed. In addition, since the negative electrode active material layer formed of these metal materials has excellent conductivity, the negative electrode active material sheet can be directly connected to the negative electrode terminal without separately providing a current collector.

【0041】なお、空気リチウム電池を一次電池として
使用する際には、負極活物質としてはリチウムイオンの
放出能のみ有していれば良い。
When the air lithium battery is used as the primary battery, it is sufficient that the negative electrode active material has only the ability to release lithium ions.

【0042】3)非水電解質層 非水電解質層には前述のように液体系と固体電解質系と
二通りの形状が採用可能である。
3) Non-Aqueous Electrolyte Layer For the non-aqueous electrolyte layer, as described above, two types of shapes can be adopted: a liquid system and a solid electrolyte system.

【0043】まず液体系の場合,非水電解液層として
は,非水溶媒にリチウム塩を溶解することにより調製さ
れる液体状電解液を用いることができる。非水溶媒とし
てはリチウム二次電池の溶媒として公知の非水溶媒を用
いることができる。例えば、プロピレンカーボネート
(PC)やエチレンカーボネート(EC)、またはその
両者の混合溶媒(第1溶媒と称す)と前記PCやECよ
り低粘度でありかつドナー数が18以下である1種以上
の非水溶媒(以下第2溶媒と称す)との混合溶媒を主体
とする非水溶媒を用いることが好ましい。
First, in the case of a liquid system, a liquid electrolyte prepared by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent can be used for the non-aqueous electrolyte layer. As the non-aqueous solvent, a non-aqueous solvent known as a solvent for lithium secondary batteries can be used. For example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), or a mixed solvent of both of them (referred to as a first solvent) and one or more non-solvents having a lower viscosity than PC or EC and a donor number of 18 or less. It is preferable to use a non-aqueous solvent mainly composed of a mixed solvent with an aqueous solvent (hereinafter referred to as a second solvent).

【0044】第2溶媒としては、分子内に炭酸エステル
結合あるいはエステル結合を含む鎖状カーボネートが好
ましく、中でもジメチルカーボネート(DMC)、エチ
ルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネー
ト(DEC)、メチルプロピルカーボネート(MP
C)、イソプロピオメチルカーボネート、プロピオン酸
エチル、プロピオン酸メチル、γ−ブチロラクトン(γ
−BL)、酢酸エチル、酢酸メチルなどが挙げられる。
これらの第2溶媒は、単独または2種以上の混合物の形
態で用いることができる。特に、第2種溶媒は沸点が9
0℃以上であることが好ましい。
As the second solvent, a chain carbonate containing a carbonic acid ester bond or an ester bond in the molecule is preferable, and among them, dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), methylpropyl carbonate ( MP
C), isopropiomethyl carbonate, ethyl propionate, methyl propionate, γ-butyrolactone (γ
-BL), ethyl acetate, methyl acetate and the like.
These second solvents can be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds. In particular, the second type solvent has a boiling point of 9
It is preferably 0 ° C. or higher.

【0045】前記混合溶媒中の前記ECまたはPCの配
合量は、体積比で10〜80%であることが好ましい。
より好ましいECまたはPCの配合量は体積比率で20
〜75%である。
The blending amount of the EC or PC in the mixed solvent is preferably 10 to 80% by volume.
A more preferable amount of EC or PC is 20 by volume.
~ 75%.

【0046】前記混合溶媒の具体的な例は、ECとP
C、ECとDEC、ECとPCとDEC、ECとγ−B
L、ECとγ−BLとDEC、ECとPCとγ−BL、
ECとPCとγ−BLとDECの混合溶媒で、ECの体
積比率は10〜80%としたものが好ましい。より好ま
しいECの体積比率は、25〜65%の範囲である。
Specific examples of the mixed solvent are EC and P.
C, EC and DEC, EC and PC and DEC, EC and γ-B
L, EC and γ-BL and DEC, EC and PC and γ-BL,
A mixed solvent of EC, PC, γ-BL and DEC, in which the volume ratio of EC is 10 to 80%, is preferable. A more preferable EC volume ratio is in the range of 25 to 65%.

【0047】非水電解液に含まれる電解質としては、例
えば過塩素酸リチウム(LiClO 4)、六フッ化リン
酸リチウム(LiPF6)、四フッ化硼酸リチウム(L
iBF 4)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム
(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメタンスルホニ
ルアミドリチウム[LiN(CF3SO22]などのリ
チウム塩(電解質)が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。
Examples of the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte include
For example, lithium perchlorate (LiClO Four), Phosphorus hexafluoride
Lithium acid (LiPF6), Lithium tetrafluoroborate (L
iBF Four), Lithium trifluoromethanesulfonate
(LiCF3SO3), Bistrifluoromethanesulfoni
Lithium amide [LiN (CF3SO2)2], Etc.
Examples include but are not limited to thium salts (electrolytes).
Not something.

【0048】電解質の前記非水溶媒に対する溶解量は、
0.5〜2.5モル/lとすることが望ましい。
The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is
It is preferably 0.5 to 2.5 mol / l.

【0049】また、液体系の非水電解質層を用いる場
合、前述したように、この非水電解質をセパレータに含
浸・保持することで非水電界質層を形成する。
When a liquid non-aqueous electrolyte layer is used, as described above, the non-aqueous electrolyte layer is formed by impregnating and holding this non-aqueous electrolyte in the separator.

【0050】セパレータとしては、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、またはPVdFを含む多孔質フィ
ルムや、合成樹脂製不織布、あるいはガラス繊維製不織
布などを用いることができる。
As the separator, for example, a porous film containing polyethylene, polypropylene, or PVdF, a synthetic resin non-woven fabric, a glass fiber non-woven fabric, or the like can be used.

【0051】セパレータは、多孔度を30〜90%の範
囲にすることが好ましい。これは次のような理由による
ものである。多孔度を30%未満にすると、セパレータ
ーにおいて高い電解液保持性を得ることが困難になる恐
れがある。一方、多孔度が90%を越えると、十分なセ
パレーター強度を得られなくなる恐れがある。多孔度の
より好ましい範囲は、35〜60%である。
The separator preferably has a porosity in the range of 30 to 90%. This is due to the following reasons. When the porosity is less than 30%, it may be difficult to obtain high electrolyte retention in the separator. On the other hand, if the porosity exceeds 90%, sufficient separator strength may not be obtained. A more preferable range of porosity is 35 to 60%.

【0052】固体電解質系の非水電解質層を用いる場合
は、リチウム塩を溶解した高分子材料を含むフィルムを
高分子固体電解質として用いることができる。高分子材
料としては、例えば、ポリエチレンオキサイド(PE
O)、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)、ポリ
アクリロニトリル(PAN)等を挙げることができる。
リチウム塩には前記と同様の、例えば、過塩素酸リチウ
ム、六フッ化燐酸リチウム、四フッ化硼酸リチウム、ト
リフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF 3
3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチ
ウム[LiN(CF3SO22]等を挙げることができ
る。また、固体電解質層には、イオン導電性を向上させ
るために有機溶媒を添加することが好ましい。かかる有
機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(E
C)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラ
クトン(γ−BL)、フッ素含有のカーボネート類、鎖
状カーボネート類等を挙げることができる。前記有機溶
媒は、これらを単独で用いてもよいが、2種類以上を組
み合わせて用いてもよい。
When using a solid electrolyte-based non-aqueous electrolyte layer
Is a film containing a polymer material in which a lithium salt is dissolved.
It can be used as a polymer solid electrolyte. Polymer material
Examples of the material include polyethylene oxide (PE
O), polyvinylidene fluoride (PVdF), poly
Acrylonitrile (PAN) etc. can be mentioned.
The same lithium salt as described above, for example, lithium perchlorate
System, lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate,
Lifluoromethanesulfonate lithium (LiCF 3S
O3), Bistrifluoromethylsulfonylimidolithi
Um [LiN (CF3SO2)2] And so on
It In addition, the solid electrolyte layer has improved ionic conductivity.
Therefore, it is preferable to add an organic solvent. Such existence
As the organic solvent, for example, ethylene carbonate (E
C), propylene carbonate (PC), γ-butyrola
Ketone (γ-BL), fluorine-containing carbonates, chains
Specific examples thereof include carbonates. The organic solution
As the medium, these may be used alone, but two or more types may be combined.
You may use it together.

【0053】以上、本発明の非水電解質電池の一例とし
て、空気リチウム二次電池を挙げて説明したが、負極活
物質として、ナトリウム、アルミニウム、マグネシウ
ム、セシウムなどからなる金属イオンを吸蔵・放出でき
る材料を使用した他の空気金属二次電池として使用する
こともできる。
Although the air lithium secondary battery has been described above as an example of the non-aqueous electrolyte battery of the present invention, it is possible to occlude and release metal ions such as sodium, aluminum, magnesium and cesium as the negative electrode active material. It can also be used as another air metal secondary battery using the material.

【0054】なお、他の空気金属二次電池を作製する際
には、前述の電解質としてナトリウム、アルミニウム、
マグネシウム、セシウムなどの金属塩を使用すればよ
い。
When producing another air metal secondary battery, sodium, aluminum,
A metal salt such as magnesium or cesium may be used.

【0055】[0055]

【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below based on examples.

【0056】実施例1 炭素質物であるケッチェンブラックEC600JD(ケ
ッチェンブラックインターナショナル社製)の細孔容積
と細孔径分布を、窒素ガス吸着法による吸着等温線の解
析から求めた。解析はメソ細孔に関してはDH法(Do
llimore& Heal Method)により、
ミクロ細孔に関してはt−プロット法により行った。
Example 1 The pore volume and pore size distribution of Ketjen Black EC600JD (manufactured by Ketjen Black International), which is a carbonaceous material, were determined from the analysis of adsorption isotherms by the nitrogen gas adsorption method. The analysis is based on the DH method (Do
by llmore & Heal Method)
For the micropores, the t-plot method was used.

【0057】その結果、平均径1nm以上の細孔容積は
2.15 ml/g であった。またその細孔は、1〜2
0nmの範囲に広く分布していた。なお、t−プロット
による解析の結果では、この材料には1nm以下のミク
ロ細孔はほとんど存在しないこと、また、BET法によ
る比表面積は1350m/gであることがわかった。
As a result, the volume of pores having an average diameter of 1 nm or more was 2.15 ml / g. Also, the pores are 1-2
It was widely distributed in the range of 0 nm. As a result of analysis by t-plot, it was found that this material had almost no micropores of 1 nm or less, and the specific surface area by the BET method was 1350 m 2 / g.

【0058】この炭素質物とバインダー(デュポン社
製:製品名テフロン) 顆粒を重量比で9:1の割合で
混合し、この混合物をシート状に成型した。膜厚は18
0μmであった。この炭素質物層を集電体であるチタン
メッシュに圧着し、正極を作製した。なお、電極のサイ
ズは2cm×2cmである。
This carbonaceous material and binder (made by DuPont: product name Teflon) The granules were mixed in a weight ratio of 9: 1, and this mixture was molded into a sheet. The film thickness is 18
It was 0 μm. This carbonaceous material layer was pressure-bonded to a titanium mesh serving as a current collector to produce a positive electrode. The size of the electrode is 2 cm × 2 cm.

【0059】さらに、この正極の集電体に正極端子を接
合した。
Further, a positive electrode terminal was joined to the positive electrode current collector.

【0060】一方、負極活物質はリチウム金属とし、集
電体であるニッケルメッシュに圧着して負極を作製し
た。これも電極のサイズは2cm×2cmである。さら
にこの負極の集電体にも負極端子を接続した。
On the other hand, lithium metal was used as the negative electrode active material, and the negative electrode was prepared by pressure bonding to a nickel mesh as a current collector. The size of the electrode is also 2 cm × 2 cm. Further, a negative electrode terminal was connected to the current collector of this negative electrode.

【0061】エチレンカーボネート50体積%とプロピ
レンカーボネート50体積%を混合した溶媒系に、1.
5モル/lの割合で電解質である過塩素酸リチウムを溶
解して非水電解質を調製した。
In a solvent system prepared by mixing 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of propylene carbonate, 1.
A non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving lithium perchlorate, which is an electrolyte, at a rate of 5 mol / l.

【0062】前記正極と前記負極をグラスフィルターの
セパレータを介してサンドイッチ状に重ね、更に正極の
外側に空気拡散層としてポリプロピレン製不織布を重
ね、得られた4層積層物を正極側に空気孔を開けた袋状
のラミネートフィルム内に収納した。なお、ラミネート
フィルムの空気孔には予め外部にシールテープを貼付し
た。また、正極端子および負極端子は前記袋状のラミネ
ートフィルムの未シール部の開口部から外部に延出させ
た。
The positive electrode and the negative electrode were laminated in a sandwich form with a glass filter separator interposed therebetween, and a polypropylene nonwoven fabric was laminated on the outer side of the positive electrode as an air diffusion layer, and the obtained four-layer laminate was provided with air holes on the positive electrode side. It was stored in an opened bag-shaped laminate film. A sealing tape was attached to the air holes of the laminate film in advance. Further, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were extended to the outside from the opening of the unsealed portion of the bag-shaped laminate film.

【0063】この開口部から前記非水電解質を550μ
lセパレータに注入した後、ラミネートフィルムの開口
部を熱融着処理して封じた。このようにして、図1に示
すような構造の非水電解液電池を作製した。
From this opening, the non-aqueous electrolyte was 550 μm.
After being injected into the 1-separator, the opening of the laminate film was heat-sealed and sealed. In this way, a non-aqueous electrolyte battery having a structure as shown in FIG. 1 was produced.

【0064】この電池のシールテープを剥がし、大気中
で0.1mA/cm2の放電電流密度で充放電試験を行
った。3サイクル目の正極の放電容量は2450mAh
/gであった。
The seal tape of this battery was peeled off, and a charge / discharge test was conducted in the atmosphere at a discharge current density of 0.1 mA / cm 2 . The discharge capacity of the positive electrode in the third cycle is 2450 mAh.
/ G.

【0065】実施例2 ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸テトラ
リチウムをアルゴンガス雰囲気下800℃で12時間加
熱した。前記生成物を粉砕後、塩酸と水で洗浄し、さら
に200℃で8時間真空加熱乾燥することにより炭素質
物を製造した。
Example 2 Tetralithium naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylate was heated at 800 ° C. for 12 hours in an argon gas atmosphere. The product was pulverized, washed with hydrochloric acid and water, and dried under vacuum at 200 ° C. for 8 hours to produce a carbonaceous material.

【0066】この炭素質物の細孔径1〜20nmの範囲
の細孔容積、細孔径1nm以下のミクロ孔の容積および
比表面積を実施例1と同様な方法で調べたところ、それ
ぞれ1.16ml/g、0.095ml/g、1200
/gであった。この炭素質物を95重量%、バイン
ダーを5重量%を混合した混合物を使用したことを除い
て、実施例1と同様にして正極を作成した。
The volume of pores of the carbonaceous material in the range of 1 to 20 nm, the volume of micropores having a pore diameter of 1 nm or less, and the specific surface area were examined in the same manner as in Example 1. Each of them was 1.16 ml / g. , 0.095 ml / g, 1200
m was 2 / g. A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that a mixture of 95% by weight of this carbonaceous material and 5% by weight of a binder was used.

【0067】この正極を使用したことを除けば、実施例
1と同様にして非水電解質電池を作製した。
A non-aqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this positive electrode was used.

【0068】得られた非水電解質電池の充放電試験を実
施例1と同様に行ったところ、3サイクル目の正極の放
電容量は1870mAh/gであった。
A charge / discharge test of the obtained non-aqueous electrolyte battery was conducted in the same manner as in Example 1. As a result, the discharge capacity of the positive electrode at the third cycle was 1870 mAh / g.

【0069】比較例1 炭素質物としてケッチェンブラックEC600JD(ケ
ッチェンブラックインターナショナル社製)に代えて、
ケッチェンブラックEC(同じくケッチェンブラックイ
ンターナショナル社製)を用いた他は、実施例1と同様
にして図1の構造の非水電解質電池を作製した。
Comparative Example 1 Instead of Ketjen Black EC600JD (made by Ketjen Black International) as a carbonaceous material,
A non-aqueous electrolyte battery having the structure shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that Ketjen Black EC (also manufactured by Ketjen Black International) was used.

【0070】なお、この炭素質物の1〜20nmの範囲
の細孔容積、1nm以下のミクロ細孔容積およびBET
法比表面積を実施例1と同様に測定したところ、それぞ
れ0.692ml/g、0.351ml/g、735m
/gであった。
The carbonaceous material has a pore volume in the range of 1 to 20 nm, a micropore volume of 1 nm or less, and a BET.
When the specific surface area was measured in the same manner as in Example 1, it was 0.692 ml / g, 0.351 ml / g, and 735 m, respectively.
It was 2 / g.

【0071】この非水電解質電池の充放電試験を実施例
1と同様に行ったところ、3サイクル目の正極の放電容
量は670mAh/gであり、実施例に比べて明らかに
小さい容量しか得られなかった。
A charge / discharge test of this non-aqueous electrolyte battery was carried out in the same manner as in Example 1. The discharge capacity of the positive electrode at the third cycle was 670 mAh / g, which was clearly smaller than that in Example. There wasn't.

【0072】比較例2 炭素質物として、ケッチェンブラックEC600JD
(ケッチェンブラックインターナショナル社製) の代
わりに市販の椰子殻活性炭を用いた他は、実施例1と同
様にして図1の構造の非水電解質電池を作製した。
Comparative Example 2 As a carbonaceous material, Ketjen Black EC600JD
(Made by Ketjen Black International) A non-aqueous electrolyte battery having the structure of FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that commercially available palm shell activated carbon was used instead of.

【0073】なお、この活性炭の1〜20nmの範囲の
細孔容積、1nm以下のミクロ細孔容積およびBET法
比表面積を求めたところ、それぞれ0.216ml/
g、0.592ml/g、1286m/gであった。
The pore volume of this activated carbon in the range of 1 to 20 nm, the micropore volume of 1 nm or less, and the BET specific surface area were determined to be 0.216 ml / each.
g, 0.592 ml / g, 1286 m 2 / g.

【0074】この非水電解質電池の充放電試験を実施例
1と同様にして行ったところ、3サイクル目の正極の放
電容量は511mAh/gであり、やはり実施例に比べ
てその容量は小さかった。
A charge / discharge test of this non-aqueous electrolyte battery was carried out in the same manner as in Example 1. As a result, the discharge capacity of the positive electrode at the third cycle was 511 mAh / g, which was also smaller than that in Example. .

【0075】比較例3 炭素質物として、ケッチェンブラックEC600JD
(ケッチェンブラックインターナショナル社製) の代
わりに市販の活性炭繊維を用いた他は、実施例1と同様
にして図1の構造の非水電解質電池を作製した。
Comparative Example 3 As a carbonaceous material, Ketjen Black EC600JD
(Made by Ketjen Black International) A non-aqueous electrolyte battery having the structure shown in FIG. 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that commercially available activated carbon fiber was used instead of.

【0076】なお、この活性炭の1〜20nmの範囲の
細孔容積、1nm以下のミクロ細孔容積およびBET法
比表面積を求めたところ、それぞれ0.102ml/
g、0.361ml/g、779m/gであった。
The pore volume of this activated carbon in the range of 1 to 20 nm, the micropore volume of 1 nm or less, and the BET specific surface area were determined to be 0.102 ml / each.
g, 0.361 ml / g, 779 m 2 / g.

【0077】さらに、この非水電解質電池の充放電試験
を実施例1と同様にして行ったところ、3サイクル目の
正極の放電容量はわずかに18.6mAh/gであっ
た。上記実施例および比較例を下表1にまとめて示す。
Further, when a charge / discharge test of this non-aqueous electrolyte battery was conducted in the same manner as in Example 1, the discharge capacity of the positive electrode at the third cycle was only 18.6 mAh / g. The above Examples and Comparative Examples are summarized in Table 1 below.

【表1】 [Table 1]

【0078】[0078]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る炭素
質物質を正極として用いることにより、高容量の非水電
解質電池が得られる。
As described in detail above, by using the carbonaceous material according to the present invention as the positive electrode, a high capacity non-aqueous electrolyte battery can be obtained.

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

【図1】 本発明にかかわる非水電解質電池の構造を模
式的に示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.外装材 2.電極群 3.正極集電体 4.炭素質物層 5.正極 6.負極集電体 7.負極活物質層 8.負極 9.非水電解質層 10.空気拡散層 11.正極端子 12.負極端子 13.空気孔 14.シールテープ 1. Exterior material 2. Electrode group 3. Positive electrode collector 4. Carbonaceous material layer 5. Positive electrode 6. Negative electrode current collector 7. Negative electrode active material layer 8. Negative electrode 9. Non-aqueous electrolyte layer 10. Air diffusion layer 11. Positive terminal 12. Negative terminal 13. Air hole 14. sealing tape

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 隆久 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 奥山 哲生 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 昭62−154461(JP,A) 特開 平9−161801(JP,A) 特開 平10−208985(JP,A) 特開 昭58−157067(JP,A) 特開 昭58−48369(JP,A) 特開 昭56−45575(JP,A) 特開 昭59−173979(JP,A) 特開 平8−321306(JP,A) 特開 平9−293507(JP,A) 特開2001−35493(JP,A) 特開 平10−83836(JP,A) 特開 平10−21919(JP,A) 特開 平4−39864(JP,A) 米国特許3645795(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takahisa Osaki, 1 Komukai Toshiba Town, Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Toshiba Research & Development Center Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuo Okuyama, Komukai Toshiba Town, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 in Toshiba Research & Development Center (56) Reference JP 62-154461 (JP, A) JP 9-161801 (JP, A) JP 10-208985 (JP, A) JP 58-157067 (JP, A) JP 58-48369 (JP, A) JP 56-45575 (JP, A) JP 59-173979 (JP, A) JP 8-321306 (JP, A) A) JP-A-9-293507 (JP, A) JP-A-2001-35493 (JP, A) JP-A-10-83836 (JP, A) JP-A-10-21919 (JP, A) JP-A-4- 39864 (JP, A) US Patent 3645795 (US, A) (58) Fields (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/58 H01M 4/02 H01M 10/40

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】直径1nm以上の細孔の占める細孔容積が
1.0ml/g以上の炭素質物を主体とする正極と、金
属イオンを吸蔵・放出する負極活物質を具備する負極
と、前記正極および負極に挟まれた非水電界質層と、前
記炭素質物に酸素を取り込む空気孔が形成され、前記正
極、負極および前記非水電解質層とを収納する収納ケー
を具備することを特徴とする非水電解質電池。
1. A positive electrode mainly composed of a carbonaceous material having a pore volume of 1.0 ml / g or more occupied by pores having a diameter of 1 nm or more, and a negative electrode comprising a negative electrode active material which occludes and releases metal ions, and electrolyte layer nonaqueous sandwiched positive electrode and the negative electrode, before
An air hole for taking in oxygen is formed in the carbonaceous material.
A storage case that stores the electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte layer.
Nonaqueous electrolyte battery characterized by comprising a scan.
【請求項2】前記金属イオンは、リチウムイオンである
ことを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
2. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the metal ions are lithium ions.
【請求項3】前記負極活物質は、前記金属イオンを吸蔵
・放出する能力を有することを特徴とする請求項1記載
の非水電解質電池。
3. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material has the ability to store and release the metal ions.
【請求項4】直径1nm以上の細孔の占める細孔容積が
1.0ml/g以上の炭素質物を集電体表面に担持させ
た正極と、リチウムイオンを吸蔵放出する能力を有する
負極活物質を具備する負極と、前記正極および負極に挟
まれ、非水電解質を含有するセパレータと、前記炭素質
物に酸素を取り込む空気孔が形成され、前記正極、負極
および電解質を収納する収納ケースを具備することを特
徴とする非水電解質電池。
4. A positive electrode in which a carbonaceous material having a pore volume of 1.0 ml / g or more occupied by pores having a diameter of 1 nm or more is supported on the surface of a current collector, and a negative electrode active material having an ability to insert and extract lithium ions. A negative electrode having a positive electrode, a negative electrode sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, and a storage case for storing the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte, in which air holes for taking oxygen into the carbonaceous material are formed. A non-aqueous electrolyte battery characterized by the above.
JP2000199942A 2000-06-30 2000-06-30 Non-aqueous electrolyte battery Expired - Fee Related JP3515492B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000199942A JP3515492B2 (en) 2000-06-30 2000-06-30 Non-aqueous electrolyte battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000199942A JP3515492B2 (en) 2000-06-30 2000-06-30 Non-aqueous electrolyte battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002015737A JP2002015737A (en) 2002-01-18
JP3515492B2 true JP3515492B2 (en) 2004-04-05

Family

ID=18697886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000199942A Expired - Fee Related JP3515492B2 (en) 2000-06-30 2000-06-30 Non-aqueous electrolyte battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3515492B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270166A (en) * 2007-03-29 2008-11-06 Toyota Central R&D Labs Inc Air battery
WO2008136296A1 (en) 2007-05-01 2008-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air cell system
US8790802B2 (en) 2007-07-24 2014-07-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air battery system and methods for using and controlling air battery system
US9496558B2 (en) 2013-03-26 2016-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonaqueous electrolyte air battery

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3974088B2 (en) * 2003-06-30 2007-09-12 株式会社東芝 Non-aqueous electrolyte air battery
US9786925B2 (en) 2004-04-22 2017-10-10 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Fuel cell and fuel cell use gas diffusion electrode
WO2010061452A1 (en) 2008-11-27 2010-06-03 トヨタ自動車株式会社 Air secondary battery
JP5267575B2 (en) 2009-01-26 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 Air battery
JP2010182606A (en) * 2009-02-09 2010-08-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Lithium air cell
JP5449522B2 (en) 2010-06-25 2014-03-19 株式会社東芝 Air battery
JP5594247B2 (en) * 2011-07-25 2014-09-24 トヨタ自動車株式会社 Non-aqueous electrolyte lithium-air secondary battery positive electrode and method for producing the same
JP6203474B2 (en) * 2011-11-24 2017-09-27 出光興産株式会社 Electrode material, electrode and lithium ion battery using the same
CN104040786A (en) 2011-12-09 2014-09-10 丰田自动车株式会社 Metal-air battery
JP2013247103A (en) * 2012-05-30 2013-12-09 Hitachi Ltd Metal air secondary battery
JP5852548B2 (en) * 2012-06-12 2016-02-03 トヨタ自動車株式会社 Porous carbon and metal air batteries
JP5755604B2 (en) * 2012-06-18 2015-07-29 トヨタ自動車株式会社 Carbon material for air electrode for metal air battery, air electrode for metal air battery and metal air battery
JP5859936B2 (en) 2012-09-10 2016-02-16 国立大学法人 大分大学 Carbon material for air electrode of air battery, and air battery including the carbon material
WO2014148283A1 (en) 2013-03-18 2014-09-25 ソニー株式会社 Air-metal secondary battery
JPWO2014167981A1 (en) 2013-04-11 2017-02-16 ソニー株式会社 Electrode, manufacturing method thereof, and secondary battery
WO2016009935A1 (en) 2014-07-15 2016-01-21 東レ株式会社 Electrode material for metal-air battery
CN107924767B (en) * 2015-09-10 2019-08-27 株式会社科特拉 Lithium-ion capacitor and carbon material as its positive active material
JP6664086B1 (en) * 2018-06-14 2020-03-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 Positive electrode for air battery and air battery using the same
JP2022128004A (en) 2021-02-22 2022-09-01 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Oxygen channel and current collector for air battery, and air battery

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008270166A (en) * 2007-03-29 2008-11-06 Toyota Central R&D Labs Inc Air battery
WO2008136296A1 (en) 2007-05-01 2008-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air cell system
US8790802B2 (en) 2007-07-24 2014-07-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Air battery system and methods for using and controlling air battery system
US9496558B2 (en) 2013-03-26 2016-11-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonaqueous electrolyte air battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002015737A (en) 2002-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3515492B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
CA2415229C (en) Particulate electrode including electrolyte for a rechargeable lithium battery
JP4342456B2 (en) Air lithium secondary battery
US6280878B1 (en) Electrode and lithium secondary battery using this electrode
JP2000235868A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2004259636A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3471238B2 (en) Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4015826B2 (en) Non-aqueous electrolyte air battery
JP2003282148A (en) Thin lithium ion secondary battery
JP2002015771A (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrlyte secondary cell
JP4223705B2 (en) Nonaqueous electrolyte battery and manufacturing method thereof
JP4296114B2 (en) Air battery
JP3735518B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP4057796B2 (en) Non-aqueous electrolyte air battery
JP4015827B2 (en) Non-aqueous electrolyte battery
JP2004158441A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP4857608B2 (en) Lithium secondary battery and manufacturing method thereof
JP3351765B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2010199083A (en) Lithium secondary battery
JP4015899B2 (en) Non-aqueous electrolyte air battery
JP2002298934A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP3699786B2 (en) Air lithium secondary battery
JP4563555B2 (en) Lithium secondary battery
JP3927211B2 (en) Thin non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4235285B2 (en) Organic electrolyte battery

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040115

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080123

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090123

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100123

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120123

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130123

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130123

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140123

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees