JP3534888B2 - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は負極の改善によって、高
容量化および貯蔵劣化の回避を図ったリチウム二次電池
に関する。
容量化および貯蔵劣化の回避を図ったリチウム二次電池
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、非水電解液電池として、リチウム
を負極活物質として用いるリチウム二次電池が、高エネ
ルギー密度電池として注目されている。すなわち、二酸
化マンガン（ MnO2 ），フッ化炭素（CF2 ）n ，塩化チ
オニル（SOCl2 ）などを正極活物質とし成るリチウム一
次電池性が、電卓，時計の電源やメモリのバックアップ
電池として多用されている。一方、ニッケル−水素二次
電池、あるいはニッケル−カドミウム二次電池などに代
表されるアルカリ二次電池は、たとえば携帯用電話機や
携帯型撮像機など各種の機器システムに組込み、作動電
源として広く実用化されている。
を負極活物質として用いるリチウム二次電池が、高エネ
ルギー密度電池として注目されている。すなわち、二酸
化マンガン（ MnO2 ），フッ化炭素（CF2 ）n ，塩化チ
オニル（SOCl2 ）などを正極活物質とし成るリチウム一
次電池性が、電卓，時計の電源やメモリのバックアップ
電池として多用されている。一方、ニッケル−水素二次
電池、あるいはニッケル−カドミウム二次電池などに代
表されるアルカリ二次電池は、たとえば携帯用電話機や
携帯型撮像機など各種の機器システムに組込み、作動電
源として広く実用化されている。
【０００３】また、これらの二次電池については、前記
携帯用電話機や携帯型撮像機などの小形化，軽量化に伴
って、電源として高エネルギー密度の二次電池が要求さ
れており、この要求に対応してリチウムを負極活物質と
するリチウム二次電池の開発が進められている。
携帯用電話機や携帯型撮像機などの小形化，軽量化に伴
って、電源として高エネルギー密度の二次電池が要求さ
れており、この要求に対応してリチウムを負極活物質と
するリチウム二次電池の開発が進められている。
【０００４】ところで、一般に、リチウム二次電池で
は、 (a)負極活物質としてリチウムが、 (b)リチウム伝
導性電解液として炭酸プロピレン，炭酸エチレン，1,2-
ジメトキシエタン，γ -ブチロラクトン，テトラヒドロ
フランなどの非水溶媒中に、たとえば LiCl04 ，LiB
F4 ， LiAsF6 などのリチウム塩を溶解させて成る非水
電解液、もしくはリチウムイオン伝導性固体電解質が、
(c)さらに正極活物質として主にバナジウム酸化物，コ
バルト酸化物，マンガン酸化物などリチウムとの間でト
ポケミカル反応に関与する化合物がそれぞれ用いられて
いる。
は、 (a)負極活物質としてリチウムが、 (b)リチウム伝
導性電解液として炭酸プロピレン，炭酸エチレン，1,2-
ジメトキシエタン，γ -ブチロラクトン，テトラヒドロ
フランなどの非水溶媒中に、たとえば LiCl04 ，LiB
F4 ， LiAsF6 などのリチウム塩を溶解させて成る非水
電解液、もしくはリチウムイオン伝導性固体電解質が、
(c)さらに正極活物質として主にバナジウム酸化物，コ
バルト酸化物，マンガン酸化物などリチウムとの間でト
ポケミカル反応に関与する化合物がそれぞれ用いられて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来知
られているリチウム二次電池は充放電効率が低く、また
充放電回数（充放電サイクル）寿命も短いという問題が
ある。この原因は、負極活物質のリチウムと非水電解液
との反応によるリチウムの劣化に負うところが大きいと
考えられている。すなわち、放電時にリチウムイオンと
して非水電解液中に溶解したリチウムは、充電時に析出
する際に溶媒と反応し、その表面が一部不活性化され
る。したがって、充放電の繰り返し進むと、デンドライ
ト状（樹枝状）のリチウムが析出して内部短絡を起こ
し、充放電のサイクル寿命を短くしている。 前記充放
電サイクル寿命の問題などに対し、リチウム二次電池に
組み込む負極として、リチウムを吸蔵・放出することが
可能な炭素質材料を用いることも試みられている。すな
わち、コークス，樹脂焼結体，炭素繊維，熱分解気相成
長炭素体などにリチウム（負極活物質）を担持させた構
成の負極を組み込むことによって、前記リチウムと非水
電解液との反応やデンドライトの析出による負極の劣化
を防止することが提案されている。このような構成を採
ることによって、前記負極の劣化など防止し得るもの
の、一方では、金属リチウムをそのまま負極とした二次
電池に比べて、ペレット状に成形した負極を組み込んだ
コイン形リチウム二次電池の場合は、耐衝撃性が低くて
負極が破損を起こし易いし、また貯蔵劣化の度合いも大
きいという問題がある。
られているリチウム二次電池は充放電効率が低く、また
充放電回数（充放電サイクル）寿命も短いという問題が
ある。この原因は、負極活物質のリチウムと非水電解液
との反応によるリチウムの劣化に負うところが大きいと
考えられている。すなわち、放電時にリチウムイオンと
して非水電解液中に溶解したリチウムは、充電時に析出
する際に溶媒と反応し、その表面が一部不活性化され
る。したがって、充放電の繰り返し進むと、デンドライ
ト状（樹枝状）のリチウムが析出して内部短絡を起こ
し、充放電のサイクル寿命を短くしている。 前記充放
電サイクル寿命の問題などに対し、リチウム二次電池に
組み込む負極として、リチウムを吸蔵・放出することが
可能な炭素質材料を用いることも試みられている。すな
わち、コークス，樹脂焼結体，炭素繊維，熱分解気相成
長炭素体などにリチウム（負極活物質）を担持させた構
成の負極を組み込むことによって、前記リチウムと非水
電解液との反応やデンドライトの析出による負極の劣化
を防止することが提案されている。このような構成を採
ることによって、前記負極の劣化など防止し得るもの
の、一方では、金属リチウムをそのまま負極とした二次
電池に比べて、ペレット状に成形した負極を組み込んだ
コイン形リチウム二次電池の場合は、耐衝撃性が低くて
負極が破損を起こし易いし、また貯蔵劣化の度合いも大
きいという問題がある。
【０００６】本発明はこのような事情に対処してなされ
たもので、負極の耐衝撃性を向上させ、かつ貯蔵特性の
すぐれたリチウム二次電池の提供を目的とする。
たもので、負極の耐衝撃性を向上させ、かつ貯蔵特性の
すぐれたリチウム二次電池の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のリチ
ウム二次電池は、正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出
可能な炭素質材料製の負極と、リチウムイオン伝導性電
解液とを備えたリチウム二次電池において、前記負極は
界面活性剤で処理された炭素繊維を主体として形成さ
れ、前記炭素繊維が空気雰囲気下で加熱処理されてお
り、かつ比表面積 10 m 2 ／ g 以下のメソフェーズピッチ炭
素繊維であることを特徴とする。
ウム二次電池は、正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出
可能な炭素質材料製の負極と、リチウムイオン伝導性電
解液とを備えたリチウム二次電池において、前記負極は
界面活性剤で処理された炭素繊維を主体として形成さ
れ、前記炭素繊維が空気雰囲気下で加熱処理されてお
り、かつ比表面積 10 m 2 ／ g 以下のメソフェーズピッチ炭
素繊維であることを特徴とする。
【０００８】本発明に係る第２のリチウム二次電池は、
正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料
製の負極と、リチウムイオン伝導性電解液とを備えたリ
チウム二次電池において、前記負極はアニオン系界面活
性剤で処理された炭素繊維を主体として形成され、前記
炭素繊維が空気雰囲気下で加熱処理されており、かつ比
表面積 10 m 2 ／ g 以下のメソフェーズピッチ炭素繊維で
あることを特徴とする。なお、上記各炭素繊維の加熱処
理は、空気雰囲気下 400 〜 900 ℃， 30 分以上程度が望ま
しい。
正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料
製の負極と、リチウムイオン伝導性電解液とを備えたリ
チウム二次電池において、前記負極はアニオン系界面活
性剤で処理された炭素繊維を主体として形成され、前記
炭素繊維が空気雰囲気下で加熱処理されており、かつ比
表面積 10 m 2 ／ g 以下のメソフェーズピッチ炭素繊維で
あることを特徴とする。なお、上記各炭素繊維の加熱処
理は、空気雰囲気下 400 〜 900 ℃， 30 分以上程度が望ま
しい。
【０００９】
【００１０】本発明に係るリチウム二次電池において、
起電要素部の負極活物質を担持する炭素繊維としては、
たとえば、石油ピッチ，コールタール，重質油，有機樹
脂，もしくは合成高分子材料などを原料とし、これらを
常圧もしくは加圧下、窒素やアルゴンなどの不活性ガス
中800〜1000℃の温度で炭素化するか、さらに不活性ガ
ス中1000〜3200℃の温度で黒鉛化することによって製造
されたものが挙げられる。特に、メソフェーズピッチ系
の原料を溶融，紡糸して作成した繊維を不融化し、炭素
化もしくは黒鉛化することにより所望の炭素繊維を製造
できる。ここで、炭素化の焼成温度は2000℃以下、好ま
しくは 600〜1500℃であり、また黒鉛化の焼成温度は10
00〜3200℃、好ましくは2500〜3200℃である。なお、メ
ソフェーズピッチ系炭素繊維の場合は、空気雰囲気下で
400℃以上の温度（好ましくは 400〜 900℃）で、少な
くとも30分程度の加熱処理により比表面積が増大化し、
この比表面積が 10m2 ／ g以下なら、貯蔵特性を損なわ
ずに充放電容量の向上なども図り得る。
起電要素部の負極活物質を担持する炭素繊維としては、
たとえば、石油ピッチ，コールタール，重質油，有機樹
脂，もしくは合成高分子材料などを原料とし、これらを
常圧もしくは加圧下、窒素やアルゴンなどの不活性ガス
中800〜1000℃の温度で炭素化するか、さらに不活性ガ
ス中1000〜3200℃の温度で黒鉛化することによって製造
されたものが挙げられる。特に、メソフェーズピッチ系
の原料を溶融，紡糸して作成した繊維を不融化し、炭素
化もしくは黒鉛化することにより所望の炭素繊維を製造
できる。ここで、炭素化の焼成温度は2000℃以下、好ま
しくは 600〜1500℃であり、また黒鉛化の焼成温度は10
00〜3200℃、好ましくは2500〜3200℃である。なお、メ
ソフェーズピッチ系炭素繊維の場合は、空気雰囲気下で
400℃以上の温度（好ましくは 400〜 900℃）で、少な
くとも30分程度の加熱処理により比表面積が増大化し、
この比表面積が 10m2 ／ g以下なら、貯蔵特性を損なわ
ずに充放電容量の向上なども図り得る。
【００１１】そして、これら炭素繊維の繊維径は、 1〜
100μm ，好ましくは 2〜40μm ，さらに好ましくは 4
〜20μm であり、また繊維長は 1〜 100μm ，好ましく
は 2〜40μm の範囲である。
100μm ，好ましくは 2〜40μm ，さらに好ましくは 4
〜20μm であり、また繊維長は 1〜 100μm ，好ましく
は 2〜40μm の範囲である。
【００１２】本発明において、前記炭素繊維を処理する
界面活性剤としては、たとえばアルキルスルホン酸塩，
アルキルベンゼンスルホン酸塩，アルキルナフタレンス
ルホン酸塩，アルキル硫酸塩，アルキルリン酸塩，ポリ
オキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩，ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩，炭素数8
もしくは10のアルキル基を有するカリウム塩やナトリウ
ム塩などのアニオン系界面活性剤が挙げられる。その
他、ポリオキシ−エチレンアルキルエーテルなどのノニ
オン系界面活性剤、テトラアルキルアンモニウム塩など
のカチオン系界面活性剤も挙げられるが、リチウムイオ
ン伝導性電解液のコストなど考慮するとアニオン系界面
活性剤が望ましい。
界面活性剤としては、たとえばアルキルスルホン酸塩，
アルキルベンゼンスルホン酸塩，アルキルナフタレンス
ルホン酸塩，アルキル硫酸塩，アルキルリン酸塩，ポリ
オキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩，ポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩，炭素数8
もしくは10のアルキル基を有するカリウム塩やナトリウ
ム塩などのアニオン系界面活性剤が挙げられる。その
他、ポリオキシ−エチレンアルキルエーテルなどのノニ
オン系界面活性剤、テトラアルキルアンモニウム塩など
のカチオン系界面活性剤も挙げられるが、リチウムイオ
ン伝導性電解液のコストなど考慮するとアニオン系界面
活性剤が望ましい。
【００１３】また、前記炭素繊維の界面活性剤処理は、
界面活性剤濃度 0.1〜 1.0％，好ましくは 0.3〜 0.8％
の水溶液に、炭素繊維を浸漬，乾燥することによって行
われる。ここで、界面活性剤の濃度が 0.1％未満では処
理効果が十分でなく、また 1.0％を超えるとインターカ
レーション，デインターカレーションするリチウム量の
減少を招く傾向が認められる。
界面活性剤濃度 0.1〜 1.0％，好ましくは 0.3〜 0.8％
の水溶液に、炭素繊維を浸漬，乾燥することによって行
われる。ここで、界面活性剤の濃度が 0.1％未満では処
理効果が十分でなく、また 1.0％を超えるとインターカ
レーション，デインターカレーションするリチウム量の
減少を招く傾向が認められる。
【００１４】本発明において、正極を成す材質として
は、たとえばリチウムマンガン複合酸化物，二酸化マン
ガン，リチウム含有ニッケル酸化物，リチウム含有コバ
ルト酸化物，リチウム含有ニッケルコバルト酸化物，リ
チウムを含む非晶質五酸化バナジウムなどの酸化物、二
硫化チタン，二硫化モリブデンなどカルコゲン化合物な
どが挙げられる。
は、たとえばリチウムマンガン複合酸化物，二酸化マン
ガン，リチウム含有ニッケル酸化物，リチウム含有コバ
ルト酸化物，リチウム含有ニッケルコバルト酸化物，リ
チウムを含む非晶質五酸化バナジウムなどの酸化物、二
硫化チタン，二硫化モリブデンなどカルコゲン化合物な
どが挙げられる。
【００１５】また、本発明において用い得るリチウムイ
オン伝導性電解液としては、たとえばエチレンカーボネ
ート，プロピレンカーボネート，ブチレンカーボネー
ト，γ- ブチロラクトン，スルホラン，アセトニトリ
ル，1,2-ジメトキシメタン，1,3-ジメトキシプロパン，
ジメチルエーテル，テトラヒドロフラン，2-メチルテト
ラヒドロフラン，炭酸ジメチル，炭酸ジエチルおよびエ
チルメチルカーボネートの群れから選ばれた少なくとも
１種から成る非水溶媒に、過塩素酸リチウム（ LiCl
O4 ），六フッ化リン酸リチウム（LiPF6 ），ホウフッ
化リチウム（LiBF4 ），六フッ化ヒ素リチウム（ LiAsF
6 ），トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（LiCF3
SO3 ）などのリチウム塩（電解質）を 0.5〜 1.5 mol／
l 程度溶解させた非水電解液が一般的に挙げられる。な
お、前記非水電解液の代わりにリチウムイオン伝導性の
固体電解質、たとえば高分子化合物にリチウム塩を複合
させた高分子固体電解質などを用いることもできる。
オン伝導性電解液としては、たとえばエチレンカーボネ
ート，プロピレンカーボネート，ブチレンカーボネー
ト，γ- ブチロラクトン，スルホラン，アセトニトリ
ル，1,2-ジメトキシメタン，1,3-ジメトキシプロパン，
ジメチルエーテル，テトラヒドロフラン，2-メチルテト
ラヒドロフラン，炭酸ジメチル，炭酸ジエチルおよびエ
チルメチルカーボネートの群れから選ばれた少なくとも
１種から成る非水溶媒に、過塩素酸リチウム（ LiCl
O4 ），六フッ化リン酸リチウム（LiPF6 ），ホウフッ
化リチウム（LiBF4 ），六フッ化ヒ素リチウム（ LiAsF
6 ），トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（LiCF3
SO3 ）などのリチウム塩（電解質）を 0.5〜 1.5 mol／
l 程度溶解させた非水電解液が一般的に挙げられる。な
お、前記非水電解液の代わりにリチウムイオン伝導性の
固体電解質、たとえば高分子化合物にリチウム塩を複合
させた高分子固体電解質などを用いることもできる。
【００１６】さらに、負極および正極間を絶縁離隔する
セパレータとしては、たとえばポリエチレン，ポリプロ
ピレンなどのポリオレフィン系樹脂の不織布や多孔膜な
どを用い得る。
セパレータとしては、たとえばポリエチレン，ポリプロ
ピレンなどのポリオレフィン系樹脂の不織布や多孔膜な
どを用い得る。
【００１７】
【作用】本発明に係るリチウム二次電池によれば、リチ
ウムイオンを吸蔵・放出する負極の構成に、界面活性剤
処理した炭素繊維系を特に選択・使用している。そし
て、この炭素繊維系は、前記界面活性剤で処理されたこ
とに伴って、炭素繊維間の摩擦が減少するので、たとえ
ばペレット化したとき、充填密度や機械的強度の向上、
および集電体との導通なども良好に確保されて、耐衝撃
性など大幅に改善向上する。つまり、炭素繊維を負極の
構成材料とすることにより、容量の向上が図られなが
ら、一方ではペレット状の負極の破損など回避されるの
で、貯蔵性などの向上も図られる。
ウムイオンを吸蔵・放出する負極の構成に、界面活性剤
処理した炭素繊維系を特に選択・使用している。そし
て、この炭素繊維系は、前記界面活性剤で処理されたこ
とに伴って、炭素繊維間の摩擦が減少するので、たとえ
ばペレット化したとき、充填密度や機械的強度の向上、
および集電体との導通なども良好に確保されて、耐衝撃
性など大幅に改善向上する。つまり、炭素繊維を負極の
構成材料とすることにより、容量の向上が図られなが
ら、一方ではペレット状の負極の破損など回避されるの
で、貯蔵性などの向上も図られる。
【００１８】また、アニオン系界面活性剤で処理された
炭素繊維を主体として負極が形成された場合は、前記作
用が確保されるだけでなく、電解液の溶媒として安価で
入手し易いプロピレンカーボネートなどに対して化学的
に安定であることと相俟って、前記作用が助長される。
炭素繊維を主体として負極が形成された場合は、前記作
用が確保されるだけでなく、電解液の溶媒として安価で
入手し易いプロピレンカーボネートなどに対して化学的
に安定であることと相俟って、前記作用が助長される。
【００１９】さらに、負極を形成する炭素繊維が空気雰
囲気下で加熱処理され、かつ比表面積10 m2／g以下のメ
ソフェーズピッチ炭素繊維であって、表面酸化によって
比表面積の増大化が図られているため、この比表面積の
増大化に伴ってリチウムのインターカレートやデインタ
ーカレート能も高まって、高い充放電容量を呈するとと
もに、より良好な耐貯蔵特性（貯蔵劣化性が少ない）な
どを保持する。
囲気下で加熱処理され、かつ比表面積10 m2／g以下のメ
ソフェーズピッチ炭素繊維であって、表面酸化によって
比表面積の増大化が図られているため、この比表面積の
増大化に伴ってリチウムのインターカレートやデインタ
ーカレート能も高まって、高い充放電容量を呈するとと
もに、より良好な耐貯蔵特性（貯蔵劣化性が少ない）な
どを保持する。
【００２０】
【実施例】以下図１を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００２１】実施例１
正極の作成
先ず、活物質として水酸化リチウムおよび二酸化マンガ
ンを原料とするリチウムマンガン複合酸化物の粉末、導
電性材料として人造黒鉛の粉末、さらに結着剤としてポ
リテトラフルオロエチレンの粉末をそれぞれ用意した。
次いで、前記活物質，導電性材料，結着剤を質量比で、
90：10： 5の割合に混合・混練して混合物を調製した。
その後、加圧プレス機を用いて前記混合物を2ton／cm2
の圧力で加圧成型し、直径15mm，厚さ 0.8mmのペレット
状の正極を作成した。
ンを原料とするリチウムマンガン複合酸化物の粉末、導
電性材料として人造黒鉛の粉末、さらに結着剤としてポ
リテトラフルオロエチレンの粉末をそれぞれ用意した。
次いで、前記活物質，導電性材料，結着剤を質量比で、
90：10： 5の割合に混合・混練して混合物を調製した。
その後、加圧プレス機を用いて前記混合物を2ton／cm2
の圧力で加圧成型し、直径15mm，厚さ 0.8mmのペレット
状の正極を作成した。
【００２２】なお、前記リチウムマンガン複合酸化物の
粉末は、水酸化リチウムおよび二酸化マンガンを原料と
し、LiとMnとのモル比が 1： 3となるように混合して 4
00℃で20時間加熱して生成させたリチウムマンガン複合
酸化物を粉砕したものである。 負極の作成 メソフェーズピッチを原料として得た炭素繊維を細かく
粉砕し、2800℃の温度で焼成して炭素粉末とした。次
に、前記炭素粉末10質量部を、炭素数 8のパラフィン系
をアルキル基とするアルキルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウムの 0.1％水溶液 100質量部にそれぞれ加え、30分間
撹拌してアニオン系界面活性剤処理を施した。その後、
濾過処理を行い濾取し炭素粉末を 100〜 200℃でそれぞ
れ乾燥し水分を除去して、表面に界面活性剤が固定され
た炭素粉末を得た。
粉末は、水酸化リチウムおよび二酸化マンガンを原料と
し、LiとMnとのモル比が 1： 3となるように混合して 4
00℃で20時間加熱して生成させたリチウムマンガン複合
酸化物を粉砕したものである。 負極の作成 メソフェーズピッチを原料として得た炭素繊維を細かく
粉砕し、2800℃の温度で焼成して炭素粉末とした。次
に、前記炭素粉末10質量部を、炭素数 8のパラフィン系
をアルキル基とするアルキルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウムの 0.1％水溶液 100質量部にそれぞれ加え、30分間
撹拌してアニオン系界面活性剤処理を施した。その後、
濾過処理を行い濾取し炭素粉末を 100〜 200℃でそれぞ
れ乾燥し水分を除去して、表面に界面活性剤が固定され
た炭素粉末を得た。
【００２３】上記界面活性剤処理した各炭素粉末95質量
部に、結着剤としてのスチレンブタジエンゴムを 5質量
部の割合で加え、混合・混練して２種の混合物を調製し
た。その後、加圧プレス機を用いて前記混合物を3ton／
cm2 の圧力で加圧成型し、直径15mm，厚さ0.96mmのペレ
ット状とした後、このペレット状成形体に電解含浸法に
よってリチウムを含有（担持）させて２種の負極を作成
した。
部に、結着剤としてのスチレンブタジエンゴムを 5質量
部の割合で加え、混合・混練して２種の混合物を調製し
た。その後、加圧プレス機を用いて前記混合物を3ton／
cm2 の圧力で加圧成型し、直径15mm，厚さ0.96mmのペレ
ット状とした後、このペレット状成形体に電解含浸法に
よってリチウムを含有（担持）させて２種の負極を作成
した。
【００２４】セパレータの作成
エチルメチルカーボネート，エチレンカーボネート，ジ
エチルカーボネートを体積比で65：25：10の割合に混合
した溶媒に過塩素酸リチウムを 1モル／l の濃度と成る
ように溶解した電解液を調製した。この電解液を厚さ
0.2mm，直径17.6mmの円板状のポリプロピレン不織布に
含浸させ、セパレータを作成した。
エチルカーボネートを体積比で65：25：10の割合に混合
した溶媒に過塩素酸リチウムを 1モル／l の濃度と成る
ように溶解した電解液を調製した。この電解液を厚さ
0.2mm，直径17.6mmの円板状のポリプロピレン不織布に
含浸させ、セパレータを作成した。
【００２５】二次電池の組み立て
常套的な組み立て手段で、図１に要部構成を断面的に示
すような非水溶媒二次電池を組み立てた。先ず、ステン
レス鋼から成る正極缶１の内面に、正極集電体３を介し
て、前記作成したペレット状の正極２を収納・装着し、
さらに、このペレット状の正極２上に、前記作成したセ
パレータ４を載置した。
すような非水溶媒二次電池を組み立てた。先ず、ステン
レス鋼から成る正極缶１の内面に、正極集電体３を介し
て、前記作成したペレット状の正極２を収納・装着し、
さらに、このペレット状の正極２上に、前記作成したセ
パレータ４を載置した。
【００２６】一方、同じくステンレス鋼から成る負極缶
５の内面に、直径12mm，厚さ0.05mmのニッケル製エキス
バンドメタルから成る負極集電体６を介して、前記作成
したペレット状の負極７を収納・装着した。その後、前
記正極缶１の開口部に絶縁性パッキング８を装着し、こ
の正極缶１の開口部に負極缶５の開口部を嵌合し、正極
缶１をかしめ加工して、正極缶１および負極缶５内に、
前記正極２，セパレータ４，負極７などを密閉して成る
外径20mm、厚さ 2.5mmのコイン形非水溶媒二次電池を組
み立てた。
５の内面に、直径12mm，厚さ0.05mmのニッケル製エキス
バンドメタルから成る負極集電体６を介して、前記作成
したペレット状の負極７を収納・装着した。その後、前
記正極缶１の開口部に絶縁性パッキング８を装着し、こ
の正極缶１の開口部に負極缶５の開口部を嵌合し、正極
缶１をかしめ加工して、正極缶１および負極缶５内に、
前記正極２，セパレータ４，負極７などを密閉して成る
外径20mm、厚さ 2.5mmのコイン形非水溶媒二次電池を組
み立てた。
【００２７】次に、上記構成の非水溶媒二次電池につい
て各種の特性評価を行った。
て各種の特性評価を行った。
【００２８】(A)電池のエージング
前記非水溶媒二次電池の組み立て後、20℃の室温中に 7
〜14日間エージングしてから、電池開路電圧を測定した
ところ 3.4 Vであった。
〜14日間エージングしてから、電池開路電圧を測定した
ところ 3.4 Vであった。
【００２９】(B)電池の試験評価
前記組み立て後の非水溶媒二次電池について、耐衝撃性
を調べるため、その20個を 1 mの高さより落下させた
後、 1 kΩの負荷出放電を行い 0.2秒後の閉路電圧（ C
CV）を測定し、その平均値を表１に示した。また、前記
組み立て後の非水溶媒二次電池10個を 250μA の定電流
で 2.0 Vまで放電試験を行って、電池容量を測定（貯蔵
前）するとともに、それら二次電池10個を60℃の室温中
に20日間エージングしてから、電池の残存容量を測定
（貯蔵後）したそれらの平均値を表１に併せて示す。
を調べるため、その20個を 1 mの高さより落下させた
後、 1 kΩの負荷出放電を行い 0.2秒後の閉路電圧（ C
CV）を測定し、その平均値を表１に示した。また、前記
組み立て後の非水溶媒二次電池10個を 250μA の定電流
で 2.0 Vまで放電試験を行って、電池容量を測定（貯蔵
前）するとともに、それら二次電池10個を60℃の室温中
に20日間エージングしてから、電池の残存容量を測定
（貯蔵後）したそれらの平均値を表１に併せて示す。
【００３０】実施例２
実施例１の場合において、負極の作成に用いる炭素粉末
の界面活性剤処理において、炭素数 8のパラフィン系を
アルキル基とするアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ムの 0.5％水溶液を用いた外は、実施例１の場合と同様
の条件設定で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立て
た。
の界面活性剤処理において、炭素数 8のパラフィン系を
アルキル基とするアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ムの 0.5％水溶液を用いた外は、実施例１の場合と同様
の条件設定で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立て
た。
【００３１】また、この非水溶媒二次電池について、実
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行った結果
を表１に併せて示す。
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行った結果
を表１に併せて示す。
【００３２】実施例３
実施例１の場合において、負極の作成に用いる炭素粉末
の界面活性剤処理において、炭素数 8のパラフィン系を
アルキル基とするアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ムの 1.0％水溶液を用いた外は、実施例１の場合と同様
の条件設定で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立て
た。
の界面活性剤処理において、炭素数 8のパラフィン系を
アルキル基とするアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ムの 1.0％水溶液を用いた外は、実施例１の場合と同様
の条件設定で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立て
た。
【００３３】また、この非水溶媒二次電池について、実
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行った結果
を表１に併せて示す。
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行った結果
を表１に併せて示す。
【００３４】比較例１
実施例１の場合において、負極の作成に用いる炭素粉末
を界面活性剤で処理しなかった外は、実施例１の場合と
同様の条件設定で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立
てた。
を界面活性剤で処理しなかった外は、実施例１の場合と
同様の条件設定で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立
てた。
【００３５】また、この非水溶媒二次電池について、実
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行った結果
を表１に併せて示す。
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行った結果
を表１に併せて示す。
【００３６】
【表１】
実施例４
実施例１の場合において、負極の作成に用いる炭素粉末
として、空気雰囲気中，500 ℃，24時間加熱処理した炭
素粉末を用いた外は、実施例１の場合と同様の条件設定
で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立てた。
として、空気雰囲気中，500 ℃，24時間加熱処理した炭
素粉末を用いた外は、実施例１の場合と同様の条件設定
で、コイン形非水溶媒二次電池を組み立てた。
【００３７】また、この非水溶媒二次電池について、実
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行ったとこ
ろ、同様にすぐれた特性を示しただけでなく、高い容量
も示した。
施例１の場合と同一条件で各種の特性評価を行ったとこ
ろ、同様にすぐれた特性を示しただけでなく、高い容量
も示した。
【００３８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採り得る。たとえば、正極の構成成分やセパレータ
の構成成分を、リチウム二次電池において、既に知られ
ている正極，セパレータなどに変更した構成を採って
も、あるいは負極の構成材料であるメソフェーズピッチ
系の炭素繊維の熱処理条件を上記例示した温度，時間に
設定したものを用いても同様の作用・効果が得られる。
また、その形状もコイン形の代わりに、たとえば円筒
型，偏平型，角型なども採り得る。
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採り得る。たとえば、正極の構成成分やセパレータ
の構成成分を、リチウム二次電池において、既に知られ
ている正極，セパレータなどに変更した構成を採って
も、あるいは負極の構成材料であるメソフェーズピッチ
系の炭素繊維の熱処理条件を上記例示した温度，時間に
設定したものを用いても同様の作用・効果が得られる。
また、その形状もコイン形の代わりに、たとえば円筒
型，偏平型，角型なども採り得る。
【００３９】
【発明の効果】上記説明したように、本発明に係るリチ
ウム二次電池によれば、負極構成材料として表面を界面
活性剤で処理した炭素繊維を用いた構成を採ったことに
より、二次電池の負極自体の機械的強度アップなどが図
られ、さらには高容量化や耐貯蔵性の改善が容易に図ら
れる。したがって、近時、携帯用電子機器類などのコン
パクト化などに伴った電源の小形・軽量化に対応した携
帯用電源の提供が可能となる。
ウム二次電池によれば、負極構成材料として表面を界面
活性剤で処理した炭素繊維を用いた構成を採ったことに
より、二次電池の負極自体の機械的強度アップなどが図
られ、さらには高容量化や耐貯蔵性の改善が容易に図ら
れる。したがって、近時、携帯用電子機器類などのコン
パクト化などに伴った電源の小形・軽量化に対応した携
帯用電源の提供が可能となる。
【図１】本発明に係るリチウム二次電池の要部構成例を
示す縦断面図。
示す縦断面図。
１……正極缶
２……正極
３……正極集電体
４……セパレータ
５……負極缶
６……負極集電体
７……負極
８……絶縁性パッキング
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/58
D01F 9/12
H01M 4/02
H01M 10/40
Claims (2)
- 【請求項１】 正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可
能な炭素質材料製の負極と、リチウムイオン伝導性電解
液とを備えたリチウム二次電池において、 前記負極は界面活性剤で処理された炭素繊維を主体とし
て形成され、前記炭素繊維が空気雰囲気下で加熱処理さ
れており、かつ比表面積 10 m 2 ／ g 以下のメソフェーズ
ピッチ炭素繊維であることを特徴とするリチウム二次電
池。 - 【請求項２】 正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出可
能な炭素質材料製の負極と、リチウムイオン伝導性電解
液とを備えたリチウム二次電池において、 前記負極はアニオン系界面活性剤で処理された炭素繊維
を主体として形成され、前記炭素繊維が空気雰囲気下で
加熱処理されており、かつ比表面積 10 m 2 ／ g 以下のメ
ソフェーズピッチ炭素繊維であることを特徴とするリチ
ウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09336295A JP3534888B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09336295A JP3534888B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | リチウム二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08287913A JPH08287913A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3534888B2 true JP3534888B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=14080185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09336295A Expired - Fee Related JP3534888B2 (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3534888B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014115852A1 (ja) | 2013-01-25 | 2014-07-31 | 帝人株式会社 | 非水電解質二次電池用の超極細繊維状炭素、超極細繊維状炭素集合体、複合体、及び電極活物質層 |
-
1995
- 1995-04-19 JP JP09336295A patent/JP3534888B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08287913A (ja) | 1996-11-01 |
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