JPH01161676A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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Publication number
JPH01161676A
JPH01161676A JP62318691A JP31869187A JPH01161676A JP H01161676 A JPH01161676 A JP H01161676A JP 62318691 A JP62318691 A JP 62318691A JP 31869187 A JP31869187 A JP 31869187A JP H01161676 A JPH01161676 A JP H01161676A
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JP
Japan
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specific surface
surface area
electrode body
negative electrode
positive electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP62318691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsutaka Miyabayashi
宮林 光孝
Toshibumi Nishii
俊文 西井
Hiroshi Yui
浩 由井
Kuniaki Inada
稲田 圀昭
Katsuharu Ikeda
克治 池田
Hiroyoshi Nose
博義 能勢
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.)
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd, Mitsubishi Petrochemical Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
Priority to JP62318691A priority Critical patent/JPH01161676A/en
Publication of JPH01161676A publication Critical patent/JPH01161676A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection 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
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • 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

Abstract

PURPOSE:To heighten energy density and to lengthen charge-discharge cycle life by specifying the total specific surface area, micropore specific surface area, and the ratio of the micropore specific surface area to the total specific surface area of a carbon material for a negative electrode. CONSTITUTION:A positive electrode is formed with a transition metal chalcogen compound. A negative electrode 3 is formed with a carbon material in which the atomic ration of hydrogen to carbon is less than 0.10, spacing (d002) of face (002) by an X-ray wide angle diffraction method is 3.37-3.75Angstrom , crystalline size (Lc) in C axis is 5-150Angstrom , micropore specific surface area is 0.8m<2>/g or more, the total specific surface area is 1m<2>/g or more, and the ratio of the micropore specific surface area to the total specific surface area is 0.05-0.9. An active material is lithium or alkali metals mainly comprising lithium. A battery having long charge-discharge cycle life and high reliability is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、二次電池に関し、更に詳しくは、エネルギー
密度が高く、充放電サイクル寿命が長く、信頼性が優れ
た二次電池に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a secondary battery that has high energy density, long charge/discharge cycle life, and excellent reliability.

(従来の技術及び問題点) 近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽量、かつエネル
ギー密度が高く、繰り返し充放電可能な二次電池の開発
に対する要望が高まってきた。
(Prior Art and Problems) In recent years, with the development of electronic devices, there has been an increasing demand for the development of secondary batteries that are small, lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged.

そのような二次電池としては、例えばポリアセチレン等
の導電性高分子を正極や負極に使用したもの(特開昭5
6−136419号公報)が知られているが、導電性高
分子を正極に使用した場合には、電極容量が不充分とな
り、負極に使用した場合には自己放電が大きく、貯蔵後
特性が不安定になるという不都合を生じている。
Such secondary batteries include, for example, those using conductive polymers such as polyacetylene for the positive and negative electrodes (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5
6-136419) is known, but when a conductive polymer is used for the positive electrode, the electrode capacity is insufficient, and when used for the negative electrode, self-discharge is large and the characteristics after storage are poor. This causes the inconvenience of stability.

また、正極体の主要成分がTiS2.MoS2のような
還移金属のカルコゲン化合物であり、負極体がLi又は
Liを主体とするアルカリ金属である非水電解液二次電
池は、高エネルギー密度を有するので商品化の努力が払
われている。
Moreover, the main component of the positive electrode body is TiS2. Efforts are being made to commercialize nonaqueous electrolyte secondary batteries, which are chalcogen compounds of reduced metals such as MoS2, and whose negative electrodes are Li or an alkali metal mainly composed of Li, because they have high energy density. There is.

このような二次電池の1例を第1図に示す0図はボタン
形非水電解液二次電池の縦断面図である。
An example of such a secondary battery is shown in FIG. 1, and FIG. 0 is a longitudinal sectional view of a button-type non-aqueous electrolyte secondary battery.

図において、lが正極体である。正極体1は、上記した
ような遷移金属カルコゲン化合物の粉末とポリテトラフ
ルオロエチレンのような結着剤との混合物をペレット化
又はシート化したものである。
In the figure, l is the positive electrode body. The positive electrode body 1 is made by pelletizing or sheeting a mixture of the above-mentioned transition metal chalcogen compound powder and a binder such as polytetrafluoroethylene.

2はセパレータで、例えば多孔質ポリプロピレン薄膜、
ポリプロピレン不織布のような保液性を有する材料で構
成され、正極体lの上に載置される・そして、このセパ
レータ2には、プロピレンカーボネート、1.2−ジメ
トキシエタン、1.3−ジオキソランのような非プロト
ン性有機溶媒に、LiAu04 、LiAu04 。
2 is a separator, for example, a porous polypropylene thin film,
The separator 2 is made of a liquid-retentive material such as polypropylene nonwoven fabric, and is placed on the positive electrode 1. Aprotic organic solvents such as LiAu04, LiAu04.

LiBF4 、LiPF6  、LiAsF6のような
電解質を溶解せしめた所定濃度の非水電解液が含浸され
ている。
It is impregnated with a non-aqueous electrolyte of a predetermined concentration in which an electrolyte such as LiBF4, LiPF6, or LiAsF6 is dissolved.

3は、セパレータ2を介して正極体lに載置されている
負極体で、Li箔又はLiを主体とするアルカリ金属箔
で構成されている。
Reference numeral 3 denotes a negative electrode body placed on the positive electrode body l via the separator 2, and is made of Li foil or an alkali metal foil containing Li as a main component.

これら正極体1、セパレータ(非水電解液)2、及び負
極体3は全体として発電要素を構成する。そして、この
発電要素が正極缶4及び負極缶5から成る電池容器に内
蔵されて電池が組立てられる。6は絶縁バッキングであ
り、7は正極体1と正極缶4の間に介在せしめられた集
電体である。この集電体7は、通常、ニッケルネット、
ステンレス鋼製の金属金網、パンチトメタル、フオーム
メタルで構成され、ペレット化又はシート化された正極
体lの片面に圧着されている。
These positive electrode body 1, separator (non-aqueous electrolyte) 2, and negative electrode body 3 constitute a power generation element as a whole. Then, this power generation element is housed in a battery container consisting of a positive electrode can 4 and a negative electrode can 5, and a battery is assembled. 6 is an insulating backing, and 7 is a current collector interposed between the positive electrode body 1 and the positive electrode can 4. This current collector 7 is usually made of nickel net,
It is composed of a stainless steel wire mesh, punched metal, or foam metal, and is crimped onto one side of a pelletized or sheeted positive electrode body l.

上記したような従来構造の二次電池においては、次のよ
うな問題が生じており、その改善が求められている。
In the secondary battery having the conventional structure as described above, the following problems have occurred, and improvement thereof is required.

それは、負極体がLi箔又はLiを主体とするアルカリ
金属の箔そのものであることに基づく問題である。すな
わち、電池の放電時には負極体からLiがLiイオンと
なって電解液に移動し、充電時にはこのしiイオンが金
属Liとなって再び負極体に電析するが、この充放電サ
イクルを反復させるとそれに伴って電析する金属Liは
デンドライト状となりかつ成長していき、最後には、こ
のデンドライト形状の金属Li電析物がセパレータを貫
通して正極体に達し、短絡現象を起すという問題である
。別言すれば、充放電サイクル寿命が短いという問題で
ある。
This is a problem based on the fact that the negative electrode body is a Li foil or an alkali metal foil mainly composed of Li. In other words, when the battery is discharged, Li from the negative electrode body becomes Li ions and moves to the electrolytic solution, and during charging, these ions become metallic Li and are deposited on the negative electrode body again, but this charge-discharge cycle is repeated. As a result, the metal Li deposited becomes dendrite-like and grows, and eventually the dendrite-shaped metal Li deposits penetrate the separator and reach the positive electrode body, causing a short circuit phenomenon. be. In other words, the problem is that the charge/discharge cycle life is short.

かかる現状に鑑み、本発明者らは、よりエネルギー密度
が高く、充放電サイクル寿命が長く、また消費電流の増
大に対応しうる二次電池を開発すべく鋭意検討を重ねた
結果、本発明に到達した。
In view of the current situation, the present inventors have conducted intensive studies to develop a secondary battery that has higher energy density, longer charge/discharge cycle life, and can handle increased current consumption, and as a result, has developed the present invention. Reached.

(問題点を解決するための手段と作用)本発明の二次電
池は、正極体と、該正極体に載置されたセパレータと、
該セパレータに保持された電解質と、該セパレータに載
置された負極体と、該正極体及び/又は該負極体に包含
され充放電反応に対応して該正・負極体間を移動する活
物質とから成る発電要素が内蔵された二次電池において
、 (a)正極体が、遷移金属カルコゲン化合物からなり、 (b)負極体が、水素/炭素の原子比0.10未満、X
線広角回折法による(002)面の面間隔(dQo2)
3.37Å以上3.75A以下、C軸方向の結晶子の大
きさ(Lc)5Å以上150Å以下、メソポア比表面積
が0 、8rn’/g以上、ミクロポア比表面積が1m
″/g以上及びメソポア比表面積/全比表面積が0.0
5〜0.9である炭素質材料からなり、 (c)活物質が、リチウム又はリチウムを主体とするア
ルカリ金属である ことを特徴とする。
(Means and effects for solving the problems) The secondary battery of the present invention includes a positive electrode body, a separator placed on the positive electrode body,
An electrolyte held in the separator, a negative electrode body placed on the separator, and an active material that is included in the positive electrode body and/or the negative electrode body and moves between the positive and negative electrode bodies in response to charge/discharge reactions. (a) the positive electrode body is made of a transition metal chalcogen compound, (b) the negative electrode body has a hydrogen/carbon atomic ratio of less than 0.10,
Interplanar spacing (dQo2) of (002) plane by line wide-angle diffraction method
3.37 Å or more and 3.75 A or less, crystallite size in the C-axis direction (Lc) 5 Å or more and 150 Å or less, mesopore specific surface area 0, 8rn'/g or more, micropore specific surface area 1 m
''/g or more and mesopore specific surface area/total specific surface area is 0.0
5 to 0.9, and (c) the active material is lithium or an alkali metal mainly composed of lithium.

本発明の二次電池は、上記した(a)、(b)、(c)
、とりわけ(b )を具備するところに特徴を有するも
のであり、その他の要素は従来の二次電池と同じであっ
てよい。
The secondary battery of the present invention has the above-mentioned (a), (b), and (c).
, especially (b), and other elements may be the same as conventional secondary batteries.

まず、本発明にかかる正極体は遷移金属カルコゲン化合
物からなるが、使用される遷移金属カルコゲン化合物と
しては、例えばV、Mo、Mn、Cr、Ti等の酸化物
や硫化物が挙げられ、■の酸化物、■の硫化物、Moの
酸化物、Moの硫化物、Mnの酸化物、Crの酸化物、
Tiの酸化物及びTiの硫化物が好ましい、さらに好ま
しくは、V 205 、 V a Ou、vO□、v2
S3.VS2 、Mo S2 、Mo S3 、MnO
2、Cr306.Cr2O5,TiS2及びTiO2で
ある。
First, the positive electrode body according to the present invention is made of a transition metal chalcogen compound, and examples of the transition metal chalcogen compound used include oxides and sulfides of V, Mo, Mn, Cr, Ti, etc. oxide, (■) sulfide, Mo oxide, Mo sulfide, Mn oxide, Cr oxide,
Ti oxides and Ti sulfides are preferred, more preferably V 205 , V a Ou, vO□, v2
S3. VS2, MoS2, MoS3, MnO
2, Cr306. They are Cr2O5, TiS2 and TiO2.

上記した遷移金属カルコゲン化合物が非晶質である場合
には、非晶質化は通常、溶融急冷法を用いて実施される
。また、非晶質の含水ゲルを調製して用いることもでき
る0本発明にわける非晶質物とは、X線回折を行なった
ときに、結晶に基づくピークが観察されない状態のもの
をいう、すなわち、非晶質化は、X線的に無定形なブロ
ードなハローを有する回折パターンより確認され、非晶
質物は長距離秩序が消滅した構造を有する。しかし、短
距離秩序は残存していることが各種分析の結果から確認
されている。
When the transition metal chalcogen compound described above is amorphous, amorphization is usually carried out using a melt quenching method. In addition, an amorphous hydrogel can be prepared and used. The amorphous substance according to the present invention refers to a substance in which no peaks due to crystals are observed when X-ray diffraction is performed, i.e. The amorphization is confirmed by an X-ray diffraction pattern having an amorphous broad halo, and the amorphous material has a structure in which long-range order has disappeared. However, various analyzes have confirmed that short-range order remains.

さらに、なお−層の充放電サイクル特性のレベルアップ
の目的で、上記の遷移金属カルコゲン化合物に、金属L
1または遷移金属を添加することができる。添加量は、
遷移金属カルコゲン化合物に対して、Liは50モル%
未満、好ましくは30モル%未満であり、遷移金属は2
0モル%未満、好ましくは10モル5未満である。
Furthermore, for the purpose of improving the charge-discharge cycle characteristics of the Na-layer, metal L is added to the above-mentioned transition metal chalcogen compound.
1 or a transition metal can be added. The amount added is
Li is 50 mol% relative to the transition metal chalcogen compound
less than 30%, preferably less than 30% by mole, and the transition metal is less than 2% by mole.
Less than 0 mol %, preferably less than 10 mol %.

本発明にかかる正極体は例えば次のようにして製造され
る。すなわち、まず、上記の遷移金属カルコゲン化合物
を粉砕して所定粒径の粉末にする。その体積平均粒径は
500−以下、好ましくは200Q以下、さらに好まし
くは100.以下、特に好ましくは50戸以下である。
The positive electrode body according to the present invention is manufactured, for example, as follows. That is, first, the above-mentioned transition metal chalcogen compound is pulverized into powder having a predetermined particle size. Its volume average particle diameter is 500Q or less, preferably 200Q or less, more preferably 100. Especially preferably, the number of houses is 50 or less.

また、その比表面積は好ましくは1m″/g以上、さら
に好ましくは10rn’/g以上、特に好ましくは20
m″/g以上である。
Further, the specific surface area is preferably 1 m''/g or more, more preferably 10 m''/g or more, particularly preferably 20 m''/g or more.
m″/g or more.

遷移金属カルコゲン化合物粉末は、通常は所定量の結着
剤を添加して両者を充分に混練する。結着剤としては、
ポリテトラフルオロエチレンのパウダーやディスバージ
ョン、ポリオレフィンのパウダー等が用いられ、好まし
い添加量は、遷移金属カルコゲン化合物に対し1〜10
重量%である。
Usually, a predetermined amount of a binder is added to the transition metal chalcogen compound powder, and the two are sufficiently kneaded. As a binder,
Polytetrafluoroethylene powder, dispersion, polyolefin powder, etc. are used, and the preferred amount added is 1 to 10% based on the transition metal chalcogen compound.
Weight%.

このとき、グラファイト、カーボンブラック等の導電材
料の粉末を、遷移金属カルコゲン化合物に対して50重
量%未満添加することもでき、好ましくは30重量%未
満、さらに好ましくは15重量%である。
At this time, a powder of a conductive material such as graphite or carbon black may be added in an amount of less than 50% by weight, preferably less than 30% by weight, and more preferably 15% by weight based on the transition metal chalcogen compound.

得られた混線物を加圧成形し正極体とするが、遷移金属
カルコゲン化合物を単独で加圧成形して製造した箔を正
極体として使用することもできる。
The obtained mixed wire material is pressure-molded to form a positive electrode body, but a foil produced by pressure-molding a transition metal chalcogen compound alone can also be used as a positive electrode body.

次に負極体について説明する。Next, the negative electrode body will be explained.

負極体は後述する炭素質材料の粉末成形体である。この
炭素質材料は、H/C(原子比)が0.10未満、d 
002が3.37Å以上3.75Å以下、Lcが5Å以
上150A以下、メソポア比表面積が0.8m’/g以
上、ミクロポア比表面積が1rr?/g以上で、かつメ
ソポア比表面積/全比表面積が0.05〜0.9のパラ
メータで特定される。
The negative electrode body is a powder compact made of a carbonaceous material, which will be described later. This carbonaceous material has a H/C (atomic ratio) of less than 0.10, d
002 is 3.37 Å or more and 3.75 Å or less, Lc is 5 Å or more and 150 A or less, mesopore specific surface area is 0.8 m'/g or more, and micropore specific surface area is 1rr? /g or more, and the mesopore specific surface area/total specific surface area is specified by a parameter of 0.05 to 0.9.

本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料は、H/Cは
好ましくは0.07未満、さらに好ましくは0.05未
満である。この炭素質材料には、他の原子、例えば窒素
、酸素、ハロゲン等の原子が含まれていてもよいが、他
の原子/炭素原子(原子比)が、好ましくは0.10未
満、さらに好ましくは0.05未満、特に好ましくは0
.03未満である。
The H/C of the carbonaceous material used in the negative electrode body according to the present invention is preferably less than 0.07, more preferably less than 0.05. This carbonaceous material may contain other atoms such as nitrogen, oxygen, halogen, etc., but the other atoms/carbon atoms (atomic ratio) is preferably less than 0.10, more preferably is less than 0.05, particularly preferably 0
.. It is less than 03.

また、X線広角回折法により求めた(002)面の面間
隔d 002は、好ましくは3.39A以上3.70Å
以下、さらに好ましくは3.41Å以上3.68Å以下
であり、C軸方向の結晶子の大きさLcは、好ましくは
10Å以上80A以下、さらに好ましくは12Å以上7
0Å以下、特に好ましくは15Å以上60Å以下である
Further, the interplanar spacing d 002 of the (002) plane determined by X-ray wide-angle diffraction is preferably 3.39 A or more and 3.70 Å.
The crystallite size Lc in the C-axis direction is preferably 10 Å or more and 80 A or less, more preferably 12 Å or more and 7
The thickness is 0 Å or less, particularly preferably 15 Å or more and 60 Å or less.

H/ C、d o02およびLcのいずれかが上記範囲
から逸脱している場合は、負極体における充放電時の過
電圧が大きくなり、その結果、負極体からガスが発生し
て電池の安全性が著しく損われる。
If any of H/C, d o02 and Lc deviate from the above ranges, the overvoltage at the negative electrode during charging and discharging will increase, and as a result, gas will be generated from the negative electrode and the safety of the battery will be compromised. Significantly damaged.

しかも充放電サイクル特性も不満足になる。Furthermore, the charge/discharge cycle characteristics are also unsatisfactory.

さらに、本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料は、
メソポア比表面積が好ましくは1.0m″/g以上、さ
らに好ましくは1.1rrf/g以上、特に好ましくは
1 、2rrf/g以上であり、ミクロポア比表面積が
好ましくは2m″/g以上、さらに好ましくは3m″/
g以上である。また、メソポア比表面積/全比表面積は
好ましくは0.08〜o、g、さらに好ましくは0.1
〜0.6、特に好ましくは0.12〜0.4である。
Furthermore, the carbonaceous material used for the negative electrode body according to the present invention is
The mesopore specific surface area is preferably 1.0 m''/g or more, more preferably 1.1 rrf/g or more, particularly preferably 1,2 rrf/g or more, and the micropore specific surface area is preferably 2 m''/g or more, even more preferably is 3m''/
g or more. In addition, the mesopore specific surface area/total specific surface area is preferably 0.08 to 0, g, more preferably 0.1
-0.6, particularly preferably 0.12-0.4.

メソポア比表面積、ミクロポア比表面積及びメソポア比
表面a/全比表面積が上述の範囲を逸脱すると、この炭
素質材料よりなる負楕体への活物質の相持量が少なくな
り、電池の容量が小さくなる。
If the mesopore specific surface area, micropore specific surface area, and mesopore specific surface a/total specific surface area deviate from the above-mentioned ranges, the amount of active material supported in the negative ellipse made of this carbonaceous material will decrease, and the capacity of the battery will decrease. .

なお、本発明においては、メソポアは細孔半径がIOA
を越える細孔を意味し、ミクロポアは細孔半径が10Å
以下の細孔を意味する。
In addition, in the present invention, the mesopore has a pore radius of IOA.
A micropore has a pore radius of 10 Å.
means the following pores:

メソポア比表面積は、後述するde Boerの1−プ
ロット法(J、 H,de Boer、 et al、
、 J、 GolloidInterface Scj
、、 21 、405 、1966)により求めた。
The mesopore specific surface area was calculated using de Boer's 1-plot method (J, H, de Boer, et al.,
, J. Golloid Interface Scj
, 21, 405, 1966).

すなわち、次式 (式中、Pは吸着ガスの蒸気圧、Poは冷却温度での吸
着ガスの飽和蒸気圧を表す) で求められる吸着したガス層の厚みt (A)に対して
、吸着された全ガス量(t/g)をプロットして、第2
図に示したようなt−プロー/ ト図を描き、上側の直
線部分の傾きS (tanθ)を求め、さらに吸着ガス
量を下記式によって液体窒素量に換算して求めた。
That is, for the thickness t (A) of the adsorbed gas layer, which is determined by the following equation (where P represents the vapor pressure of the adsorbed gas and Po represents the saturated vapor pressure of the adsorbed gas at the cooling temperature), Plot the total gas amount (t/g) and calculate the second
A t-plot diagram as shown in the figure was drawn, the slope S (tan θ) of the upper straight line portion was determined, and the amount of adsorbed gas was determined by converting it into the amount of liquid nitrogen using the following formula.

T [式中、Paは大気圧(kgf/am” ) 、 Tは
測定温度(K)、Vmは吸着したガスの分子容積(c1
131モル;N2では34.7)、Vadsは吸着され
た全ガス量(cm” / g) 、 Vliqは液体容
積(c113)であるコ 次にミクロポア比表面積(S m1cro)は、BET
法により求めた全比表面積(S BET)と前述のメソ
ポア比表面積(St:))差(SBET −S L) 
ニより求めた。
T [where Pa is the atmospheric pressure (kgf/am”), T is the measurement temperature (K), and Vm is the molecular volume of the adsorbed gas (c1
131 mol; 34.7 for N2), Vads is the total amount of gas adsorbed (cm”/g), Vliq is the liquid volume (c113), then the micropore specific surface area (S m1cro) is BET
The difference between the total specific surface area (S BET) determined by the method and the mesopore specific surface area (St: )) (SBET - S L)
I asked for it from d.

さらに、本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料にあ
っては、次に述べる特性を有することが好ましい。
Furthermore, the carbonaceous material used for the negative electrode body according to the present invention preferably has the following characteristics.

すなわち、X線広角回折分析における(110)面の面
間隔dllOの2倍の距離ao  (= 2 d 11
0)が、好ましくは2.38Å以上かつ2.47A以下
、さらに好ましくは2.39Å以上かつ2.46Å以下
、特に好ましくは2,40Å以上かつ2.45Å以下;
a軸方向の結晶子の大きさLaが好ましくは10Å以上
、さらに好ましくは15A以上かつ150Å以下、とく
に好ましくは19Å以上かつ70A以下である。
In other words, the distance ao (= 2 d 11
0) is preferably 2.38 Å or more and 2.47 Å or less, more preferably 2.39 Å or more and 2.46 Å or less, particularly preferably 2,40 Å or more and 2.45 Å or less;
The crystallite size La in the a-axis direction is preferably 10 Å or more, more preferably 15 Å or more and 150 Å or less, particularly preferably 19 Å or more and 70 Å or less.

また、波長5145人のアルゴンイオンレーザ光を用い
たラマンスペクトル分析において、下記式: 1360±100cm−’の波数域におけるスペクトル
強度の積分値で定義されるG値が2.5未満であること
が好ましく、さらに好ましくは0.1−1.5であり、
特に好ましくは0.2〜1.2である。
In addition, in Raman spectrum analysis using argon ion laser light with a wavelength of 5145 nm, the G value defined by the integral value of the spectral intensity in the wave number range of 1360 ± 100 cm-' is less than 2.5. Preferably, more preferably 0.1-1.5,
Particularly preferably, it is 0.2 to 1.2.

さらに電子スピン共鳴スペクトル分析において、−次微
分吸収曲線のシグナルの線幅(ΔHpp)がlOガウス
以上であるか、10ガウス未満の線幅のシグナルを有し
ないことが好ましい。
Furthermore, in electron spin resonance spectroscopy, it is preferable that the linewidth (ΔHpp) of the signal of the −th order differential absorption curve is 10 Gauss or more, or there is no signal with a linewidth of less than 10 Gauss.

上述した本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料は、
各種の形状をとりうるが、粒径100゜以下の粒子であ
ることが好ましい、さらには比表面積が好ましくはLd
/g以上、さらに好ましくは2m″/g以上、特に好ま
しくは4m″/g以上である。上述の範囲を逸脱すると
活物質の担持量が減少し、電池の容量が小さくなる。
The carbonaceous material used for the negative electrode body according to the present invention described above is
Although they can have various shapes, they are preferably particles with a diameter of 100° or less, and more preferably have a specific surface area of Ld.
/g or more, more preferably 2 m''/g or more, particularly preferably 4 m''/g or more. If it deviates from the above range, the amount of active material supported will decrease and the capacity of the battery will decrease.

このような炭素質材料は、例えば有機高分子化合物、縮
合多環炭化水素化合物、縮合多環炭化水素化合物、多環
複素環系化合物等の有機化合物の1種又は2種以上を焼
成し、炭素化することによって製造することができる。
Such carbonaceous materials can be produced by firing one or more organic compounds such as organic polymer compounds, fused polycyclic hydrocarbon compounds, fused polycyclic hydrocarbon compounds, and polycyclic heterocyclic compounds. It can be manufactured by

そのような出発源としては、具体的には、例えばセルロ
ース樹脂;フェノール樹脂;ポリアクリロニトリル、ポ
リ(α−ハロゲン化アクリロニトリル)などのアクリル
樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩素
化塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル樹脂;ポリアミド
イミド樹脂;ポリアミド樹脂;ポリアセチレン、ポリ(
p−フェニレン)などの共役系樹脂のような任意の有機
高分子化合物;例えば、ナフタレン、フェナントレン、
アントラセン、トリフェニレン、ピレン、クリセン。
Examples of such starting sources include, for example, cellulose resins; phenolic resins; acrylic resins such as polyacrylonitrile and poly(α-halogenated acrylonitrile); polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polychlorinated vinyl chloride, etc. halogenated vinyl resin; polyamide-imide resin; polyamide resin; polyacetylene, poly(
Any organic polymer compound such as conjugated resin such as p-phenylene; for example, naphthalene, phenanthrene,
Anthracene, triphenylene, pyrene, chrysene.

ナフタセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン。naphthacene, picene, perylene, pentaphene.

ペンタセンのような3員環以上の単環炭化水素化合物が
互いに2個以上縮合してなる縮合多環炭化水素化合物、
又は、上記化合物のカルボン酸、カルボン酸無水物、カ
ルボン酸イミドのような誘導体、上記各化合物の混合物
を主成分とする各種のピッチ;例えば、インドール、イ
ソインドール。
A condensed polycyclic hydrocarbon compound formed by condensing two or more monocyclic hydrocarbon compounds with three or more members such as pentacene,
Alternatively, various pitches containing derivatives of the above compounds such as carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, and carboxylic acid imides, and mixtures of the above compounds; for example, indole and isoindole.

キノリン、インキノリン、キノキサリン、フタラジン、
カルバゾール、アクリジン、フェナジン。
quinoline, inquinoline, quinoxaline, phthalazine,
Carbazole, acridine, phenazine.

フェナントレンのような3員環以上の複素単環化合物が
互いに少なくとも2個以上結合するか、又は1個以上の
3員環以上の単環炭化水素化合物と結合してなる縮合複
素環化合物、上記各化合物のカルボン酸、カルボン酸無
水物、カルボン酸イミドのような誘導体、更にベンゼン
の1.2,4.5−テトラカルボン酸、その二無水物ま
たはそのジイミド;などをあげることができる。
A fused heterocyclic compound formed by at least two or more 3-membered or more-membered monocyclic compounds such as phenanthrene bonded to each other, or bonded to one or more 3- or more-membered monocyclic hydrocarbon compounds, each of the above. Examples include derivatives of compounds such as carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, and carboxylic acid imides, as well as 1,2,4,5-tetracarboxylic acid of benzene, its dianhydrides, and its diimides.

好ましくは、フェノール樹脂、セルロース樹脂、アクリ
ル樹脂、さらに好ましくはフェノール樹脂である。
Preferred are phenolic resins, cellulose resins, and acrylic resins, and more preferred are phenolic resins.

次いで、上述の出発源を後述の条件で焼成する。すなわ
ち、酸素濃度2〜50000pp■の不活性ガス流下ま
たは真空下で、5℃/時〜200℃/分の昇温速度で、
500〜1000℃に昇温し、その温度に1分以上保持
して焼成を行う、不活性ガスとしては、例えばN2 、
Ar、He等を用いることができるが、経済性等の点か
らN2が好ましい。また、酸素濃度は好ましくは3〜1
10000pp、さらに好ましくは5〜11000pp
 、特に好ましくは10〜500 ppmであり、焼成
温度は好ましくは600〜1000℃、さらに好ましく
は700〜1000℃である。昇温速度は好ましくは5
℃/時〜100℃/分、さらに好ましくはlO℃/時〜
50℃/分、特に好ましくは20℃/時〜10℃/分、
特に好ましくは20°C/時〜10℃/分であり、さら
に上述の焼成温度で好ましくは5分〜8時間、さらに好
ましくはlO分〜5時間、特に好ましくは20分〜3時
間保持することにより焼成を実施する。
Next, the above-mentioned starting material is fired under the conditions described below. That is, under an inert gas flow or vacuum with an oxygen concentration of 2 to 50,000 pp, at a heating rate of 5 ° C / hour to 200 ° C / minute,
Examples of inert gases used include N2,
Although Ar, He, etc. can be used, N2 is preferable from the point of view of economy and the like. In addition, the oxygen concentration is preferably 3 to 1
10000pp, more preferably 5 to 11000pp
, particularly preferably 10 to 500 ppm, and the firing temperature is preferably 600 to 1000°C, more preferably 700 to 1000°C. The heating rate is preferably 5
°C/hour ~ 100 °C/min, more preferably lO °C/hour ~
50°C/min, particularly preferably 20°C/hour to 10°C/min,
Particularly preferably, the firing temperature is 20°C/hour to 10°C/minute, and the firing temperature is preferably maintained at the above-mentioned firing temperature for 5 minutes to 8 hours, more preferably 10 minutes to 5 hours, particularly preferably 20 minutes to 3 hours. Firing is carried out by

さらに、焼成を経た材料を不活性ガス流下または真空下
に酸素濃度11000pp以下、1000℃を越え、か
つ3000℃以下の温度で1分以上炭素化処理を実施す
る。このとき、系内の02濃度は好ましくは500 p
pm以下、さらに好ましくは1〜100pp+w、特に
好ましくは2〜80pp■である。02濃度がこの範囲
を超えると良好な炭素化が行われない、また、炭素化の
温度は好ましくは1200〜2800℃、さらに好まし
くは1600〜2500℃であり、その温度に保持する
時間は好ましくは5分〜8時間、さらに好ましくはlO
分〜5時間、特に好ましくは20分〜3時間である。
Further, the fired material is carbonized under an inert gas stream or under vacuum at an oxygen concentration of 11,000 pp or less and a temperature of more than 1,000°C and 3,000°C or less for 1 minute or more. At this time, the 02 concentration in the system is preferably 500 p
pm or less, more preferably 1 to 100 pp+w, particularly preferably 2 to 80 pp+w. If the 02 concentration exceeds this range, good carbonization will not be carried out. Also, the carbonization temperature is preferably 1200 to 2800°C, more preferably 1600 to 2500°C, and the time for holding at that temperature is preferably 5 minutes to 8 hours, more preferably lO
The time period is from minutes to 5 hours, particularly preferably from 20 minutes to 3 hours.

次いで、焼成・炭素化の後は機械的粉砕等により、所定
粒径に粉砕して目的とする炭素質材料を得ることができ
る。
Next, after firing and carbonization, the target carbonaceous material can be obtained by pulverizing to a predetermined particle size by mechanical pulverization or the like.

さらに、熱焼成、炭素化、粉砕の工程に加えて、002
等の酸化性ガス雰囲気下に500〜1500℃の温度で
加熱する賦活化の工程を加えることもできる。
Furthermore, in addition to the steps of thermal calcination, carbonization, and pulverization, 002
It is also possible to add an activation step of heating at a temperature of 500 to 1500° C. in an oxidizing gas atmosphere such as oxidizing gas atmosphere.

また、出発源としてカーボンブラックを用い、これを適
当な条件でさらに炭素化等の処理を施して炭素質材料と
してもよい。
Alternatively, carbon black may be used as a starting source and subjected to further treatment such as carbonization under appropriate conditions to produce a carbonaceous material.

かくして得られた炭素質材料から本発明にかかる負極体
を製造するには、例えば次のようにして行う。
In order to manufacture the negative electrode body according to the present invention from the carbonaceous material obtained in this way, it is carried out, for example, as follows.

上述の炭素質材料を単独で、または導電材、結着剤等と
混練した後、加圧成形して負極体とする。このとき使用
される導電材としてはアセチレンブラック、カーボンブ
ラック、膨張黒鉛、金属粉末等が挙げられ、これらを必
要に応じて炭素質材料に対して50重量%未満、好まし
くは30重量%未満、さらに好ましくは0.1−10重
量%添加する。また、結着剤としては、ポリオレフィン
系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂
等が挙げられ、これらを炭素質材料に対して20重量%
未満、好ましくは1〜10重量%添加する。
The above-mentioned carbonaceous material is used alone or after being kneaded with a conductive material, a binder, etc., and then pressure-molded to form a negative electrode body. Examples of the conductive material used at this time include acetylene black, carbon black, expanded graphite, metal powder, etc., and if necessary, these may be added in an amount of less than 50% by weight, preferably less than 30% by weight, based on the carbonaceous material. Preferably it is added in an amount of 0.1-10% by weight. In addition, examples of the binder include polyolefin resins, fluorine resins such as polytetrafluoroethylene, etc., and these are added in an amount of 20% by weight based on the carbonaceous material.
less than 1% by weight, preferably 1 to 10% by weight.

次に活物質について述べる0本発明の二次電池における
活物質は、リチウム又はリチウムを主体とするアルカリ
金属であり、この活物質は、電池の充放電に対応して正
極体と負極体との間を往復移動する。活物質はあらかじ
め前述の正極体及び/又は負極体に相持させる。担持の
方法としては、例えば所定濃度のLiイオン又はアルカ
リ金属イオンを含有する電解液中に負極体を浸漬し、か
つ対極にLiを7メードとして用い、負極体をカソード
にして電気分解させる方法を適用することができる。ま
た、同様の方法で正極体にリチウム又はリチウムを主体
とするアルカリ金属を担持させることができる。活物質
の担持は、このような電気化学的方法以外に化学的方法
、物理的方法によっても行うことができる。また、負極
体にLi金属ンートをはり合わせて電池セルを構成し、
充放電反応によりLi金属を負極体に担持させることも
できる。
Next, we will discuss the active material. The active material in the secondary battery of the present invention is lithium or an alkali metal mainly composed of lithium. move back and forth between The active material is made to be compatible with the above-mentioned positive electrode body and/or negative electrode body in advance. As a method of supporting, for example, the negative electrode body is immersed in an electrolytic solution containing Li ions or alkali metal ions at a predetermined concentration, Li is used as a counter electrode, and the negative electrode body is used as a cathode to cause electrolysis. Can be applied. Furthermore, lithium or an alkali metal mainly composed of lithium can be supported on the positive electrode body in a similar manner. In addition to such an electrochemical method, the active material can be supported by a chemical method or a physical method. In addition, a battery cell is constructed by gluing Li metal onto the negative electrode body,
Li metal can also be supported on the negative electrode body through a charge/discharge reaction.

本発明の二次電池は、上述した活物質を担持させた負極
体及び正極体を従来と同様の方法で他の要素と共に組込
んで製作することができる。すなわち、正極体と負極体
をセパレータを介して対峙させ、セパレータには通常、
Li金属塩又はアルカリ金属塩を溶解させた非水電解液
を保持させる。このとき用いられる非水電解液は前記し
た従来の二次電池に使用されるものを用いる。あるいは
、Liイオン又はアルカリ金属イオンの導電体である固
体電解質を正極体及び負極体の間に介在させることもで
きる。
The secondary battery of the present invention can be manufactured by incorporating the negative electrode body and the positive electrode body carrying the above-described active material together with other elements in a conventional manner. That is, the positive electrode body and the negative electrode body are faced to each other with a separator interposed between them, and the separator usually contains
A nonaqueous electrolyte in which Li metal salt or alkali metal salt is dissolved is held. The nonaqueous electrolyte used at this time is the one used in the conventional secondary battery described above. Alternatively, a solid electrolyte that is a conductor of Li ions or alkali metal ions can be interposed between the positive electrode body and the negative electrode body.

かくして、本発明の二次電池においては、次のような反
応が進行する。すなわち、 充電時: 正極体では、V20S  (Li)+ V20B +xLi” +xe 負極体では、C+xLi” +xe+C@Lix放電時
: 正極体では、V205 +xLi◆+xe−+V205
  (Li)。
Thus, in the secondary battery of the present invention, the following reaction proceeds. That is, during charging: In the positive electrode body, V20S (Li) + V20B +xLi” +xe In the negative electrode body, C+xLi” +xe+C@Lix During discharging: In the positive electrode body, V205 +xLi◆+xe−+V205
(Li).

負極体では、Ce Li −+C+xLi” +xe! の反応である。In the negative electrode body, Ce Li −+C+xLi”+xe! This is the reaction.

すなわち、本発明の二次電池にお、いて、例えば負極体
では充電時にLiイオンのドープ現象が起り、また放電
時には負極体に担持されているLiイオンの脱ドープ現
象が生起して、可逆的な電気化学的酸化還元反応が充放
電に伴って進行するため、負極体がLi箔であった場合
にその表面で生起したデンドライト形状の電析物の形成
はなくなるのである。
That is, in the secondary battery of the present invention, for example, a doping phenomenon of Li ions occurs in the negative electrode body during charging, and a dedoping phenomenon of Li ions supported on the negative electrode body occurs during discharging, resulting in reversible Since the electrochemical redox reaction proceeds with charging and discharging, the formation of dendrite-shaped deposits that occur on the surface of the negative electrode when it is made of Li foil disappears.

なお、本発明において、元素分析、X線広角回折、なら
びに電子スピン共鳴スペクトルの各測定は下記方法によ
り実施した。
In addition, in the present invention, each measurement of elemental analysis, X-ray wide-angle diffraction, and electron spin resonance spectrum was performed by the following method.

「元素分析」 サンプルを120℃で約15時間減圧乾燥し、その後ド
ライボックス内のホットプレート上で100℃において
1時間乾燥した。ついで、アルゴン雰囲気中でアルミニ
ウムカップにサンプリングし、燃焼により発生するCo
2ガスの重量から炭素含有量を、また、発生するH2O
の重量から水素含有量を求める。なお、後述する本発明
の実施例では、パーキンエルマー240C型元素分析計
を使用して測定した。
"Elemental Analysis" Samples were dried under reduced pressure at 120° C. for about 15 hours, then dried at 100° C. for 1 hour on a hot plate in a dry box. Co
2 The carbon content from the weight of the gas, and the generated H2O
Determine the hydrogen content from the weight of. In the Examples of the present invention described later, measurements were made using a PerkinElmer 240C elemental analyzer.

rX線広角回折」 (1)  (002)面の面間隔(d002 )および
(110)面の面間隔(d 110) 炭素質材料が粉末の場合はそのまま、微小片状の場合に
はメノウ乳鉢で粉末化し、試料に対して約15重量%の
X線標準用高純度シリコン粉末を内部標準物質として加
え混合し、試料セルにつめ、グラファイトモノクロメー
タ−で単色化したCuKa線を線源とし、反射式デイフ
ラクトメーター法によって広角X線回折曲線を測定する
0曲線の補正には、いわゆるローレンツ、偏光因子、吸
収因子、原子散乱因子等に関する補正は行なわず次の簡
便法を用いる。即ち(002)、および(110)回折
に相当する曲線のベースラインを引き、ベースラインか
らの実質強度をプロットし直して(002)面、および
(110)面の補正曲線を得る。この曲線のピーク高さ
の3分の2の高さに引いた角度軸に平行な線が回折曲線
と交わる線分の中点を求め、中点の角度を内部標準で補
正し、これを回折角の2倍とし、CuKa線の波長入と
から次式のブラッグ式によってd 002およびdll
Oを求める。
rX-ray wide-angle diffraction" (1) Interplanar spacing between (002) planes (d002) and interplanar spacing between (110) planes (d110) If the carbonaceous material is in the form of a powder, it can be treated as is; if it is in the form of minute pieces, it can be treated in an agate mortar. Powdered, high-purity silicon powder for X-ray standards is added to the sample in an amount of about 15% by weight as an internal standard substance, mixed, packed in a sample cell, and CuKa rays made monochromatic with a graphite monochromator are used as a radiation source, and reflected. To correct the zero curve of measuring a wide-angle X-ray diffraction curve using the formula diffractometer method, the following simple method is used without making corrections for so-called Lorentz, polarization factors, absorption factors, atomic scattering factors, etc. That is, baselines of curves corresponding to (002) and (110) diffraction are drawn, and the real intensities from the baseline are plotted again to obtain correction curves for the (002) and (110) planes. Find the midpoint of the line segment where a line parallel to the angular axis drawn at two-thirds of the peak height of this curve intersects with the diffraction curve, correct the angle at the midpoint using an internal standard, and calculate this. d 002 and dll by the following Bragg equation from the wavelength input of the CuKa line.
Find O.

入:1.5418人 θ、θ’ : do02.dllOに相当する回折角(
2)C軸およびa軸方向の結晶子の大きさ:Lc  ;
  La 前項で得た補正回折曲線において、ピーク高さの半分の
位置におけるいわゆる半価中βを用いてC軸およびa軸
方向の結晶子の大きさを次式より求める。
Input: 1.5418 people θ, θ': do02. The diffraction angle corresponding to dllO (
2) Crystallite size in C-axis and a-axis directions: Lc;
La In the corrected diffraction curve obtained in the previous section, the size of the crystallite in the C-axis and a-axis directions is determined from the following equation using the so-called half value β at the position half the peak height.

β’casθ β・cosθ′ 形状因子Kについては種々議論もあるが、K=0.09
を用いた、入、θおよびθ′については前項と同じ意味
である。
β'casθ β・cosθ' There are various discussions about the shape factor K, but K=0.09
, θ, and θ' have the same meanings as in the previous section.

「電子スピン共鳴の線幅:ΔHPPJ 電子スピン共鳴の一部微分吸収スベクトルはJEOL 
 JES−FE  IX  ESRスペクトロメーター
を用い、Xバンドで測定する。粉末状の試料はそのまま
、微小片状試料はメノウ乳鉢で粉末化して、外径2mm
+の毛細管に入れ、さらに毛細管を外径5腸■のESR
管に入れる。高周波磁場の変調中は6.3ガウスとする
0以上すべて、空気雰囲気下、23℃で行う、−次微分
吸収スペクトルのピーク間の線幅(ΔHpp)は、M 
n ” / M g O標準試料を用いて決定する。
“Linewidth of electron spin resonance: ΔHPPJ Partial differential absorption vector of electron spin resonance is JEOL
Measure in the X band using a JES-FE IX ESR spectrometer. Powdered samples are left as is, and minute flake samples are powdered in an agate mortar to an outer diameter of 2 mm.
+ into a capillary tube, and then attach the capillary to an ESR with an outer diameter of 5 cm.
Put it in the tube. The peak-to-peak linewidth (ΔHpp) of the −th order differential absorption spectrum is 6.3 Gauss during the modulation of the high-frequency magnetic field.
n”/MgO is determined using a standard sample.

(実施例) 以下、実施例をあげて本発明を説明する。(Example) The present invention will be explained below with reference to Examples.

(1)正極体の製造 Mn0280g、導電材としてのアセチレンブラック5
gおよび結着剤としての粉末状のポリテトラフルオロエ
チレン0.5gとを混練し、得られた混練物をロール成
形して厚み0.4mmのシートとした。
(1) Manufacture of positive electrode body Mn0 280g, acetylene black 5 as conductive material
g and 0.5 g of powdered polytetrafluoroethylene as a binder were kneaded, and the resulting kneaded product was roll-formed to form a sheet with a thickness of 0.4 mm.

このシートの片面を集電体である線径0.1ml11.
60メツシユのステンレス鋼ネットに圧着して正極とし
た。
One side of this sheet is used as a current collector with a wire diameter of 0.1ml11.
The positive electrode was crimped onto a 60 mesh stainless steel net.

(2)負極体の製造 オルトクレゾール108g、バラホルムアルデヒF32
gおよびエチルセロソルブ240gを硫酸logととも
に反応器に仕込み、攪拌しながら115℃で4時間反応
させた0反応終了後NaHCO317gと水30gとを
加えて中和した。ついで、高速で攪拌しながら水2文中
に反応液を投入して沈澱してくる生成物をか別乾燥して
115gの線状高分子量ノボラック樹脂を得た。
(2) Manufacture of negative electrode body 108 g of orthocresol, rose formaldehyde F32
A reactor was charged with 240 g of ethyl cellosolve and 240 g of sulfuric acid and reacted at 115° C. for 4 hours with stirring. After the reaction was completed, 317 g of NaHCO and 30 g of water were added to neutralize. Then, the reaction solution was poured into two volumes of water while stirring at high speed, and the precipitated product was separated and dried to obtain 115 g of a linear high molecular weight novolak resin.

上記のノボラック樹脂225gとへキサミン25gを5
00−のメノウ製容器に入れ、直径30mmのメノウ製
ポール5個と直径20g腸のメノウ製ポール10個を入
れてボールミルにセットし、20分間粉砕、混合した。
5 g of the above novolak resin and 25 g of hexamine
The mixture was placed in a No. 00 agate container, and 5 agate poles with a diameter of 30 mm and 10 agate poles with a diameter of 20 g were placed in a ball mill, and the mixture was ground and mixed for 20 minutes.

かくして得られたノボラック樹脂とへキサミンとの混合
パウダーを、N2ガス中、250℃で3時間加熱処理を
行った。さらに、このものを電気加熱炉にセットし、系
内の酸素濃度が50 ppmになるまでN2ガスを流し
、さらに系内の酸素濃度が20〜70 ppmとなるよ
うにN2を流しながら、250℃/時の速度で500℃
まで昇温し、さらに200℃/時の速度で900℃まで
昇温し、そのままの温度に1.5時間保持して焼成し元
後、自然放冷した。
The thus obtained mixed powder of novolac resin and hexamine was heat-treated at 250° C. for 3 hours in N2 gas. Furthermore, this was set in an electric heating furnace, and N2 gas was flowed until the oxygen concentration in the system became 50 ppm, and then heated at 250°C while flowing N2 so that the oxygen concentration in the system became 20 to 70 ppm. 500℃ at a speed of /hour
The temperature was further increased to 900° C. at a rate of 200° C./hour, and the temperature was maintained for 1.5 hours for firing, and then allowed to cool naturally.

次に、焼成後の材料を別な電気炉にセットし、真空脱気
後N2ガスを流して系内の酸素濃度を10ppmとした
。さらに、系内の酸素濃度が5〜20ppmとなるよう
にN2を流しながら25℃/分の速度で1800℃まで
昇温し、そのままの温度でさらに1.5時間加熱し、炭
素化を実施した。
Next, the fired material was set in another electric furnace, and after vacuum degassing, N2 gas was flowed to bring the oxygen concentration in the system to 10 ppm. Furthermore, the temperature was raised to 1800 °C at a rate of 25 °C/min while flowing N2 so that the oxygen concentration in the system was 5 to 20 ppm, and carbonization was performed by heating at the same temperature for an additional 1.5 hours. .

かくして得られた炭素化物を250−のメノウ製容器に
入れ、直径301のメノウ製ボール1個、直径25mm
のメノウ製ボール1個、及び直径20mmのメノウ製ボ
ール11([1を入れてボールミルにセットし、15分
間粉砕し、平均粒径41.3−の炭素質材料を得た。
The carbonized product thus obtained was placed in a 250-mm agate container, and one agate ball with a diameter of 301 mm and a 25-mm diameter agate ball were placed.
One agate ball with a diameter of 20 mm and an agate ball 11 with a diameter of 20 mm were placed in a ball mill and ground for 15 minutes to obtain a carbonaceous material with an average particle size of 41.3.

この炭素質材料は1元素分析、X線広角回折等の分析の
結果、以下の特性を有していた。
As a result of single-element analysis, X-ray wide-angle diffraction, etc., this carbonaceous material had the following characteristics.

水素/炭素(原子比)=0.04 ct002=3.st人、 L c = 13.1人a
o(2d002)= 2 、42人、La=21.1λ
BET比表面積 4.59572m″/gまた、濡洩ア
イオニクス社製オートソーブを用い、これの吸着等混線
(窒素ガス使用;温度77K)を求め、吸着したガス層
の厚みt (A)に対して吸着した全ガス量(+J/g
)をプロットし、第3図に示したようなt、−プロット
を作図した。
Hydrogen/carbon (atomic ratio)=0.04 ct002=3. st people, L c = 13.1 people a
o(2d002)=2, 42 people, La=21.1λ
BET specific surface area 4.59572 m''/g Also, using an autosorb manufactured by Yuyuri Ionics, the adsorption crosstalk (using nitrogen gas; temperature 77K) was determined, and it was calculated based on the thickness t (A) of the adsorbed gas layer. Total amount of gas adsorbed (+J/g
) was plotted, and a t,-plot as shown in FIG. 3 was drawn.

第3図において、上側の直線部分の傾きを求め、それを
用いてメソポア比表面積を求めると、1.22357r
n”7gであった。
In Fig. 3, the slope of the upper straight line part is determined, and the mesopore specific surface area is determined using it, which is 1.22357r.
It was 7g.

次いでミクロポア比表面積を求めると、3.37215
m″/gであり、メソポア比表面積/全比表面積は0.
266であった。
Next, the micropore specific surface area was found to be 3.37215.
m″/g, and mesopore specific surface area/total specific surface area is 0.
It was 266.

この炭素質材料に、体積平均粒径2o−のポリエチレン
粉末を7重量%混合した混合物を加圧成形して、厚み0
.5層間のペレットとした。
A mixture of 7% by weight of polyethylene powder with a volume average particle size of 2o was mixed into this carbonaceous material to form a mixture with a thickness of 0.
.. It was made into a pellet between five layers.

(3)電池の組立 ステンレス鋼製の正極缶に、上記した正極体を集電体を
下にして着設し、その上にポリプロピレン不織布を載置
したのち、そこにLiCu0aを濃度1モル/文でプロ
ピレンカーボネートに溶解せしめた非水電解液を含浸せ
しめた。ついでその上に上記負極体を載置して発電要素
を構成した。
(3) Assembly of the battery Place the above-mentioned positive electrode body in a stainless steel positive electrode can with the current collector facing down, place a polypropylene nonwoven fabric on top of it, and then add LiCuOa to it at a concentration of 1 mol/liter. It was impregnated with a non-aqueous electrolyte dissolved in propylene carbonate. Then, the negative electrode body was placed thereon to form a power generation element.

なお、正極体は、電池に組込むに先立ち、濃度1モル/
lのLiイオン電解液中に浸漬し、正極体をカソードと
し、リチウムを7ノードとする電解処理に付した。電解
条件は、浴温20℃、電流密度1 mA/c+g2.電
解時間10時間とした。このような処理により、正極体
には容量6.0■^hのLiが担持されたことになる。
Note that the positive electrode body should be prepared at a concentration of 1 mol/min before being incorporated into the battery.
The sample was immersed in a Li-ion electrolyte solution of 1 ml, and subjected to an electrolytic treatment using the positive electrode body as a cathode and lithium as 7 nodes. The electrolytic conditions were a bath temperature of 20°C and a current density of 1 mA/c+g2. The electrolysis time was 10 hours. As a result of this treatment, Li with a capacity of 6.0 h was supported on the positive electrode body.

かくして、第1図に示したようなボタン形二次電池を製
作した。
In this way, a button-shaped secondary battery as shown in FIG. 1 was manufactured.

(4)電池の特性 このようにして製作した電池について、3〜2Vの間で
定電圧充電−20にΩ定抵抗放電を反復し、5サイクル
及び100サイクルにおける電池の充電容量及び放電容
量を測定した。その結果を表1に示した。
(4) Characteristics of the battery The battery manufactured in this way was repeatedly charged at a constant voltage of 3 to 2 V and discharged at a constant resistance of -20 Ω, and the charging capacity and discharging capacity of the battery were measured at 5 cycles and 100 cycles. did. The results are shown in Table 1.

比較例1 (1)正極体の製造 実施例1と同様にして正極体を製造した。Comparative example 1 (1) Manufacture of positive electrode body A positive electrode body was manufactured in the same manner as in Example 1.

(2)負極体の製造 メゾフェースピッチ10gを300℃、1.5ton/
cm2に加熱・加圧してシート状に成形した。
(2) Manufacture of negative electrode body Mesoface pitch 10g at 300℃, 1.5ton/
It was heated and pressurized to a height of cm2 and formed into a sheet.

次いでこのシートをN2ガス中で1000℃/時の速度
で3000℃まで昇温し、さらにこの温度で1時間加熱
後自然放冷した。この焼成物を実施例1と同様にして粉
砕し、平均粒径500−の炭素質材料を得た。
Next, this sheet was heated to 3000° C. at a rate of 1000° C./hour in N2 gas, further heated at this temperature for 1 hour, and then allowed to cool naturally. This fired product was pulverized in the same manner as in Example 1 to obtain a carbonaceous material with an average particle size of 500-.

この炭素質材料は、分析の結果以下の特性を有していた
As a result of analysis, this carbonaceous material had the following characteristics.

水素/炭素(原子比)=0.01 dQg2=3.38人、Lc=156A10〜250人
の細孔半径を有する細孔の積算細孔容積  1.5X1
0−3ml/g未満この炭素質材料粉末とポリエチレン
粉末7重量%とを混合し、全体を圧縮成形して厚み0.
5mmのペレットにした。
Hydrogen/carbon (atomic ratio) = 0.01 dQg2 = 3.38 people, Lc = 156A Cumulative pore volume of pores with pore radius of 10 to 250 people 1.5X1
Less than 0-3 ml/g This carbonaceous material powder and 7% by weight of polyethylene powder were mixed and the whole was compression molded to a thickness of 0.
It was made into 5mm pellets.

(3)電池の組立 実施例1と同様にして電池を組み立てた。(3) Battery assembly A battery was assembled in the same manner as in Example 1.

(4)電池の特性 実施例1と同様にして同一の条件で、電池特性を測定し
、結果を表1に併記した。
(4) Battery characteristics Battery characteristics were measured in the same manner as in Example 1 under the same conditions, and the results are also listed in Table 1.

比較例2 Li金属箔を負極体として用いた以外は実施例1と同様
にして、電池を組み立て、同一条件で電池特性を測定し
、その結果を表1に併記した。
Comparative Example 2 A battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that Li metal foil was used as the negative electrode body, and battery characteristics were measured under the same conditions. The results are also listed in Table 1.

[発明の効果] 本発明の二次電池は、充放電サイクル寿命が長く、信頼
性の高い電池であるので、繰返し充放電を行うことがで
き、種々の電子機器への使用が可能である。
[Effects of the Invention] The secondary battery of the present invention has a long charge/discharge cycle life and is a highly reliable battery, so it can be repeatedly charged and discharged and can be used in various electronic devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はボタン形構造の非水電解液二次電池の縦断面図
であり、第2図は、t−プロットの概念図であり、第3
図は本発明の二次電池に用いる炭素質材料のt−プロッ
ト図である。 l・・・正極体  2・・・セパレータ3・・・負極体
  4・・・正極缶 5・・・負極毎  6・・・絶縁バッキング7・・・集
電体
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery with a button-shaped structure, FIG. 2 is a conceptual diagram of a t-plot, and FIG.
The figure is a t-plot diagram of the carbonaceous material used in the secondary battery of the present invention. 1... Positive electrode body 2... Separator 3... Negative electrode body 4... Positive electrode can 5... Each negative electrode 6... Insulating backing 7... Current collector

Claims (1)

【特許請求の範囲】  正極体と、該正極体に載置されたセパレータと、該セ
パレータに保持された電解質と、該セパレータに載置さ
れた負極体と、該正極体及び/又は該負極体に包含され
充放電反応に対応して該正・負極体間を移動する活物質
とから成る発電要素が内蔵された二次電池において、 (a)正極体が、遷移金属カルコゲン化合物からなり、 (b)負極体が、水素/炭素の原子比0.10未満、X
線広角回折法による(002)面の面間隔(d_0_0
_2)3.37Å以上3.75Å以下、C軸方向の結晶
子の大きさ(Lc)5Å以上150Å以下、メソポア比
表面積が0.8m^2/g以上、ミクロポア比表面積が
1m^2/g以上及びメソポア比表面積/全比表面積が
0.05〜0.9である炭素質材料からなり、 (c)活物質が、リチウム又はリチウムを主体とするア
ルカリ金属である ことを特徴とする二次電池。
[Claims] A positive electrode body, a separator placed on the positive electrode body, an electrolyte held in the separator, a negative electrode body placed on the separator, and the positive electrode body and/or the negative electrode body. In a secondary battery with a built-in power generation element comprising an active material included in the positive and negative electrode bodies that moves between the positive and negative electrode bodies in response to charging and discharging reactions, (a) the positive electrode body is made of a transition metal chalcogen compound; b) The negative electrode body has a hydrogen/carbon atomic ratio of less than 0.10,
Interplanar spacing (d_0_0) of (002) plane by line wide-angle diffraction method
_2) 3.37 Å or more and 3.75 Å or less, crystallite size in the C-axis direction (Lc) 5 Å or more and 150 Å or less, mesopore specific surface area of 0.8 m^2/g or more, micropore specific surface area of 1 m^2/g and (c) a secondary material made of a carbonaceous material having a mesopore specific surface area/total specific surface area of 0.05 to 0.9, and (c) the active material being lithium or an alkali metal mainly composed of lithium. battery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990013924A2 (en) * 1989-05-11 1990-11-15 Moli Energy Limited Carbonaceous electrodes for lithium cells

Cited By (2)

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WO1990013924A2 (en) * 1989-05-11 1990-11-15 Moli Energy Limited Carbonaceous electrodes for lithium cells
US5028500A (en) * 1989-05-11 1991-07-02 Moli Energy Limited Carbonaceous electrodes for lithium cells

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