JPH04126374A

JPH04126374A - 二次電池

Info

Publication number: JPH04126374A
Application number: JP2249496A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Fujimoto; 正久藤本; Noriyuki Yoshinaga; 好永　宣之; Sanehiro Furukawa; 古川　修弘
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 1992-04-27
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JP3133318B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）　産業上の利用分野本発明は、非水電解液を用いた、二次電池に関する。

（ロ）　従来の技術リチウムを負極活物質とした二次電池は、そのエネルギ
ー密度が大きいことから、特に研究が盛んである。この
種の二次電池は、負極の充放電効率が低いために、サイ
クル特性に問題がある。この問題を解決するために、リ
チウムと合金化する金属、たとえばアルミニウムを用い
てリチウム−アルミニウム合金を形成して、これを負極
とする方法や、Ｌ　ｉ　Ａ　ｓ　Ｆ　ａ系の電解液を用
いて、リチウムの充放電効率を向上させ、サイクル特性
向上を計る方法が提案されている。

しかし、前者の方法では作動電圧が低下するという欠点
があり、後者の方法では電解液が有毒であるので安全性
の面で問題が生じる。

これらの欠点を改善するために、カーボン系の物質を負
極基材として用い、ここにリチウムイオンを吸蔵、放出
させて負極を構成する方法が提案されている。この方法
によれば、作動電圧の低下や、毒性の影響はなく、エネ
ルギー密度も大きい電池が提供できる。然し乍ら、不純
物、特にコークス等の原料に含まれている硅素成分が、
カチオン即ちリチウムと反応し、保存特性が低下すると
いう問題がある。

（ハ）　発明が解決しようとする課題本発明は前記問題点に鑑みて成されたものであって、サ
イクル特性が高く、且つ保存特性にすすぐれた二次電池
を提供しようとするものである。

（ニ）　　課題を解決するための手段本発明は、正極と、カチオンを吸蔵、放出する炭素材料
よりなる負極と、非水電解液とからなる電池であって、
前記炭素材料は、硅素成分が抑制されたものであること
を特徴とする。

ここで、前記硅素成分としては、１０％以下とするのが
、電池の保存特性上、特に好ましい。

そして、前記カチオンとしては、リチウムイオン、ナト
リウムイオン等のアルカリ金属イオン、カリウムイオン
、マグネシウムイオン等のアルカリ土類金属イオン、ア
ルミニウムイオン等が挙げられる。

（ホ）作用負極に用いられる炭素材料は、カチオン例えばノチウム
イオンを吸蔵、放出することができるが、従来の炭素材
料では硅素成分が多く、これと吸蔵されたカチオン、即
ちリチウムイオンが反応して、電池の自己放電反応を生
じる。

然し乍ら、本発明の如く、負極に硅素成分が抑制された
炭素材料を用いることにより、電池の自己放電反応を抑
制することが可能となる。従って、電池の保存特性を向
上させることが可能となる。

そして、前記炭素材料としては、ポリアクリロニトリル
などの高分子を焼成して得た熱処理炭素、各種コークス
、黒鉛、更にはアセチレンブラック等の無定形炭素など
を使用することができる。

ここで、前記炭素材料中の硅素成分としては、１０％以
下とするのが、電池の保存特性上、特に好ましい。

（へ）　実施例以下に、本発明の実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。

［実施例１コ石油コークスを粉砕し、４００メツシユパスした後、反
応温度６０℃、反応圧力１気圧にて、石油コークスをフ
ッ酸処理することで、脱硫を行った。この脱硅素後の硅
素成分は、０．１％であった。このように脱珪素した炭
素材料である石油コークスを、金属リチウム粉末と混合
、プレスして、負極を作製した。

一方、正極としては二酸化マンガンを用い、過塩！酸リ
チウム／プロピレンカーボネート溶液を非水電解液とし
て使用し、第１図に示す本発明電池Ａを組み立てた。

第１図は、本発明電池の縦断面図である。第１図中、１
は金属缶からなる正極外装体、２は金属缶からなる負極
外装体、３は絶縁性合成樹脂からなる絶縁バッキングで
あり、前記正極外装体１と前記負極外装体２とを絶縁し
ている。４は正極、５は負極であり、これらは、セパレ
ータ６により隔離されている。７は正極集電体であって
前記正極外装体ｌの内底面に、８は負極集電体であって
前記負極外装体２の内底面に、それぞれ固定されている
。

［比較例１コ炭素材料として脱珪素処理を行わない石油コークスを用
いた以外は、前記実施例１と同様にして、比較電池Ｘを
組み立てた。尚、この脱珪素処理を施していない石油コ
ークスの硅素成分は１３％であった。

これらの電池Ａ、Ｘを用いて、電池の保存特性を比較し
た。このときの実験条件は、１０ｍＡｈで１０回充放電
した後、１０ｍＡｈ充電し、６０℃で保存し、そのとき
の放電容量を比較するというものである。

第２図に、この結果を示す。これより、本発明電池Ａは
３０日経過しても容量残存率が９５％あるのに対し、比
較電池Ｘは７０％しか容量残存率がない。このように本
発明電池Ａは、保存特性において優れたものであること
が分かる。

［実施例２］石炭コークスを粉砕し、４００メツシユパスした後、反
応温度６０℃、反応圧力１気圧で、フッ酸処理により、
石炭コークスを脱珪素した。この脱硅素後の硅素成分は
０．３％であった。このように脱珪素した炭素材料であ
る石炭コークスを、金属リチウム粉末と混合、プレスし
て、負極を作製した。

一方、正極として二酸化マンガンを用いて、過塩素酸リ
チウム／プロピレンカーボネート溶液を非水電解液とし
て使用することにより、前記第１図と同様の構造を有す
る、本発明電池Ｂを組み立てた。

［比較例２］炭素材料に脱珪素処理を行わない石炭コークスを用いた
以外は、前記実施例２と同様にして、比較電池Ｙを組み
立てた。尚、この脱珪素処理を施していない石炭コーク
スの硅素成分は１５％であった。

これらの電池Ｂ、Ｙを用いて、電池の保存特性を比較し
た。この時の実験条件は、１０ｍＡｈで１０回充放電し
た後、１０ｍＡｈ充電し、６０℃で保存し、電池の放電
容量を調べるというものである。

第３図に、この結果を示す。これより、本発明電池Ｂは
３０日経過しても容量残存率が９５％であるのに対し、
比較電池Ｙは５０％しか容量残存率がない。このように
本発明電池Ｂは、保存特性において優れた特性を奏する
ものであることが分かる。

次に、負極に用いる炭素材料中における硅素の濃度と、
電池の自己放電率の関係を調べた。

この結果を、第４図に示す。第４図は硅素の濃度と、電
池の自己放電率の関係を示す図である。

これより、炭素材料中における硅素の濃度としては、自
己放電率を極めて低く抑制することが可能となる１０％
以下が望ましいことが分かる。

（ト）　　発明の効果以上詳述した如く、本発明によれば、この種電池の自己
放電を抑制し、保存特性を向上させることが可能となる
ので、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電池の縦断面図、第２図及び第３図は電
池の保存特性図、第４図は硅素の濃度と電池の自己放電
率の関係を示す図である。１・・・・正極外装体、２・・・・負極外装体、３・・
・・絶縁バッキング、４・・・・正極、５・・・・負極
、６・・・・セパレータ、７・・・・正極集電体、８・
・・・負極集電体、Ａ、Ｂ・・・・本発明電池、Ｘ、Ｙ・・・・比較電池。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正極と、カチオンを吸蔵、放出する炭素材料より
なる負極と、非水電解液とからなる電池であって、前記炭素材料は、硅素成分が抑制されたものであること
を特徴とする二次電池。
（２）前記硅素成分が、１０％以下であることを特徴と
する請求項１記載の二次電池。