JPH04345760A - 非水溶媒電池 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は正極を改良した放電性能
の優れた非水溶媒電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非水溶媒電池において、負極活物質であ
るリチウム、ナトリウム等の軽金属と組合せる正極活物
質としては、二酸化マンガン、フッ化黒鉛、硫化鉄、酸
化銅等が用いられている。このような非水溶媒電池にお
いて、正極は上記の活物質に導電材および結着剤を添加
混合し、この混合物を電池の種類に合わせて成型して作
られる。その際に用いられる導電材としては、アセチレ
ンブラック、黒鉛等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アセチ
レンブラックは吸液特性が優れているが導電性が劣り、
一方黒鉛は導電性が優れているが吸液特性が劣る。従っ
て、これらを導電材として非水溶媒電池の正極に用いた
場合、正極合剤の液保持性または導電性が低下し、従っ
て電池の内部抵抗を下げにくく、放電性能を向上させる
ことが困難である。

【０００４】本発明は非水溶媒電池に関し、さらに詳し
くは導電材に炭素繊維を用いることにより、放電性能に
優れた非水溶媒電池を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の非水溶媒電池は
、活物質が軽金属である負極と、非水溶媒系電解液と、
活物質および導電材からなる正極とを有する非水溶電池
において、該導電材が直径約３５〜７００オングストロ
ーム、アスベクト比１００以上であり、コアが中空であ
る炭素繊からなり、気相成長法により得られるものであ
ることを特徴とする。

【０００６】本発明の非水溶媒電池は正極の導電材が上
記の炭素繊維であるところに特徴があり、他の要素は従
来の非水溶媒電池と同じであってもよい。本発明にかか
る正極において、活物質としては二酸化マンガン、フッ
化黒鉛、硫化鉄または酸化銅を使用するのが好ましい。

【０００７】本発明にかかる正極の導電材は、直径が約
３５〜７００オングストロームで、アスベクト比は１０
０以上であり、かつ内部コアが中空の形となるために、
比表面積は大きくなり、保液性が優れている。また従来
の気相成長法と比へ安価で製造できる。該炭素繊維は金
属含有粒子に約９００℃〜１２００℃でガス状の炭素含
有化合物を接触させることにより、炭化水素ガスが金属
含有粒子表面上で分解し、界面部分の炭素部分に炭素が
層状に成長することにより造られる。

【０００８】本発明の電池の正極は、上述の炭素繊維を
活物質および結着剤と共に、５〜１５：８０〜９４：１
〜５の重量比で混合し、ペレット等に成形して得られた
正極合剤からなる。このとき用いる結着剤としては、例
えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸お
よびその塩等が挙げられる。負極は活物質として軽金属
が用いられる。ここで軽金属とは、アルカリ金属、アル
カリ土類金属等の比重の小さい金属をいい。例えば、リ
チウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシ
ウム、アルミニウム等である。好ましくは、リチウムお
よびアルミニウムが用いられる。電解液としては、プロ
ピレンカーボネート、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、ジオキソラン等
の非水有機溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウ
ム、塩化リチウム等の電解質を、濃度０．２〜１．５モ
ル／１で溶解せしめたもので用いられる。

【０００９】次に図を参照にして、本発明の非水溶媒電
池の構成について説明する。図において、正極容器（１
）内には、本発明の上述した炭素繊維（導電材）が活物
質および結着剤と共に混合され、成形された正極合剤（
２）が充填されている。この正極合剤（２）上には、ポ
リプロピレン不織布からなるセパレータ（３）および負
極（４）が載置されている。セパレータ（３）には電解
液が含浸保持されている。さらに、正極容器１の開口部
にパッキング（５）を介して負極容器（６）を設けるこ
とにより、両極容器（１，６）内に正極合剤（２）、セ
パレータ（３）および負極（４）を密閉している。

【００１０】

【作用】本発明は導電材として、直径が３５〜７００オ
ングストローム、アスベクト比１００以上であり、気相
成長法により得た炭素繊維を、非水溶媒電池を使用して
いるので、その正極の導電性や保液性が優れているばか
りでなく、正極活物質の接触密度を向上させ正極の利用
率を向上させ、放電性能が向上できる。

【００１１】

【実施例】

（１）　　正極電導材（炭素繊維）の製造約１０ｇのア
ルミナ粉末に０．８ＭのＦｅ（ＮＯ３）３液を約４ｍｌ
を滴下し、湿性の粉末にした。次にこの湿性粉末を高温
プレートでゆるやかに加熱し乾燥させた。 こうして得られた粉末を触媒として反応器の内に分散さ
せた。反応器を徐々に加熱し５００℃にし、反応器内に
アルゴンを流した。アルゴン雰囲気にした後、水素を流
した。この水素ガスを流しながら反応器を加熱して９０
０℃にし、この状態を１時間維持した。そして水素を流
した状態で反応器を加熱し１１００℃にした。次に反応
器内にベンゼン飽和水素を反応器内温度１１００℃と一
定にしながら、５分間流した。アルゴン下で室温に冷却
し、得られた炭素材料をエタノール中で分散させた。電
子顕微鏡写真の結果では、直径４０〜２００オングスト
ロームの炭素繊維が得られた。

【００１２】（２）正極合剤の製造 二酸化マンガンと上記した炭素繊維とポリテトラフルオ
ロエチレン（結着剤）とを重量比で、８７：１０：３の
割合で混合し、これを外径１６ｍｍ、厚さ１．７ｍｍ、
重量０．６９ｇのペレット状に成形し、正極合剤とした
。

【００１３】（３）電池の組立て ステレンス鋼製の正極容器に上記した正極合剤を充填し
、その上にポリプロピレン不織布からなり、プロピレン
カーボネートと１，２−ジメトキシエタン１：１（容量
比）の混合溶媒に、過塩素酸リチウムを１モル／１の濃
度で溶解した電解液が含浸保持されているセパレータを
載置し、さらにその上に負極として金属リウチムを載置
して、発電要素を構成した。

【００１４】かくして図１に示したような外径２０ｍｍ
、厚さ２．４ｍｍのコイン型非水溶媒電池を製造した。 製造した本実施例電池は２０個用いて、３０日間貯蔵し
、その後の内部抵抗３００Ωおよび２．７ｋΩ負荷をか
けた時の放電持続時間（放電終止電圧２．０Ｖ）を測定
した。その結果を平均値とした表１に示した。

【００１５】比較例１ 正極の導電材としてアセチレンブラックを用いた以外は
実施例１と同様にして、比較例１のコイン型非水溶媒電
池を組み立て、実施例１と同一条件で貯蔵し、内部抵抗
及び放電持続時間を測定した。結果を表１に示す。

【００１６】比較例２ 正極の電導材として、黒鉛を用いた以外は実施例と同様
にして、比較例２のコイン型非水溶媒電池を組み立て、
実施例１と同一の条件で貯蔵し、内部抵抗および放電時
間を測定した。結果を表１に示した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】本発明は導電材に直径が３５〜７００オ
ングストローム、アスベクト比１００以上で、気相成長
法により得た炭素繊維を用いるため、表面積が大きく保
液性が優れているため、内部抵抗が小さく電気容量の大
きい非水溶媒電池が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のコイン型非水溶媒電池の断面図
である。

【符号の説明】

１　　正極容器 ４　　正極合剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　活物質が軽金属である負極と、非水溶
   媒系電解液と、活物質および導電材からなる正極とから
   なる非水溶媒電池において、該導電材が、直径３５〜７
   ００オングストローム、アスベクト比１００以上の炭素
   繊維からなり、かつ気相成長法により得られたものが主
   体であることを特徴とする非水溶媒電池。