JPH0582130A - 非水系二次電池 - Google Patents
非水系二次電池Info
- Publication number
- JPH0582130A JPH0582130A JP3243592A JP24359291A JPH0582130A JP H0582130 A JPH0582130 A JP H0582130A JP 3243592 A JP3243592 A JP 3243592A JP 24359291 A JP24359291 A JP 24359291A JP H0582130 A JPH0582130 A JP H0582130A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anion
- negative electrode
- temperature
- carbonic material
- secondary battery
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非水系二次電池の充放電容量の向上を目的と
する。 【構成】 非水系二次電池の負極として、アニオン、或
いはカチオンを挿入した後、該挿入物が分解、或いは気
化する温度以上で黒鉛化温度より低い温度で熱処理して
その挿入物を除去することによって、層間距離が上記挿
入物の大きさに拡大された炭素材料を用いている。
する。 【構成】 非水系二次電池の負極として、アニオン、或
いはカチオンを挿入した後、該挿入物が分解、或いは気
化する温度以上で黒鉛化温度より低い温度で熱処理して
その挿入物を除去することによって、層間距離が上記挿
入物の大きさに拡大された炭素材料を用いている。
Description
【０００１】
【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。
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムを負極としたリチウム二次電池
はそのエネルギー密度が大きいことから盛んに研究が行
われており、一部実用化の域に達している。
はそのエネルギー密度が大きいことから盛んに研究が行
われており、一部実用化の域に達している。
【０００３】然し乍ら、リチウム二次電池は金属リチウ
ムを用いており、そのリチウムの充放電効率が低いため
にサイクル特性に問題がある。これ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、ＬｉＡｓＦ6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はかる方
法が考えられている。
ムを用いており、そのリチウムの充放電効率が低いため
にサイクル特性に問題がある。これ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、ＬｉＡｓＦ6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はかる方
法が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが前者の方法で
は作動電圧が低下するという欠点があり、また後者の方
法では電解液が有毒であり安全性の面で問題がある。
は作動電圧が低下するという欠点があり、また後者の方
法では電解液が有毒であり安全性の面で問題がある。
【０００５】これらの欠点を改善するためにカーボン系
の物質を負極として用いる方法が考え出された。この場
合は作動電圧の低下や毒性はなく、安全性は高い反面、
エネルギー密度の点で問題があった。カーボン材料とし
てはいろいろ種類があるが、当然のこと乍らリチウムを
吸蔵・放出する性質を有するものに限られ、これにはコ
ークスと高分子炭化物が存在する。
の物質を負極として用いる方法が考え出された。この場
合は作動電圧の低下や毒性はなく、安全性は高い反面、
エネルギー密度の点で問題があった。カーボン材料とし
てはいろいろ種類があるが、当然のこと乍らリチウムを
吸蔵・放出する性質を有するものに限られ、これにはコ
ークスと高分子炭化物が存在する。
【０００６】このうちコークスは不純物が多いこととそ
の不純物の脱離が難しいことから実用化には不向きとさ
れている。一方、高分子炭化物は純度を上げることが簡
単でリチウム二次電池用負極に向いてはいるものの、エ
ネルギー密度はコークスとあまりかわらない。
の不純物の脱離が難しいことから実用化には不向きとさ
れている。一方、高分子炭化物は純度を上げることが簡
単でリチウム二次電池用負極に向いてはいるものの、エ
ネルギー密度はコークスとあまりかわらない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような種々
の問題点に鑑みて為されたものであって、アニオン、或
いはカチオンを挿入した後、該挿入物が分解、或いは気
化する温度以上で黒鉛化温度より低い温度で熱処理して
その挿入物を除去することによって、層間距離が上記挿
入物の大きさに拡大された炭素材料を非水系二次電池の
負極として用いたものである。
の問題点に鑑みて為されたものであって、アニオン、或
いはカチオンを挿入した後、該挿入物が分解、或いは気
化する温度以上で黒鉛化温度より低い温度で熱処理して
その挿入物を除去することによって、層間距離が上記挿
入物の大きさに拡大された炭素材料を非水系二次電池の
負極として用いたものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、負極を構成する炭素材料の層
間距離が拡大するので、リチウムイオンのインターカレ
ートが容易になり、高容量の二次電池が得られる。
間距離が拡大するので、リチウムイオンのインターカレ
ートが容易になり、高容量の二次電池が得られる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例について具体的に説明
する。炭素材料としてのピッチコークスを粉砕し、ＮＯ
ＢＦ4・アセトニトリル溶液に１昼夜浸漬することでア
ニオンのＢＦ4ーをピッチコークス内に化学的に挿入し
た。このアニオンの挿入により、炭素の層間距離が拡大
する。続いてこのアニオンが挿入された炭素材料を７５
０℃で５時間の真空熱処理を施す。その結果、炭素材料
の層間に挿入されたアニオンは分解されて層間から除去
されるが、その時アニオンを挿入することによって広が
った層間距離は縮まることなくそのままの状態が保持さ
れる。このようにして層間距離が広がった炭素材料を４
００メッシュパスした後、プレスすることにより負極１
を作製した。
する。炭素材料としてのピッチコークスを粉砕し、ＮＯ
ＢＦ4・アセトニトリル溶液に１昼夜浸漬することでア
ニオンのＢＦ4ーをピッチコークス内に化学的に挿入し
た。このアニオンの挿入により、炭素の層間距離が拡大
する。続いてこのアニオンが挿入された炭素材料を７５
０℃で５時間の真空熱処理を施す。その結果、炭素材料
の層間に挿入されたアニオンは分解されて層間から除去
されるが、その時アニオンを挿入することによって広が
った層間距離は縮まることなくそのままの状態が保持さ
れる。このようにして層間距離が広がった炭素材料を４
００メッシュパスした後、プレスすることにより負極１
を作製した。
【００１０】一方、正極２としてコバルト酸化物を用
い、セパレータ３に電解液としての過塩素酸リチウム／
プロピレンカーボネート溶液を含浸させて図１に示す本
発明に係る電池Ａを組み立てた。図１において４は負極
集電体、５は正極集電体、６は負極缶、７は正極缶、８
は絶縁パッキングである。
い、セパレータ３に電解液としての過塩素酸リチウム／
プロピレンカーボネート溶液を含浸させて図１に示す本
発明に係る電池Ａを組み立てた。図１において４は負極
集電体、５は正極集電体、６は負極缶、７は正極缶、８
は絶縁パッキングである。
【００１１】また、負極１に７５０℃でそれぞれ熱処理
した以外は同様にして比較例としての電池Ｂを組み立て
た。
した以外は同様にして比較例としての電池Ｂを組み立て
た。
【００１２】これらの電池を１ｍＡで３Ｖまで充電した
後、２．０Ｖまで放電し、充放電特性を測定した。図２
にその結果を示す。本発明に係る電池Ａは２０ｍＡｈの
放電容量を示したが、比較例電池Ｂは１０ｍＡｈの放電
容量しか示さなかった。
後、２．０Ｖまで放電し、充放電特性を測定した。図２
にその結果を示す。本発明に係る電池Ａは２０ｍＡｈの
放電容量を示したが、比較例電池Ｂは１０ｍＡｈの放電
容量しか示さなかった。
【００１３】このように本発明によって充放電容量の向
上が実現できた。
上が実現できた。
【００１４】従来負極に用いられている種々の炭素材料
はリチウムイオンをインターカレートすることができる
が、その層間距離が容量に影響することが発明者らの研
究で明らかになっている。
はリチウムイオンをインターカレートすることができる
が、その層間距離が容量に影響することが発明者らの研
究で明らかになっている。
【００１５】然し乍ら、従来の方法では層間距離は主に
炭素材料の処理温度によって制御されるため、均一な層
間をもつ炭素材料を得るのは非常に困難である。また、
炭素材料により制御できる層間距離の範囲が異なる上、
熱をかけることで黒鉛化が進み、リチウムイオンのイン
ターカレートがしにくくなる欠点があった。
炭素材料の処理温度によって制御されるため、均一な層
間をもつ炭素材料を得るのは非常に困難である。また、
炭素材料により制御できる層間距離の範囲が異なる上、
熱をかけることで黒鉛化が進み、リチウムイオンのイン
ターカレートがしにくくなる欠点があった。
【００１６】それに対して、本発明においては適当な大
きさのアニオンあるいはカチオンを炭素材料にインター
カレートすることで層間距離をこれらの挿入物の大きさ
により制御することが可能であり、均一で高容量の炭素
材料が生成できる。
きさのアニオンあるいはカチオンを炭素材料にインター
カレートすることで層間距離をこれらの挿入物の大きさ
により制御することが可能であり、均一で高容量の炭素
材料が生成できる。
【００１７】本発明において用られる炭素材料として
は、コークス（石油コークス、石炭コークス、ピッチコ
ークス、ニードルコークスなど）、無定形炭素（アセチ
レンブラック、ケッチンブラック）、黒鉛、膨張黒鉛、
発泡黒鉛、高分子熱処理炭化物などどのような炭素材料
が適している。
は、コークス（石油コークス、石炭コークス、ピッチコ
ークス、ニードルコークスなど）、無定形炭素（アセチ
レンブラック、ケッチンブラック）、黒鉛、膨張黒鉛、
発泡黒鉛、高分子熱処理炭化物などどのような炭素材料
が適している。
【００１８】また、本発明において用いるアニオンとし
ては、希望の層間距離に相当するものならなんでも良
く、ＢＦ4-、ＣｌＯ4-、ＰＦ6-、ＣＦ3ＳＯ3-、Ｂ10Ｃ
ｌ10-、Ｂ12Ｃｌ12-、Ｃｌ-、Ｆ-などのハロゲンが挙げ
られる。
ては、希望の層間距離に相当するものならなんでも良
く、ＢＦ4-、ＣｌＯ4-、ＰＦ6-、ＣＦ3ＳＯ3-、Ｂ10Ｃ
ｌ10-、Ｂ12Ｃｌ12-、Ｃｌ-、Ｆ-などのハロゲンが挙げ
られる。
【００１９】更に、カチオンとしても希望の層間距離に
相当するものであればどのような材料でも良く、Ｌｉ、
Ｎａなどのアルカリ金属、Ｍｇ，Ｃａなどのアルカリ土
類金属、Ａｌなどの両性金属などが挙げられる。
相当するものであればどのような材料でも良く、Ｌｉ、
Ｎａなどのアルカリ金属、Ｍｇ，Ｃａなどのアルカリ土
類金属、Ａｌなどの両性金属などが挙げられる。
【００２０】処理温度はこれらの挿入物が分解、或いは
気化する温度であれば良く、また黒鉛化される程の高温
にする必要はない。
気化する温度であれば良く、また黒鉛化される程の高温
にする必要はない。
【００２１】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、アニオン、或いはカチオンを挿入した後、該挿入物
が分解、或いは気化する温度以上で黒鉛化温度より低い
温度で熱処理してその挿入物を除去することによって、
層間距離が上記挿入物の大きさに拡大された炭素材料を
負極として用いているので、その負極がリチウムイオン
をインターカレートし易くなり、非水系二次電池の充放
電容量の向上が実現し、その工業的価値は非常に大き
い。
に、アニオン、或いはカチオンを挿入した後、該挿入物
が分解、或いは気化する温度以上で黒鉛化温度より低い
温度で熱処理してその挿入物を除去することによって、
層間距離が上記挿入物の大きさに拡大された炭素材料を
負極として用いているので、その負極がリチウムイオン
をインターカレートし易くなり、非水系二次電池の充放
電容量の向上が実現し、その工業的価値は非常に大き
い。
【図１】本発明電池の構造を示す断面図である。
【図２】本発明電池の充放電特性を従来電池と比較して
示した特性図である。
示した特性図である。
１ 負極 ２ 正極 ３ セパレーター
Claims (1)
- 【請求項１】 正極と負極と非水電解液とを主構成とす
る非水系二次電池において、該負極としてアニオン、或
いはカチオンを挿入した後、該挿入物が分解、或いは気
化する温度以上で黒鉛化温度より低い温度で熱処理して
その挿入物を除去して層間距離が上記挿入物の大きさに
拡大された炭素材料を用いたことを特徴とする非水系二
次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243592A JP3021837B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 非水系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243592A JP3021837B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 非水系二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582130A true JPH0582130A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3021837B2 JP3021837B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=17106111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3243592A Expired - Fee Related JP3021837B2 (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | 非水系二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021837B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0692833A1 (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-17 | Moli Energy (1990) Limited | Carbonaceous insertion compounds and use as anodes in rechargeable batteries |
| JP2005302630A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池およびその製造方法 |
| JP2010081865A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 動物飼育室 |
| JP2014197524A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-10-16 | 積水化学工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極材及びその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池 |
| WO2017104630A1 (ja) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 株式会社パワージャパンプリュス | 非水電解液二次電池用正極活物質及び非水電解液二次電池並びにこれらの製造方法 |
| CN110707323A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-17 | 太原理工大学 | 一种阴离子扩层碳材料及其制备方法和应用 |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP3243592A patent/JP3021837B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0692833A1 (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-17 | Moli Energy (1990) Limited | Carbonaceous insertion compounds and use as anodes in rechargeable batteries |
| JP2005302630A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Toyota Motor Corp | リチウム二次電池およびその製造方法 |
| JP4617702B2 (ja) * | 2004-04-15 | 2011-01-26 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム二次電池およびその製造方法 |
| JP2010081865A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 動物飼育室 |
| JP2014197524A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-10-16 | 積水化学工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極材及びその製造方法、並びにリチウムイオン二次電池 |
| WO2017104630A1 (ja) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 株式会社パワージャパンプリュス | 非水電解液二次電池用正極活物質及び非水電解液二次電池並びにこれらの製造方法 |
| CN110707323A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-17 | 太原理工大学 | 一种阴离子扩层碳材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3021837B2 (ja) | 2000-03-15 |
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