JPH07130355A - Electrode for secondary battery - Google Patents

Electrode for secondary battery

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JPH07130355A
JPH07130355A JP5273712A JP27371293A JPH07130355A JP H07130355 A JPH07130355 A JP H07130355A JP 5273712 A JP5273712 A JP 5273712A JP 27371293 A JP27371293 A JP 27371293A JP H07130355 A JPH07130355 A JP H07130355A
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JP
Japan
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electrode
carbon fiber
secondary battery
metal foil
preferable
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Application number
JP5273712A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeji Nakae
武次 中江
Tatsuhiko Suzuki
達彦 鈴木
Jun Tsukamoto
遵 塚本
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE:To carry out uniform doping and provide high power secondary batteries by preparing electrodes for secondary batteries from carbon fiber and a metal foil. CONSTITUTION:An electrode is composed of carbon fiber and a metal foil. The shape is not especially restricted, however ones with the structure like cloth, felt, or a unidirectionally oriented sheet are preferable. One with unidirectionally oriented sheet structure is most preferable among these since the one with sheet structure can be filled at high density. An electrode with sheet structure having the unidirectionally oriented carbon fiber density preferably below 500g/m<2> and above 10g/m<2>, more preferably below 150g/m<2> and above 50g/m<2> is used. The metal foil is not specially restricted, however one with low electric resistance is preferable and thin one to fill a battery with carbon as an active material as much as possible is more preferable.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維と金属箔とよ
り構成される電極、およびそれを用いた二次電池に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode composed of carbon fiber and metal foil, and a secondary battery using the electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ビデオカメラやノート型パソコン
などのポータブル機器の普及に伴い、小型高容量の二次
電池に対する需要が高まっている。現在使用されている
二次電池のほとんどはアルカリ電解液を用いたニッケル
−カドミウム電池であるが、電池電圧が約1.2Vと低
く、エネルギー密度の向上は困難である。そのため、負
極に最も卑な金属であるリチウム金属を使用して、高エ
ネルギー二次電池の検討が行われてきた。
2. Description of the Related Art In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras and notebook computers, demand for small and high capacity secondary batteries has increased. Most of the secondary batteries currently used are nickel-cadmium batteries using an alkaline electrolyte, but the battery voltage is low at about 1.2 V, and it is difficult to improve the energy density. Therefore, high-energy secondary batteries have been studied using lithium metal, which is the base metal, as the negative electrode.

【0003】ところが、リチウム金属を負極に使用する
二次電池では、充放電の繰り返しによってリチウムが樹
枝状(デンドライト)に成長し、短絡を起こして発火す
る危険性がある。また、活性の高い金属リチウムを使用
するので、本質的に危険性が高く、民生用として使用す
るには問題が多い。近年、このような安全性の問題を解
決し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能なも
のとして、各種炭素質材料を用いたリチウムイオン二次
電池が考案されている。この方法では、充電時、炭素質
材料が、リチウムイオンをドーピングされ、金属リチウ
ムと同電位になるので、金属リチウムの変わりに負極に
使用することができることを利用したものである。ま
た、放電時には、ドープされたリチウムイオンが負極か
ら脱ドーピングされて、もとの炭素質材料に戻る。この
ような、リチウムイオンがドーピングされた炭素質材料
を負極として用いた場合には、デンドライト生成の問題
もなく、また金属リチウムが存在しないため、安全性に
も優れていると言う特長があり、現在、研究開発が活発
に行われている。
However, in a secondary battery in which lithium metal is used for the negative electrode, there is a risk that lithium will grow into dendrites due to repeated charging and discharging, causing a short circuit and igniting. In addition, since highly active metallic lithium is used, it is inherently dangerous, and there are many problems in using it for consumer use. In recent years, a lithium ion secondary battery using various carbonaceous materials has been devised as a device that solves such a safety problem and enables high energy peculiar to a lithium electrode. This method utilizes the fact that the carbonaceous material is doped with lithium ions during charging and has the same potential as that of metallic lithium, so that it can be used for the negative electrode instead of metallic lithium. In addition, during discharge, the doped lithium ions are dedoped from the negative electrode and return to the original carbonaceous material. When such a carbonaceous material doped with lithium ions is used as the negative electrode, there is no problem of dendrite generation, and since there is no metallic lithium, there is a feature that it is also excellent in safety, Currently, research and development are actively carried out.

【0004】上記の炭素質材料へのリチウムイオンのド
ーピングを利用した電極を利用した二次電池としては、
特開昭57−208079号公報、特開昭58−931
76号公報、特開昭58−192266号公報、特開昭
62−90863号公報、特開昭62−122066号
公報、特開平3−66856号公報等が公知である。こ
のような炭素質材料は、一般には粉末の形状をとってお
り、電極成型のためにはテフロンやフッ化ビニリデン等
のポリマの結着剤が必要である。ところが、炭素質材料
として、粉末でなく炭素繊維あるいは炭素繊維構造体を
用いると、結着剤を用いずに、あるいは、僅かの量で電
極を作成することが可能となる。さらには、電解質に対
する化学的安定性、ドーピングによる体積膨張に対する
構造安定性、繰り返し充放電特性などの点からも、炭素
繊維あるいは炭素繊維構造体が優れているとされる。こ
のような電極を用いた二次電池としては、特開昭60−
36315号公報、特開昭60−54181号公報、特
開昭62−103991号公報、特開昭62−1545
64号公報、特開昭63−58763号公報、特開平2
−82466号公報等が公知である。
As a secondary battery using an electrode using the above-mentioned carbonaceous material doped with lithium ions,
JP-A-57-208079, JP-A-58-931
76, JP-A-58-192266, JP-A-62-90863, JP-A-62-122066 and JP-A-3-66856 are known. Such a carbonaceous material is generally in the form of powder, and a polymer binder such as Teflon or vinylidene fluoride is required for molding the electrode. However, when carbon fiber or a carbon fiber structure is used as the carbonaceous material instead of powder, an electrode can be prepared without using a binder or in a small amount. Further, the carbon fiber or the carbon fiber structure is said to be excellent in terms of chemical stability with respect to the electrolyte, structural stability against volume expansion due to doping, and repeated charge / discharge characteristics. A secondary battery using such an electrode is disclosed in JP-A-60-
No. 36315, No. 60-54181, No. 62-103991, No. 62-1545.
64, JP-A-63-58763, JP-A-2
No. 82,466, etc. are known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維を利用した電極の場合には、取り出し電極である金属
との電気的接続が困難となる。炭素粉末電極では、粉末
を結着剤と混合して金属網に圧着したり、スラリーにし
て金属箔上に塗布する方法をとるために、この金属網や
金属箔を集電体として端子に接続することができる。そ
れに対して、炭素繊維の場合は、これまでは、炭素繊維
の端を網状あるいは箔状の金属集電体で挟むなどの方法
が試みられてきた。しかし、炭素繊維を金属集電体で挟
んだだけでは、接触抵抗のために過電圧が大きくなり、
容量が低くなるという問題がある。さらには、電極を大
面積にすると、炭素繊維の抵抗のために金属集電体から
離れたところでは電位差が大きくなり、均一なドーピン
グが起こらなくなるという問題もある。
However, in the case of an electrode using carbon fiber, it is difficult to electrically connect it to the metal which is the extraction electrode. In the case of carbon powder electrodes, the powder is mixed with a binder and pressed onto a metal net, or a slurry is applied to the metal foil, and this metal net or metal foil is connected to a terminal as a current collector. can do. On the other hand, in the case of carbon fiber, a method of sandwiching the end of the carbon fiber with a net-shaped or foil-shaped metal current collector has been tried so far. However, if the carbon fiber is simply sandwiched between the metal current collectors, the overvoltage increases due to contact resistance,
There is a problem of low capacity. Furthermore, when the electrode has a large area, there is a problem that the potential difference increases at a position away from the metal current collector due to the resistance of the carbon fiber, and uniform doping does not occur.

【0006】本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し
ようとするものであり、炭素繊維を電極とした電池にお
いて、均一なドーピングを可能とし、高性能な二次電池
を得ることを目的とする。
The present invention is intended to solve the drawbacks of the prior art, and an object thereof is to obtain a high-performance secondary battery which enables uniform doping in a battery using carbon fibers as electrodes. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の構成を有するものである。
The present invention has the following constitution in order to solve the above problems.

【0008】「(1) 炭素繊維と金属箔とより構成される
二次電池用電極。
[(1) An electrode for a secondary battery, which is composed of carbon fiber and a metal foil.

【0009】(2) 上記(1) 項の電極を用いた二次電
池。」本発明の電極は、炭素繊維と金属箔とから構成さ
れることを特徴とするものであり、その形状は特に限定
されるものではないが、以下に好ましい実施態様につい
て例示する。
(2) A secondary battery using the electrode according to the above item (1). The electrode of the present invention is characterized by being composed of carbon fiber and a metal foil, and the shape thereof is not particularly limited, but preferred embodiments will be exemplified below.

【0010】本発明における炭素繊維を電極にする際に
は、どのような形態をとっても構わないが、布帛状やフ
ェルト状、もしくは一軸方向に配置したシート状の構造
体が好ましい形態となる。布帛状あるいはフェルト状な
どの構造体としては、織物、編物、組物、レース、網、
フェルト、紙、不織布、マットなどが挙げられる。炭素
繊維の性質や電極特性などの点から、織物やフェルト、
一方向配列体などが好ましい。
When the carbon fiber of the present invention is used as an electrode, it may have any form, but a cloth-like or felt-like structure or a uniaxially arranged sheet-like structure is a preferred form. Examples of fabric-like or felt-like structures include woven fabrics, knitted fabrics, braids, laces, nets,
Examples include felt, paper, non-woven fabric, and mat. From the point of view of carbon fiber properties and electrode characteristics, weaving and felt,
A unidirectional array or the like is preferable.

【0011】一軸方向に配置されたシート状の構造体
は、この中でも充填密度を大きくできるために、最も好
ましい方法である。この場合、炭素繊維が均一に配置さ
れていることが好ましく、配置にむらがあると、均一な
ドーピングが起こりにくい傾向がある。
The sheet-like structure arranged in the uniaxial direction is the most preferable method because the packing density can be increased among these. In this case, it is preferable that the carbon fibers are uniformly arranged, and if the arrangement is uneven, uniform doping tends to be difficult to occur.

【0012】一軸方向に均一に配置した炭素繊維の目付
けは、500g/m2 以下、10g/m2 以上であるこ
とが好ましく、さらに好ましくは150g/m2 以下、
50g/m2 以上のものが使用される。目付けが大きい
場合は、炭素繊維の構造体の厚みが厚くなり、厚さ方向
の抵抗が大きくなるためにドーピングの不均一が生じた
り、高出力での使用が難しくなる傾向がある。また、目
付けが小さい場合は、負極全体に占める活物質の炭素繊
維の量が少なくなるために、電池に充填できる炭素繊維
の量が少なくなり、電池のエネルギー密度が低下する傾
向がある。
The unit weight of the carbon fibers uniformly arranged in the uniaxial direction is preferably 500 g / m 2 or less, 10 g / m 2 or more, more preferably 150 g / m 2 or less,
Those having a weight of 50 g / m 2 or more are used. When the basis weight is large, the thickness of the carbon fiber structure becomes large, and the resistance in the thickness direction becomes large, so that uneven doping may occur, and it tends to be difficult to use at high output. When the basis weight is small, the amount of carbon fibers of the active material in the whole negative electrode is small, so that the amount of carbon fibers that can be filled in the battery is small and the energy density of the battery tends to be low.

【0013】本発明における炭素繊維としては、特に限
定されるものではなく、一般に有機物を焼成したものが
用いられる。具体的には、ポリアクリロニトリル(PA
N)から得られるPAN系炭素繊維、石炭もしくは石油
などのピッチから得られるピッチ系炭素繊維、セルロー
スから得られるセルロース系炭素繊維、低分子量有機物
の気体から得られる気相成長炭素繊維などが挙げられる
が、そのほかに、ポリビニルアルコール、リグニン、ポ
リ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹
脂、フルフリルアルコールなどを焼成して得られる炭素
繊維でも構わない。これらの炭素繊維の中で、炭素繊維
が用いられる電極および電池の特性に応じて、その特性
を満たす炭素繊維が適宜選択されることが必要となる。
The carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, and a carbonized organic material is generally used. Specifically, polyacrylonitrile (PA
N), PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers obtained from pitch such as coal or petroleum, cellulose-based carbon fibers obtained from cellulose, vapor-grown carbon fibers obtained from gas of low molecular weight organic substance, and the like. However, in addition thereto, carbon fibers obtained by firing polyvinyl alcohol, lignin, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, phenol resin, furfuryl alcohol and the like may be used. Among these carbon fibers, depending on the characteristics of the electrode and battery in which the carbon fibers are used, it is necessary to appropriately select the carbon fibers that satisfy the characteristics.

【0014】上記炭素繊維の中で、アルカリ金属塩を含
む非水電解液を用いた二次電池の負極に使用する場合に
は、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭
素繊維が好ましい。特に、アルカリ金属イオン、特にリ
チウムイオンのドーピングが良好であるという点で、P
AN系炭素繊維が好ましく用いられる。
Among the above carbon fibers, when used as a negative electrode of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing an alkali metal salt, PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers and vapor-grown carbon fibers are preferable. In particular, in terms of good doping with alkali metal ions, especially lithium ions, P
AN-based carbon fiber is preferably used.

【0015】本発明において用いられる炭素繊維の直径
は、それぞれの形態を採り易いように決められるべきで
あるが、好ましくは1 〜1000μmの直径の炭素繊維が用
いられ、1 〜20μmがさらに好ましい。また、異なった
直径の炭素繊維を数種類用いることも好ましいものであ
る。
The diameter of the carbon fibers used in the present invention should be determined so that each form can be easily adopted, but carbon fibers having a diameter of 1 to 1000 μm are preferably used, and 1 to 20 μm is more preferable. It is also preferable to use several kinds of carbon fibers having different diameters.

【0016】本発明における金属箔としては、特に限定
されるものではないが、電気抵抗の小さいものが好まし
く、さらに、電池内に活物質である炭素体をたくさん充
填するために厚みの薄いものが好ましい。電気抵抗とし
ては、1.0×10-4〜1.6×10-6Ω・cmのもの
が、また、厚みとしては、3〜200μmのものが好ま
しく用いられる。
The metal foil in the present invention is not particularly limited, but a metal foil having a small electric resistance is preferable, and a metal foil having a small thickness for filling a large amount of carbonaceous material as an active material in the battery is preferable. preferable. The electric resistance is preferably 1.0 × 10 −4 to 1.6 × 10 −6 Ω · cm, and the thickness is preferably 3 to 200 μm.

【0017】金属の具体例としては、金、銀、銅、白
金、アルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、マンガン、
鉛、タングステン、チタンなどが挙げられ、さらにステ
ンレススチールなど、上記金属の合金などを用いても良
い。金属箔の厚さが厚くなると、電池内に収納する活物
質の量が減少するため、箔の厚さは薄いものが好ましく
用いられる。電気抵抗、金属箔の厚さやコストから、銅
箔が好ましく用いられる。
Specific examples of metals include gold, silver, copper, platinum, aluminum, iron, nickel, chromium, manganese,
Examples thereof include lead, tungsten, and titanium, and alloys of the above metals such as stainless steel may be used. When the thickness of the metal foil becomes thicker, the amount of the active material contained in the battery decreases, so that the foil having a small thickness is preferably used. Copper foil is preferably used in terms of electrical resistance, thickness of metal foil, and cost.

【0018】上記シート状の炭素繊維と金属箔を一体化
する方法も特に限定されるものではないが、例えば、ロ
ールプレス等によって炭素繊維を金属箔に圧着する方
法、テフロンやポリフッ化ビニリデンなどの少量の結着
剤を用いて炭素繊維を金属箔に接着する方法等がある。
The method of integrating the sheet-shaped carbon fiber and the metal foil is not particularly limited, but for example, a method of pressure-bonding the carbon fiber to the metal foil by a roll press or the like, Teflon or polyvinylidene fluoride, etc. There is a method of adhering carbon fiber to a metal foil using a small amount of a binder.

【0019】このように炭素繊維と金属箔を一体化した
電極とすることによって、接触抵抗が低減でき、さらに
金属集電体と炭素繊維の距離を小さくできるために、炭
素繊維の抵抗による電位差も小さくなる。したがって、
接触抵抗に起因する過電圧による容量低下や炭素繊維の
抵抗による電位差から生じる不均一なドーピングの問題
も解消できる。
By thus forming the electrode in which the carbon fiber and the metal foil are integrated, the contact resistance can be reduced, and the distance between the metal current collector and the carbon fiber can be reduced, so that the potential difference due to the resistance of the carbon fiber is also reduced. Get smaller. Therefore,
It is also possible to solve the problems of capacity reduction due to overvoltage caused by contact resistance and uneven doping caused by potential difference due to resistance of carbon fiber.

【0020】本発明の炭素繊維と金属箔とから構成され
る電極は、各種電池の活電極として利用可能であり、一
次電池、二次電池など、どのような電池に利用されるか
は特に限定されるものではない。この中で、二次電池の
負極に好ましく用いられる。特に好ましい二次電池とし
ては、過塩素酸リチウム、硼フッ化リチウム、6フッ化
リン・リチウムのようにアルカリ金属塩を含む非水電解
液を用いた二次電池を挙げることができる。
The electrode composed of the carbon fiber and the metal foil of the present invention can be used as an active electrode of various batteries, and what kind of battery such as a primary battery or a secondary battery is particularly limited. It is not something that will be done. Among these, it is preferably used as a negative electrode of a secondary battery. As a particularly preferable secondary battery, a secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution containing an alkali metal salt such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, and phosphorus hexafluoride / lithium can be mentioned.

【0021】本発明の電極をアルカリ金属塩を含む非水
電解液二次電池に用いる場合には、炭素繊維へのカチオ
ンあるいはアニオンのドーピングを利用したものであ
り、カチオンがドープされる炭素繊維を負極に、アニオ
ンがドープされる炭素繊維を正極に用いることとなる。
これらは、炭素繊維の各種特性によって、正極あるいは
負極に使用され得るべきものであるが、必ずしも両極を
本発明の電極にする必要はなく、本発明の炭素繊維より
構成される電極を負極に、炭素繊維を含まない電極を正
極にすることも好ましい実施態様となる。
When the electrode of the present invention is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery containing an alkali metal salt, the cation or anion doping of carbon fiber is utilized, and the cation-doped carbon fiber is used. Carbon fiber doped with anions will be used for the negative electrode.
These should be able to be used for the positive electrode or the negative electrode depending on various characteristics of the carbon fiber, but it is not always necessary to use both electrodes as the electrodes of the present invention, and an electrode composed of the carbon fiber of the present invention for the negative electrode, It is also a preferred embodiment to use an electrode containing no carbon fiber as the positive electrode.

【0022】炭素繊維を含まない電極を正極に用いる際
には、繊維以外の炭素質材料の他に、人造あるいは天然
の黒鉛粉末、フッ化カーボン、金属あるいは金属酸化物
などの無機化合物や有機高分子化合物などを正極として
用いることできる。この場合、金属あるいは金属酸化物
などの無機化合物を正極は、カチオンのドープと脱ドー
プを利用して充放電反応が生じる。有機高分子化合物の
際には、アニオンのドープと脱ドープにより充放電反応
が生じる。このように、物質により様々な充放電反応様
式を採るものであり、これらは必要とされる電池の正極
特性に応じて適宜選択されるものである。
When an electrode containing no carbon fibers is used for the positive electrode, in addition to carbonaceous materials other than fibers, artificial or natural graphite powder, fluorinated carbon, metals or metal oxides, and other organic compounds and organic compounds are used. A molecular compound or the like can be used as the positive electrode. In this case, in the positive electrode made of an inorganic compound such as a metal or a metal oxide, charge / discharge reaction occurs by utilizing cation doping and dedoping. In the case of an organic polymer compound, a charge / discharge reaction occurs due to anion doping and undoping. As described above, various charging / discharging reaction modes are adopted depending on the substance, and these are appropriately selected according to the required positive electrode characteristics of the battery.

【0023】炭素繊維を含まない正極としては、アルカ
リ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲンなど
の無機化合物、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、
ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリピロー
ル、ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジスルフィド
結合を有する架橋高分子、塩化チオニルなど、通常の二
次電池において用いられる正極を挙げることができる。
これらの中で、リチウム塩を含む非水電解液を用いた二
次電池の場合には、コバルト、マンガン、モリブデン、
バナジウム、クロム、鉄、銅、チタンなどの遷移金属酸
化物や遷移金属カルコゲンが好ましく用いられる。Li
CoO2 、LiNiO2 は、電圧が高く、エネルギー密
度も大きいために、最も好ましく使用される。
The positive electrode containing no carbon fiber includes inorganic compounds such as transition metal oxides and transition metal chalcogens containing alkali metal, polyacetylene, polyparaphenylene,
Examples of the positive electrode used in ordinary secondary batteries include conjugated polymers such as polyphenylene vinylene, polyaniline, polypyrrole, and polythiophene, crosslinked polymers having a disulfide bond, and thionyl chloride.
Among these, in the case of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, cobalt, manganese, molybdenum,
Transition metal oxides and transition metal chalcogens such as vanadium, chromium, iron, copper and titanium are preferably used. Li
CoO 2 and LiNiO 2 are most preferably used because they have a high voltage and a large energy density.

【0024】本発明の電極を用いた二次電池の電解液と
しては、特に限定されることなく従来の電解液が用いら
れ、例えば酸あるいはアルカリ水溶液、または非水溶媒
などが挙げられる。この中で、上述のアルカリ金属塩を
含む非水電解液からなる二次電池の電解液としては、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ-ブ
チロラクトン、N- メチルピロリドン、アセトニトリ
ル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォ
キシド、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、
ギ酸メチル、スルホラン、オキサゾリドン、塩化チオニ
ル、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレンカーボネー
トや、これらの誘導体や混合物などが好ましく用いられ
る。電解液に含まれる電解質としては、アルカリ金属、
特にリチウムのハロゲン化物、過塩素酸塩、チオシアン
塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、砒素フッ化塩、アル
ミニウムフッ化塩、トリフルオロメチル硫酸塩などが好
ましく用いられる。
The electrolytic solution of the secondary battery using the electrode of the present invention is not particularly limited, and a conventional electrolytic solution is used, and examples thereof include an acid or alkaline aqueous solution or a non-aqueous solvent. Among these, as the electrolytic solution of the secondary battery composed of the above-mentioned non-aqueous electrolytic solution containing an alkali metal salt, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, Dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane,
Methyl formate, sulfolane, oxazolidone, thionyl chloride, 1,2-dimethoxyethane, diethylene carbonate, derivatives and mixtures of these are preferably used. The electrolyte contained in the electrolytic solution is an alkali metal,
Particularly, lithium halides, perchlorates, thiocyanates, borofluorides, phosphorous fluorides, arsenic fluorides, aluminum fluorides, trifluoromethylsulfates and the like are preferably used.

【0025】本発明の電極を用いた二次電池の用途とし
ては、軽量かつ高容量で高エネルギー密度の特徴を利用
して、ビデオカメラ、パソコン、ワープロ、ラジカセ、
携帯電話などの携帯用小型電子機器に広く利用可能であ
る。
The secondary battery using the electrode of the present invention can be used as a video camera, a personal computer, a word processor, a radio-cassette, by utilizing the features of light weight, high capacity and high energy density.
It is widely applicable to portable small electronic devices such as mobile phones.

【0026】[0026]

【実施例】本発明の具体的実施態様を以下に実施例をも
って述べるが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
EXAMPLES Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0027】実施例1 (1) 電極の作成 厚さ15μmの銅箔上に市販のPAN系炭素繊維”トレ
カ”T−300(東レ(株)製)を一軸方向に均一に配
置して、密着させることにより銅箔と炭素繊維とを一体
化し、炭素繊維の目付けが100g/m2 の銅箔と炭素
繊維からなる電極を作成した。
Example 1 (1) Preparation of Electrode Commercially available PAN-based carbon fiber "Torayca" T-300 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was uniformly placed on a copper foil having a thickness of 15 μm in a uniaxial direction and adhered thereto. By doing so, the copper foil and the carbon fiber were integrated, and an electrode made of the copper foil and the carbon fiber having a basis weight of the carbon fiber of 100 g / m 2 was prepared.

【0028】(2) 正極の作成 市販の炭酸リチウム (Li2 CO3 ) と塩基性炭酸コバルト
(2CoCO3 ・ 3Co(OH)2) を、モル比でLi/Co=1/1 となる
ように秤量、ボールミルにて混合後、900 ℃で20時間熱
処理して LiCoO2 を得た。これをボールミルにて粉砕
し、導電材として人造黒鉛、結着材としてポリフッ化ビ
ニリデン(PVdF)、溶媒としてN−メチルピロリドンを用
い、重量比で LiCoO2 / 人造黒鉛/PVdF =80/15/5 とな
るように混合し正極スラリーを調製し、このスラリーを
厚さ15μmのアルミ箔上に塗布、乾燥、プレスして正
極を得た。
(2) Preparation of Positive Electrode Commercially available lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and basic cobalt carbonate
(2CoCO 3 .3Co (OH) 2 ) was weighed so that the molar ratio was Li / Co = 1/1, mixed in a ball mill, and heat-treated at 900 ° C. for 20 hours to obtain LiCoO 2 . This was crushed with a ball mill, and artificial graphite was used as a conductive material, polyvinylidene fluoride (PVdF) was used as a binder, and N-methylpyrrolidone was used as a solvent. LiCoO 2 / artificial graphite / PVdF = 80/15/5 To prepare a positive electrode slurry, and this slurry was applied onto an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried and pressed to obtain a positive electrode.

【0029】(3) 電池の作成 上記(1) 、(2) で作成した2枚の電極を、多孔質ポリプ
ロピレンフィルム(セルガード#2500、ダイセル化
学(株)製)のセパレーターを介して重ね合わせ、巻き
取ることによって円筒状の電極体を得た。1M過塩素酸
リチウムを含むプロピレンカーボネートの電解液を入れ
たビーカー型セルに上記電極体を浸し、銅箔とアルミ箔
から電極端子を取り出して、二次電池を得た。
(3) Preparation of Battery The two electrodes prepared in the above (1) and (2) were superposed with a porous polypropylene film (Celguard # 2500, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) interposed therebetween, A cylindrical electrode body was obtained by winding. The above electrode body was immersed in a beaker-type cell containing an electrolyte solution of propylene carbonate containing 1M lithium perchlorate, and electrode terminals were taken out from the copper foil and aluminum foil to obtain a secondary battery.

【0030】(4) 電池の評価 上記にて作製した二次電池の充電評価を行った。炭素繊
維重量当たりの電流密度は40mA/gの定電流として、4.
3Vまで充電した。充電後に放電した電荷量から求めら
れた該二次電池の放電容量は、この電池に使用された炭
素繊維の重量当たりで320mAh/gであった。
(4) Evaluation of Battery The charging evaluation of the secondary battery prepared above was performed. The current density per weight of carbon fiber is 40 mA / g constant current, 4.
Charged to 3V. The discharge capacity of the secondary battery obtained from the amount of charge discharged after charging was 320 mAh / g based on the weight of the carbon fiber used in the battery.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明により、炭素繊維を電極とした電
池において、均一なドーピングが可能になるため、高性
能な二次電池を作成することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, in a battery using carbon fibers as an electrode, uniform doping is possible, so that a high performance secondary battery can be produced.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭素繊維と金属箔とより構成される二次電
池用電極。
1. An electrode for a secondary battery, comprising a carbon fiber and a metal foil.
【請求項2】該炭素繊維が金属箔上に、一軸方向に均一
に配置されていることを特徴とする請求項1記載の二次
電池用電極。
2. An electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the carbon fibers are uniformly arranged in a uniaxial direction on the metal foil.
【請求項3】該炭素繊維の目付けが500g/m2
下、10g/m2 以上であることを特徴とする請求項1
記載の二次電池用電極。
3. The unit weight of the carbon fiber is 500 g / m 2 or less and 10 g / m 2 or more.
The described secondary battery electrode.
【請求項4】該炭素繊維の目付けが、150g/m2
下、50g/m2 以上である請求項1記載の二次電池用
電極。
4. The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the basis weight of the carbon fiber is 150 g / m 2 or less and 50 g / m 2 or more.
【請求項5】金属箔が銅箔であることを特徴とする請求
項1記載の二次電池用電極。
5. The electrode for a secondary battery according to claim 1, wherein the metal foil is a copper foil.
【請求項6】炭素繊維と金属箔とより構成される電極を
用いた二次電池。
6. A secondary battery using an electrode composed of carbon fiber and a metal foil.
【請求項7】該炭素繊維が金属箔上に、一軸方向に均一
に配置されていることを特徴とする請求項6記載の二次
電池。
7. The secondary battery according to claim 6, wherein the carbon fibers are uniformly arranged in a uniaxial direction on the metal foil.
【請求項8】該炭素繊維の目付けが500g/m2
下、10g/m2 以上であることを特徴とする請求項6
記載の二次電池。
8. The unit weight of the carbon fiber is 500 g / m 2 or less and 10 g / m 2 or more.
The secondary battery described.
【請求項9】該炭素繊維の目付けが、150g/m2
下、50g/m2 以上である請求項6記載の二次電池。
9. The secondary battery according to claim 6, wherein the basis weight of the carbon fiber is 150 g / m 2 or less and 50 g / m 2 or more.
【請求項10】金属箔が銅箔であることを特徴とする請
求項6記載の二次電池。
10. The secondary battery according to claim 6, wherein the metal foil is a copper foil.
【請求項11】正極材として、遷移金属酸化物、負極材
として請求項1〜5記載の電極を用いた二次電池。
11. A secondary battery using a transition metal oxide as a positive electrode material and the electrode according to claim 1 as a negative electrode material.
【請求項12】該遷移金属が、LiCoO2 またはLi
NiO2 である請求項11記載の二次電池。
12. The transition metal is LiCoO 2 or Li.
The secondary battery according to claim 11, which is NiO 2 .
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