JPH07307152A - Negative electrode for lithium secondary battery and manufacture thereof - Google Patents

Negative electrode for lithium secondary battery and manufacture thereof

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JPH07307152A
JPH07307152A JP6098370A JP9837094A JPH07307152A JP H07307152 A JPH07307152 A JP H07307152A JP 6098370 A JP6098370 A JP 6098370A JP 9837094 A JP9837094 A JP 9837094A JP H07307152 A JPH07307152 A JP H07307152A
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JP
Japan
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negative electrode
secondary battery
lithium secondary
matrix
compound
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JP6098370A
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Japanese (ja)
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Masaharu Kamauchi
正治 鎌内
Yoshinori Takada
善典 高田
Toshio Nishihara
敏夫 西原
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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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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Abstract

PURPOSE:To provide a negative electrode for a lithium secondary battery with excellent cycle life, high electromotive force, high capacity, and high energy density and provide its manufacturing method. CONSTITUTION:A negative electrode for a lithium secondary battery contains Li, X, (X shows at least one element selected from the group comprising Zn, Ag, Mg, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, Sn, Al, Bi, Sb, Ga, and Ca.) and C. The negative electrode is manufactured in such a way that each raw material gas of Li, X, and C is vapor-deposited on a substrate, a Li-X-C synthetic film is formed on a Li-X matrix by reacting C atoms, an X-C compound layer is formed on a Li matrix, or X-C compound particles are dispersed in a Li matrix.

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、リチウム二次電池用負
極およびその製造方法に関し、詳しくはデンドライトの
発生が抑止されてサイクル寿命に優れ、かつ高起電力、
高充放電容量、高エネルギー密度を有するリチウム二次
電池用負極およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a negative electrode for a lithium secondary battery and a method for producing the same, and more specifically, it suppresses dendrite generation and has excellent cycle life, and high electromotive force.
The present invention relates to a negative electrode for a lithium secondary battery having high charge / discharge capacity and high energy density, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に二次電池に要求される性能とし
て、エネルギー密度が大きい、出力密度が大きい、
自己放電率が小さい、安価である、エネルギー効
率が高い、サイクル寿命が長い等が挙げられる。この
ような性能を有する二次電池として、リチウムイオンの
移動による電気エネルギーを利用した非水電解質電池、
所謂リチウム二次電池が高エネルギー密度を有するもの
として知られている。
2. Description of the Related Art Generally, secondary batteries are required to have high energy density and high output density.
Examples include low self-discharge rate, low cost, high energy efficiency, and long cycle life. As a secondary battery having such performance, a non-aqueous electrolyte battery using electric energy due to the movement of lithium ions,
So-called lithium secondary batteries are known to have a high energy density.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このリチウム二次電池
においては、負極材料として金属リチウム(純リチウ
ム)、炭素、リチウム合金等が使用されている。上
記純リチウムを用いて負極を構成すると、負極を最も
高容量のものとすることができる反面、充電・放電を繰
り返すと、充電時に負極表面にエネルギー的に活性なポ
イントができ、そこからLiが析出する、所謂デンドラ
イトが生じ、正極と短絡したりして発火を生じる等の問
題がある。一方、炭素またはリチウム合金を用いる
と、デンドライトの発生は純リチウムの場合に比して少
ないものの、リチウム以外の成分を多く含んでいるの
で、容量の低下、電池電圧の低下をきたすという欠点が
あった。したがって、リチウム二次電池においては、で
きる限り純リチウムに近い組成で、かつデンドライト
の発生しにくい負極が要望される。
In this lithium secondary battery, metallic lithium (pure lithium), carbon, lithium alloy or the like is used as a negative electrode material. When the negative electrode is composed of the above pure lithium, the negative electrode can have the highest capacity, but when charging and discharging are repeated, an energy-active point is formed on the surface of the negative electrode during charging, from which Li is generated. There is a problem that deposition occurs, so-called dendrite occurs, short-circuits with the positive electrode, and ignition occurs. On the other hand, when carbon or a lithium alloy is used, dendrite is generated less than in the case of pure lithium, but since it contains a large amount of components other than lithium, it has the drawback of lowering the capacity and lowering the battery voltage. It was Therefore, in a lithium secondary battery, a negative electrode having a composition as close as possible to pure lithium and in which dendrite is less likely to occur is required.

【0004】本発明の目的は、上記の課題を満足し、デ
ンドライトの発生が抑制されてサイクル寿命に優れ、か
つ、高起電力、高容量、高エネルギー密度を有するリチ
ウム二次電池用負極を提供することにある。また、本発
明の他の目的は、上記リチウム二次電池用負極の製造方
法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a negative electrode for a lithium secondary battery which satisfies the above-mentioned problems, has excellent cycle life by suppressing generation of dendrites, and has high electromotive force, high capacity and high energy density. To do. Another object of the present invention is to provide a method for producing the above negative electrode for a lithium secondary battery.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、以下の本
発明により上記目的が達成されることを見出した。即
ち、本発明は次の要旨を有するものである。 (1)Li、X(ただし、XはZn、Ag、Mg、Cd、
In、Pb、Pt、Pd、Ge、Te、Sn、Al、B
i、Sb、Ga、Caより選ばれる一種または二種以上
の元素)およびCを含有してなるリチウム二次電池用負
極。 (2)Li−X−C系の合成物(ただし、XはZn、A
g、Mg、Cd、In、Pb、Pt、Pd、Ge、T
e、Sn、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選ばれる
一種または二種以上の元素)を有するリチウム二次電池
用負極。 (3)Li−X−C系の合成物が、基板上にLi原料ガ
ス、Xの原料ガスおよびC原料ガスを蒸着することによ
って作成したものである上記 (2)記載のリチウム二次電
池用負極。 (4)Li−X−C系の合成物が、Li−Xマトリックス
にC原子を反応させたものである上記 (2)記載のリチウ
ム二次電池用負極。 (5)LiとX−C系化合物(ただし、XはZn、Ag、
Mg、Cd、In、Pb、Pt、Pd、Ge、Te、S
n、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選ばれる一種ま
たは二種以上の元素)との複合物を有するリチウム二次
電池用負極。 (6)LiとX−C系化合物との複合物が、Liマトリッ
クスにX−C系化合物層を形成させてなるか、またはL
iマトリックスにX−C系化合物粒子を分散せしめてな
るものである上記 (5)記載のリチウム二次電池用負極。 (7)Liの組成が70〜99.9モル%、XとCとの組
成の合計が0.1〜30モル%である上記 (1)〜 (6)の
いずれかに記載のリチウム二次電池用負極。
The present inventors have found that the above objects can be achieved by the present invention described below. That is, the present invention has the following gist. (1) Li, X (where X is Zn, Ag, Mg, Cd,
In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, Sn, Al, B
A negative electrode for a lithium secondary battery containing C and one or more elements selected from i, Sb, Ga and Ca) and C. (2) Li-X-C based compound (where X is Zn, A
g, Mg, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, T
e, Sn, Al, Bi, Sb, Ga, Ca, one or more elements selected from the following). (3) Li-X-C-based compound is prepared by depositing Li raw material gas, X raw material gas and C raw material gas on a substrate, for use in a lithium secondary battery according to (2) above. Negative electrode. (4) The negative electrode for a lithium secondary battery according to (2), wherein the Li-X-C-based compound is a Li-X matrix reacted with C atoms. (5) Li and an X-C compound (where X is Zn, Ag,
Mg, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, S
A negative electrode for a lithium secondary battery having a composite with one or more elements selected from n, Al, Bi, Sb, Ga and Ca. (6) A composite of Li and an X-C compound is formed by forming an X-C compound layer on a Li matrix, or L
The negative electrode for a lithium secondary battery according to (5) above, wherein the X-C compound particles are dispersed in an i matrix. (7) Lithium secondary according to any one of the above (1) to (6), wherein the composition of Li is 70 to 99.9 mol% and the total composition of X and C is 0.1 to 30 mol%. Negative electrode for batteries.

【0006】(8)基板上にLi原料ガス、Xの原料ガス
およびC原料ガスを蒸着させてLi−X−C系の合成物
膜を形成させることを特徴とする前記 (1)または (2)記
載のリチウム二次電池用負極の製造方法。 (9)反応容器内にLi原料ガス、Xの原料ガスおよびC
原料ガスを導入し、プラズマ反応により容器内の基板上
にLi−X−C系の合成物膜を形成することを特徴とす
る前記 (1)または (2)記載のリチウム二次電池用負極の
製造方法。 (10) Li−XマトリックスにC原子を反応させてLi
とXとCとの合成物膜を形成させることを特徴とする前
記 (1)または (2)記載のリチウム二次電池用負極の製造
方法。 (11) Liマトリックス上にX−C系化合物層を形成さ
せるかまたはLiマトリックスにX−C系化合物粒子を
分散させることを特徴とする前記 (1)または (5)記載の
リチウム二次電池用負極の製造方法。
(8) The Li-X-C based compound film is formed by depositing a Li source gas, an X source gas and a C source gas on a substrate to form a Li-X-C based compound film. ) The method for producing the negative electrode for a lithium secondary battery described in (9) Li source gas, X source gas and C in the reaction vessel
A negative electrode for a lithium secondary battery according to (1) or (2) above, wherein a raw material gas is introduced and a Li-X-C-based compound film is formed on the substrate in the container by plasma reaction. Production method. (10) Li-X matrix reacted with C atom to form Li
A method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to the above (1) or (2), characterized in that a composite film of X and C is formed. (11) For a lithium secondary battery according to (1) or (5) above, wherein an X-C compound layer is formed on a Li matrix or X-C compound particles are dispersed in a Li matrix. Method for manufacturing negative electrode.

【0007】[0007]

【作用】本発明のリチウム二次電池用負極は、リチウム
に例えばZn、Ag等の金属と炭素とを含有させてなる
ものである。これらの金属や炭素は、これらの化合物と
して、Liを拡散させる作用を有するため、これによ
り、充電時に析出するLiが負極内部に拡散し、その結
果デンドライトの発生が抑制される。
The negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention comprises lithium containing a metal such as Zn and Ag and carbon. These metals and carbon, as these compounds, have an action of diffusing Li, so that Li deposited during charging diffuses inside the negative electrode, and as a result, generation of dendrites is suppressed.

【0008】また、上記Zn、Ag等の金属や炭素は、
リチウム負極に含有させても容量や起電力の低下が小さ
く、したがって本発明の負極は、純リチウムよりなる負
極に近い高容量および高起電力を有する。
The metals such as Zn and Ag and carbon are
Even when it is contained in a lithium negative electrode, the capacity and electromotive force are not significantly reduced. Therefore, the negative electrode of the present invention has high capacity and high electromotive force close to those of a negative electrode made of pure lithium.

【0009】また、本発明のリチウム二次電池用負極の
製造方法は、例えば、Li−X−C系の合成物を、原料
ガスを化学蒸着や物理蒸着等により基板上に蒸着して作
製するものであり、これにより該合成物が、LiとXと
Cとが原子レベルにて混合された均質なものとなる。ま
た、Li−X−C系の合成物を、Li−Xマトリックス
にC原子を反応させて作製するものであり、これにより
該合成物が、C原子が均一に分散した均質なものとな
る。また、例えば、LiとX−C系化合物との複合物
を、Liマトリックス上にX−C系化合物層を形成させ
るかまたはLiマトリックスにX−C系化合物粒子を分
散させることにより作製するものであり、これにより該
複合物が、X−C系化合物粒子が均一に分散した均質な
ものとなる。
The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention is, for example, produced by depositing a Li-X-C-based compound on a substrate by chemical vapor deposition or physical vapor deposition of a raw material gas. This makes the composite a homogeneous mixture of Li, X and C at the atomic level. In addition, a Li-X-C-based compound is produced by reacting C atoms with a Li-X matrix, and thereby the compound becomes a homogeneous compound in which C atoms are uniformly dispersed. In addition, for example, a composite of Li and an X-C compound is prepared by forming an X-C compound layer on a Li matrix or by dispersing X-C compound particles in a Li matrix. Therefore, the composite becomes a homogeneous one in which X-C compound particles are uniformly dispersed.

【0010】本発明の負極における材料としては、例え
ば、 A)Li−X−C系の合成物(ただし、XはZn、Ag、
Mg、Cd、In、Pb、Pt、Pd、Ge、Te、S
n、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選ばれる一種ま
たは二種以上の元素)、 B)LiとX−C系化合物(ただし、XはZn、Ag、M
g、Cd、In、Pb、Pt、Pd、Ge、Te、S
n、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選ばれる一種ま
たは二種以上の元素)とを複合化したもの 等が挙げられる。
As the material for the negative electrode of the present invention, for example, A) Li-X-C based compound (where X is Zn, Ag,
Mg, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, S
n, Al, Bi, Sb, Ga, Ca, or one or more elements selected from Ca), B) Li and an X-C compound (where X is Zn, Ag, M).
g, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, S
and one or more elements selected from n, Al, Bi, Sb, Ga, and Ca).

【0011】上記A)Li−X−C系の合成物としては、 A1) Liと、Xと、Cとの各原料ガスを基板上に蒸着さ
せたもの、 A2) Li−XマトリックスにC原子を反応させたもの、 等が挙げられる。
The above-mentioned A) Li-X-C-based compound includes A1) Li, X, and C source gases deposited on a substrate, and A2) Li-X matrix with C atoms. And the like.

【0012】上記A1) の態様によるものとしては、L
i、XおよびCの3成分を、プラズマCVD、MOCV
D、減圧CVD等の化学蒸着法、スパッタリング、RF
マグネトロンスパッタリング、3元クラスタイオンビー
ム蒸着、3元イオンプレーティング、反応性イオンプレ
ーティング、反応性電子ビーム蒸着、パルスプラズマ蒸
着、プラズマフラッシュ蒸着等の物理蒸着等のドライプ
ロセスにて原子レベルで混合させてなる合成物等が挙げ
られる。
According to the aspect of A1), L
Plasma CVD, MOCV for three components i, X and C
D, chemical vapor deposition such as low pressure CVD, sputtering, RF
Mixing at the atomic level by dry processes such as magnetron sputtering, three-way cluster ion beam deposition, three-way ion plating, reactive ion plating, reactive electron beam deposition, pulse plasma deposition, and physical vapor deposition such as plasma flash deposition. And the like.

【0013】上記A2) の態様によるものとしては、上記
と同様の化学蒸着や物理蒸着等により得られたLi−X
合金膜にカーボンイオンを注入して得られる化合物、L
i−X合金膜上にカーボン薄膜を形成後、イオンビーム
ミキシングして得られる化合物、上記2種類の方法を併
用したダイナミックイオンビームミキシングにより得ら
れる化合物、上記蒸着とイオン注入とを交互に行って得
られる化合物等が挙げられる。
According to the embodiment of A2), Li-X obtained by chemical vapor deposition or physical vapor deposition similar to the above
Compound obtained by implanting carbon ions into an alloy film, L
After forming a carbon thin film on the i-X alloy film, a compound obtained by ion beam mixing, a compound obtained by dynamic ion beam mixing in which the above two methods are used in combination, and the vapor deposition and the ion implantation are alternately performed. The compound etc. which are obtained are mentioned.

【0014】上記Li−X−C系の合成物は、膜状に成
形される場合は、通常1〜100μm、好ましくは3〜
50μm、特に好ましくは5〜20μmの厚みに成膜さ
れる。上記Li−X−C系合成物の厚みが、1μm未満
であると、デンドライトが発生し易くなる傾向があり、
一方、100μmを越えると、電池反応に関係しない部
分が増加する傾向があるため好ましくない。
The Li-X-C-based compound, when formed into a film, is usually 1 to 100 μm, preferably 3 to.
The film is formed to a thickness of 50 μm, particularly preferably 5 to 20 μm. When the thickness of the Li-X-C-based compound is less than 1 μm, dendrite tends to occur,
On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, a portion unrelated to the battery reaction tends to increase, which is not preferable.

【0015】また、B)LiにX−C系化合物を複合化し
たものとしては、 B1) LiマトリックスにX−C系化合物粒子を分散せし
めてなるものや、 B2) Liマトリックス上にX−C系化合物層を形成させ
てなるものが例示される。
Further, as B) a composite of an X-C type compound with Li, B1) a Li matrix in which X-C type compound particles are dispersed, or B2) an X-C type compound on a Li matrix. The thing formed by forming a system compound layer is illustrated.

【0016】上記B1) の態様によるものとしては、 B11)Liマトリックス表面にX−C系化合物粒子が分散
してなるもの、 B12)Liマトリックス中にX−C系化合物粒子が分散し
てなるもの、 B13)Liマトリックス表面およびLiマトリックス中に
X−C系化合物粒子が分散してなるものが挙げられる。
According to the embodiment of B1) above, B11) a matrix of X-C compound particles dispersed on the surface of a Li matrix, and B12) a matrix of X-C compound particles dispersed in a Li matrix. B13) X-C compound particles are dispersed in the surface of the Li matrix and in the Li matrix.

【0017】上記B11)の態様によるものとしては、例え
ばLiマトリックス上にX−C系化合物粒子をふりかけ
てなるもの、Liマトリックス上にX−C系化合物粒子
を電着してなるものが例示される。上記B12)の態様によ
るものとしては、例えばLiマトリックス中にX−C系
化合物粒子をスプレーガンで打ち込んでなるもの、Li
マトリックス上へのX−C系化合物粒子のふりかけ、圧
延、折りたたみを繰り返してなるもの、X−C系化合物
粒子を分散した液体Liを連続的に鋳造してなるものが
例示され、これらのものには、Liマトリックス表面に
もX−C系化合物粒子が分散した態様(上記B13の態
様)も存在する。
Examples of the above B11) include those in which X-C compound particles are sprinkled on a Li matrix, and those in which X-C compound particles are electrodeposited on a Li matrix. It Examples of the above B12) include, for example, a Li matrix in which X-C compound particles are injected by a spray gun, Li
Examples include those obtained by repeatedly sprinkling, rolling, and folding X-C-based compound particles on a matrix, and those obtained by continuously casting liquid Li in which X-C-based compound particles are dispersed. Also has a mode in which X-C compound particles are dispersed on the surface of the Li matrix (mode of B13 above).

【0018】上記 B2)の態様によるものとしては、例え
ば各種PVD法やCVD法にてLiマトリックス表面に
X−C系化合物層を形成させてなるものが例示される。
Examples of the embodiment B2) include those formed by forming an X-C compound layer on the surface of a Li matrix by various PVD methods or CVD methods.

【0019】上記X−C系化合物としては、ZnC2
Ag2 2 、MgC2 等の金属アセチリドや、Mg2
3 等が例示される。
Examples of the above X-C compound include ZnC 2 ,
Metal acetylides such as Ag 2 C 2 and MgC 2 and Mg 2 C
3 etc. are illustrated.

【0020】上記負極材料のXとCとの合計モル%は、
0.1〜30モル%、好ましくは5〜20モル%、特に
好ましくは5〜15モル%程度が適当である。上記Xと
Cとの合計モル%が0.1モル%未満であるとデンドラ
イトが発生し易くなる傾向があり、一方、30モル%を
越えると、負極の起電力が低下する傾向がある。なお、
負極において、金属リチウムの割合が大きくなると、負
極の合金化の度合いが小さくなり、デンドライトの発生
を抑制する効果が小さくなる傾向がある。逆に、金属リ
チウムの割合が小さくなると、合金中の金属リチウム含
有量が小さくなり、エネルギー密度の低下を抑制する効
果が小さくなる傾向がある。
The total mol% of X and C in the above negative electrode material is
0.1 to 30 mol%, preferably 5 to 20 mol%, particularly preferably 5 to 15 mol% is suitable. If the total mol% of X and C is less than 0.1 mol%, dendrites tend to be generated, while if it exceeds 30 mol%, the electromotive force of the negative electrode tends to decrease. In addition,
When the proportion of metallic lithium in the negative electrode increases, the degree of alloying of the negative electrode decreases, and the effect of suppressing the generation of dendrites tends to decrease. On the contrary, when the proportion of metallic lithium decreases, the content of metallic lithium in the alloy decreases, and the effect of suppressing the decrease in energy density tends to decrease.

【0021】以下に本発明のリチウム二次電池用負極の
製造方法を示す。本発明の負極における材料としては、
前記したように、 A)Li−X−C系の合成物(ただし、XはZn、Ag、
Mg、Cd、In、Pb、Pt、Pd、Ge、Te、S
n、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選ばれる一種ま
たは二種以上の元素)、 B)LiとX−C系化合物(ただし、XはZn、Ag、M
g、Cd、In、Pb、Pt、Pd、Ge、Te、S
n、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選ばれる一種ま
たは二種以上の元素)との複合物 等が挙げられるが、これらは以下のようにして製造され
る。
The method for producing the negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention will be described below. As the material for the negative electrode of the present invention,
As described above, A) Li-X-C based compound (where X is Zn, Ag,
Mg, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, S
n, Al, Bi, Sb, Ga, Ca, or one or more elements selected from Ca), B) Li and an X-C compound (where X is Zn, Ag, M).
g, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, S
Examples thereof include a compound with one or more elements selected from n, Al, Bi, Sb, Ga, and Ca), and these are manufactured as follows.

【0022】上記A)Li−X−C系の合成物は、 A1) Liと、Xと、Cとの各原料ガスを基板上に蒸着さ
せること、 A2) Li−XマトリックスにC原子を反応させること、 等により得られる。
The above A) Li-X-C-based compound is prepared by vapor-depositing each raw material gas of A1) Li, X, and C on a substrate, and A2) reacting C atoms with a Li-X matrix. And the like.

【0023】上記A1) の方法においては、Li−X−C
系の合成物は、例えばLi、XおよびCの3成分を、プ
ラズマCVD、MOCVD、減圧CVD等の化学蒸着
法、スパッタリング、RFマグネトロンスパッタリン
グ、3元クラスタイオンビーム蒸着、3元イオンプレー
ティング、反応性イオンプレーティング、反応性電子ビ
ーム蒸着、パルスプラズマ蒸着、プラズマフラッシュ蒸
着等の物理蒸着等のドライプロセスにて容器内の基板上
に成膜することにより製造する。
In the above method A1), Li--X--C
The compound of the system is a chemical vapor deposition method such as plasma CVD, MOCVD, low pressure CVD, sputtering, RF magnetron sputtering, ternary cluster ion beam deposition, ternary ion plating, or reaction of three components of Li, X and C, for example. It is manufactured by forming a film on the substrate in the container by a dry process such as physical ion deposition, reactive electron beam vapor deposition, pulse plasma vapor deposition, physical vapor deposition such as plasma flash vapor deposition.

【0024】より具体的には、例えばLi原料ガス、X
原料ガスおよびC原料ガスをアルゴンガス等のキャリヤ
ーガスとともに反応容器中に導入し、RFパワー10〜
500Wでプラズマ反応させることによって容器内の基
板上に目的とするLi−X−C系の3元系合金を成膜す
ることができる。
More specifically, for example, Li source gas, X
The raw material gas and C raw material gas are introduced into a reaction vessel together with a carrier gas such as argon gas, and RF power
The target Li-X-C based ternary alloy can be formed on the substrate in the container by plasma reaction at 500 W.

【0025】Li原料ガスとしては、プロピルリチウ
ム、セカンダリーブチルリチウム、t-ブトキシリチウム
等が、X原料ガスとしては、例えばZn原料ガスの場合
はジエチル亜鉛、ジメチル亜鉛等、Ag原料ガスの場合
はAg(HFA)等、Mg原料ガスの場合はジメチルマ
グネシウム等が、C原料ガスとしては、CH4 、C2
6 、C3 8 、C4 10、C2 4 等がそれぞれ例示さ
れる(なお、上記HFAはヘキサフルオロ−2,4−ペ
ンタンジオナートを示す)。
Propyllithium is used as the Li source gas.
System, secondary butyl lithium, t-butoxy lithium
When the X source gas is, for example, a Zn source gas
Is for Ag source gas such as diethyl zinc, dimethyl zinc, etc.
Is Ag (HFA), etc.
Gnesium or the like is CH as the C source gasFour, C2H
6, C3H8, CFourHTen, C2HFourEtc.
(Note that the above HFA is hexafluoro-2,4-pepylene.
(Indicating an intergionant).

【0026】このLi−X−C系の合成物は、膜状に成
形する場合は通常1〜100μm、好ましくは3〜50
μm、特に好ましくは5〜20μmの厚みに成膜する。
This Li-X-C-based compound is usually 1 to 100 μm, preferably 3 to 50 when formed into a film.
The film is formed to a thickness of μm, particularly preferably 5 to 20 μm.

【0027】上記Li−X−C系の合成物の製造におい
ては、該Li、XおよびCの3成分を化学蒸着、物理蒸
着等のドライプロセスにて原子レベルで混合することが
重要である。
In the production of the above Li-X-C type compound, it is important to mix the three components of Li, X and C at the atomic level by a dry process such as chemical vapor deposition and physical vapor deposition.

【0028】上記反応においては、基板上にLi−X−
C系合金を成膜するが、その際、負極用集電体をこの基
板として用いることができる。この場合、基板としては
導電性に優れるものが好ましく、Ni基板、Al基板、
Cu基板、Fe基板、ステンレス鋼基板、あるいは上記
各種金属基板にNiメッキを施したもの等が例示され、
なかでもNi基板が好適である。
In the above reaction, Li-X-on the substrate
A C-based alloy is deposited, and the negative electrode current collector can be used as the substrate at this time. In this case, a substrate having excellent conductivity is preferable, and a Ni substrate, an Al substrate,
Examples include Cu substrates, Fe substrates, stainless steel substrates, or the above various metal substrates plated with Ni.
Of these, a Ni substrate is preferable.

【0029】上記A2) の方法においては、Li−X−C
系の合成物は、上記と同様の化学蒸着や物理蒸着等によ
り得られたLi−X合金膜にカーボンイオンを注入する
こと、Li−X合金膜上にカーボン薄膜を形成後、イオ
ンビームミキシングすること、上記2種類の方法を併用
したダイナミックイオンビームミキシングを行うこと、
上記蒸着とイオン注入とを交互に行うこと等により得ら
れる。
In the above method A2), Li-X-C is used.
The compound of the system is obtained by injecting carbon ions into a Li-X alloy film obtained by chemical vapor deposition or physical vapor deposition similar to the above, and forming a carbon thin film on the Li-X alloy film, and then performing ion beam mixing. Dynamic ion beam mixing using the above two methods together,
It can be obtained by alternately performing the above vapor deposition and ion implantation.

【0030】また、B)LiとX−C系化合物との複合物
は、 B1) LiマトリックスにX−C系化合物粒子を分散せし
めることや、 B2) Liマトリックス上にX−C系化合物層を形成させ
ること 等により得られる。
Further, B) a composite of Li and an X-C type compound is prepared by dispersing X-C type compound particles in a B1) Li matrix, or by forming an X-C type compound layer on a B2) Li matrix. It can be obtained by forming.

【0031】上記B1) の方法において、LiとX−C系
化合物との複合物は、具体的には、 B11)Liマトリックス表面にX−C系化合物粒子を分散
せしめること、 B12)Liマトリックス中にX−C系化合物粒子を分散せ
しめること、 B13)Liマトリックス表面およびLiマトリックス中に
X−C系化合物粒子を分散せしめること、 等により得られる。
In the method of B1), the composite of Li and the X-C type compound is, specifically, B11) by dispersing the X-C type compound particles on the surface of the Li matrix, B12) in the Li matrix. And the like. Dispersing X-C compound particles in B.) B13) Dispersing X-C compound particles in the Li matrix surface and in the Li matrix.

【0032】上記B11)の方法は、例えばLiマトリック
ス上にX−C系化合物粒子をふりかけること、Liマト
リックス上にX−C系化合物粒子を電着すること等によ
りなされる。上記B12)の方法は、例えばLiマトリック
ス中にX−C系化合物粒子をスプレーガンで打ち込むこ
と、Liマトリックス上へのX−C系化合物粒子のふり
かけ、圧延および折りたたみよりなる工程を繰り返すこ
と、X−C系化合物粒子を分散した液体Liを連続的に
鋳造すること等によりなされ、さらに、これらの方法に
おいて、Liマトリックス表面にもX−C系化合物粒子
を分散させること(上記 B13の方法)もできる。
The above method B11) is carried out, for example, by sprinkling X-C type compound particles on a Li matrix, electrodeposition of X-C type compound particles on a Li matrix, and the like. The method of the above B12) is, for example, driving X-C compound particles into a Li matrix with a spray gun, repeating the steps of sprinkling the X-C compound particles on the Li matrix, rolling and folding, and X. -C-based compound particles are dispersed by continuously casting liquid Li, and in these methods, the X-C-based compound particles are also dispersed on the surface of the Li matrix (method of B13 above). it can.

【0033】上記 B2)の方法において、LiとX−C系
化合物との複合物は、例えば各種PVD法やCVD法に
てLiマトリックス表面にX−C系化合物層を形成させ
ることにより得られる。
In the above method B2), a composite of Li and an X-C compound is obtained by forming an X-C compound layer on the surface of a Li matrix by, for example, various PVD methods or CVD methods.

【0034】上記LiにX−C系化合物を複合化してな
る負極は、膜状に成形する場合は通常1〜100μm、
好ましくは3〜50μm程度の厚みに形成する。
The negative electrode formed by complexing the above X-C compound with Li is usually 1 to 100 μm when formed into a film,
The thickness is preferably about 3 to 50 μm.

【0035】本発明の負極の形状や大きさには特に制限
はなく、電池の形態(ボタン型、円筒型、角型等)や大
きさに応じて任意に決定される。
The shape and size of the negative electrode of the present invention are not particularly limited, and can be arbitrarily determined according to the form (button type, cylindrical type, rectangular type, etc.) and size of the battery.

【0036】本発明のリチウム二次電池用負極は、例え
ば図2に示すような構成のリチウム二次電池に使用され
る。
The negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention is used, for example, in a lithium secondary battery having a structure as shown in FIG.

【0037】リチウム二次電池の正極を構成する正極材
としては特に限定されず、通常リチウム二次電池の正極
に使用される正極材が使用できる。具体的には、例えば
25 、MnO2 、LiMn2 4 、LiCoO2
LiNi0.5 Co0.5 2 、LiNiO2 、TiS2
MoS2 、MoO3 等を活物質とする正極材が挙げられ
る。さらに上記以外にも、リチウムのリン酸塩、リチウ
ム・コバルトのリン酸塩、コバルト酸化物およびリチウ
ム・コバルト酸化物よりなる群から選ばれる少なくとも
一種よりなり、かつリチウムとコバルトとリンの含量
が、リチウム1モルに対してコバルトが0.1モルを越
え、リンが0.2モルを越える物質を活物質とする正極
材が、二次電池の起電力や充放電電圧を特に高くするこ
とができる点でより好適なものとして例示される。
The positive electrode material constituting the positive electrode of the lithium secondary battery is not particularly limited, and a positive electrode material usually used for the positive electrode of the lithium secondary battery can be used. Specifically, for example, V 2 O 5 , MnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 ,
LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 , LiNiO 2 , TiS 2 ,
Examples of the positive electrode material include MoS 2 and MoO 3 as active materials. Further, in addition to the above, at least one selected from the group consisting of lithium phosphate, lithium cobalt phosphate, cobalt oxide and lithium cobalt oxide, and the content of lithium, cobalt and phosphorus, A positive electrode material using a material in which cobalt exceeds 0.1 mol and phosphorus exceeds 0.2 mol per mol of lithium as an active material can particularly increase the electromotive force and charge / discharge voltage of a secondary battery. It is exemplified as a more preferable one.

【0038】なお、本発明のリチウム二次電池用負極に
おいては負極活物質が基本的にリチウムで構成されてい
るため、上記正極活物質としてLiを含有しないもの
(V25 、MnO2 、TiS2 、MoS2 、MoO3
等)を用いてもよいが、Liを含有する正極活物質(L
iCoO2 、LiNiO2 等)を使用すると、前記負極
活物質の量を少なくすることができる。
In the negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention, since the negative electrode active material is basically made of lithium, one containing no Li as the positive electrode active material (V 2 O 5 , MnO 2 , TiS 2 , MoS 2 , MoO 3
Etc. may be used, but a positive electrode active material containing Li (L
If iCoO 2 , LiNiO 2 or the like) is used, the amount of the negative electrode active material can be reduced.

【0039】上記正極活物質には、アセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラック、グラファイト等の導電材料
が、またポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニ
リデン、ポリエチレン等の結着剤が配合される。
The positive electrode active material is mixed with a conductive material such as acetylene black, Ketjen black and graphite, and a binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride and polyethylene.

【0040】上記正極活物質に導電材料および結着剤を
配合して得られる正極合剤は、キャスティング成形、圧
縮成形、ロール成形等の任意の方法で適当な形状および
大きさに成形されて、リチウム二次電池の正極として使
用される。
The positive electrode mixture obtained by mixing the positive electrode active material with a conductive material and a binder is molded into an appropriate shape and size by any method such as casting, compression molding, roll molding, Used as a positive electrode for lithium secondary batteries.

【0041】また、電解質としては、本発明の目的を達
成しえるものであれば特に制限はなく、例えば塩類を有
機溶媒に溶解させた電解液や固体電解質が使用できる。
この電解質が電解液の場合、この塩類としては、LiC
lO4 、LiBF4 、LiPF6 、LiAsF6 、Li
AlCl4 、Li(CF3 SO2 2 N等が使用でき、
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメ
チルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、
1,2−ジメトキシエタン、N,N−ジメチルホルムア
ミド、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、2
−メチルテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメ
チルカーボネート、ジエチルカーボネートおよびこれら
の混合物等の有機溶媒に溶解させて濃度0.1〜3モル
/リットルに調製して使用される。この電解液は、多孔
性ポリマーやガラスフィルタのようなセパレータに含浸
あるいは充填して使用される。
Further, the electrolyte is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, and for example, an electrolytic solution in which salts are dissolved in an organic solvent or a solid electrolyte can be used.
When the electrolyte is an electrolytic solution, the salts include LiC.
lO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , Li
AlCl 4 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, etc. can be used,
Ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone,
1,2-dimethoxyethane, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 2
-Dissolved in an organic solvent such as methyltetrahydrofuran, diethyl ether, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and a mixture thereof to prepare a concentration of 0.1 to 3 mol / liter for use. This electrolytic solution is used by impregnating or filling a separator such as a porous polymer or a glass filter.

【0042】電解質が固体電解質の場合、上記塩類をポ
リエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリホ
スファゼン、ポリアジリジン、ポリエチレンスルフィ
ド、ポリビニルアルコール等やこれらの誘導体、混合
物、複合体等に混合して使用される。この固体電解質
は、正極と負極とのセパレータを兼ねる。
When the electrolyte is a solid electrolyte, the above-mentioned salts are mixed with polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polyaziridine, polyethylene sulfide, polyvinyl alcohol and the like, and their derivatives, mixtures and complexes. This solid electrolyte also serves as a separator for the positive electrode and the negative electrode.

【0043】なお、このリチウム二次電池においては、
正極、セパレータ(あるいは固体電解質)、負極等をロ
ール状に巻く構成とすると、さらに高電気容量のリチウ
ム電池が得られる。
In this lithium secondary battery,
When the positive electrode, the separator (or the solid electrolyte), the negative electrode and the like are wound into a roll, a lithium battery having a higher electric capacity can be obtained.

【0044】上記構成のリチウム二次電池用負極は、L
iと、Xと、Cとを含有してなるので、充電時に負極に
析出したLiは、X、CまたはX−C系化合物により拡
散が促進されて負極内部に入り込むようになり、これに
よりデンドライトの発生が防止される。
The negative electrode for a lithium secondary battery having the above structure is L
Since i, X, and C are contained, Li deposited on the negative electrode during charging is diffused by the X, C, or X—C-based compound and enters into the negative electrode, whereby dendrite is formed. Is prevented from occurring.

【0045】また、XやCはLiに添加しても容量や起
電力の低下は極めて小さいので、Liと、Xと、Cとを
含有してなる負極は、純リチウムよりなる負極に近い高
容量および高起電力を有する。
Further, even if X and C are added to Li, the decrease in capacity and electromotive force is very small. Therefore, the negative electrode containing Li, X, and C has a high level close to that of pure lithium. Has capacity and high electromotive force.

【0046】また、上記リチウム二次電池用負極の製造
方法によれば、Li−X−C系の合成物は、例えば原料
ガスを化学蒸着や物理蒸着等により基板上に蒸着して作
製するので、LiとXとCとが原子レベルにて混合され
た均質な負極が得られる。あるいは、例えばLi−X合
金にカーボンイオンを注入したり、該合金表面に形成さ
れたカーボン蒸着膜をイオンビームミキシング等によっ
てC原子を分散させることにより作製するので、C原子
が均一に分散した均質な負極が得られる。また、Liと
X−C系化合物との複合物は、例えば、LiシートにX
−C系化合物粒子を分散し、ついでこれを圧延し、さら
にこれを折りたたむことよりなる工程を繰り返すことに
より作製するので、X−C系化合物粒子が均一に分散し
た均質な負極が得られる。
Further, according to the above method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery, the Li—X—C-based compound is produced by vapor-depositing the source gas on the substrate by chemical vapor deposition or physical vapor deposition. , A homogeneous negative electrode in which Li, X, and C are mixed at the atomic level is obtained. Alternatively, for example, carbon ions are injected into a Li-X alloy, or a carbon vapor deposition film formed on the surface of the alloy is produced by dispersing C atoms by ion beam mixing or the like. A negative electrode can be obtained. In addition, a composite of Li and an X-C compound is, for example, a Li sheet with X
Since the -C-based compound particles are dispersed, rolled, and then folded, the process is repeated, so that a homogeneous negative electrode in which the X-C-based compound particles are uniformly dispersed can be obtained.

【0047】[0047]

【実施例】以下、実施例を示し本発明をより具体的に説
明する。なお、本発明がこれに限定されるものでないこ
とは言うまでもない。 実施例1〜2 (負極の作製)RFプラズマ反応容器内に、直径18m
m、厚さ0.1mmのニッケル基板を設置し、Li源と
してプロピルリチウム、Zn源としてジエチル亜鉛、炭
素源としてCH4 をそれぞれArガスをキャリヤーとし
て導入し、RFパワー100Wで成膜し、厚さ100μ
mのLi−Zn−C系の合成物質を得、これを負極とし
た。なお、各原料ガスの流量は、プロピルリチウム10
0ml/min、ジエチル亜鉛120ml/min、CH4 160ml
/minとした。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically by showing examples. Needless to say, the present invention is not limited to this. Examples 1 to 2 (Preparation of Negative Electrode) 18 m in diameter in an RF plasma reactor.
A nickel substrate having a thickness of 0.1 mm and a thickness of 0.1 mm was installed, and propyllithium was used as a Li source, diethylzinc was used as a Zn source, and CH 4 was used as a carbon source as Ar gas carriers. 100μ
m of Li-Zn-C based synthetic material was obtained and used as a negative electrode. The flow rate of each source gas was 10% for propyllithium.
0 ml / min, diethyl zinc 120 ml / min, CH 4 160 ml
/ min.

【0048】(正極の作製)市販の結晶性五酸化バナジ
ウム(純度99.9%)を粉砕してふるいにより20μ
m以下のものを正極活物質とした。この正極活物質80
mg、アセチレンブラック10mgおよびポリテトラフ
ルオロエチレン10mgをよく混合して、直径15mm
φの円板状に成形して正極を作製した。
(Production of Positive Electrode) Commercially available crystalline vanadium pentoxide (purity 99.9%) was crushed and sieved to 20 μm.
A positive electrode active material having a thickness of m or less was used. This positive electrode active material 80
mg, acetylene black 10 mg and polytetrafluoroethylene 10 mg are mixed well and the diameter is 15 mm.
A positive electrode was produced by molding into a disk shape of φ.

【0049】(電池の作製)上記負極と正極との間にポ
リプロピレン製の微孔性セパレータ(直径19mm、厚
さ25μm)をはさみ、図2に示すコイン型のテストセ
ルを作製した。なお、上記テストセル内部には、これを
封止する前に、プロピレンカーボネートとジエチルカー
ボネートとの体積比50:50の溶液に1モル/リット
ルの過塩素酸リチウムを溶解させた電解液を注入してお
いた。
(Production of Battery) A microporous separator made of polypropylene (diameter 19 mm, thickness 25 μm) was sandwiched between the negative electrode and the positive electrode to produce a coin type test cell shown in FIG. Before sealing the test cell, an electrolyte solution in which 1 mol / liter of lithium perchlorate was dissolved in a solution of propylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 50:50 was injected into the test cell. I saved it.

【0050】(充放電試験)上記電池は充電状態にあ
り、まず放電を一定電流値で2.8ボルトまで行い1時
間休止した。ついで、一定電流値で3.8ボルトまで充
電を行った後、1時間休止した。これを1セットとして
放電と充電を繰り返した。なお、この充放電において、
電流値を1mA、10mAとしたものをそれぞれ実施例
1、実施例2とした。なお、この実施例で得られた試験
電池は、起電力が3.4ボルトであり金属リチウム負極
を用いた電池と同様に高起電力を有するものであった。
(Charge / Discharge Test) The above battery was in a charged state, and first discharged to a constant current value of 2.8 V and then rested for 1 hour. Then, the battery was charged to 3.8 V at a constant current value and then rested for 1 hour. This was set as one set, and discharging and charging were repeated. In addition, in this charge and discharge,
The current values of 1 mA and 10 mA are referred to as Example 1 and Example 2, respectively. The test battery obtained in this example had an electromotive force of 3.4 V and a high electromotive force similar to the battery using the metal lithium negative electrode.

【0051】比較例1〜2 上記実施例において、Li−Zn−C系の合成物質のか
わりに直径18mm、厚さ100μmのLiシートをニ
ッケル基板上に圧着して負極とした以外は全て同様にし
てテストセルを作製し充放電試験を行った。なお、この
充放電において、電流値を1mA、10mAとしたもの
をそれぞれ比較例1、比較例2とした。
COMPARATIVE EXAMPLES 1-2 The same procedure as in the above examples was used except that a Li sheet having a diameter of 18 mm and a thickness of 100 μm was pressed onto a nickel substrate to form a negative electrode instead of the Li—Zn—C type synthetic material. Then, a test cell was prepared and a charge / discharge test was conducted. In this charging / discharging, the current values of 1 mA and 10 mA were designated as Comparative Example 1 and Comparative Example 2, respectively.

【0052】実施例3〜4 平均粒径0.1μmのZnC2 粒子を分散させた液中
で、厚さ100μmのLiシート上に電気泳動法によっ
てZnC2 粒子を析出させた。このシートを直径18m
m、厚さ50μmの円板状に打ち抜き、これをニッケル
製のエキスパンドメタル(18mmφ)に圧着し負極を
作製した。上記負極を用いる他は実施例1と同じ正極、
電解液を用いてコイン型のテストセルを作製し、この電
池を実施例1と同様にして電流値を1mA(実施例
3)、10mA(実施例4)として充放電試験を行っ
た。なお、この実施例で得られた試験電池は、起電力が
3.4ボルトであり金属リチウム負極を用いた電池と同
様に高起電力を有するものであった。
Examples 3 to 4 ZnC 2 particles were deposited by electrophoresis on a 100 μm-thick Li sheet in a liquid in which ZnC 2 particles having an average particle diameter of 0.1 μm were dispersed. This sheet is 18m in diameter
m, and a thickness of 50 μm was punched out into a disk shape, and this was pressed onto an expanded metal (18 mmφ) made of nickel to produce a negative electrode. The same positive electrode as in Example 1 except that the above negative electrode was used,
A coin-type test cell was prepared using the electrolytic solution, and this battery was subjected to a charge / discharge test in the same manner as in Example 1 with current values of 1 mA (Example 3) and 10 mA (Example 4). The test battery obtained in this example had an electromotive force of 3.4 V and a high electromotive force similar to the battery using the metal lithium negative electrode.

【0053】実施例5〜10 上記実施例1において、ジエチル亜鉛にかえて、Ag源
としてAg(HFA)(実施例5)、Mg源としてジメ
チルマグネシウム(実施例6)、In源としてトリチル
インジウム(実施例7)、Ge源としてテトラメチルゲ
ルマニウム(実施例8)、Sn源としてテトラメチルス
ズ(実施例9)、Al源としてトリプロピルアルミニウ
ム(実施例10)をそれぞれ用いてLi−X−C系の合
成物質を作製する以外は全て同様にしてテストセルを作
製し充放電試験を行った。
Examples 5 to 10 In the above Example 1, instead of diethylzinc, Ag (HFA) was used as the Ag source (Example 5), dimethylmagnesium was used as the Mg source (Example 6), and tritylindium (as the In source). Example 7), tetramethylgermanium (Example 8) as a Ge source, tetramethyltin (Example 9) as an Sn source, and tripropylaluminum (Example 10) as an Al source, respectively, and a Li-X-C system. A test cell was prepared and a charge / discharge test was conducted in the same manner except that the synthetic material of was prepared.

【0054】〔評価結果〕上記試験の100サイクル後
に電池を解体し負極を観察したところ、実施例で作製し
た電池のいずれにもデンドライト状のリチウムの析出は
見られなかったが、比較例の電池には上記デンドライト
状のリチウムの析出があり、また、セパレータの貫通に
よる正極と負極とのショート跡が見られた。また、上記
実施例および比較例で作製した試験電池の放電容量とサ
イクル数との関係は、図1に示す通りであった(なお、
上記放電容量は正極活物質1g当たりで示した)。図1
から明らかなように、実施例では電流値とともに放電容
量は小さくなるが、サイクル数にともなう容量の低下は
非常に小さい。一方、比較例では初期容量は実施例と同
じであるが、サイクル数の増加にともない上記デンドラ
イト状のリチウムの析出や正極と負極のショートによる
容量の低下が著しかった。
[Evaluation Results] When the battery was disassembled after 100 cycles of the above test and the negative electrode was observed, no dendrite-like lithium deposition was observed in any of the batteries prepared in Examples, but the batteries of Comparative Examples Had the dendrite-like deposition of lithium, and traces of a short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to the penetration of the separator were observed. The relationship between the discharge capacity and the number of cycles of the test batteries produced in the above Examples and Comparative Examples was as shown in Fig. 1 (note that
The discharge capacity is shown per 1 g of the positive electrode active material). Figure 1
As is clear from the above, in Example, the discharge capacity decreases with the current value, but the decrease in capacity with the number of cycles is very small. On the other hand, in the comparative example, although the initial capacity was the same as that of the example, the decrease in capacity due to the deposition of dendrite-like lithium and the short circuit between the positive electrode and the negative electrode was remarkable with the increase in the number of cycles.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明のリチウム合金負極を用いたリチ
ウム二次電池は、デンドライトの発生が防止されてサイ
クル寿命に優れ、また、デンドライトが防止されること
により、ショートによる発火等もなく安全性にも優れ
る。さらに、金属リチウム負極を用いたリチウム二次電
池と同様の高容量・高起電力を有する。したがって、本
発明によって、サイクル寿命に優れ、高起電力、高容
量、高エネルギー密度を有し、かつ、安全性に優れるリ
チウム二次電池用負極が提供できる。また、本発明のリ
チウム二次電池用負極の製造方法によると、均質な負極
が製造でき、目的とする負極が効率的に得られる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The lithium secondary battery using the lithium alloy negative electrode of the present invention is excellent in cycle life because dendrites are prevented from being generated, and since dendrites are prevented, it is safe without ignition due to short circuit. Is also excellent. Further, it has the same high capacity and high electromotive force as a lithium secondary battery using a metal lithium negative electrode. Therefore, the present invention can provide a negative electrode for a lithium secondary battery, which has excellent cycle life, high electromotive force, high capacity, high energy density, and excellent safety. Further, according to the method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery of the present invention, a homogeneous negative electrode can be produced, and the desired negative electrode can be efficiently obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例で作製された試験電池の放電容
量とサイクル数との関係を示すグラフ図である。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a discharge capacity and a cycle number of a test battery manufactured in an example of the present invention.

【図2】実施例で作製した試験用リチウム二次電池の構
成を示す模式断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a test lithium secondary battery produced in an example.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Li、X(ただし、XはZn、Ag、M
g、Cd、In、Pb、Pt、Pd、Ge、Te、S
n、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選ばれる一種ま
たは二種以上の元素)およびCを含有してなるリチウム
二次電池用負極。
1. Li, X (where X is Zn, Ag, M
g, Cd, In, Pb, Pt, Pd, Ge, Te, S
A negative electrode for a lithium secondary battery, which contains C and one or more elements selected from n, Al, Bi, Sb, Ga, and Ca.
【請求項2】 Li−X−C系の合成物(ただし、Xは
Zn、Ag、Mg、Cd、In、Pb、Pt、Pd、G
e、Te、Sn、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選
ばれる一種または二種以上の元素)を有するリチウム二
次電池用負極。
2. A Li—X—C-based compound (where X is Zn, Ag, Mg, Cd, In, Pb, Pt, Pd, G).
e, Te, Sn, Al, Bi, Sb, Ga, Ca, or one or more elements selected from the following).
【請求項3】 Li−X−C系の合成物が、基板上にL
i原料ガス、Xの原料ガスおよびC原料ガスを蒸着する
ことによって作成したものである請求項2記載のリチウ
ム二次電池用負極。
3. A Li—X—C based compound is formed on the substrate as L.
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 2, which is prepared by depositing an i source gas, a X source gas and a C source gas.
【請求項4】 Li−X−C系の合成物が、Li−Xマ
トリックスにC原子を反応させたものである請求項2記
載のリチウム二次電池用負極。
4. The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 2, wherein the Li—X—C-based compound is a Li—X matrix reacted with C atoms.
【請求項5】 LiとX−C系化合物(ただし、XはZ
n、Ag、Mg、Cd、In、Pb、Pt、Pd、G
e、Te、Sn、Al、Bi、Sb、Ga、Caより選
ばれる一種または二種以上の元素)との複合物を有する
リチウム二次電池用負極。
5. Li and an X—C compound (where X is Z
n, Ag, Mg, Cd, In, Pb, Pt, Pd, G
e, Te, Sn, Al, Bi, Sb, Ga, Ca and one or more kinds of elements) and a composite with a negative electrode for a lithium secondary battery.
【請求項6】 LiとX−C系化合物との複合物が、L
iマトリックスにX−C系化合物層を形成させてなる
か、またはLiマトリックスにX−C系化合物粒子を分
散せしめてなるものである請求項5記載のリチウム二次
電池用負極。
6. A composite of Li and an X—C compound is L
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 5, wherein the i-matrix is formed with an X-C compound layer or the Li-matrix is dispersed with X-C compound particles.
【請求項7】 Liの組成が70〜99.9モル%、X
とCとの組成の合計が0.1〜30モル%である請求項
1〜6のいずれかに記載のリチウム二次電池用負極。
7. The composition of Li is 70 to 99.9 mol%, X
The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the total composition of C and C is 0.1 to 30 mol%.
【請求項8】 基板上にLi原料ガス、Xの原料ガスお
よびC原料ガスを蒸着させてLi−X−C系の合成物膜
を形成させることを特徴とする請求項1または2記載の
リチウム二次電池用負極の製造方法。
8. The lithium according to claim 1, wherein a Li source gas, a source gas of X and a source gas of C are vapor-deposited on the substrate to form a Li—X—C based compound film. Manufacturing method of negative electrode for secondary battery.
【請求項9】 反応容器内にLi原料ガス、Xの原料ガ
スおよびC原料ガスを導入し、プラズマ反応により容器
内の基板上にLi−X−C系の合成物膜を形成すること
を特徴とする請求項1または2記載のリチウム二次電池
用負極の製造方法。
9. A Li source gas, a source gas of X and a source gas of C are introduced into a reaction vessel, and a Li—X—C-based compound film is formed on a substrate in the vessel by a plasma reaction. The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1 or 2.
【請求項10】 Li−XマトリックスにC原子を反応
させてLiとXとCとの合成物膜を形成させることを特
徴とする請求項1または2記載のリチウム二次電池用負
極の製造方法。
10. The method for producing a negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the Li—X matrix is reacted with C atoms to form a composite film of Li, X and C. .
【請求項11】 Liマトリックス上にX−C系化合物
層を形成させるかまたはLiマトリックスにX−C系化
合物粒子を分散させることを特徴とする請求項1または
5記載のリチウム二次電池用負極の製造方法。
11. The negative electrode for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein an X—C compound layer is formed on the Li matrix or X—C compound particles are dispersed in the Li matrix. Manufacturing method.
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