JPH0793151B2 - Non-aqueous solvent secondary battery - Google Patents

Non-aqueous solvent secondary battery

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JPH0793151B2
JPH0793151B2 JP62060044A JP6004487A JPH0793151B2 JP H0793151 B2 JPH0793151 B2 JP H0793151B2 JP 62060044 A JP62060044 A JP 62060044A JP 6004487 A JP6004487 A JP 6004487A JP H0793151 B2 JPH0793151 B2 JP H0793151B2
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明 伊坪
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Mitsubishi Chemical Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は非水溶媒二次電池に関し、更に詳しくは、過充
放電に関係なく放電することができ、その容量劣化が小
さく充放電サイクル寿命が著しく長く、小型で安定な高
容量を有する非水溶媒電池に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a non-aqueous solvent secondary battery, and more specifically, it can be discharged regardless of overcharge and discharge, and its capacity deterioration The present invention relates to a non-aqueous solvent battery that is small, has a significantly long charge / discharge cycle life, is compact, and has a high capacity.

(従来の技術) 正極体の主要成分がTiS2,MoS2のような遷移金属のカル
コゲン化合物であり、負極体がLi又はLiを主体とするア
ルカリ金属である非水溶媒二次電池は、高エネルギー密
度を有するので商品化の努力が払われている。
(Prior Art) A non-aqueous solvent secondary battery in which the main component of the positive electrode body is a chalcogen compound of a transition metal such as TiS 2 and MoS 2 and the negative electrode body is Li or an alkali metal mainly composed of Li is Due to its energy density, commercialization efforts are being made.

このような二次電池の1例を第4図に示す。図はボタン
形非水溶媒二次電池の縦断面図である。
An example of such a secondary battery is shown in FIG. The figure is a vertical cross-sectional view of a button type non-aqueous solvent secondary battery.

図において、1が正極体である。正極体1は、上記した
ような金属カルコゲン化合物の粉末とポリテトラフルオ
ロエチレンのような結着剤との混合物をペレット化又は
シート化したものである。
In the figure, 1 is a positive electrode body. The positive electrode body 1 is obtained by pelletizing or sheeting a mixture of the powder of the metal chalcogen compound as described above and a binder such as polytetrafluoroethylene.

2はセパレータで、例えば多孔質ポリプロピレン薄膜、
ポリプロピレン不織布のような保液姓を有する材料で構
成され、正極体1の上に載置される。そして、このセパ
レータ2には、プロピレンカーボネート、1,2−ジメト
キシエタンのような非プロトン姓有機溶媒に、LiClO4,L
iAlO4,LiBF4,LiPF6,LiAsF6のような電解質を溶解せしめ
た所定濃度の非水電解液が含浸されている。
2 is a separator, for example, a porous polypropylene thin film,
It is made of a material having a liquid retaining property such as polypropylene nonwoven fabric, and is placed on the positive electrode body 1. The separator 2 contains LiClO 4 , L in an aprotic organic solvent such as propylene carbonate or 1,2-dimethoxyethane.
It is impregnated with a non-aqueous electrolyte solution of a predetermined concentration in which an electrolyte such as iAlO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 is dissolved.

3は、セパレータ2を介して正極体に載置されている負
極体で、Li箔又はLiを主体とするアルカリ金属箔で構成
されている。
Reference numeral 3 is a negative electrode body placed on the positive electrode body via the separator 2, and is composed of a Li foil or an alkali metal foil mainly containing Li.

これら正極体1、セパレータ(非水電解液)2、及び負
極体3は全体として発電要素を構成する。そして、この
発電要素が正極缶4及び負極缶5から成る電池容器に内
蔵されて電池が組立てられる。6は絶縁パッキングであ
り、7は正極体1と正極缶4の間に介在せしめられた集
電体である。この集電体7は、通常、ニッケルネット、
ステンレス鋼製の金属金網、パンチドメタル、フォーム
メタルで構成され、ペレット化又はシート化された正極
体1の片面に圧着されている。
The positive electrode body 1, the separator (non-aqueous electrolyte solution) 2, and the negative electrode body 3 together constitute a power generating element. Then, the power generating element is incorporated in a battery container including the positive electrode can 4 and the negative electrode can 5 to assemble the battery. Reference numeral 6 is an insulating packing, and 7 is a current collector interposed between the positive electrode body 1 and the positive electrode can 4. This current collector 7 is usually a nickel net,
The positive electrode body 1 is made of stainless steel metal wire mesh, punched metal, or foam metal, and is pressed onto one surface of the pelletized or sheeted positive electrode body 1.

(発明が解決しようとする問題点) 上記したような従来構造の二次電池においては、次のよ
うな問題が生じており、その改善が求められている。
(Problems to be Solved by the Invention) In the secondary battery having the conventional structure as described above, the following problems occur, and improvement thereof is demanded.

それは、負極体がLi箔又はLiを主体とするアルカリ金属
の箔そのものであることに基づく問題である。すなわ
ち、電池の放電時には負極体からLiがLiイオンとなって
電解液に移動し、充電時にはこのLiイオンが金属Liとな
って再び負極体に電析するが、この充放電サイクルを反
復させるとそれに伴って電析する金属Liはデンドライド
状となりかつ成長していき、最後には、このデンドライ
ド形状の金属Li電析物がセパレータを貫通して正極体に
達し、短絡現象を起すという問題である。別言すれば、
充放電サイクル寿命が短いという問題である。
It is a problem based on the fact that the negative electrode body is a Li foil or a foil of an alkali metal mainly containing Li. That is, when the battery is discharged, Li becomes Li ions from the negative electrode body and moves to the electrolytic solution, and at the time of charging, this Li ion becomes metallic Li and is electrodeposited again on the negative electrode body, but when this charging / discharging cycle is repeated. Along with this, the metal Li that is electrodeposited becomes dendrite-shaped and grows.Finally, this dendrite-shaped metal Li electrodeposit penetrates the separator and reaches the positive electrode body, causing a short circuit phenomenon. . In other words,
The problem is that the charge / discharge cycle life is short.

このような問題を回避するために、負極体を、各種の有
機化合物を焼成した炭素質物の担持体にLi又はLiを主体
とするアルカリ金属を担持せしめて構成することが試み
られている。
In order to avoid such a problem, it has been attempted to construct a negative electrode body by supporting Li or an alkali metal mainly composed of Li on a support of a carbonaceous material obtained by firing various organic compounds.

このような負極体を用いることにより、Liデンドライド
の析出は防止されるようになったが、しかし一方では、
この電池は同サイズの一時電池に比べてその放電容量が
1/100程度と非常に小さく、しかも自己放電が大きく、
またこの電池を搭載した機器の動作期間は非常に短くか
つ大電流放電は不可能であるなど、実用面において種々
の問題がある。
By using such a negative electrode body, precipitation of Li dendride came to be prevented, but on the other hand,
This battery has a smaller discharge capacity than a temporary battery of the same size.
Very small, about 1/100, and large self-discharge,
In addition, there are various problems in practical use, such as the operating period of a device equipped with this battery is very short and large current discharge is impossible.

また、正極体に関しては、それが金属カルコゲン化合物
を主成分としているため、充放電深度が深くなるにつれ
て金属カルコゲン化合物の不活性化が急速に進行し、結
果的には数回の充放電サイクルの反復で電池容量が大幅
に低下するという問題もある。
In addition, regarding the positive electrode body, since it has a metal chalcogen compound as a main component, the inactivation of the metal chalcogen compound progresses rapidly as the charge and discharge depth becomes deep, and as a result, several charge and discharge cycles are performed. There is also a problem that the battery capacity is significantly reduced by repetition.

その結果、この種の二次電池の実用化が遅れている。As a result, commercialization of this type of secondary battery has been delayed.

本発明は、上記した問題点を解決し、小型・高容量で、
充放電サイクル特性,過充放電特性に優れ、かつ自己放
電が小さく大電流放電が可能な非水溶媒二次電池の提供
を目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, is small and has a high capacity,
It is an object of the present invention to provide a non-aqueous solvent secondary battery which has excellent charge / discharge cycle characteristics and overcharge / discharge characteristics, has a small self-discharge, and can discharge a large current.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段・作用) 本発明の非水溶媒電池は、H/Cのの原子比が0.15未満;X
線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が3.37
Å以上、C軸方向の結晶子の大きさ(Lc)が150Å以
下,波長5145Åのアルゴンレーザ光を用いたラマンスペ
クトル分析において、次式: で示されるG値が2.5未満である有機物焼成体から成る
負極体;非晶質のV2O5を主体とする正極体;及び活物質
であるLi;を具備する非水溶媒二次電池であって、電池
電圧が2.0V以上の場合には、正極体においてV2O51モル
量に対しLiが0.4〜0.8モル量含有されており、電池電圧
が2.0V未満の場合には、正極体においてV2O51モル量に
対しLiが1.8〜1.4モル量含有されていることを特徴とす
る。
[Configuration of Invention] (Means / Action for Solving Problems) The nonaqueous solvent battery of the present invention has an atomic ratio of H / C of less than 0.15; X
The spacing (d 002 ) of the (002) plane is 3.37 by the wide-angle diffraction method.
In the Raman spectrum analysis using an argon laser beam having a crystallite size (Lc) in the C-axis direction of 150 Å or less and a wavelength of 5145 Å or more, the following formula: A non-aqueous solvent secondary battery comprising a negative electrode body composed of a fired organic material having a G value of less than 2.5; a positive electrode body mainly composed of amorphous V 2 O 5 ; and Li as an active material. When the battery voltage is 2.0 V or higher, the positive electrode body contains 0.4 to 0.8 mol amount of Li with respect to 1 mol amount of V 2 O 5 , and when the battery voltage is less than 2.0 V, the positive electrode The body is characterized in that Li is contained in an amount of 1.8 to 1.4 mol with respect to 1 mol of V 2 O 5 1.

本発明の電池においては、活物質はLiであり、この活物
質が電池の充放電動作に対応して上記した負極体と正極
体との間を往復移動する。
In the battery of the present invention, the active material is Li, and this active material reciprocates between the negative electrode body and the positive electrode body in response to the charge / discharge operation of the battery.

まず負極体は、水素/炭素(H/C)の原子比が0.15未
満; X線広角回折法による(002)面の面間隔(d002)が3.3
7Å以上;及びC軸方向の結晶子の大きさ(Lc)が150Å
以下; 波長5145Åのアルゴンイオンレーザ光を用いたラマンス
ペクトル分析において、下記式: で示されるG値が2.5未満; である有機物焼成体(炭素質物)である。
First, in the negative electrode body, the atomic ratio of hydrogen / carbon (H / C) is less than 0.15; the interplanar spacing (d 002 ) of (002) plane by X-ray wide angle diffraction method is 3.3.
7Å or more; and the crystallite size (Lc) in the C-axis direction is 150Å
Below; in the Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam with a wavelength of 5145Å, the following formula: The G value shown by is less than 2.5;

ここで、G値とは、この炭素質物に対し波長5145Åのア
ルゴンイオンレーザ光を用いてラマンスペクトル分析を
行なった際にチャートに記録されているスペクトル強度
曲線において、端数1580±100cm-1の範囲内のスペクト
ル強度の積分値(面積強度)を波数1360±100cm-1の範
囲内の面積強度で除した値を指し、その炭素質物の黒鉛
化度の尺度に相当する。
Here, the G value means the range of fraction 1580 ± 100 cm -1 in the spectrum intensity curve recorded in the chart when Raman spectrum analysis is performed on this carbonaceous material using an argon ion laser beam with a wavelength of 5145Å. The value obtained by dividing the integral value (area intensity) of the spectrum intensity in the above by the area intensity within the range of wave number 1360 ± 100 cm −1 , and corresponds to the scale of the graphitization degree of the carbonaceous material.

すなわち、この炭素質物は結晶質部分と非結晶質部分と
の集合体であるが、G値はこの炭素質組織における結晶
質部分の割合を示すパラメータである。
That is, this carbonaceous material is an aggregate of a crystalline portion and an amorphous portion, and the G value is a parameter indicating the proportion of the crystalline portion in this carbonaceous structure.

これらのパラメータのいずれもが、とりわけH/C及びd
002,Lcのいずれもが上記範囲から逸脱している場合は、
負極体における充放電時の過電圧が大きくなり、その結
果、負極体からガスが発生して電池の安全性が著しく損
われる。しかも充放電サイクル特性も不満足になる。
Both of these parameters are, inter alia, H / C and d
If both 002 and Lc deviate from the above range,
The overvoltage at the time of charging and discharging in the negative electrode body becomes large, and as a result, gas is generated from the negative electrode body and the safety of the battery is significantly impaired. Moreover, the charge / discharge cycle characteristics are also unsatisfactory.

更に、この担持体の炭素質物は、H/Cが好ましくは0.1未
満、さらに好ましくは0.07未満、とくに好ましくは0.05
未満である。
Furthermore, the carbonaceous material of this support has an H / C of preferably less than 0.1, more preferably less than 0.07, and particularly preferably 0.05.
Is less than.

d002は3.39〜3.75Åが好ましく、更に好ましくは3.41〜
3.70Å;Lcは8〜100Åが好ましく、更に好ましくは10〜
70Åである。
d 002 is preferably 3.39 to 3.75Å, more preferably 3.41 to
3.70Å; Lc is preferably 8 to 100Å, more preferably 10 to
It is 70Å.

また、G値に関しては、0.1〜2.0以下が好ましく、更に
好ましくは0.2〜1.5である。
The G value is preferably 0.1 to 2.0 or less, more preferably 0.2 to 1.5.

また、この有機物焼成体は、上記条件の他に下記のよう
な条件をみたしていることが好ましい。
In addition to the above-mentioned conditions, it is preferable that the fired organic material satisfy the following conditions.

すなわちX線広角回折において求められるa軸方向の結
晶子の大きさ(La)が好ましくは10Å以上、更に好まし
くは15Å以上150Å以下、とくに好ましくは18Å以上70
Å以下である。
That is, the size (La) of the crystallite in the a-axis direction determined by X-ray wide-angle diffraction is preferably 10 Å or more, more preferably 15 Å or more and 150 Å or less, and particularly preferably 18 Å or more 70
Å It is less than or equal to.

又、同じくX線広角回折において求められる(110)面
の面間隔d110の2倍の距離a0(=2d110)が好ましくは
2.38Å以上、更に好ましくは2.39Å以上2.46Å以下であ
る。
Also, a distance a 0 (= 2d 110 ) which is twice the surface distance d 110 of the (110) plane, which is also obtained by X-ray wide angle diffraction, is preferable.
2.38Å or more, more preferably 2.39Å or more and 2.46Å or less.

このようなパラメータを有する炭素質物は、後述する有
機高分子化合物、縮合多環炭化水素化合物、多環複素環
系化合物の1種又は2種以上を焼成・熱分解し炭素化す
ることによって調製することができる。この炭素化過程
で重要な因子は熱処理温度であって、この温度が低すぎ
る場合は炭素化が進まず、また高すぎる場合は炭素質状
態から黒鉛に転化してG値が大きくなってしまうからで
ある。用いる出発源によっても異なるが、熱処理温度は
通常800〜3000℃の範囲に設定される。
The carbonaceous material having such parameters is prepared by firing and pyrolyzing and carbonizing one or more of organic polymer compounds, condensed polycyclic hydrocarbon compounds, and polycyclic heterocyclic compounds described below. be able to. An important factor in this carbonization process is the heat treatment temperature. If the temperature is too low, carbonization will not proceed, and if it is too high, the carbonaceous state will be converted to graphite and the G value will increase. Is. The heat treatment temperature is usually set in the range of 800 to 3000 ° C., though it depends on the starting source used.

炭素質物の出発源としては、例えばセルロース樹脂;フ
ェノール樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリ(α−ハロ
ゲン化アクリロニトリル)などのアクリル樹脂;ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩素化塩化ビニル
などのハロゲン化ビニル樹脂;ポリアミドイミド樹脂;
ポリアミド樹脂;ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレ
ン)などの共役系樹脂のような任意の有機高分子化合
物;例えば、ナフタレン,フェナントレン,アントラセ
ン,トリフェニレン,ピレン,クリセン,ナフタセン,
ピセン,ピリレン,ペンタフェン,ペンタセンのような
3員環以上の単環炭化水素化合物が互いに2個以上縮合
してなる縮合多環炭化水素化合物,または、上記化合物
のカルボン酸,カルボン酸無水物,カルボン酸イミドの
ような誘導体、上記各化合物の混合物を主成分とする各
種のピッチ;例えば、インドール,イソインドール,キ
ノリン,イソキノリン,キノキサリン,フタラジン,カ
ルバゾール,アクリジン,フェナジン,フェナトリジン
のような3員環以上の複素環化合物が互いに少なくとも
2個以上結合するか、又は1個以上の3員環以上の単環
炭化水素化合物と結合してなる縮合複素環化合物,上記
各化合物のカルボン酸,カルボン酸無水物,カルボン酸
イミドのような誘導体、更にベンゼンの1,2,4,5−テト
ラカルボン酸,その二無水物またはそのジイミド;など
をあげることができる。
As a starting source of carbonaceous material, for example, cellulose resin; phenol resin; acrylic resin such as polyacrylonitrile and poly (α-halogenated acrylonitrile); vinyl halide resin such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and polychlorinated vinyl chloride. Polyamide imide resin;
Polyamide resin; any organic polymer compound such as polyacetylene, conjugated resin such as poly (p-phenylene); for example, naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene,
A condensed polycyclic hydrocarbon compound obtained by condensing two or more monocyclic hydrocarbon compounds having three or more membered rings such as picene, pyrylene, pentaphene, and pentacene, or a carboxylic acid, a carboxylic anhydride, or a carvone of the above compound. Derivatives such as acid imides, various pitches containing a mixture of the above compounds as a main component; for example, three-membered rings or more such as indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenatridine Heterocyclic compounds, wherein at least two or more heterocyclic compounds are bonded to each other, or are bonded to one or more monocyclic hydrocarbon compounds having three or more member rings, carboxylic acids of the above compounds, carboxylic acid anhydrides , Derivatives of carboxylic acid imides, and 1,2,4,5-tetracarboxylic acid of benzene An anhydride or its diimide; etc. can be mentioned.

このようにして調製された炭素質物を例えば平均粒径5
〜70μmの粉末に粉砕し、これにポリエチレンのような
結着材を所定量混合したのち、ペレット化,シート化し
て負極担持体に成形する。これを負極体として電池に組
込む際には、後述するような処理を施してこれに所定量
のLiを担持せしめるのである。
The carbonaceous material prepared in this manner has an average particle size of 5
The powder is pulverized to a powder having a size of 70 μm, and a predetermined amount of a binder such as polyethylene is mixed therein, and then pelletized and formed into a sheet to form a negative electrode carrier. When this is incorporated into a battery as a negative electrode body, a treatment as described below is carried out so that a predetermined amount of Li is supported on this.

本発明電池における正極体は、その主成分が非晶質のV2
O5である。副成分としてP2O5,WO3,B2O3などが含まれて
いてもよい。これら副成分は正極体の製造時にV2O5の非
晶質化の促進・安定化のために有用である。これら副成
分の含有量はV2O51モルに対し3〜30モル%の範囲にあ
ることが好ましい。30モル%を超える場合には、得られ
た電池の容量が大幅に低減し、3モル%より少ない場合
は非晶質化のためにコストがかかりすぎて工業的でない
からである。
The positive electrode body of the battery of the present invention has a main component of amorphous V 2
O 5 . P 2 O 5 , WO 3 , B 2 O 3 and the like may be contained as subcomponents. These subcomponents are useful for promoting and stabilizing the amorphization of V 2 O 5 during the production of the positive electrode body. The content of these subcomponents is preferably in the range of 3 to 30 mol% with respect to 1 mol of V 2 O 5 1. This is because when it exceeds 30 mol%, the capacity of the obtained battery is significantly reduced, and when it is less than 3 mol%, the cost is too high for amorphization and it is not industrial.

この正極体は、上記した各成分を所定量配合し、所定温
度で溶融したのちその溶融物を急冷して非晶質体とし、
この非晶質体を粉砕して得られた粉末にカーボン粉,ニ
ッケル粉のような導電材とポリテトラフルオロエチレン
のような結着材を混合したのち、それをシート,ペレッ
トに成形して製造することができる。
This positive electrode body was prepared by mixing the above-mentioned components in a predetermined amount, melting the mixture at a predetermined temperature, and then rapidly cooling the melt to obtain an amorphous body.
This amorphous material is pulverized and mixed with a conductive material such as carbon powder and nickel powder and a binder such as polytetrafluoroethylene, and then molded into sheets and pellets. can do.

電池を組立てるに当っては、上記した負極体または/お
よび正極体に所定量のLiを担持せしめる。担持方法とし
ては、化学的方法,電器化学的方法,物理的方法など種
々の方法を適用することができるが、例えば、所定濃度
のLiイオンを含む電解液中に上記した負極体(または正
極体)を浸漬せしめ、かつ対極に金属Liを用い、前者を
陰極にして電解含浸処理を施せばよい。かくして、Liイ
オンは負極体(または正極体)の層間,非晶質部分に担
持されることになる。
In assembling the battery, a predetermined amount of Li is supported on the above-mentioned negative electrode body and / or positive electrode body. As a supporting method, various methods such as a chemical method, an electric chemical method, and a physical method can be applied. For example, the above-mentioned negative electrode body (or positive electrode body) in an electrolytic solution containing a predetermined concentration of Li ions can be applied. ) Is immersed, and metallic Li is used for the counter electrode, and the former is used as a cathode for electrolytic impregnation. Thus, Li ions are carried between the layers of the negative electrode body (or the positive electrode body) and in the amorphous portion.

この場合、負極体または/および正極体に担持せしめる
Liイオンの量は、次のように規定される。
In this case, it is supported on the negative electrode body and / or the positive electrode body.
The amount of Li ions is defined as follows.

すなわち、上記負極体と正極体を組込んだ電池におい
て、その電池電圧が2.0V以上(充電状態にある場合)の
とき、正極体に含有されているLi量は、V2O51モル量に
対し0.4〜0.8モル量となり、また電池電圧が2.0V未満
(放電状態にある場合)のとき、正極体に含有されてい
るLi量がV2O51モル量に対し1.8〜1.4モル量となるよう
に担持せしめるのである。
That is, in the battery in which the negative electrode body and the positive electrode body are incorporated, when the battery voltage is 2.0 V or more (when in a charged state), the amount of Li contained in the positive electrode body is V 2 O 5 1 molar amount When the battery voltage is less than 2.0 V (when discharged), the Li content in the positive electrode body is 1.8-1.4 moles relative to 1 mole of V 2 O 5 It is supported so that

例えば、電池の充電電圧が一定となる完全な充電状態に
おいても、正極体のV2O5にはLiが0.4〜0.8モル量含有さ
れていることが好ましく、また完全な放電状態若しくは
過放電状態においては、LiがV2O51モルに対し、1.8〜1.
4モル量含有されていることが好ましい。
For example, even in a completely charged state where the charging voltage of the battery is constant, it is preferable that V 2 O 5 of the positive electrode contains 0.4 to 0.8 mol of Li, and a completely discharged state or an overdischarged state. in, Li to the V 2 O 5 1 mol of 1.8 to 1.
It is preferably contained in an amount of 4 mol.

2.0V以上の充電状態にあるとき、V2O51モルに対するLi
量が0.4モルより少ない場合は、正極体の表面劣化が進
行し、逆に0.8モルより多い場合は電池容量が減少し実
用上の問題が出るので不都合である。また、放電状態に
おいて、V2O51モルに対するLi量が1.4モルより少ない場
合は、充電時にこの正極体から負極体に移動するLi量が
少なく電池容量は減少し、逆に1.8モルより多い場合
は、放電サイクルの進行または過放電時に正極体の物理
破壊をもたらすので不都合である。
When charged to 2.0 V or more, Li to V 2 O 5 1 mol
If the amount is less than 0.4 mol, the surface deterioration of the positive electrode body will proceed, and conversely, if it is more than 0.8 mol, the battery capacity will decrease and practical problems will arise. Further, in the discharged state, when the amount of Li with respect to 1 mol of V 2 O 5 is less than 1.4 mol, the amount of Li transferred from the positive electrode body to the negative electrode body during charging is small and the battery capacity decreases, and conversely, it is more than 1.8 mol. This is inconvenient because it causes physical destruction of the positive electrode body during the progress of the discharge cycle or over discharge.

このような充放電時において正極体に含有されているLi
量の規制は、正極体(または負極体)にLiを前述した方
法で担持せしめる際に、それらの重量,体積に応じて担
持せしめるLi量を計算によって算出し、その後、電解含
浸処理条件、例えば浴温,電流密度,電解時間を適宜に
選択して行なうことができる。
Li contained in the positive electrode during such charging and discharging
The amount is regulated by loading Li on the positive electrode body (or the negative electrode body) by the method described above, by calculating the amount of Li to be loaded according to their weight and volume, and then performing electrolytic impregnation treatment conditions, for example, The bath temperature, current density, and electrolysis time can be selected appropriately.

(発明の実施例) (1)負極の製造 フェノール樹脂の粉末をN2ガス中において1800℃で1時
間焼成した。得られた焼成体粉末を粉砕して平均粒径70
μmの粉末とした。ついでこの粉末9.4gとポリエチレン
粉末0.6gとを混合し、その混合粉50mgを加圧成形して厚
み0.5mmのペレットとした。
(Examples of the Invention) (1) Production of Negative Electrode Phenol resin powder was fired in N 2 gas at 1800 ° C. for 1 hour. The resulting fired powder was crushed to an average particle size of 70
It was a powder of μm. Then, 9.4 g of this powder was mixed with 0.6 g of polyethylene powder, and 50 mg of the mixed powder was pressure-molded into pellets having a thickness of 0.5 mm.

上記焼成体のH/C比,d002,Li及びG値をそれぞれ測定し
その結果を第1表に示した。ラマンスペクトル図を第3
図として示した。
The H / C ratio, d 002 , Li and G values of the fired body were measured, and the results are shown in Table 1. Raman spectrum diagram 3rd
Shown as a figure.

なお、ペレットの寸法,重量は、組立て後の電池の完全
な充電状態において正極体に含有されているLi量がV2O5
1モルに対し0.4〜0.8モル量となるように規制されてい
る。
The size and weight of the pellets are such that the amount of Li contained in the positive electrode body in the fully charged state of the assembled battery is V 2 O 5
It is regulated to be 0.4 to 0.8 mol per mol.

(2)正極体の製造 V2O5粉末9g,(NH43PO4・3H2O粒5.0g(V2O5に対し23モ
ル%)を混合し、混合物を800℃で4時間溶融した。得
られた溶融物をドライアイスで冷却した銅板上に流下し
て急冷した。ついで急冷物を粉砕して平均流径10μmの
粉末とした。この粉末をX線回折法で同定したところ非
晶質であった。
(2) Manufacture of positive electrode body V 2 O 5 powder 9 g, (NH 4 ) 3 PO 4 3H 2 O particles 5.0 g (23 mol% with respect to V 2 O 5 ) were mixed, and the mixture was heated at 800 ° C. for 4 hours. Melted The obtained melt was poured onto a copper plate cooled with dry ice and quenched. Then, the quenched product was pulverized into a powder having an average flow diameter of 10 μm. When this powder was identified by X-ray diffraction, it was amorphous.

この非晶質粉末5gとポリテトラフルオロエチレン0.5gを
混練し、得られた混練物をロール成形して厚み0.4mmの
シートとした。このシートの片面に線径0.1mm,60メッシ
ュのステンレス鋼ネットを集電体として圧着し正極体と
した。
5 g of this amorphous powder and 0.5 g of polytetrafluoroethylene were kneaded, and the obtained kneaded product was roll-formed into a sheet having a thickness of 0.4 mm. A stainless steel net with a wire diameter of 0.1 mm and 60 mesh was pressure bonded to one surface of this sheet as a current collector to obtain a positive electrode body.

(3)電池の組立 第4図に示したボタン形電池を組立てた。すなわち、ス
テンレス鋼製の正極缶4に、上記正極体1を集電体7を
介して着設し、その上にセパレータ2としてポリプロピ
レン製不織布を載置したのち、ここに、LiClO4を濃度1
モルでプロピレンカーボネートに溶解せしめた電解液を
注入した。ついで、ここに負極体3が圧着されているス
テンレス鋼製の負極缶5を冠着した。
(3) Assembly of Battery The button type battery shown in FIG. 4 was assembled. That is, the positive electrode body 1 was attached to a positive electrode can 4 made of stainless steel via a current collector 7, and a polypropylene non-woven fabric was placed thereon as a separator 2, and then LiClO 4 was added thereto at a concentration of 1
An electrolyte solution dissolved in propylene carbonate in a molar amount was injected. Then, the stainless steel negative electrode can 5 to which the negative electrode body 3 was pressure-bonded was attached thereto.

なお、正極体1の組込みに先立ち、正極体を濃度1モル
のLi電解液中に浸漬し、これを陰極として金属Liを陽極
として電解含浸処理を施した。このときの電解条件は、
浴温20℃,電流密度0.5mA/cm2,電解時間15時間であっ
た。
Prior to the incorporation of the positive electrode body 1, the positive electrode body was immersed in a Li electrolytic solution having a concentration of 1 mol, and this was used as a cathode for electrolytic impregnation with metallic Li as an anode. The electrolysis conditions at this time are
The bath temperature was 20 ° C, the current density was 0.5 mA / cm 2 , and the electrolysis time was 15 hours.

この処理により、正極体には容量で6.0mAh,V2O51モル当
り1.7モル量のLiが担持されたことになる。
By this treatment, the positive electrode body had a capacity of 6.0 mAh, and 1.7 mol of Li was supported per 1 mol of V 2 O 5 .

比較のため、負極体がLi箔そのものであることを除いて
は、実施例と同様の電池を製作し、これを比較例1電池
とした。
For comparison, a battery similar to that of the example was manufactured except that the negative electrode body was the Li foil itself, and this was used as a battery of comparative example 1.

また、負極体が、H/C0.01,d0023.39Å,Lc2.45Å,G値5
以上の焼成体であったことを除いては、実施例と同様の
電池を製作しこれを比較例2電池とした。
Also, the negative electrode body is H / C0.01, d 002 3.39Å, Lc2.45Å, G value 5
A battery similar to that of the example was manufactured except that the fired body was the above, and this was used as a battery of comparative example 2.

更に、完全な充電状態でV2O51モル中のLi量が0.2モルで
あり、完全な放電状態でV2O51モル中のLi量が1.2モルと
なるようにLiを担持せしめた正極体を用いたことを除い
ては実施例と同様の電池を製作しこれを比較例3電池と
した。
Furthermore, an amount of Li is 0.2 mole in V 2 O 5 1 mol of fully charged, Li amount in V 2 O 5 1 mole was allowed carrying Li so that 1.2 mol complete discharge state A battery similar to that of the example was manufactured except that the positive electrode body was used, and this was used as a battery of Comparative Example 3.

(4)各電池の特性 これらの電池につき3〜2Vの間で定電圧充電−15KΩ定
抵抗放電を反復し、この時の各サイクルにおける電池の
容量維持率(%;初期容量を100とする)を測定した。
その結果を第1図に示した。
(4) Characteristics of each battery Constant voltage charging −15 KΩ constant resistance discharge was repeated between 3 and 2 V for each of these batteries, and the capacity retention rate (%; initial capacity is 100) of each battery at each cycle. Was measured.
The results are shown in FIG.

また、3V〜0Vの間で定電圧充電−15KΩ定抵抗放電を反
復し、その時の各サイクルにおける電池の容量維持率を
測定し深放電評価を行なった。
Further, constant voltage charging and 15 KΩ constant resistance discharging were repeated between 3 V and 0 V, and the capacity retention rate of the battery in each cycle at that time was measured to perform deep discharge evaluation.

更に、3.6V〜2.0Vの間で同様の充放電を行ない、その容
量維持率を測定し、過充電評価を行なったところ、前記
深放電評価におけるのと同じ結果が得られた。双方の結
果を併せて第2図に示した。
Furthermore, the same charge and discharge was performed between 3.6 V and 2.0 V, the capacity retention rate was measured, and overcharge evaluation was performed. The same result as in the deep discharge evaluation was obtained. The results of both are shown together in FIG.

図から明らかなように本発明の電池は、過充放電に関り
なく放電ができその容量劣化が小さく充放電サイクル寿
命は著しく長くなることが判明した。
As is clear from the figure, it was found that the battery of the present invention can be discharged regardless of overcharging and discharging, its capacity deterioration is small, and the charging / discharging cycle life is significantly extended.

[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の非水溶媒二次電
池は、過充電,過放電の状態にあってもその影響を受け
ることがなく、充放電サイクル寿命が長く、高容量でも
あり、信頼性も高くその工業的価値は大である。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the non-aqueous solvent secondary battery of the present invention is not affected by overcharge and overdischarge, and has a long charge / discharge cycle life. Its high capacity, high reliability, and great industrial value.

なお、説明はボタン形構造の二次電池について行なった
が、本発明電池はこのタイプに限定されることなく、例
えば円筒形,扁平型,角形等の形状の非水溶媒二次電池
にも適用できる。
Although the description has been given for the button type secondary battery, the present invention battery is not limited to this type and is also applicable to a non-aqueous solvent secondary battery having a shape such as a cylindrical shape, a flat shape or a prism shape. it can.

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

第1図,第2図はいずれも本発明電池の特性を示す図で
ある。第3図は実施例電池の負極体のラマンスペクトル
分析のチャート図である。第4図はボタン形構造の非水
溶媒電池の縦断面図である。 1……正極体、2……セパレータ(非水電解液) 3……負極体、4……正極缶 5……負極缶、6……絶縁パッキング 7……集電体
1 and 2 are graphs showing the characteristics of the battery of the present invention. FIG. 3 is a chart diagram of Raman spectrum analysis of the negative electrode body of the example battery. FIG. 4 is a vertical sectional view of a non-aqueous solvent battery having a button structure. 1 ... Positive electrode body, 2 ... Separator (non-aqueous electrolyte) 3 ... Negative electrode body, 4 ... Positive electrode can 5 ... Negative electrode can, 6 ... Insulating packing 7 ... Current collector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 克治 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 能勢 博義 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 宮林 光孝 三重県四日市市東邦町1番地 三菱油化株 式会社新素材研究所内 (72)発明者 伊坪 明 三重県四日市市東邦町1番地 三菱油化株 式会社新素材研究所内 (72)発明者 由井 浩 三重県四日市市東邦町1番地 三菱油化株 式会社新素材研究所内 (72)発明者 駒田 恵 三重県四日市市東邦町1番地 三菱油化株 式会社新素材研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−36315(JP,A) 特開 昭60−182670(JP,A) 特開 昭61−116758(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuji Ikeda 3-4-10 Minami-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Toshiba Battery Co., Ltd. (72) Hiroyoshi Nose, 3-4-10 Minami-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Toshiba Battery Co., Ltd. (72) Inventor Mitsutaka Miyabayashi 1 Toho-cho, Yokkaichi-shi, Mie Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. New Materials Research Laboratory (72) Inventor Akira Itsubo 1 Toho-cho, Yokkaichi-shi, Mie Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. Company New Materials Research Center (72) Inventor Hiroshi Yui 1 Toho-cho, Yokkaichi-shi, Mie Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. Company New Materials Research Laboratory (72) Inventor Megumi Komada 1 Toho-cho, Yokkaichi-shi, Mie Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd. (56) Reference JP 60-36315 (JP, A) JP 60-182670 (JP, A) JP 61-116758 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水素/炭素の原子比が0.15未満;X線広角回
折法による(002)面の面間隔(d002)が3.37Å以上、
C軸方向の結晶子の大きさ(Lc)が150Å以下、波長514
5Åのアルゴンレーザ光を用いたラマンスペクトル分析
において、次式: で示されるG値が2.5未満である有機物焼成体から成る
負極体;非晶質の五酸化バナジウムを主体とする正極
体;及び活物質であるリチウム;を具備する非水溶媒二
次電池であって、電池電圧が2.0V以上の場合には、正極
体において五酸化バナジウム1モル量に対しリチウムが
0.4〜0.8モル量含有されており、電池電圧が2.0V未満の
場合には、正極体において五酸化バナジウム1モル量に
対しリチウムが1.8〜1.4モル量含有されていることを特
徴とする非水溶媒二次電池。
1. A hydrogen / carbon atomic ratio of less than 0.15; an interplanar spacing (d 002 ) of (002) plane by X-ray wide angle diffraction method is 3.37 Å or more,
Crystallite size (Lc) in the C-axis direction is 150Å or less, wavelength 514
In the Raman spectrum analysis using a 5Å argon laser beam, the following formula: A non-aqueous solvent secondary battery comprising: a negative electrode body made of a fired organic material having a G value of less than 2.5; a positive electrode body mainly composed of amorphous vanadium pentoxide; and lithium as an active material. When the battery voltage is 2.0 V or higher, lithium is added to 1 mol amount of vanadium pentoxide in the positive electrode body.
When the battery voltage is less than 2.0V, the positive electrode body contains lithium in an amount of 1.8 to 1.4 moles per 1 mole of vanadium pentoxide. Solvent secondary battery.
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JPS60182670A (en) * 1984-02-28 1985-09-18 Toray Ind Inc Rechangeable battery
JPS61116758A (en) * 1984-11-12 1986-06-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Lithium battery

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