JPH08102318A - 非水系二次電池 - Google Patents
非水系二次電池Info
- Publication number
- JPH08102318A JPH08102318A JP6237877A JP23787794A JPH08102318A JP H08102318 A JPH08102318 A JP H08102318A JP 6237877 A JP6237877 A JP 6237877A JP 23787794 A JP23787794 A JP 23787794A JP H08102318 A JPH08102318 A JP H08102318A
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- JP
- Japan
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- negative electrode
- secondary battery
- positive electrode
- coke
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充・放電容量の大きな非水系二次電池を提供
する。 【構成】 正極、負極および非水溶媒中に電解質を溶解
させた電解液を備えてなる非水系二次電池において、負
極材として最大粒径１０μｍの炭素質粒子を凝集固化し
てなる炭素質材料を用いることを特徴とする非水系二次
電池。
する。 【構成】 正極、負極および非水溶媒中に電解質を溶解
させた電解液を備えてなる非水系二次電池において、負
極材として最大粒径１０μｍの炭素質粒子を凝集固化し
てなる炭素質材料を用いることを特徴とする非水系二次
電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水系二次電池に関す
るものである。より詳しくは、特に小型、軽量の電子機
器用として好適な、リチウム二次電池をはじめとする非
水系二次電池に関するものである。
るものである。より詳しくは、特に小型、軽量の電子機
器用として好適な、リチウム二次電池をはじめとする非
水系二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器等の小型軽量化、省電力
化及び環境保全の立場から、鉛蓄電池やニッカド電池に
替わるクリーンな非水系電池、特にリチウム二次電池が
注目され、実用化段階にまで到達した。しかし、負極に
リチウム金属を用いると、リチウム金属が充電時にデン
ドライト状に成長し、内部短絡を引き起こすという問題
があった。
化及び環境保全の立場から、鉛蓄電池やニッカド電池に
替わるクリーンな非水系電池、特にリチウム二次電池が
注目され、実用化段階にまで到達した。しかし、負極に
リチウム金属を用いると、リチウム金属が充電時にデン
ドライト状に成長し、内部短絡を引き起こすという問題
があった。
【０００３】その対策として、リチウム金属原子を吸収
・放出することのできる材料の開発が盛んに行われ、そ
の中でもコークスを用いたものは低コスト・高容量とい
う点で有望視されている（特開昭６２−９０８６３号、
特開平１−２２１８５９号、特開昭６３−１２１２５７
号公報）。
・放出することのできる材料の開発が盛んに行われ、そ
の中でもコークスを用いたものは低コスト・高容量とい
う点で有望視されている（特開昭６２−９０８６３号、
特開平１−２２１８５９号、特開昭６３−１２１２５７
号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
石炭系または石油系のコークスを用いて、電池を作成し
ても、充・放電容量が充分満足するものでなかった。ま
た、高特性の電池特性を有する提案が数多くなされてい
るが、実用的には、石炭系または石油系のコークスが優
れているのが現状である。
石炭系または石油系のコークスを用いて、電池を作成し
ても、充・放電容量が充分満足するものでなかった。ま
た、高特性の電池特性を有する提案が数多くなされてい
るが、実用的には、石炭系または石油系のコークスが優
れているのが現状である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、正極、負極および非水溶媒中
に電解質を溶解させた電解液を備えてなる非水系二次電
池において、負極材として最大粒径１０μｍの炭素質粒
子を凝集固化してなる炭素質材料を用いることを特徴と
する非水系二次電池にある。
題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち本発明の要旨は、正極、負極および非水溶媒中
に電解質を溶解させた電解液を備えてなる非水系二次電
池において、負極材として最大粒径１０μｍの炭素質粒
子を凝集固化してなる炭素質材料を用いることを特徴と
する非水系二次電池にある。
【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明の電池においては、負極材として、最大粒径１０μ
ｍの炭素質粒子を凝集固化してなる炭素質材料を用いる
ことが必要である。本炭素質材料がなぜ高容量の電池特
性を示すか明確ではないが、炭化中に凝集固化したメソ
フェース小球対が６００℃を超える温度での収縮応力に
より、歪解放として微細な気孔が生々したものと推定さ
れる。
発明の電池においては、負極材として、最大粒径１０μ
ｍの炭素質粒子を凝集固化してなる炭素質材料を用いる
ことが必要である。本炭素質材料がなぜ高容量の電池特
性を示すか明確ではないが、炭化中に凝集固化したメソ
フェース小球対が６００℃を超える温度での収縮応力に
より、歪解放として微細な気孔が生々したものと推定さ
れる。
【０００７】本発明において、最大粒径１０μｍの炭素
質粒子が凝集固化してなる炭素質材料とは、コールター
ルピッチの様にキノリンに不溶な粒子（石炭乾留にてコ
ールタールを生成する際に含有される約１ミクロン程度
の炭素粒子）が含まれるものや、石油系の残査ピッチ、
石炭液化油のように酸素分、窒素分等が高いものを炭化
した際に、発生したメソフェース小球体が充分成長しき
れず、最大粒径１０μｍのメソフェース小球体がおこし
状に凝集固化してなるものである。
質粒子が凝集固化してなる炭素質材料とは、コールター
ルピッチの様にキノリンに不溶な粒子（石炭乾留にてコ
ールタールを生成する際に含有される約１ミクロン程度
の炭素粒子）が含まれるものや、石油系の残査ピッチ、
石炭液化油のように酸素分、窒素分等が高いものを炭化
した際に、発生したメソフェース小球体が充分成長しき
れず、最大粒径１０μｍのメソフェース小球体がおこし
状に凝集固化してなるものである。
【０００８】このメソフェース小球体のサイズは最大粒
径１０μｍを超えないことが必要で、この粒径をこえる
と、それに応じて応力解放気孔も大きくなるためか効果
が発現しない。上記の最大粒径１０μｍ以下の炭素質粒
子（メソフェース小球体）が凝集固化した炭素質材料を
得る方法としては、たとえば
径１０μｍを超えないことが必要で、この粒径をこえる
と、それに応じて応力解放気孔も大きくなるためか効果
が発現しない。上記の最大粒径１０μｍ以下の炭素質粒
子（メソフェース小球体）が凝集固化した炭素質材料を
得る方法としては、たとえば
【０００９】 キノリン不溶分（ＱＩ）を０．１〜１
０重量％含有するコールタールピッチを炭化する、 Ｏ、Ｎ等の多い有機化合物（たとえばフェノール樹
脂、アントラキノン）を炭化する、 またはこれらを組み合わせる方法が挙げられる。
０重量％含有するコールタールピッチを炭化する、 Ｏ、Ｎ等の多い有機化合物（たとえばフェノール樹
脂、アントラキノン）を炭化する、 またはこれらを組み合わせる方法が挙げられる。
【００１０】本炭素質材料の最終処理温度としては、９
００〜１５００℃が好ましい。９０℃未満の処理では、
初期充電容量に対する２回目以降の充放電容量の比が小
さく適さない。また、１５００℃を超える温度では、充
放電容量が低くなり過ぎ好ましくない。最終粒径につい
ては特に限定されないが、平均粒径で１０〜５０μｍ程
度のものを用いればよりよい結果が得られる。
００〜１５００℃が好ましい。９０℃未満の処理では、
初期充電容量に対する２回目以降の充放電容量の比が小
さく適さない。また、１５００℃を超える温度では、充
放電容量が低くなり過ぎ好ましくない。最終粒径につい
ては特に限定されないが、平均粒径で１０〜５０μｍ程
度のものを用いればよりよい結果が得られる。
【００１１】具体的に粒径の調製としては、パルペライ
ザー、ジェットミル等の粉砕機を用い実施すればよい。
また、上記炭素質材料の揮発分としては、特に限定され
ないが、０．１重量％より大きく、１．０重量％未満の
とき、２回目以降の充放電容量の点で特に良好な結果が
得られる。
ザー、ジェットミル等の粉砕機を用い実施すればよい。
また、上記炭素質材料の揮発分としては、特に限定され
ないが、０．１重量％より大きく、１．０重量％未満の
とき、２回目以降の充放電容量の点で特に良好な結果が
得られる。
【００１２】本発明においては、このような炭素質材料
を非水系二次電池の負極として用いる。正極および非水
溶媒中に電解質を溶解させた電解液については、従来、
非水系二次電池に用いられているものでよく、特に限定
されない。具体的には、正極としては、ＬｉＣｏＯ2 、
ＭｎＯ2 、ＴｉＳ2 、ＦｅＳ2 、Ｎｂ3 Ｓ4 、Ｍｏ3 Ｓ
4 、ＣｏＳ2 、Ｖ2 Ｏ5 、 Ｐ2 Ｏ5 、ＣｒＯ3 、Ｖ3 Ｏ
8 、ＴｅＯ2 、ＧｅＯ2等が、電解質としては、ＬｉＣ
ｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 等が、電解液を溶解す
る非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、テトラ
ヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルス
ルホキシド、ジオキソラン、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、およびこれらの２種以上の混合溶
媒等が用いられる。
を非水系二次電池の負極として用いる。正極および非水
溶媒中に電解質を溶解させた電解液については、従来、
非水系二次電池に用いられているものでよく、特に限定
されない。具体的には、正極としては、ＬｉＣｏＯ2 、
ＭｎＯ2 、ＴｉＳ2 、ＦｅＳ2 、Ｎｂ3 Ｓ4 、Ｍｏ3 Ｓ
4 、ＣｏＳ2 、Ｖ2 Ｏ5 、 Ｐ2 Ｏ5 、ＣｒＯ3 、Ｖ3 Ｏ
8 、ＴｅＯ2 、ＧｅＯ2等が、電解質としては、ＬｉＣ
ｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 等が、電解液を溶解す
る非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、テトラ
ヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン、ジメチルス
ルホキシド、ジオキソラン、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセトアミド、およびこれらの２種以上の混合溶
媒等が用いられる。
【００１３】中でも、最も好ましい組合せは、ＬｉＣｏ
Ｏ2 −ＬｉＰＦ6 −プロピレンカーボネートと１，２−
ジメトキシエタンである。セパレータは、電池の内部抵
抗を小さくするために多孔体が好適であり、ポリプロピ
レン等の不織布、ガラスフィルターなどの耐有機溶媒性
材料のものが用いられる。
Ｏ2 −ＬｉＰＦ6 −プロピレンカーボネートと１，２−
ジメトキシエタンである。セパレータは、電池の内部抵
抗を小さくするために多孔体が好適であり、ポリプロピ
レン等の不織布、ガラスフィルターなどの耐有機溶媒性
材料のものが用いられる。
【００１４】これらの負極、正極、電解液及びセパレー
タは、たとえばステンレススチールまたはこれにニッケ
ルメッキした電池ケースに組み込むのが一般的である。
電池構造としては、帯状の正極、負極をセパレータを介
してうず巻き状にしたスパイラル構造またはボタン型ケ
ースにペレット状の正極、円盤状の負極をセパレータを
介して挿入する方法などが採用される。以下、本発明を
実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要
旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるも
のでない。
タは、たとえばステンレススチールまたはこれにニッケ
ルメッキした電池ケースに組み込むのが一般的である。
電池構造としては、帯状の正極、負極をセパレータを介
してうず巻き状にしたスパイラル構造またはボタン型ケ
ースにペレット状の正極、円盤状の負極をセパレータを
介して挿入する方法などが採用される。以下、本発明を
実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要
旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるも
のでない。
【００１５】
（実施例１）キノリン不溶分を７重量％含有するコール
タールピッチをオートクレーブで４８０℃・３０時間熱
処理して、生コークスを得た。該生コークスをハンマー
ミルにて４４μｍ以下に粉砕した。得られたコークスを
還元雰囲気中、１１００℃にて３時間焼成し本発明のコ
ークスを得た。
タールピッチをオートクレーブで４８０℃・３０時間熱
処理して、生コークスを得た。該生コークスをハンマー
ミルにて４４μｍ以下に粉砕した。得られたコークスを
還元雰囲気中、１１００℃にて３時間焼成し本発明のコ
ークスを得た。
【００１６】図１に本発明の実施例としてのボタン型非
水系二次電池の半断面図を示す。ここで、負極１は本発
明のコークスから構成される。この負極は、負極集電体
２の内面に接合されており、この集電体２はフェライト
系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からなる負極缶３の内
部に固着されている。前記負極缶３の周端は、ポリプロ
ピレン製の絶縁パッキング４の内部に固定されており、
絶縁パッキング４の外周には、ステンレスからなる前記
負極缶３とは反対方向に正極缶５が固定されている。こ
の正極缶５の内底面には正極集電体６が固定されてお
り、この正極集電体６の内面には正極７が固定されてい
る。この正極７と前記負極１との間には、セパレータが
介在されており、ここには電解質が溶解された電解液が
含浸されている。
水系二次電池の半断面図を示す。ここで、負極１は本発
明のコークスから構成される。この負極は、負極集電体
２の内面に接合されており、この集電体２はフェライト
系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）からなる負極缶３の内
部に固着されている。前記負極缶３の周端は、ポリプロ
ピレン製の絶縁パッキング４の内部に固定されており、
絶縁パッキング４の外周には、ステンレスからなる前記
負極缶３とは反対方向に正極缶５が固定されている。こ
の正極缶５の内底面には正極集電体６が固定されてお
り、この正極集電体６の内面には正極７が固定されてい
る。この正極７と前記負極１との間には、セパレータが
介在されており、ここには電解質が溶解された電解液が
含浸されている。
【００１７】そして、前記負極は本発明コークスとポリ
プロピレン粉末と９０：１０の重量比で混合したものを
加圧成形して作成した。また、正極はＬｉＣｏＯ2 と導
電剤としてのアセチレンブラックと結着剤としてのフッ
素樹脂とを、８５：１０：５の重量比で混合したものを
加圧成形して作成した。
プロピレン粉末と９０：１０の重量比で混合したものを
加圧成形して作成した。また、正極はＬｉＣｏＯ2 と導
電剤としてのアセチレンブラックと結着剤としてのフッ
素樹脂とを、８５：１０：５の重量比で混合したものを
加圧成形して作成した。
【００１８】また、電解液にはプロピレンカーボネート
（ＰＣ）に、電解質としてＬｉＰＦ 6 を１モル／リット
ルの割合で溶解したものを用いた。尚、この電池の容量
に関しては、正極に比べて、負極を十分小さくし、負極
支配になるように設定している。この電池を充電電流及
び放電電流１ｍＡ／ｃｍ2 とし、充電は３．６Ｖまで、
放電は２．５Ｖまで行った。結果を表１に示す。
（ＰＣ）に、電解質としてＬｉＰＦ 6 を１モル／リット
ルの割合で溶解したものを用いた。尚、この電池の容量
に関しては、正極に比べて、負極を十分小さくし、負極
支配になるように設定している。この電池を充電電流及
び放電電流１ｍＡ／ｃｍ2 とし、充電は３．６Ｖまで、
放電は２．５Ｖまで行った。結果を表１に示す。
【００１９】（実施例２）キノリン不溶分を０．０１重
量％含有するコールタールにフェノール樹脂粉末（ノボ
ラック）を外割で３０％添加したものをオートクレーブ
で４８０℃・３０時間熱処理して、生コークスを得た。
該生コークスをハンマーミルにて４４μｍ以下に粉砕し
た。得られたコークスを還元雰囲気中、１１００℃にて
３時間焼成し本発明のコークスを得た。実施例１と同じ
電池評価を実施した。結果を表１に示す。
量％含有するコールタールにフェノール樹脂粉末（ノボ
ラック）を外割で３０％添加したものをオートクレーブ
で４８０℃・３０時間熱処理して、生コークスを得た。
該生コークスをハンマーミルにて４４μｍ以下に粉砕し
た。得られたコークスを還元雰囲気中、１１００℃にて
３時間焼成し本発明のコークスを得た。実施例１と同じ
電池評価を実施した。結果を表１に示す。
【００２０】（比較例１）キノリン不溶分を０．０１重
量％含有するコールタールにオートクレーブで４８０℃
・３０時間熱処理して、生コークスを得た。該生コーク
スをハンマーミルにて４４μｍ以下に粉砕した。得られ
たコークスを還元雰囲気中、１１００℃にて３時間焼成
し本発明のコークスを得た。実施例１と同じ電池評価を
実施した。結果を表１に示す。
量％含有するコールタールにオートクレーブで４８０℃
・３０時間熱処理して、生コークスを得た。該生コーク
スをハンマーミルにて４４μｍ以下に粉砕した。得られ
たコークスを還元雰囲気中、１１００℃にて３時間焼成
し本発明のコークスを得た。実施例１と同じ電池評価を
実施した。結果を表１に示す。
【００２１】比較例２ キノリン不溶分を２重量％含有するコールタールにオー
トクレーブで４８０℃・３０時間熱処理して、生コーク
スを得た。該生コークスをハンマーミルにて４４μｍ以
下に粉砕した。得られたコークスを還元雰囲気中、１１
００℃にて３時間焼成し本発明のコークスを得た。実施
例１と同じ電池評価を実施した。結果を表１に示す。
トクレーブで４８０℃・３０時間熱処理して、生コーク
スを得た。該生コークスをハンマーミルにて４４μｍ以
下に粉砕した。得られたコークスを還元雰囲気中、１１
００℃にて３時間焼成し本発明のコークスを得た。実施
例１と同じ電池評価を実施した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、充放電容量の大きな非
水系二次電池を提供しうる。
水系二次電池を提供しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明非水二次電池の一例であるボタン型非水
電解液二次電池の断面説明図である。
電解液二次電池の断面説明図である。
１ 負極 ２ 負極集電体 ３ 負極缶 ４ 絶縁パッキング ５ 正極缶 ６ 正極集電体 ７ 正極
Claims (1)
- 【請求項１】 正極、負極および非水溶媒中に電解質を
溶解させた電解液を備えてなる非水系二次電池におい
て、負極材として最大粒径１０μｍの炭素質粒子を凝集
固化してなる炭素質材料を用いることを特徴とする非水
系二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237877A JPH08102318A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 非水系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237877A JPH08102318A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 非水系二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08102318A true JPH08102318A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17021750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6237877A Pending JPH08102318A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 非水系二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08102318A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08287911A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Mitsubishi Chem Corp | 非水系二次電池 |
| JP2018006271A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | 新日鉄住金化学株式会社 | リチウムイオン二次電池負極用炭素材料、その中間体、その製造方法、及びそれを用いた負極又は電池 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6237877A patent/JPH08102318A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08287911A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Mitsubishi Chem Corp | 非水系二次電池 |
| JP2018006271A (ja) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | 新日鉄住金化学株式会社 | リチウムイオン二次電池負極用炭素材料、その中間体、その製造方法、及びそれを用いた負極又は電池 |
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