JPH08180870A - 電極およびそれを用いた二次電池 - Google Patents
電極およびそれを用いた二次電池Info
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- JPH08180870A JPH08180870A JP6322969A JP32296994A JPH08180870A JP H08180870 A JPH08180870 A JP H08180870A JP 6322969 A JP6322969 A JP 6322969A JP 32296994 A JP32296994 A JP 32296994A JP H08180870 A JPH08180870 A JP H08180870A
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- carbon fiber
- carbonaceous material
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- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】比抵抗の異なる二種以上の炭素繊維から得られ
る平均長さ５ｍｍ以下の炭素質材料から構成される電
極。 【効果】本発明により、炭素繊維を電極とした高放電容
量を有し、かつ、初期容量損失の低い高性能二次電池を
得ることができる。
る平均長さ５ｍｍ以下の炭素質材料から構成される電
極。 【効果】本発明により、炭素繊維を電極とした高放電容
量を有し、かつ、初期容量損失の低い高性能二次電池を
得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高容量二次電池に関す
るものである。
るものである。
【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。
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。
【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化が可能な
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
質材料に、リチウムイオンがドーピングされ、金属リチ
ウムと同電位になるので、金属リチウムの代わりに負極
として使用されるのである。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。このように、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。
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化が可能な
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
質材料に、リチウムイオンがドーピングされ、金属リチ
ウムと同電位になるので、金属リチウムの代わりに負極
として使用されるのである。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。このように、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。
【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２−６６８５６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、テフロンやフッ化ビニリデン等のポリマの結着剤を
加えたシート状成形体として電極に用いられる。一方、
炭素質材料として、粉末でなく炭素繊維あるいは炭素繊
維構造体を電極に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６２−１５４
５６４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。
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２−６６８５６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、テフロンやフッ化ビニリデン等のポリマの結着剤を
加えたシート状成形体として電極に用いられる。一方、
炭素質材料として、粉末でなく炭素繊維あるいは炭素繊
維構造体を電極に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６２−１５４
５６４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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
炭素繊維を用いた従来技術において、高温焼成の高結晶
性炭素繊維（比抵抗は低い）は初期容量損失こそ低いも
のの、容量が低いといった問題点があった。一方、低温
焼成の低結晶性炭素繊維（比抵抗は高い）は容量は高い
が、初期容量損失が高いといった問題点があった。ま
た、一般に、所期の容量および初期容量損失を有する炭
素繊維を得ようとすると、焼成温度や焼成速度の制御が
難しい。
炭素繊維を用いた従来技術において、高温焼成の高結晶
性炭素繊維（比抵抗は低い）は初期容量損失こそ低いも
のの、容量が低いといった問題点があった。一方、低温
焼成の低結晶性炭素繊維（比抵抗は高い）は容量は高い
が、初期容量損失が高いといった問題点があった。ま
た、一般に、所期の容量および初期容量損失を有する炭
素繊維を得ようとすると、焼成温度や焼成速度の制御が
難しい。
【０００６】本発明においては、かかる従来技術の欠点
を解消しようとするものであり、高い放電容量を有し、
初期容量損失が低く、かつ、成型加工の容易な電極およ
びそれを用いた二次電池を提供することを目的とする。
を解消しようとするものであり、高い放電容量を有し、
初期容量損失が低く、かつ、成型加工の容易な電極およ
びそれを用いた二次電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下の構成を有するものである。
成するために以下の構成を有するものである。
【０００８】「(1) 比抵抗の異なる二種以上の炭素繊維
から得られる平均長さ５ｍｍ以下の炭素質材料から構成
される電極。
から得られる平均長さ５ｍｍ以下の炭素質材料から構成
される電極。
【０００９】(2) 上記(1) 項の電極を用いた二次電
池。」 本発明において、比抵抗ρは、繊維の長さ方向の電気抵
抗率であり、次の方法で測定することができる。炭素繊
維束から適当な長さの試験片を採取し、絶縁板上に５０
０ｍｍ離して設置した銅電極に、試料の一端に適当な荷
重を加えて試料が弯曲しない状態にして、固定する。抵
抗測定器によって電極間の抵抗値Ｒb （Ω）を読取り、
電極間距離Ｌ（ｃｍ）、試験片の質量ｍ（ｇ）、長さｌ
（ｃｍ）および密度Ａ（ｇ／ｃｍ3 ）から、比抵抗ρ
（Ω・ｃｍ）は以下の式から算出される。
池。」 本発明において、比抵抗ρは、繊維の長さ方向の電気抵
抗率であり、次の方法で測定することができる。炭素繊
維束から適当な長さの試験片を採取し、絶縁板上に５０
０ｍｍ離して設置した銅電極に、試料の一端に適当な荷
重を加えて試料が弯曲しない状態にして、固定する。抵
抗測定器によって電極間の抵抗値Ｒb （Ω）を読取り、
電極間距離Ｌ（ｃｍ）、試験片の質量ｍ（ｇ）、長さｌ
（ｃｍ）および密度Ａ（ｇ／ｃｍ3 ）から、比抵抗ρ
（Ω・ｃｍ）は以下の式から算出される。
【００１０】 ρ＝（Ｒb ／Ｌ）×｛ｍ／（１×Ａ）｝ （１） 本発明は、比抵抗の異なる二種以上の炭素繊維から構成
されることを特徴としている。特に、比抵抗が、３倍以
上異なることが、混合放電容量と初期損失を調整する上
で好ましい。中でも、３．５×１０-3Ω・ｃｍ≦ρ≦
１．０×１０-1Ω・ｃｍである炭素繊維と、４．０×１
０-5Ω・ｃｍ≦ρ＜３．５×１０-3Ω・ｃｍである炭素
繊維からなることが好ましい。
されることを特徴としている。特に、比抵抗が、３倍以
上異なることが、混合放電容量と初期損失を調整する上
で好ましい。中でも、３．５×１０-3Ω・ｃｍ≦ρ≦
１．０×１０-1Ω・ｃｍである炭素繊維と、４．０×１
０-5Ω・ｃｍ≦ρ＜３．５×１０-3Ω・ｃｍである炭素
繊維からなることが好ましい。
【００１１】以下、本発明にいう電池電極を構成する炭
素繊維について、具体例を挙げながら詳述する。
素繊維について、具体例を挙げながら詳述する。
【００１２】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
繊維なども用いられる。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。
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
繊維なども用いられる。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。
【００１３】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、セルロース系炭素繊維、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、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましく用い
られる。
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、セルロース系炭素繊維、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、ＰＡＮ系炭素繊維が好ましく用い
られる。
【００１４】ＰＡＮ系炭素繊維を製造する方法として
は、特公昭３７−４４０５、特公昭４４−２１１７５、
特公昭４７−２４１８５、特公昭５１−６２４４、その
他数多くの公知の方法が挙げられる。
は、特公昭３７−４４０５、特公昭４４−２１１７５、
特公昭４７−２４１８５、特公昭５１−６２４４、その
他数多くの公知の方法が挙げられる。
【００１５】比抵抗の異なる炭素繊維は、焼成温度を調
整することによって作製することができる。例えば、ア
クリル繊維からなる炭素繊維の場合は下記のようにして
作製される。すなわち、３．５×１０-3Ω・ｃｍ≦ρ≦
１．０×１０-1Ω・ｃｍの非晶性炭素繊維は、アクリル
繊維を空気中２００℃で耐炎化し、続いて窒素中で９０
０℃から１１００℃付近で焼成することによって得るこ
とができる。一方、４．０×１０-5Ω・ｃｍ≦ρ＜３．
５×１０-3Ω・ｃｍの高黒鉛化炭素繊維は、上記と同様
に耐炎化後、１１００℃付近以上の焼成によって作製さ
れる。
整することによって作製することができる。例えば、ア
クリル繊維からなる炭素繊維の場合は下記のようにして
作製される。すなわち、３．５×１０-3Ω・ｃｍ≦ρ≦
１．０×１０-1Ω・ｃｍの非晶性炭素繊維は、アクリル
繊維を空気中２００℃で耐炎化し、続いて窒素中で９０
０℃から１１００℃付近で焼成することによって得るこ
とができる。一方、４．０×１０-5Ω・ｃｍ≦ρ＜３．
５×１０-3Ω・ｃｍの高黒鉛化炭素繊維は、上記と同様
に耐炎化後、１１００℃付近以上の焼成によって作製さ
れる。
【００１６】本発明においては、上記炭素繊維から得ら
れる平均長さが５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、よ
り好ましくは１００μｍ以下の炭素質材料が用いられ
る。上記炭素質材料は結着剤を添加し、溶媒を加えたス
ラリーからシート状に成型して電極として使用するが、
平均長さが５ｍｍを越えると塗工性が悪くなる。炭素繊
維を平均長さ５ｍｍ以下に切断あるいは粉砕する方法と
しては、種々の微粉砕機を使用することが可能である。
また、本願発明において平均長さとは、例えば、ＳＥＭ
等の顕微鏡での観察により、２０個以上の炭素質材料の
配向方向の長さを測定することにより求める。
れる平均長さが５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、よ
り好ましくは１００μｍ以下の炭素質材料が用いられ
る。上記炭素質材料は結着剤を添加し、溶媒を加えたス
ラリーからシート状に成型して電極として使用するが、
平均長さが５ｍｍを越えると塗工性が悪くなる。炭素繊
維を平均長さ５ｍｍ以下に切断あるいは粉砕する方法と
しては、種々の微粉砕機を使用することが可能である。
また、本願発明において平均長さとは、例えば、ＳＥＭ
等の顕微鏡での観察により、２０個以上の炭素質材料の
配向方向の長さを測定することにより求める。
【００１７】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。
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。
【００１８】本発明の、炭素繊維から得られる平均長さ
５ｍｍ以下の炭素質材料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。
５ｍｍ以下の炭素質材料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。
【００１９】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、正極材として、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
を用いることができる。この場合正極では、充放電時に
おける金属あるいは金属酸化物などの無機化合物へのカ
チオンのドープと脱ドープにともなって、充放電反応が
生じる。有機高分子化合物の際にも同様に、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。物質によ
り様々な充放電反応様式を採るものがあるが、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。
電解液二次電池に用いる場合には、正極材として、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
を用いることができる。この場合正極では、充放電時に
おける金属あるいは金属酸化物などの無機化合物へのカ
チオンのドープと脱ドープにともなって、充放電反応が
生じる。有機高分子化合物の際にも同様に、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。物質によ
り様々な充放電反応様式を採るものがあるが、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。
【００２０】正極材としては、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。また、正極材として、
アニオンがドープされる炭素繊維を用いることも可能で
ある。
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。また、正極材として、
アニオンがドープされる炭素繊維を用いることも可能で
ある。
【００２１】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、ジメチルカーボネー
ト、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。
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、ジメチルカーボネー
ト、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。
【００２２】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。
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。
【００２３】
【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。
って述べるが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【００２４】実施例１ アクリル繊維を空気中２００℃から２５０℃で耐炎化
し、続いて窒素中９５０℃で２０分間で焼成することに
より、炭素繊維Ａを作製した。また、同様な方法でアク
リル繊維を耐炎化した後、２６００℃で焼成し、炭素繊
維Ｂを作製した。式（１）より求めた該炭素繊維Ａおよ
びＢの比抵抗は、それぞれ８．０×１０-2Ω・ｃｍ、
８．０×１０-4Ω・ｃｍであった。
し、続いて窒素中９５０℃で２０分間で焼成することに
より、炭素繊維Ａを作製した。また、同様な方法でアク
リル繊維を耐炎化した後、２６００℃で焼成し、炭素繊
維Ｂを作製した。式（１）より求めた該炭素繊維Ａおよ
びＢの比抵抗は、それぞれ８．０×１０-2Ω・ｃｍ、
８．０×１０-4Ω・ｃｍであった。
【００２５】次に上記二種の炭素繊維等量を粉砕し、平
均長さ３０μｍのミルドファイバーとし、これに結着剤
としてポリフッ化ビニリデン１０重量部を加え、溶媒に
１−メチル−２−ピロリドンを用いてスラリーを作成し
た。このスラリーを銅箔に塗布し、乾燥、プレスして、
電極を作製し、充電評価を行った。電解液は１ＭＬｉＢ
Ｆ4 を含むプロピレンカーボネート、対極および参照極
には金属リチウム箔を用いる、３極式セルで評価した。
炭素質材料重量当たりの電流密度として40mA/gの定電流
で、０Ｖ(vs.Li+ /Li)まで充電した後、１．５Ｖ(vs.Li
+ /Li)まで放電した。炭素繊維重量当たり40mA/gの定電
流で放電した時、炭素質材料の放電容量は270mAh/gであ
った。また、初回の充電容量は470mAh/gであり，初期容
量損失は180mAh/gであった。
均長さ３０μｍのミルドファイバーとし、これに結着剤
としてポリフッ化ビニリデン１０重量部を加え、溶媒に
１−メチル−２−ピロリドンを用いてスラリーを作成し
た。このスラリーを銅箔に塗布し、乾燥、プレスして、
電極を作製し、充電評価を行った。電解液は１ＭＬｉＢ
Ｆ4 を含むプロピレンカーボネート、対極および参照極
には金属リチウム箔を用いる、３極式セルで評価した。
炭素質材料重量当たりの電流密度として40mA/gの定電流
で、０Ｖ(vs.Li+ /Li)まで充電した後、１．５Ｖ(vs.Li
+ /Li)まで放電した。炭素繊維重量当たり40mA/gの定電
流で放電した時、炭素質材料の放電容量は270mAh/gであ
った。また、初回の充電容量は470mAh/gであり，初期容
量損失は180mAh/gであった。
【００２６】比較例１ 実施例１で作製した炭素繊維Ａのみで実施例１と同様に
電極を作製し、実施例１と同様の方法で容量を評価し
た。炭素質材料重量当たりの電流密度として40mA/gの定
電流で、０Ｖ(vs.Li+ /Li)まで充電した後、１．５Ｖ(v
s.Li+ /Li)まで放電した。炭素質材料重量当たり40mA/g
の定電流で放電した時、炭素質材料の放電容量は380mAh
/gであった。また、初回の充電容量は800mAh/gであり，
初期容量損失が420mAh/gと大きかった。
電極を作製し、実施例１と同様の方法で容量を評価し
た。炭素質材料重量当たりの電流密度として40mA/gの定
電流で、０Ｖ(vs.Li+ /Li)まで充電した後、１．５Ｖ(v
s.Li+ /Li)まで放電した。炭素質材料重量当たり40mA/g
の定電流で放電した時、炭素質材料の放電容量は380mAh
/gであった。また、初回の充電容量は800mAh/gであり，
初期容量損失が420mAh/gと大きかった。
【００２７】比較例２ 実施例１で作製した炭素繊維Ｂのみで実施例１同様に電
極を作製し、実施例１と同様の方法で容量を評価した。
炭素質材料重量当たりの電流密度として40mA/gの定電流
で、０Ｖ(vs.Li+ /Li)まで充電した後、１．５Ｖ(vs.Li
+ /Li)まで放電した。炭素質材料重量当たり40mA/gの定
電流で放電した時、炭素質材料電極の放電容量は140mAh
/gと小さかった。また、初期容量損失は20mAh/g と小さ
かったが、初回の充電容量も160mAh/gと小さかった。
極を作製し、実施例１と同様の方法で容量を評価した。
炭素質材料重量当たりの電流密度として40mA/gの定電流
で、０Ｖ(vs.Li+ /Li)まで充電した後、１．５Ｖ(vs.Li
+ /Li)まで放電した。炭素質材料重量当たり40mA/gの定
電流で放電した時、炭素質材料電極の放電容量は140mAh
/gと小さかった。また、初期容量損失は20mAh/g と小さ
かったが、初回の充電容量も160mAh/gと小さかった。
【００２８】実施例２ 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
アルミ箔上に塗布、乾燥、プレスして正極を得た。
(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
アルミ箔上に塗布、乾燥、プレスして正極を得た。
【００２９】実施例１にて作製した炭素質材料からなる
電極を負極にし、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、上記にて作成した正極とを重ね合わせ
て、二次電池を作製した。電解液は、１ＭＬｉＢＦ4 含
むプロピレンカーボネートを用いた。
電極を負極にし、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、上記にて作成した正極とを重ね合わせ
て、二次電池を作製した。電解液は、１ＭＬｉＢＦ4 含
むプロピレンカーボネートを用いた。
【００３０】上記にて作製した二次電池の充電評価を行
った。炭素質材料重量当たりの電流密度は40mA/gの定電
流で、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
用された炭素質材料の重量当たりで250mAh/gであった。
った。炭素質材料重量当たりの電流密度は40mA/gの定電
流で、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
用された炭素質材料の重量当たりで250mAh/gであった。
【００３１】
【発明の効果】本発明により、高放電容量を有し、か
つ、初期容量損失の低い高性能二次電池を得ることがで
きる。
つ、初期容量損失の低い高性能二次電池を得ることがで
きる。
Claims (6)
- 【請求項１】比抵抗の異なる二種以上の炭素繊維から得
られる平均長さ５ｍｍ以下の炭素質材料から構成される
電極。 - 【請求項２】該比抵抗が、３倍以上異なることを特徴と
する請求項１記載の電極。 - 【請求項３】該比抵抗（ρ）が、３．５×１０-3Ω・ｃ
ｍ≦ρ≦１．０×１０-1Ω・ｃｍである炭素繊維と、
４．０×１０-5Ω・ｃｍ≦ρ＜３．５×１０-3Ω・ｃｍ
である炭素繊維からなることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の電極。 - 【請求項４】ポリアクリロニトリル、セルロースおよび
ピッチから選ばれた１種から得られる炭素繊維を用いた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電
極。 - 【請求項５】該電極を負極に用いたことを特徴とする請
求項１〜４のいずれかに記載の電極。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の電極を用
いた二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6322969A JPH08180870A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 電極およびそれを用いた二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6322969A JPH08180870A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 電極およびそれを用いた二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08180870A true JPH08180870A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18149679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6322969A Pending JPH08180870A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 電極およびそれを用いた二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08180870A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004027902A1 (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | リチウムポリマー電池及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6322969A patent/JPH08180870A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004027902A1 (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | リチウムポリマー電池及びその製造方法 |
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