JPH08250154A - Lithium secondary battery - Google Patents

Lithium secondary battery

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JPH08250154A
JPH08250154A JP7055288A JP5528895A JPH08250154A JP H08250154 A JPH08250154 A JP H08250154A JP 7055288 A JP7055288 A JP 7055288A JP 5528895 A JP5528895 A JP 5528895A JP H08250154 A JPH08250154 A JP H08250154A
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JP
Japan
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aromatic ring
negative electrode
condensed aromatic
ring compound
secondary battery
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Application number
JP7055288A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukikazu Hara
亨和 原
Asako Satou
麻子 佐藤
Norio Takami
則雄 高見
Takahisa Osaki
隆久 大崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH08250154A publication Critical patent/JPH08250154A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE: To provide a lithium secondary battery which has high capacity and long cycle life by using a specific compound as negative electrode material. CONSTITUTION: This lithium secondary battery comprises a negative electrode 6, a positive electrode 4 placed to sandwich a separator 5 between it and the negative electrode 6, and a nonaqueous electrolyte, all of which are enclosed in a container 1. At least one kind selected from a condensed aromatic compound, a petroleum type pitch containing the condensed aromatic compound, and a coal type pitch containing the compound is dehydrogenation condensed in the presence of a Lewis acid catalyst to form a precursor. The negative electrode contains a polymerized condensed aromatic compound which stores and releases lithium ions and which can be obtained when the precursor is heated at 400 to 800 deg.C in an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere.

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、リチウム二次電池に関
し、特に負極の構成を改良したリチウム二次電池に係わ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly to a lithium secondary battery having an improved negative electrode structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、負極活物質としてリチウムを用い
た非水電解液電池は高エネルギー密度電池として注目さ
れている。二酸化マンガン(MnO2 )、フッ化炭素
[(CF2n ]、塩化チオニル(SOCl2 )等を正
極活物質として用いた非水電解液一次電池は、既に電
卓、時計の電源やメモリのバックアップ電池として多用
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, non-aqueous electrolyte batteries using lithium as a negative electrode active material have attracted attention as high energy density batteries. Non-aqueous electrolyte primary batteries using manganese dioxide (MnO 2 ), fluorocarbon [(CF 2 ) n ], thionyl chloride (SOCl 2 ) etc. as positive electrode active materials have already been used as backups for calculators, clock power supplies and memories. It is often used as a battery.

【0003】さらに、近年、VTR、通信機器などの各
種の電子機器の小型、軽量化に伴いそれらの電源として
高エネルギー密度の二次電池の要求が高まり、リチウム
を負極活物質とするリチウム二次電池の研究が活発に行
われている。
Further, in recent years, with the reduction in size and weight of various electronic devices such as VTRs and communication devices, the demand for high energy density secondary batteries as their power source has increased, and lithium secondary batteries using lithium as a negative electrode active material. Batteries are being actively researched.

【0004】リチウム二次電池は、金属リチウムのよう
な負極;炭酸プロピレン(PC)、1,2−ジメトキシ
エタン(DME)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、
テトラヒドロフラン(THF)等の非水溶媒中にLiC
lO4 、LiBF4 、LiAsF6 等のリチウム塩を溶
解した非水電解液やリチウムイオン伝導性固体電解質の
ような電解液;および主にTiS2 、MoS2 、V2
5 、V613、MnO2 等のリチウムとの間でトポケミ
カル反応する化合物のような正極活物質を用いることが
研究されている。
A lithium secondary battery is a negative electrode such as metallic lithium; propylene carbonate (PC), 1,2-dimethoxyethane (DME), γ-butyrolactone (γ-BL),
LiC in a non-aqueous solvent such as tetrahydrofuran (THF)
electrolytes such as non-aqueous electrolytes and lithium ion conductive solid electrolytes in which lithium salts such as 10 4 , LiBF 4 and LiAsF 6 are dissolved; and mainly TiS 2 , MoS 2 , V 2 O
The use of positive electrode active materials such as compounds that undergo a topochemical reaction with lithium such as 5 , V 6 O 13 , and MnO 2 has been studied.

【0005】しかしながら、上述したリチウム二次電池
は現在まだ実用化されていない。この主な理由は、充放
電効率が低く、しかも充放電が可能な回数(サイクル寿
命)が短いためである。この原因は、負極の金属リチウ
ムと非水電解液との反応によるリチウムの劣化によると
ころが大きいと考えられている。すなわち、放電時にリ
チウムイオンとして非水電解液中に溶解したリチウム
は、充電時にリチウム負極表面に析出する際に電解液の
溶媒と反応し、前記負極表面が一部不活性化される。こ
のため、充放電を繰り返すと、前記負極表面においてリ
チウムがデンドライド状(樹枝状)や小球状に析出し、
さらにはリチウムが集電体より脱離するなどの現象が生
じる。
However, the lithium secondary battery described above has not yet been put into practical use. The main reason for this is that the charging / discharging efficiency is low and the number of times charging / discharging is possible (cycle life) is short. It is considered that this is largely due to the deterioration of lithium due to the reaction between the metallic lithium of the negative electrode and the non-aqueous electrolyte. That is, the lithium dissolved in the non-aqueous electrolytic solution as lithium ions during discharging reacts with the solvent of the electrolytic solution when deposited on the surface of the lithium negative electrode during charging, and the negative electrode surface is partially inactivated. For this reason, when charge and discharge are repeated, lithium is deposited on the surface of the negative electrode in the form of dendrites (dendritic) or small spheres,
Furthermore, phenomena such as desorption of lithium from the current collector occur.

【0006】このようなことから、例えばコークス、樹
脂焼成体、炭素繊維、熱分解気相炭素のようなリチウム
イオンを吸蔵・放出する炭素質物質を含む負極を備えた
リチウム二次電池が提案されている。このような二次電
池は、前記負極が炭素質物質を含む構成になっているた
め、リチウムイオンが充電時に負極表面に析出する際に
電解液の溶媒と反応するのを抑制してその表面が一部不
活性化されるのを防止できる。その結果、デンドライド
析出による負極特性の劣化を改善することができる。し
かしながら、前記炭素質物質を含む負極はリチウムイオ
ンの吸蔵放出量が少いために、負極比容量(単位;mA
h/gまたはmAh/cm3 )が小さくなる。その上、
リチウムイオンの吸蔵量を多くする、つまり充電容量を
大きくすると、例えば炭素質物質の構造が劣化したり、
非水電解液中の溶媒が分解する現象が起こる。さらに、
充電電流を高くすると、リチウムイオンの吸蔵量が低下
し、前記負極表面にリチウム金属が析出する。したがっ
て、前記負極が組み込まれたリチウム二次電池はサイク
ル寿命が低下する。
In view of the above, a lithium secondary battery provided with a negative electrode containing a carbonaceous substance that absorbs and releases lithium ions, such as coke, a resin fired body, carbon fiber, and pyrolysis vapor-phase carbon, has been proposed. ing. In such a secondary battery, since the negative electrode is configured to include a carbonaceous material, the surface of the negative electrode is suppressed by suppressing reaction with the solvent of the electrolytic solution when lithium ions are deposited on the negative electrode surface during charging. It is possible to prevent partial inactivation. As a result, the deterioration of the negative electrode characteristics due to the deposition of dendride can be improved. However, since the negative electrode containing the carbonaceous material has a small amount of insertion and extraction of lithium ions, it has a negative electrode specific capacity (unit: mA).
h / g or mAh / cm 3 ) becomes small. Moreover,
Increasing the storage capacity of lithium ions, that is, increasing the charging capacity, for example, deteriorates the structure of carbonaceous material,
The phenomenon that the solvent in the non-aqueous electrolyte is decomposed occurs. further,
When the charging current is increased, the storage amount of lithium ions decreases, and lithium metal is deposited on the surface of the negative electrode. Therefore, the cycle life of the lithium secondary battery incorporating the negative electrode is reduced.

【0007】一方、近年、ポリアセン等のπ電子共役高
分子の焼成体をリチウム二次電池の負極材料として用い
ることが試みられている。しかしながら、前記焼成体を
含む負極が組み込まれたリチウム二次電池は容量が低
く、しかも容量を高くするとサイクル寿命が低下すると
いう問題があった。
On the other hand, in recent years, it has been attempted to use a fired body of a π-electron conjugated polymer such as polyacene as a negative electrode material of a lithium secondary battery. However, the lithium secondary battery in which the negative electrode including the fired body is incorporated has a low capacity, and there is a problem that the cycle life is shortened when the capacity is increased.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高容
量でサイクル寿命の長いリチウム二次電池を提供しよう
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having a high capacity and a long cycle life.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるリチウム
二次電池は、容器内に収納され、縮合芳香環化合物、縮
合芳香環化合物を含有する石油系ピッチまたは同化合物
を含有する石炭系ピッチをルイス酸触媒の存在下で脱水
素縮合して前駆体を生成し、これを不活性ガス雰囲気
下、400〜800℃で加熱処理することにより得られ
るリチウムイオンを吸蔵・放出する高分子化縮合芳香環
化合物を含む負極と、前記容器内に収納され、前記負極
にセパレータを挟んで配置された正極と、前記容器内に
収容された非水電解液とを具備したことを特徴とするも
のである。
A lithium secondary battery according to the present invention comprises a fused aromatic ring compound, a petroleum-based pitch containing the fused aromatic ring compound or a coal-based pitch containing the same, which is housed in a container. A polymerized condensed aroma that absorbs and releases lithium ions obtained by dehydrogenative condensation in the presence of a Lewis acid catalyst to produce a precursor, which is heat-treated at 400 to 800 ° C. in an inert gas atmosphere. It is characterized in that it comprises a negative electrode containing a ring compound, a positive electrode housed in the container and arranged with the separator sandwiched in the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte solution housed in the container. .

【0010】本発明に係わる別のリチウム二次電池は、
容器内に収納され、X線回折法において炭素体の(00
2)回折に相当するピークを有し、前記回折から求めら
れる平均層間距離d(002) が0.39nm以下で、かつ
赤外分光法において1600cm-1付近に芳香環骨格振
動による吸収を持ち、この吸収の強度と芳香環面外変角
振動による吸収ピークの強度をそれぞれIA 、IB とし
た時、0≦IB /IA≦2の関係を満たし、さらに真密
度が1.2〜2.0g/cm3 であるリチウムイオンを
吸蔵・放出する高分子化縮合芳香環化合物を含む負極
と、前記容器内に収納され、前記負極にセパレータを挟
んで配置された正極と、前記容器内に収容された非水電
解液とを具備したことを特徴とするものである。
Another lithium secondary battery according to the present invention is
It is housed in a container and the carbon body (00
2) It has a peak corresponding to diffraction, the average interlayer distance d (002) obtained from the diffraction is 0.39 nm or less, and has absorption due to aromatic ring skeleton vibration at around 1600 cm -1 in infrared spectroscopy, the absorption strength and the intensity of the absorption peak due to the aromatic ring surface outside deformation vibration respectively I a, when the I B, meets 0 ≦ I B / I a ≦ 2 relationship is further true density 1.2 A negative electrode containing a polymerized condensed aromatic ring compound that absorbs and releases lithium ions of 2.0 g / cm 3 , a positive electrode that is housed in the container and is sandwiched between the negative electrode and a separator, and the inside of the container And a non-aqueous electrolytic solution housed in.

【0011】以下、本発明に係わるリチウム二次電池
(例えば円筒形リチウム二次電池)を図1を参照して詳
細に説明する。有底円筒状の容器1は、底部に絶縁体2
が配置されている。電極群3は、前記容器1内に収納さ
れている。前記電極群3は、正極4、セパレ―タ5及び
負極6をこの順序で積層した帯状物を前記負極6が外側
に位置するように渦巻き状に巻回した構造になってい
る。
Hereinafter, a lithium secondary battery (eg, a cylindrical lithium secondary battery) according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. The bottomed cylindrical container 1 has an insulator 2 at the bottom.
Is arranged. The electrode group 3 is housed in the container 1. The electrode group 3 has a structure in which a band-shaped material in which a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 are laminated in this order is spirally wound so that the negative electrode 6 is located outside.

【0012】前記容器1内には、電解液が収容されてい
る。中央部が開口された絶縁紙7は、前記容器1内の前
記電極群3の上方に載置されている。絶縁封口板8は、
前記容器1の上部開口部に配置され、かつ前記上部開口
部付近を内側にかしめ加工することにより前記封口板8
は前記容器1に液密に固定されている。正極端子9は、
前記絶縁封口板8の中央には嵌合されている。正極リ―
ド10の一端は、前記正極4に、他端は前記正極端子9
にそれぞれ接続されている。前記負極6は、図示しない
負極リ―ドを介して負極端子である前記容器1に接続さ
れている。
An electrolytic solution is contained in the container 1. The insulating paper 7 having a central opening is placed above the electrode group 3 in the container 1. The insulating sealing plate 8 is
The sealing plate 8 is arranged in the upper opening of the container 1 and the vicinity of the upper opening is caulked inward.
Is liquid-tightly fixed to the container 1. The positive electrode terminal 9 is
It is fitted in the center of the insulating sealing plate 8. Positive electrode lead
One end of the battery 10 is connected to the positive electrode 4 and the other end is connected to the positive electrode terminal 9
Respectively connected to. The negative electrode 6 is connected to the container 1, which is a negative electrode terminal, via a negative electrode lead (not shown).

【0013】前記容器1は、例えばステンレスから作ら
れている。前記正極4は、正極活物質に導電剤および結
着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗
布、乾燥して薄板状にすることにより作製される。
The container 1 is made of, for example, stainless steel. The positive electrode 4 is prepared by suspending a conductive agent and a binder in a positive electrode active material in an appropriate solvent, applying the suspension to a current collector, and drying the suspension to form a thin plate.

【0014】前記正極活物質としては、種々の酸化物、
例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、
リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト化
合物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム
を含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリ
ブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができ
る。中でも、リチウムコバルト酸化物(LiCoO
2 )、リチウムニッケル酸化物(LiNiO2 )、リチ
ウムマンガン酸化物(LiMn24 、LiMnO2
を用いると、高電圧が得られるために好ましい。
As the positive electrode active material, various oxides,
For example, manganese dioxide, lithium manganese composite oxide,
Examples thereof include lithium-containing nickel oxide, lithium-containing cobalt compound, lithium-containing nickel-cobalt oxide, lithium-containing vanadium oxide, and chalcogen compounds such as titanium disulfide and molybdenum disulfide. Among them, lithium cobalt oxide (LiCoO
2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 , LiMnO 2 )
Is preferable because a high voltage can be obtained.

【0015】前記導電剤としては、例えばアセチレンブ
ラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができ
る。前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVD
E)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPD
M)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)等を用いる
ことができる。
Examples of the conductive agent include acetylene black, carbon black and graphite. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVD).
E), ethylene-propylene-diene copolymer (EPD
M), styrene-butadiene rubber (SBR) and the like can be used.

【0016】前記集電体としては、例えばアルミニウム
箔、ステンレス箔、ニッケル箔、エキスパンドメタル、
金属製網体等を用いることができる。前記セパレータ5
としては、例えば合成樹脂製不織布、ポリエチレン多孔
質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルム等を用いる
ことができる。
Examples of the current collector include aluminum foil, stainless steel foil, nickel foil, expanded metal,
A metal net or the like can be used. The separator 5
For example, a synthetic resin non-woven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film, or the like can be used.

【0017】前記負極6は、以下に説明するリチウムイ
オンを吸蔵・放出する高分子縮合芳香環化合物(1)、
(2)を含む。 高分子縮合芳香環化合物(1) この高分子縮合芳香環化合物は、縮合芳香環化合物、縮
合芳香環化合物を含有する石油系ピッチおよび同化合物
を含有する石炭系ピッチから選ばれる少なくとも1種を
ルイス酸触媒の存在下で脱水素縮合して前駆体を生成
し、これをAr、He、N2 のような不活性ガス雰囲気
または真空雰囲気中、400〜800℃で加熱処理する
ことにより得られる。
The negative electrode 6 is a condensed polymer aromatic ring compound (1) which absorbs and releases lithium ions as described below,
Including (2). Polymer condensed aromatic ring compound (1) This polymer condensed aromatic ring compound is a fused aromatic ring compound, a petroleum-based pitch containing the condensed aromatic ring compound, and a coal-based pitch containing the same compound. It is obtained by dehydrogenative condensation in the presence of an acid catalyst to produce a precursor, which is heat-treated at 400 to 800 ° C. in an atmosphere of an inert gas such as Ar, He or N 2 or a vacuum atmosphere.

【0018】前記縮合芳香環化合物としては、例えばナ
フタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタレ
ン、ピレン、ペリレン、オバレン、アセナフチレン等を
用いることができる。このような縮合芳香環化合物、同
化合物を含有する石油系ピッチおよび同化合物を含有す
る石炭系ピッチ(以下、原料と称す)は、単独または2
種以上の混合物の形態で用いられる。
As the condensed aromatic ring compound, for example, naphthalene, anthracene, phenanthrene, naphthalene, pyrene, perylene, ovalen, acenaphthylene and the like can be used. Such fused aromatic ring compounds, petroleum-based pitches containing the same compounds and coal-based pitches containing the same compounds (hereinafter referred to as raw materials) may be used alone or in 2
It is used in the form of a mixture of one or more kinds.

【0019】前記ルイス酸触媒としては、例えばAlC
3 、AlBr3 、GaBr3 、GaCl3 、FeCl
3 、SbCl5 、SnCl4 、TiCl4 、ZnCl
2 、MoCl5 、またはプロトン酸であるHF、H2
4 、H3 PO4 等を挙げることができる。これらのル
イス酸触媒は、単独でも2種以上の混合物の形態で用い
てもよい。前記ルイス酸触媒の使用に際して、CuCl
2 のような酸化剤を併用することを許容する。
Examples of the Lewis acid catalyst include AlC
l 3 , AlBr 3 , GaBr 3 , GaCl 3 , FeCl
3 , SbCl 5 , SnCl 4 , TiCl 4 , ZnCl
2 , MoCl 5 , or HF, which is a protonic acid, H 2 S
Examples thereof include O 4 and H 3 PO 4 . These Lewis acid catalysts may be used alone or in the form of a mixture of two or more kinds. When using the Lewis acid catalyst, CuCl
It is permissible to use an oxidizing agent such as 2 .

【0020】前記脱水素縮合は、前記原料とルイス酸触
媒とを混合させるか、前記原料とルイス酸触媒とをニト
ロベンゼン、CS2 、ベンゼンのような有機溶媒中で混
合させるか、いずれかによりなされる。
The dehydrogenative condensation is carried out by mixing the raw material with a Lewis acid catalyst or mixing the raw material with a Lewis acid catalyst in an organic solvent such as nitrobenzene, CS 2 or benzene. It

【0021】前記脱水素縮合は、20℃以上、400℃
未満の温度で行うことが好ましい。前記反応温度を20
℃未満にすると、脱水素縮合反応の速度が低く、得られ
た高分子化縮合芳香環化合物の縮合度が小さくなり、前
記化合物を含む負極を備えた電池の容量およびサイクル
寿命が低下する恐れがある。一方、前記反応温度が40
0℃以上になると、ルイス酸触媒が分解されて脱水素縮
合反応が十分になされなくなる恐れがある。より好まし
い前記脱水素縮合時の温度は、80〜200℃である。
The dehydrogenative condensation is performed at 20 ° C. or higher and 400 ° C.
Preference is given to carrying out at temperatures below. The reaction temperature is 20
When the temperature is lower than 0 ° C, the rate of dehydrogenative condensation reaction is low, the degree of condensation of the obtained polymerized condensed aromatic ring compound is low, and the capacity and cycle life of a battery including a negative electrode containing the compound may be reduced. is there. On the other hand, if the reaction temperature is 40
If the temperature is higher than 0 ° C, the Lewis acid catalyst may be decomposed and the dehydrogenative condensation reaction may not be sufficiently performed. The more preferable temperature during the dehydrogenative condensation is 80 to 200 ° C.

【0022】前記脱水素縮合後の生成物は、不活性ガス
雰囲気または真空雰囲気で加熱する前に水、酸、酸水溶
液またはアルカリ水溶液で洗浄してルイス酸触媒を除去
することが好ましい。
The product after the dehydrogenative condensation is preferably washed with water, an acid, an aqueous acid solution or an alkaline aqueous solution to remove the Lewis acid catalyst before being heated in an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere.

【0023】前記脱水素縮合後の生成物の加熱処理温度
を規定したのは、次のような理由によるものである。前
記加熱処理温度を400℃未満にすると、前記高分子化
縮合芳香環化合物中の未反応物、または不純物が残留す
る。このため、前記高分子化縮合芳香環化合物を含む負
極を備えた二次電池は容量やサイクル寿命が低下する。
また、前記加熱処理は前記生成物の脱水素縮合をさらに
進行させるためになされるが、その温度が400℃未満
にすると脱水素縮合が起こり難くなる。一方、前記加熱
処理温度が800℃を越えると炭化が促進されて前記高
分子化縮合芳香環化合物の芳香環特性が失われる。この
ため、前記高分子化縮合芳香環化合物を含む負極を備え
た二次電池は容量やサイクル寿命が低下する。より好ま
しい加熱処理温度は、500〜700℃である。
The heat treatment temperature of the product after the dehydrogenative condensation is specified for the following reason. When the heat treatment temperature is lower than 400 ° C., unreacted substances or impurities in the polymerized condensed aromatic ring compound remain. For this reason, the capacity and cycle life of the secondary battery provided with the negative electrode containing the polymerized condensed aromatic ring compound are reduced.
Further, the heat treatment is carried out in order to further promote the dehydrogenative condensation of the product, but when the temperature is lower than 400 ° C., the dehydrogenative condensation becomes difficult to occur. On the other hand, when the heat treatment temperature exceeds 800 ° C., carbonization is promoted and the aromatic ring characteristics of the polymerized condensed aromatic ring compound are lost. For this reason, the capacity and cycle life of the secondary battery provided with the negative electrode containing the polymerized condensed aromatic ring compound are reduced. A more preferable heat treatment temperature is 500 to 700 ° C.

【0024】高分子物質(2) この高分子化縮合芳香環化合物は、次に示す(a)〜
(c)の性状・構造を有する。
Polymeric substance (2) This polymerized condensed aromatic ring compound has the following (a) to (a)
It has the properties and structure of (c).

【0025】(a)X線回折法において2θが16〜3
0゜の範囲に炭素体の(002)回折に相当するピーク
を有し、前記回折から求められる平均層間距離d(002)
が0.39nm以下である。
(A) In the X-ray diffraction method, 2θ is 16 to 3
There is a peak corresponding to the (002) diffraction of the carbon body in the range of 0 °, and the average interlayer distance d (002) obtained from the diffraction.
Is 0.39 nm or less.

【0026】(b)赤外分光法において1600cm-1
付近に芳香環骨格振動による吸収を持ち、この吸収の強
度と芳香環面外変角振動による吸収ピークの強度をそれ
ぞれIA 、IB とした時、0≦IB /IA ≦2の関係を
満たす。
(B) 1600 cm -1 in infrared spectroscopy
There is absorption due to the vibration of the aromatic ring skeleton in the vicinity, and the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively, where 0 ≦ I B / I A ≦ 2. Meet

【0027】(c)真密度が1.2〜2.0g/cm3
である。前記(a)の性状を規定したのは、次のような
理由によるものである。黒鉛のような三次元的な配向性
が殆どない物質は、(002)回折ピークが明確に見ら
れない。このようなアモルファス構造の物質は、リチウ
ムイオンの移動が妨げられるため、前記物質を含む負極
を備えた電池はサイクル寿命の低下、電圧の低下を招
く。また、X線回折法から求められる平均層間距離d
(002) が0.39nmを越えると、この高分子化縮合芳
香環化合物を含む負極の真密度が低下するため、容積当
たりの容量が低下する。
(C) True density is 1.2 to 2.0 g / cm 3.
Is. The property (a) is defined for the following reason. A substance having almost no three-dimensional orientation, such as graphite, does not have a clear (002) diffraction peak. Such a substance having an amorphous structure impedes the movement of lithium ions, so that the battery including the negative electrode containing the substance has a reduced cycle life and a reduced voltage. In addition, the average interlayer distance d obtained by the X-ray diffraction method
When (002) exceeds 0.39 nm, the true density of the negative electrode containing the polymerized condensed aromatic ring compound decreases, and the capacity per volume decreases.

【0028】前記(b)の性状を規定したのは、次のよ
うな理由によるものである。高分子化縮合芳香環化合物
において、赤外分光法において1600cm-1付近に芳
香環骨格振動による吸収がみられなくなると、この高分
子化縮合芳香環化合物を含む負極を備えた電池は容量が
低下する。これは、高分子化縮合芳香環化合物の炭素化
(黒鉛化)などによって黒鉛構造が生成されるためであ
る。一方、高分子化縮合芳香環化合物において、縮合し
ている芳香環が少ないと導電性が低下すると共にリチウ
ムイオンの吸蔵能も低下するため、前記高分子化縮合芳
香環化合物を含む負極を備えた電池は容量、サイクル寿
命が低下する。このような高分子化縮合芳香環化合物
は、芳香環に結合している水素の量が多いために、前記
B /IAが大きくなる。IB /IA が2以下の赤外吸
収スペクトルを示す高分子化縮合芳香環化合物を含む負
極を備えた電池は容量、サイクル寿命が優れている。よ
り好ましいIB /IA は、0≦IB /IA ≦0.95で
ある。
The property (b) is defined for the following reason. When absorption by the aromatic ring skeleton vibration is no longer observed in the vicinity of 1600 cm −1 in the polymerized condensed aromatic ring compound by infrared spectroscopy, the capacity of the battery including the negative electrode containing the polymerized condensed aromatic ring compound decreases. To do. This is because a graphite structure is generated by carbonization (graphitization) of the polymerized condensed aromatic ring compound. On the other hand, in the polymerized condensed aromatic ring compound, when the number of condensed aromatic rings is low, the conductivity is decreased and the storage capacity of lithium ions is also decreased. Therefore, a negative electrode including the polymerized condensed aromatic ring compound was provided. Batteries have reduced capacity and cycle life. In such a polymerized condensed aromatic ring compound, the amount of hydrogen bonded to the aromatic ring is large, so that the above I B / I A becomes large. A battery provided with a negative electrode containing a polymerized condensed aromatic ring compound exhibiting an infrared absorption spectrum of I B / I A of 2 or less has excellent capacity and cycle life. More preferable I B / I A is 0 ≦ I B / I A ≦ 0.95.

【0029】前記(c)の性状を規定したのは、次のよ
うな理由によるものである。高分子化縮合芳香環化合物
の真密度を1.2g/cm3 未満にすると、負極中での
前記の高分子化縮合芳香環化合物の充填密度が低下し
て、前記負極を備えた電池の容量を向上することができ
なくなる。一方、高分子化縮合芳香環化合物の真密度が
2.0g/cm3 を越えると前記高分子化縮合芳香環化
合物を含む負極内でのリチウムイオンの拡散が妨げら
れ、前記負極を備えた電池の容量およびサイクル寿命を
向上することができなくなる。より好ましい真密度は、
1.4〜1.8g/cm3 である。
The property (c) is defined for the following reason. When the true density of the polymerized condensed aromatic ring compound is less than 1.2 g / cm 3 , the packing density of the polymerized condensed aromatic ring compound in the negative electrode is reduced, and the capacity of the battery including the negative electrode is decreased. Can not be improved. On the other hand, when the true density of the polymerized condensed aromatic ring compound exceeds 2.0 g / cm 3 , diffusion of lithium ions in the negative electrode containing the polymerized condensed aromatic ring compound is hindered, and the battery provided with the negative electrode. It becomes impossible to improve the capacity and cycle life. A more preferable true density is
It is 1.4 to 1.8 g / cm 3 .

【0030】前記高分子化縮合芳香環化合物(1)、
(2)は、BET法による比表面積が500m2 /g以
下であることが好ましい。このような比表面積を有する
高分子物質を含む負極は、非水電解液との反応性が低減
されるため、前記負極を備えた二次電池は充放電効率、
容量、サイクル特性が向上される。より好ましい前記高
分子化縮合芳香環化合物(1)、(2)の比表面積は、
1〜20m2 /gである。
The polymerized condensed aromatic ring compound (1),
It is preferable that (2) has a specific surface area of 500 m 2 / g or less measured by the BET method. Since the negative electrode containing the polymer substance having such a specific surface area has a reduced reactivity with the non-aqueous electrolyte, the secondary battery including the negative electrode is charged / discharged with high efficiency.
The capacity and cycle characteristics are improved. More preferable specific surface areas of the polymerized condensed aromatic ring compounds (1) and (2) are
It is 1 to 20 m 2 / g.

【0031】前記高分子化縮合芳香環化合物(1)、
(2)は、粒子または繊維の形態で前記負極6に含有さ
れることが好ましい。このような粒子は、平均粒径が3
〜100μmであることが好ましい。前記繊維は、平均
径が3〜100μmであることが好ましい。
The polymerized condensed aromatic ring compound (1),
(2) is preferably contained in the negative electrode 6 in the form of particles or fibers. Such particles have an average particle size of 3
It is preferably ˜100 μm. The fibers preferably have an average diameter of 3 to 100 μm.

【0032】前記負極6は、前記高分子化縮合芳香環化
合物(1)、(2)と結着剤とを混合し、これを集電体
に塗布することにより作製される。前記結着剤として
は、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、エチレン−プロピ
レン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジ
エンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(C
MC)等を用いることができる。
The negative electrode 6 is prepared by mixing the polymerized condensed aromatic ring compounds (1) and (2) with a binder and applying the mixture to a current collector. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE),
Polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (C
MC) or the like can be used.

【0033】前記集電体としては、例えば銅箔、ステン
レス箔、ニッケル箔等を用いることができる。前記容器
1内に収容される前記非水電解液は、非水溶媒に電解質
を溶解することにより調製される。
As the current collector, for example, copper foil, stainless foil, nickel foil or the like can be used. The non-aqueous electrolytic solution contained in the container 1 is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.

【0034】前記非水溶媒としては、例えばエチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホラン、アセトニトリ
ル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプ
ロパン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−
メチルテトラヒドロフラン等を挙げるできる。前記非水
溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用して
もよい。
Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane and diethyl ether. , Tetrahydrofuran, 2-
Methyl tetrahydrofuran etc. can be mentioned. The non-aqueous solvent may be used alone or in combination of two or more.

【0035】前記非水電解液に含まれる電解質として
は、例えば過塩素酸リチウム(LiClO4 )、六フッ
化リン酸リチウム(LiPF6 )、ホウフッ化リチウム
(LiBF4 )、六フッ化砒素リチウム(LiAsF
6 )、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF
3 SO3 )、ビストリフルオロメチルスルホニルイミド
リチウム[LiN(CF3 SO22 ]などのリチウム
塩(電解質)が挙げられる。中でもLiPF6 、LiB
4 、LiN(CF3 SO22 を用いるのが好まし
い。特に、LiN(CF3 SO22 を用いると高温時
(例えば60℃)での正極活物質との反応が少なく、高
温時において優れた充放電サンクル特性を得ることがで
きる。また、前記高分子物質に対して安定であり、サイ
クル寿命を向上できる利点を有する。前記電解質の前記
非水溶媒に対する溶解量は、0.5〜2.0モル/lと
することが望ましい。
As the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte, for example, lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium arsenide hexafluoride ( LiAsF
6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF
3 SO 3 ), lithium salt (electrolyte) such as bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ] and the like. Above all, LiPF 6 , LiB
It is preferable to use F 4 and LiN (CF 3 SO 2 ) 2 . In particular, when LiN (CF 3 SO 2 ) 2 is used, there is little reaction with the positive electrode active material at high temperature (for example, 60 ° C.), and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained at high temperature. In addition, it has the advantage that it is stable with respect to the polymer substance and that the cycle life is improved. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 to 2.0 mol / l.

【0036】[0036]

【作用】本発明によれば、縮合芳香環化合物、縮合芳香
環化合物を含有する石油系ピッチおよび同化合物を含有
する石炭系ピッチから選ばれる少なくとも1種をルイス
酸触媒の存在下で脱水素縮合して前駆体を生成し、これ
を不活性ガス雰囲気または真空雰囲気、400〜800
℃で加熱処理することにより得られるリチウムイオンを
吸蔵・放出する高分子化縮合芳香環化合物を含む負極;
X線回折法において2θが16〜30゜の範囲に炭素体
の(002)回折に相当するピークを有し、前記回折か
ら求められる平均層間距離d(002) が0.39nm以下
で、かつ赤外分光法において1600cm-1付近に芳香
環骨格振動による吸収を持ち、この吸収の強度と芳香環
面外変角振動による吸収ピークの強度をそれぞれIA
Bとした時、0≦IB /IA ≦2の関係を満たし、さ
らに真密度が1.2〜2.0g/cm3 であるリチウム
イオンを吸蔵・放出する高分子化縮合芳香環化合物を含
む負極、を備えることによって高容量でサイクル寿命の
長いリチウム二次電池を提供できる。
According to the present invention, at least one selected from a condensed aromatic ring compound, a petroleum pitch containing the condensed aromatic ring compound and a coal pitch containing the same is dehydrogenated in the presence of a Lewis acid catalyst. To produce a precursor, which is then treated with an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere, 400 to 800
A negative electrode containing a polymerized condensed aromatic ring compound that absorbs and releases lithium ions, which is obtained by heat treatment at ℃;
In the X-ray diffraction method, 2θ has a peak corresponding to (002) diffraction of the carbon body in the range of 16 to 30 °, the average interlayer distance d (002) obtained from the diffraction is 0.39 nm or less, and the red In the external spectroscopy, it has an absorption due to the aromatic ring skeleton vibration near 1600 cm -1 , and the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the aromatic ring out-of-plane bending vibration are respectively I A ,
When the I B, 0 ≦ I B / I A ≦ 2 of satisfying the relationship, further true density polymerized fused aromatic ring compound lithium ions absorbing and releasing a 1.2~2.0g / cm 3 It is possible to provide a lithium secondary battery having a high capacity and a long cycle life by including the negative electrode including the.

【0037】すなわち、リチウム二次電池に用いられる
従来の炭素質物質は、下記化1に示す黒鉛層状構造を有
し、リチウムイオンの吸蔵・放出は前記黒鉛層間での挿
入・放出によって行われる。このため、リチウムイオン
の吸蔵量は化学量論的には炭素原子6個に対してリチウ
ム原子が1個結合(LiC6 )し、それ以上結合しな
い。したがって、黒鉛層状構造を持つ炭素質物をリチウ
ム二次電池の負極材料として用いた場合には、負極の容
量(mAh/g)は黒鉛の理論限界値(372mAh/
g)を越えられない。
That is, a conventional carbonaceous material used in a lithium secondary battery has a graphite layered structure shown in the chemical formula 1 below, and lithium ions are inserted / released between the graphite layers. Therefore, the storage amount of lithium ions is stoichiometrically one lithium atom is bonded to six carbon atoms (LiC 6 ) and no more is bonded. Therefore, when a carbonaceous material having a graphite layered structure is used as a negative electrode material of a lithium secondary battery, the capacity (mAh / g) of the negative electrode is the theoretical limit value of graphite (372 mAh / g).
g) cannot be exceeded.

【0038】[0038]

【化1】 Embedded image

【0039】一方、縮合芳香環化合物であるナフタレン
(C108 )は有機溶媒中、金属Liと反応してリチウ
ムイオンと電荷移動錯体を形成する。この時、ナフタレ
ン1分子は2つのリチウムイオンと結合してC108 2-
・Li2 2+を形成する。これは、ナフタレンのような縮
合芳香環化合物では芳香環1つ当たり1つのリチウムイ
オンが結合していることを示唆している。
On the other hand, naphthalene (C 10 H 8 ) which is a condensed aromatic ring compound reacts with metal Li in an organic solvent to form a charge transfer complex with lithium ions. At this time, one molecule of naphthalene combines with two lithium ions to form C 10 H 8 2-
-Forms Li 2 2+ . This suggests that in a fused aromatic ring compound such as naphthalene, one lithium ion is bonded to each aromatic ring.

【0040】ナフタレンは、導電性がないためにリチウ
ム二次電池の負極として用いることができないが、二次
元的に縮合した芳香環の数が多い高分子化縮合芳香環化
合物は導電性もしくは半導電性を示すようになる。さら
に、縮合芳香環化合物において1つの芳香環に1つのリ
チウムイオンが結合したとすると、下記化2に示すよう
に縮合した芳香環の数が多い高分子化縮合芳香環化合物
を含む負極ほど理論限界容量が大きくなる。その結果、
本発明の二次電池に用いられる負極材料である高分子化
縮合芳香環化合物は従来の炭素質物質に比べてリチウム
イオンの吸蔵量を著しく増大できる。また、前記高分子
化縮合芳香環化合物は芳香族六員環で構成されているた
め、化学的に安定である。
Naphthalene cannot be used as a negative electrode of a lithium secondary battery because it has no conductivity, but a polymerized condensed aromatic ring compound having a large number of two-dimensionally condensed aromatic rings is conductive or semiconductive. To show sex. Further, assuming that one lithium ion is bonded to one aromatic ring in the condensed aromatic ring compound, the theoretical limit is higher for a negative electrode containing a polymerized condensed aromatic ring compound having a larger number of condensed aromatic rings as shown in Chemical formula 2 below. Larger capacity. as a result,
The polymerized condensed aromatic ring compound, which is the negative electrode material used in the secondary battery of the present invention, can remarkably increase the storage amount of lithium ions as compared with the conventional carbonaceous material. Further, since the polymerized condensed aromatic ring compound is composed of an aromatic 6-membered ring, it is chemically stable.

【0041】[0041]

【化2】 Embedded image

【0042】さらに、高分子化縮合芳香環化合物におい
て縮合している芳香環が少ないと、負極容量が低下する
ばかりか、π電子共役系が小さいためにその導電性が低
下し、前記高分子化縮合芳香環化合物を含む負極を備え
た二次電池の電圧特性およびサイクル寿命が低下する。
一方、高分子化縮合芳香環化合物において縮合した芳香
環が多くなり過ぎると、黒鉛のような二次元的な広がり
を持つようになる。このような高分子化縮合芳香環化合
物は、リチウムイオン間の反発が大きくなるため、芳香
環1に対して1つのリチウムが結合できなくなり、前記
高分子化縮合芳香環化合物を含む負極を備えた二次電池
は容量が低下する。また、前記高分子化縮合芳香環化合
物は共役系の可視光の吸収が大きくなり、赤外領域まで
吸収が広がるため、赤外分光法において芳香環骨格振動
による吸収が見られなくなる。
Furthermore, when the number of condensed aromatic rings in the polymerized condensed aromatic ring compound is small, not only the capacity of the negative electrode is decreased, but also the conductivity is decreased due to the small π-electron conjugated system. The voltage characteristics and the cycle life of the secondary battery including the negative electrode containing the condensed aromatic ring compound are reduced.
On the other hand, when the number of condensed aromatic rings in the polymerized condensed aromatic ring compound is too large, it has a two-dimensional spread like graphite. In such a polymerized condensed aromatic ring compound, repulsion between lithium ions is increased, so that one lithium cannot be bonded to the aromatic ring 1, and a negative electrode including the polymerized condensed aromatic ring compound is provided. The capacity of the secondary battery decreases. Further, the above-mentioned polymerized condensed aromatic ring compound has a large absorption of the visible light of the conjugated system and spreads to the infrared region, so that the absorption due to the vibration of the aromatic ring skeleton is not seen in the infrared spectroscopy.

【0043】したがって、縮合芳香環化合物、縮合芳香
環化合物を含有する石油系ピッチおよび同化合物を含有
する石炭系ピッチから選ばれる少なくとも1種をルイス
酸触媒の存在下で脱水素縮合し、所定の雰囲気で特定の
温度にて加熱処理することにより得られた高分子化縮合
芳香環化合物(1)または前述した(a)〜(c)の性
状、構造を有する高分子化縮合芳香環化合物(2)は黒
鉛化の度合が低く、かつ適切な数の縮合した芳香環を有
するため、リチウムイオンの吸蔵量を著しく増大され
る。その結果、高分子化縮合芳香環化合物(1)、
(2)を含む負極を備えたリチウム二次電池は高容量で
長いサイクル寿命を有する。
Therefore, at least one selected from the condensed aromatic ring compound, the petroleum-based pitch containing the condensed aromatic ring compound and the coal-based pitch containing the same is subjected to dehydrogenative condensation in the presence of a Lewis acid catalyst to give a predetermined amount. The polymerized condensed aromatic ring compound (1) obtained by heating at a specific temperature in the atmosphere or the polymerized condensed aromatic ring compound (2) having the above-mentioned properties (a) to (c). ) Has a low degree of graphitization and has an appropriate number of condensed aromatic rings, so that the storage amount of lithium ions is significantly increased. As a result, the polymerized condensed aromatic ring compound (1),
The lithium secondary battery including the negative electrode including (2) has a high capacity and a long cycle life.

【0044】[0044]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を前述した図
1を参照して詳細に説明する。 (実施例1) <正極の作製>まず、リチウムコバルト酸化物(Lix
CoO2 (0.8≦x≦1))粉末80重量%をアセチ
レンブラック15重量%およびポリテトラフルオロエチ
レン5重量%と共に混合し、シート化した後、エキスパ
ンドメタルからなる集電体に圧着して正極を作製した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to FIG. Example 1 <Production of Positive Electrode> First, lithium cobalt oxide (Li x
80% by weight of CoO 2 (0.8 ≦ x ≦ 1) powder was mixed with 15% by weight of acetylene black and 5% by weight of polytetrafluoroethylene to form a sheet, which was then pressure-bonded to a collector made of expanded metal. A positive electrode was produced.

【0045】<負極の作製>まず、アントラセン(分子
量178)500gに無水塩化アルミニウム100gを
混合し、窒素雰囲気下で120℃、5時間加熱すること
により黒色固形物を得た。つづいて、この固形物を20
0μm以下に粉砕した後、水洗を5〜6回繰り返すこと
により褐色粉末を得た。この褐色粉末をAr気流中、5
00℃、5時間加熱することにより200gの黒色粉末
を得た。
<Preparation of Negative Electrode> First, 500 g of anthracene (molecular weight 178) was mixed with 100 g of anhydrous aluminum chloride, and heated at 120 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a black solid substance. Then, this solid is 20
After pulverizing to 0 μm or less, washing with water was repeated 5 to 6 times to obtain a brown powder. This brown powder in Ar stream, 5
By heating at 00 ° C. for 5 hours, 200 g of a black powder was obtained.

【0046】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、図2に示すス
ペクトル図が得られた。図2から前記黒色粉末は160
0cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持ち、この
吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピークの強
度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA が1.9
2である高分子化縮合芳香環化合物であることが確認さ
れた。また、前記黒色粉末のX線回折スペクトルを測定
した。その結果、図3に示すスペクトル図が得られた。
図3から前記黒色粉末は2θが16〜30゜の範囲に炭
素の(002)回折に相当するピークを持ち、平均層間
距離d(002) が0.369nmであった。さらに、前記
黒色粉末はBET法による比表面積および真密度がそれ
ぞれ3.5m2 /g、1.6g/cm3 であった。この
ような特性を有する前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環
化合物)を粉砕した平均粒径10μmの粒子98重量%
をエチレンプロピレン共重合体2重量%と共に混合し、
これを集電体としてのステレンス箔に塗布し、乾燥する
ことにより負極を作製した。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 2 was obtained. From FIG. 2, the black powder is 160
There is absorption due to the aromatic ring skeleton vibration near 0 cm −1 , and when the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively, I B / I A is 1. 9
It was confirmed to be a high molecular weight condensed aromatic ring compound of 2. Further, the X-ray diffraction spectrum of the black powder was measured. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 3 was obtained.
From FIG. 3, the black powder had a peak corresponding to carbon (002) diffraction in the range of 2θ of 16 to 30 °, and had an average interlayer distance d (002) of 0.369 nm. Furthermore, the black powder had specific surface areas and true densities of 3.5 m 2 / g and 1.6 g / cm 3 as measured by the BET method. 98% by weight of particles having an average particle size of 10 μm obtained by crushing the black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) having such characteristics
Was mixed with 2% by weight of ethylene propylene copolymer,
This was applied to stainless steel as a current collector and dried to prepare a negative electrode.

【0047】前記正極、ポリエチレン製多孔質フィルム
からなるセパレ―タおよび前記負極をそれぞれこの順序
で積層した後、前記負極が外側に位置するように渦巻き
状に巻回して電極群を作製した。
The positive electrode, the separator made of a polyethylene porous film, and the negative electrode were laminated in this order, and then spirally wound so that the negative electrode was located outside to prepare an electrode group.

【0048】さらに、六フッ化リン酸リチウム(LiP
6 )をプロピレンカーボネートとエチレンカーボネー
トとジメトキシエタンの混合溶媒(混合体積比率25:
25:50)に1.0モル/1溶解して非水電解液を調
製した。
Further, lithium hexafluorophosphate (LiP
F 6 ) is a mixed solvent of propylene carbonate, ethylene carbonate and dimethoxyethane (mixing volume ratio 25:
25:50) and dissolved in 1.0 mol / 1 to prepare a non-aqueous electrolyte.

【0049】前記電極群及び前記電解液をステンレス製
の有底円筒状容器内にそれぞれ収納して前述した図1に
示す円筒形リチウム二次電池を組み立てた。 (実施例2)まず、アントラセン(分子量178)50
0gに無水塩化アルミニウム100gおよび無水塩化銅
(CuCl2 )50gを混合し、窒素雰囲気下で200
℃、5時間加熱することにより黒色固形物を得た。つづ
いて、この固形物を沸騰した30%塩酸水溶液中で粉砕
した後、30%塩酸水溶液中で4回洗浄することにより
黒色粉末を得た。この黒色粉末をAr気流中、600
℃、5時間加熱することにより315gの黒色粉末を得
た。
The electrode group and the electrolytic solution were respectively housed in a stainless steel cylindrical container having a bottom, and the cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled. (Example 2) First, anthracene (molecular weight 178) 50
100 g of anhydrous aluminum chloride and 50 g of anhydrous copper chloride (CuCl 2 ) were mixed with 0 g, and the mixture was added to 200 g under a nitrogen atmosphere.
A black solid was obtained by heating at ℃ for 5 hours. Subsequently, this solid was ground in a boiling 30% hydrochloric acid aqueous solution and then washed four times in a 30% hydrochloric acid aqueous solution to obtain a black powder. This black powder is placed in an Ar stream at 600
By heating at 5 ° C. for 5 hours, 315 g of a black powder was obtained.

【0050】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、図4に示すス
ペクトル図が得られた。図4から前記黒色粉末は160
0cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持ち、この
吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピークの強
度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA が1.6
2である高分子化縮合芳香環化合物であることが確認さ
れた。また、前記黒色粉末のX線回折スペクトルを測定
した結果、2θが16〜30゜の範囲に炭素の(00
2)回折に相当するピークが認められた。このピークか
ら前記黒色粉末の平均層間距離d(002) は0.372n
mであることが確認された。さらに、前記黒色粉末はB
ET法による比表面積および真密度がそれぞれ2.2m
2 /g、1.7g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 4 was obtained. From FIG. 4, the black powder is 160
There is absorption due to the aromatic ring skeleton vibration near 0 cm −1 , and when the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively, I B / I A is 1. 6
It was confirmed to be a high molecular weight condensed aromatic ring compound of 2. In addition, the X-ray diffraction spectrum of the black powder was measured, and as a result, 2θ was in the range of 16 to 30 °, the carbon (00
2) A peak corresponding to diffraction was recognized. From this peak, the average inter-layer distance d (002) of the black powder was 0.372n.
m was confirmed. Further, the black powder is B
Specific surface area and true density by ET method are 2.2m each
It was 2 / g and 1.7 g / cm 3 .

【0051】前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環化合
物)を粉砕した平均粒径8μmの粒子を用いて実施例1
と同様な方法により負極を作製した。このような負極を
用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円筒
形リチウム二次電池を組み立てた。
Example 1 was carried out by using the particles obtained by crushing the black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) and having an average particle size of 8 μm.
A negative electrode was produced in the same manner as in. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0052】(実施例3)まず、赤外分光法において図
5に示す赤外吸収スペクトルを有する液状石油ピッチ1
00gに無水塩化アルミニウム30gを混合し、窒素雰
囲気下で150℃、5時間加熱することにより黒色ゴム
状物質を得た。つづいて、この黒色ゴム状物質に濃硫酸
300mlを加え、室温で撹拌した後、300mlの水
を加えることにより黒色粉末が沈殿した。この黒色粉末
を濾別し、pHが5〜7になるまで水洗した後、Ar気
流中、600℃、5時間加熱することにより黒色粉末を
得た。
Example 3 First, liquid petroleum pitch 1 having an infrared absorption spectrum shown in FIG. 5 in infrared spectroscopy
30 g of anhydrous aluminum chloride was mixed with 00 g, and heated at 150 ° C. for 5 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a black rubber-like substance. Subsequently, 300 ml of concentrated sulfuric acid was added to this black rubber-like substance, the mixture was stirred at room temperature, and then 300 ml of water was added to precipitate a black powder. The black powder was separated by filtration, washed with water until the pH became 5 to 7, and then heated in an Ar stream at 600 ° C. for 5 hours to obtain a black powder.

【0053】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、図6に示すス
ペクトル図が得られた。図6から前記黒色粉末は160
0cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持ち、この
吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピークの強
度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA が0.8
5である高分子化縮合芳香環化合物であることが確認さ
れた。また、前記黒色粉末のX線回折スペクトルを測定
した結果、2θが20〜30゜の範囲に炭素の(00
2)回折に相当するピークが認められ、平均層間距離d
(002) は0.381nmであった。さらに、前記黒色粉
末はBET法による比表面積および真密度がそれぞれ
3.5m2 /g、1.4g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 6 was obtained. From FIG. 6, the black powder is 160
There is absorption due to the aromatic ring skeleton vibration near 0 cm −1 , and when the intensity of this absorption and the absorption peak intensity due to the aromatic ring out-of-plane bending vibration are I A and I B , respectively, I B / I A is 0. 8
It was confirmed that the polymerized polycyclic aromatic ring compound was No. 5. In addition, the X-ray diffraction spectrum of the black powder was measured, and as a result, 2θ was within the range of 20 to 30 °.
2) A peak corresponding to diffraction was observed, and the average interlayer distance d
(002) was 0.381 nm. Further, the black powder had specific surface areas and true densities of 3.5 m 2 / g and 1.4 g / cm 3 according to the BET method.

【0054】前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環化合
物)を粉砕した平均粒径12μmの粒子を用いて実施例
1と同様な方法により負極を作製した。このような負極
を用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円
筒形リチウム二次電池を組み立てた。
A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1 by using the above-mentioned black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) pulverized and using particles having an average particle diameter of 12 μm. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0055】(実施例4)まず、実施例3と同様な液状
石油ピッチ100gに無水塩化アルミニウム30gおよ
び無水塩化銅(CuCl2 )15gを混合し、窒素気流
中、150℃、5時間加熱した後、350℃で5時間す
ることにより黒色固形物を得た。つづいて、この固形物
を沸騰した30%塩酸水溶液中で粉砕した後、沸騰した
30%塩酸水溶液中で4回洗浄することにより黒色粉末
を得た。この黒色粉末をAr気流中、700℃、5時間
加熱することにより黒色粉末を得た。
Example 4 First, 100 g of liquid petroleum pitch similar to that of Example 3 was mixed with 30 g of anhydrous aluminum chloride and 15 g of anhydrous copper chloride (CuCl 2 ) and heated in a nitrogen stream at 150 ° C. for 5 hours. A black solid was obtained at 350 ° C. for 5 hours. Subsequently, this solid substance was pulverized in a boiling 30% aqueous hydrochloric acid solution and then washed four times in a boiling 30% aqueous hydrochloric acid solution to obtain a black powder. This black powder was heated in an Ar stream at 700 ° C. for 5 hours to obtain a black powder.

【0056】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、前記黒色粉末
は1600cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持
ち、この吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピ
ークの強度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA
が0.71である高分子化縮合芳香環化合物であること
が確認された。また、前記黒色粉末のX線回折スペクト
ルを測定した結果、炭素の(002)回折に相当するピ
ークが認められ、平均層間距離d(002) は0.370n
mであった。さらに、前記黒色粉末はBET法による比
表面積および真密度がそれぞれ2.7m2 /g、1.8
g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the black powder has an absorption due to the aromatic ring skeleton vibration at around 1600 cm −1 , and the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively. B / I A
It was confirmed to be a polymerized condensed aromatic ring compound having a ratio of 0.71. Further, as a result of measuring the X-ray diffraction spectrum of the black powder, a peak corresponding to the (002) diffraction of carbon was observed, and the average interlayer distance d (002) was 0.370 n.
It was m. Further, the black powder has a BET specific surface area and a true density of 2.7 m 2 / g and 1.8, respectively.
It was g / cm 3 .

【0057】前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環化合
物)を粉砕した平均粒径12μmの粒子を用いて実施例
1と同様な方法により負極を作製した。このような負極
を用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円
筒形リチウム二次電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 by using the above-mentioned black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) pulverized and using particles having an average particle diameter of 12 μm. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0058】(実施例5)まず、比重1.175(20
/20℃)、メトラー法軟化点99.5℃、キシレン不
溶分0.8重量%の固形石油ピッチ500gに無水塩化
鉄(FeCl3 )100gを混合し、窒素気流中、30
0℃、5時間加熱することにより黒色固形物を得た。つ
づいて、この黒色固形物を沸騰した30%塩酸水溶液中
で粉砕した後、沸騰した30%塩酸水溶液中で4回洗浄
することにより黒色粉末を得た。この黒色粉末をAr気
流中、550℃、5時間加熱することにより黒色粉末を
得た。
Example 5 First, a specific gravity of 1.175 (20
/ 20 ° C.), a Mettler method softening point of 99.5 ° C., xylene-insoluble content of 0.8% by weight of solid petroleum pitch of 500 g, and 100 g of anhydrous iron chloride (FeCl 3 ) are mixed, and the mixture is heated in a nitrogen stream at
A black solid was obtained by heating at 0 ° C. for 5 hours. Subsequently, this black solid was crushed in a boiling 30% aqueous hydrochloric acid solution and then washed four times in a boiling 30% aqueous hydrochloric acid solution to obtain a black powder. The black powder was obtained by heating the black powder in an Ar stream at 550 ° C. for 5 hours.

【0059】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、前記黒色粉末
は1600cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持
ち、この吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピ
ークの強度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA
が1.85である高分子化縮合芳香環化合物であること
が確認された。また、前記黒色粉末のX線回折スペクト
ルを測定した結果、炭素の(002)回折に相当するピ
ークが認められ、平均層間距離d(002) は0.382n
mであった。さらに、前記黒色粉末はBET法による比
表面積および真密度がそれぞれ5.8m2 /g、1.6
g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the black powder has an absorption due to the aromatic ring skeleton vibration at around 1600 cm −1 , and the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively. B / I A
Was 1.85, which was confirmed to be a polymerized condensed aromatic ring compound. Further, as a result of measuring the X-ray diffraction spectrum of the black powder, a peak corresponding to (002) diffraction of carbon was observed, and the average interlayer distance d (002) was 0.382n.
It was m. Further, the black powder has a BET specific surface area and a true density of 5.8 m 2 / g and 1.6, respectively.
It was g / cm 3 .

【0060】前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環化合
物)を粉砕した平均粒径20μmの粒子を用いて実施例
1と同様な方法により負極を作製した。このような負極
を用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円
筒形リチウム二次電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 by using the particles obtained by pulverizing the black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) and having an average particle size of 20 μm. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0061】(実施例6)まず、比重1.098(15
/4℃)、粘度177cst(80℃)、714cst
(60℃)の液状タール500gに無水塩化アルミニウ
ム50g、無水塩化鉄(FeCl3 )50gを混合し、
窒素気流中、100℃で2時間、200℃で4時間、3
00℃で5時間加熱することにより黒色固形物を得た。
つづいて、この黒色固形物を沸騰した30%塩酸水溶液
中で粉砕した後、沸騰した30%塩酸水溶液中で4回洗
浄することにより黒色粉末を得た。この黒色粉末をAr
気流中、600℃、5時間加熱することにより黒色粉末
を得た。
Example 6 First, a specific gravity of 1.098 (15
/ 4 ° C), viscosity 177cst (80 ° C), 714cst
50 g of anhydrous aluminum chloride and 50 g of anhydrous iron chloride (FeCl 3 ) are mixed with 500 g of liquid tar (at 60 ° C.),
In a nitrogen stream, 100 ° C for 2 hours, 200 ° C for 4 hours, 3
A black solid was obtained by heating at 00 ° C. for 5 hours.
Subsequently, this black solid was crushed in a boiling 30% aqueous hydrochloric acid solution and then washed four times in a boiling 30% aqueous hydrochloric acid solution to obtain a black powder. This black powder is Ar
Black powder was obtained by heating at 600 ° C. for 5 hours in an air stream.

【0062】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、前記黒色粉末
は1600cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持
ち、この吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピ
ークの強度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA
が0.64である高分子化縮合芳香環化合物であること
が確認された。また、前記黒色粉末のX線回折スペクト
ルを測定した結果、炭素の(002)回折に相当するピ
ークが認められ、平均層間距離d(002) は0.375n
mであった。さらに、前記黒色粉末はBET法による比
表面積および真密度がそれぞれ1.3m2 /g、1.8
g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the black powder has an absorption due to the aromatic ring skeleton vibration at around 1600 cm −1 , and the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively. B / I A
Was confirmed to be a polymerized condensed aromatic ring compound having a value of 0.64. As a result of measuring the X-ray diffraction spectrum of the black powder, a peak corresponding to (002) diffraction of carbon was observed, and the average interlayer distance d (002) was 0.375n.
It was m. Further, the black powder has a specific surface area by BET method and a true density of 1.3 m 2 / g and 1.8, respectively.
It was g / cm 3 .

【0063】前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環化合
物)を粉砕した平均粒径6μmの粒子を用いて実施例1
と同様な方法により負極を作製した。このような負極を
用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円筒
形リチウム二次電池を組み立てた。
The black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) was pulverized to obtain particles having an average particle size of 6 μm.
A negative electrode was produced in the same manner as in. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0064】(比較例1)まず、実施例5と同様な固形
石油ピッチ500gを窒素気流中、600℃で5時間加
熱し、さらにAr気流中、550℃、5時間加熱するこ
とにより黒色固形物を得た。つづいて、この黒色固形物
を粉砕して黒色粉末を得た。
Comparative Example 1 First, 500 g of the same solid petroleum pitch as in Example 5 was heated in a nitrogen stream at 600 ° C. for 5 hours, and further heated in an Ar stream at 550 ° C. for 5 hours to give a black solid. Got Subsequently, this black solid substance was crushed to obtain a black powder.

【0065】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、図7に示すス
ペクトル図を得た。この図7から前記黒色粉末は160
0cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持ち、この
吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピークの強
度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA が2.5
である高分子化縮合芳香環化合物であることが確認され
た。また、前記黒色粉末のX線回折スペクトルを測定し
た結果、2θが20〜30゜の範囲に炭素の(002)
回折に相当するピークが認められ、平均層間距離d
(002) は0.375nmであった。さらに、前記黒色粉
末はBET法による比表面積および真密度がそれぞれ
6.8m2 /g、1.3g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 7 was obtained. From FIG. 7, the black powder is 160
When there is absorption due to the aromatic ring skeleton vibration near 0 cm -1 , and the intensity of this absorption and the absorption peak intensity due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively, I B / I A is 2. 5
Was confirmed to be a polymerized condensed aromatic ring compound. In addition, as a result of measuring the X-ray diffraction spectrum of the black powder, it was found that when 2θ was in the range of 20 to 30 °, carbon (002)
A peak corresponding to diffraction was observed, and the average interlayer distance d
(002) was 0.375 nm. Further, the black powder had a specific surface area and a true density measured by the BET method of 6.8 m 2 / g and 1.3 g / cm 3 , respectively.

【0066】前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環化合
物)を粉砕した平均粒径30μmの粒子を用いて実施例
1と同様な方法により負極を作製した。このような負極
を用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円
筒形リチウム二次電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 by using the particles obtained by crushing the black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) and having an average particle diameter of 30 μm. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0067】(比較例2)まず、実施例6と同様な液状
タール500gに無水塩化アルミニウム50g、無水塩
化鉄(FeCl3 )50gを混合し、窒素気流中、10
0℃で2時間、200℃で4時間、300℃で5時間加
熱することにより黒色固形物を得た。つづいて、この黒
色固形物を沸騰した30%塩酸水溶液中で粉砕した後、
沸騰した30%塩酸水溶液中で4回洗浄することにより
黒色粉末を得た。この黒色粉末をAr気流中、350
℃、5時間加熱することにより黒色粉末を得た。
Comparative Example 2 First, 500 g of the same liquid tar as in Example 6 was mixed with 50 g of anhydrous aluminum chloride and 50 g of anhydrous iron chloride (FeCl 3 ), and the mixture was placed in a nitrogen stream for 10 minutes.
A black solid was obtained by heating at 0 ° C. for 2 hours, 200 ° C. for 4 hours, and 300 ° C. for 5 hours. Then, after crushing this black solid in a boiling 30% hydrochloric acid aqueous solution,
A black powder was obtained by washing 4 times in a boiling 30% aqueous hydrochloric acid solution. This black powder was placed in an Ar stream for 350
A black powder was obtained by heating at ℃ for 5 hours.

【0068】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、前記黒色粉末
は1600cm-1付近に芳香環骨格振動による吸収を持
ち、この吸収の強度と芳香環面外変角振動による吸収ピ
ークの強度をそれぞれIA 、IB とした時、IB /IA
が5.32である高分子化縮合芳香環化合物であること
が確認された。また、前記黒色粉末のX線回折スペクト
ルを測定した。その結果、図8に示すスペクトル図を得
た。この図8から前記黒色粉末は2θが16〜30の範
囲に明確な炭素の(002)回折に相当するピークを持
たないことが確認された。さらに、前記黒色粉末はBE
T法による比表面積および真密度がそれぞれ1.2m2
/g、1.0g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the black powder has an absorption due to the aromatic ring skeleton vibration at around 1600 cm −1 , and the intensity of this absorption and the intensity of the absorption peak due to the out-of-plane bending of the aromatic ring are I A and I B , respectively. B / I A
Was confirmed to be a polymerized condensed aromatic ring compound having a value of 5.32. Further, the X-ray diffraction spectrum of the black powder was measured. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 8 was obtained. From this FIG. 8, it was confirmed that the black powder does not have a clear peak corresponding to (002) diffraction of carbon in the range of 2θ of 16 to 30. Further, the black powder is BE
Specific surface area and true density by T method are 1.2 m 2 each
/ G and 1.0 g / cm 3 .

【0069】前記黒色粉末(高分子化縮合芳香環化合
物)を粉砕した平均粒径20μmの粒子を用いて実施例
1と同様な方法により負極を作製した。このような負極
を用いた以外、実施例1と同様で前述した図1に示す円
筒形リチウム二次電池を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 by using the particles obtained by crushing the black powder (polymerized condensed aromatic ring compound) and having an average particle size of 20 μm. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0070】(比較例3)前記比較例2と同様な方法に
より生成した黒色粉末をAr気流中、350℃で5時間
加熱し、さらにAr気流中、1000℃で5時間加熱す
ることにより黒色粉末を得た。
(Comparative Example 3) A black powder produced by the same method as in Comparative Example 2 was heated in an Ar stream at 350 ° C for 5 hours and further heated in an Ar stream at 1000 ° C for 5 hours to obtain a black powder. Got

【0071】得られた黒色粉末について赤外分光法によ
り吸収スペクトルを測定した。その結果、図9に示すス
ペクトル図を得た。この図9から前記黒色粉末は芳香環
骨格振動による吸収を持たない炭素体であることが確認
された。また、前記黒色粉末のX線回折スペクトルを測
定した。その結果、図10に示すスペクトル図を得た。
この図10から前記黒色粉末は平均層間距離d(002)
0.360nmであることが確認された。さらに、前記
黒色粉末はBET法による比表面積および真密度がそれ
ぞれ1.5m2 /g、1.9g/cm3 であった。
The absorption spectrum of the obtained black powder was measured by infrared spectroscopy. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 9 was obtained. From this FIG. 9, it was confirmed that the black powder was a carbon body having no absorption due to aromatic ring skeleton vibration. Further, the X-ray diffraction spectrum of the black powder was measured. As a result, the spectrum diagram shown in FIG. 10 was obtained.
From this FIG. 10, it was confirmed that the black powder had an average interlayer distance d (002) of 0.360 nm. Further, the black powder had a specific surface area by BET method and a true density of 1.5 m 2 / g and 1.9 g / cm 3 , respectively.

【0072】前記黒色粉末(炭素体)を粉砕した平均粒
径20μmの粒子を用いて実施例1と同様な方法により
負極を作製した。このような負極を用いた以外、実施例
1と同様で前述した図1に示す円筒形リチウム二次電池
を組み立てた。
A negative electrode was produced in the same manner as in Example 1 by using the particles obtained by crushing the black powder (carbon body) and having an average particle size of 20 μm. The cylindrical lithium secondary battery shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that such a negative electrode was used.

【0073】本実施例1〜6および比較例1〜3のリチ
ウム二次電池について、充電電流50mAで4.2Vま
で充電をし、2.5Vまで50mAの電流で放電する充
放電を繰り返し行い、各電池の1サイクル目および30
サイクル目の放電容量を測定した。その結果を下記表1
に示す。
The lithium secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were charged up to 4.2 V with a charging current of 50 mA, and repeatedly charged and discharged to discharge up to 2.5 V at a current of 50 mA. 1st cycle of each battery and 30
The discharge capacity at the cycle was measured. The results are shown in Table 1 below.
Shown in

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】前記表1から明らかなように実施例1〜6
のリチウム二次電池は、30サイクル後においても極め
て高い放電容量を有することがわかる。また、前述した
B /IA が0.95より小さい値を有する高分子化縮
合芳香環化合物を含む負極を備えた実施例3、4、6の
二次電池は、実施例1、2、5の二次電池に比べて1サ
イクル目および30サイクル目の容量が高いことがわか
る。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 6
It can be seen that the above lithium secondary battery has an extremely high discharge capacity even after 30 cycles. In addition, the secondary batteries of Examples 3, 4, and 6 provided with the negative electrode including the polymerized condensed aromatic ring compound having the above-mentioned I B / I A value of less than 0.95 are the same as those of Examples 1, 2, and It can be seen that the capacities at the first cycle and the 30th cycle are higher than those of the secondary battery of No. 5.

【0076】一方、実施例5と同様な原料を用いルイス
酸触媒を使用しないで処理して得た高分子化縮合芳香環
化合物(IB /IA =2.5)を含む負極を備えた比較
例1の二次電池は、IB /IA が2を越えるため、実施
例5の二次電池に比べて所期容量、サイクル容量が大幅
に減少していることがわかる。
[0076] On the other hand, comprising a negative electrode containing Example 5 and polymerized fused aromatic ring compound obtained by the process without using a Lewis acid catalyst using the same raw materials (I B / I A = 2.5 ) Since the secondary battery of Comparative Example 1 has an I B / I A value of more than 2, it can be seen that the intended capacity and cycle capacity are greatly reduced as compared with the secondary battery of Example 5.

【0077】また、比較例2、3の二次電池は実施例6
と同様な原料から合成した材料を含む負極を備えている
が、アモルファスでIB /IA が2を越える高分子化縮
合芳香環化合物を含む負極を備えた比較例2および炭素
体を含む負極を備えた比較例3はいずれも実施例6の二
次電池に比べて容量が大幅に低下していることがわか
る。
The secondary batteries of Comparative Examples 2 and 3 are the same as those of Example 6.
Comparative Example 2 provided with a negative electrode containing a material synthesized from a raw material similar to the above, but provided with a negative electrode containing a polymerized condensed aromatic ring compound which is amorphous and has an I B / I A of more than 2, and a negative electrode containing a carbon body It can be seen that in Comparative Example 3 including the above, the capacity is significantly reduced as compared with the secondary battery of Example 6.

【0078】なお、前記実施例では円筒形リチウム二次
電池に適用した例を説明したが、角形リチウム二次電池
にも同様に適用できる。また、前記電池の容器内に収納
される電極群は渦巻形に限らず、正極、セパレータおよ
び負極をこの順序で複数積層した形態にしてもよい。
In addition, although the example applied to the cylindrical lithium secondary battery has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to a prismatic lithium secondary battery in the same manner. Further, the electrode group housed in the battery container is not limited to the spiral shape, and may have a form in which a plurality of positive electrodes, separators and negative electrodes are laminated in this order.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
容量でサイクル寿命に長いリチウム二次電池を提供でき
る。
As described above, according to the present invention, a lithium secondary battery having a high capacity and a long cycle life can be provided.

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

【図1】本発明に係わる円筒形リチウム二次電池を示す
部分断面図。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cylindrical lithium secondary battery according to the present invention.

【図2】本発明の実施例1における高分子化縮合芳香環
化合物の赤外吸収スペクトルを示す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an infrared absorption spectrum of a polymerized condensed aromatic ring compound in Example 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施例1における高分子化縮合芳香環
化合物のX線回折を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing X-ray diffraction of a polymerized condensed aromatic ring compound in Example 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施例2における高分子化縮合芳香環
化合物の赤外吸収スペクトルを示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an infrared absorption spectrum of a polymerized condensed aromatic ring compound in Example 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施例3に用いられる原料である液状
石油ピッチの赤外吸収スペクトルを示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an infrared absorption spectrum of liquid petroleum pitch which is a raw material used in Example 3 of the present invention.

【図6】本発明の実施例3における高分子化縮合芳香環
化合物の赤外吸収スペクトルを示す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an infrared absorption spectrum of a polymerized condensed aromatic ring compound in Example 3 of the present invention.

【図7】比較例1における高分子化縮合芳香環化合物の
赤外吸収スペクトルを示す特性図。
7 is a characteristic diagram showing an infrared absorption spectrum of a polymerized condensed aromatic ring compound in Comparative Example 1. FIG.

【図8】比較例2における高分子化縮合芳香環化合物の
X線回折を示す特性図。
8 is a characteristic diagram showing X-ray diffraction of a polymerized condensed aromatic ring compound in Comparative Example 2. FIG.

【図9】比較例3における炭素体の赤外吸収スペクトル
を示す特性図。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing an infrared absorption spectrum of a carbon body in Comparative Example 3.

【図10】比較例3における炭素体のX線回折を示す特
性図。
10 is a characteristic diagram showing X-ray diffraction of a carbon body in Comparative Example 3. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…有底円筒状の容器、3…電極群、4…正極、5…セ
パレ―タ、6…負極、8…絶縁封口板、9…正極端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylindrical container with a bottom, 3 ... Electrode group, 4 ... Positive electrode, 5 ... Separator, 6 ... Negative electrode, 8 ... Insulating sealing plate, 9 ... Positive electrode terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 隆久 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takahisa Osaki 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated Toshiba Research and Development Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 容器内に収納され、縮合芳香環化合物、
縮合芳香環化合物を含有する石油系ピッチおよび同化合
物を含有する石炭系ピッチから選ばれる少なくとも1種
をルイス酸触媒の存在下で脱水素縮合して前駆体を生成
し、これを不活性ガス雰囲気または真空雰囲気、400
〜800℃で加熱処理することにより得られるリチウム
イオンを吸蔵・放出する高分子化縮合芳香環化合物を含
む負極と、 前記容器内に収納され、前記負極にセパレータを挟んで
配置された正極と、 前記容器内に収容された非水電解液とを具備したことを
特徴とするリチウム二次電池。
1. A fused aromatic ring compound housed in a container,
At least one selected from a petroleum-based pitch containing a condensed aromatic ring compound and a coal-based pitch containing the same compound is dehydrogenatively condensed in the presence of a Lewis acid catalyst to produce a precursor, which is prepared under an inert gas atmosphere. Or vacuum atmosphere, 400
A negative electrode containing a polymerized condensed aromatic ring compound that absorbs and releases lithium ions, which is obtained by heat treatment at ˜800 ° C., and a positive electrode that is housed in the container and is disposed with the separator sandwiched between the negative electrodes. A lithium secondary battery, comprising: a non-aqueous electrolyte solution contained in the container.
【請求項2】 容器内に収納され、X線回折法において
2θが16〜30゜の範囲に炭素体の(002)回折に
相当するピークを有し、前記回折から求められる平均層
間距離d(002) が0.39nm以下で、かつ赤外分光法
において1600cm-1付近に芳香環骨格振動による吸
収を持ち、この吸収の強度と芳香環面外変角振動による
吸収ピークの強度をそれぞれIA 、IB とした時、0≦
B /IA ≦2の関係を満たし、さらに真密度が1.2
〜2.0g/cm3 であるリチウムイオンを吸蔵・放出
する高分子化縮合芳香環化合物を含む負極と、 前記容器内に収納され、前記負極にセパレータを挟んで
配置された正極と、 前記容器内に収容された非水電解液とを具備したことを
特徴とするリチウム二次電池。
2. An X-ray diffraction method has a peak corresponding to the (002) diffraction of a carbon body in an X-ray diffraction method in the range of 20 to 16 °, and the average interlayer distance d ( 002) is 0.39 nm or less and has absorption due to aromatic ring skeleton vibration at around 1600 cm −1 in infrared spectroscopy, and the intensity of this absorption and the intensity of absorption peak due to out-of-plane bending of aromatic ring are respectively I A , I B , 0 ≦
The relationship of I B / I A ≦ 2 is satisfied, and the true density is 1.2.
A negative electrode containing a polymerized condensed aromatic ring compound that absorbs and releases lithium ions of up to 2.0 g / cm 3 , a positive electrode that is housed in the container and that is disposed with a separator sandwiched between the negative electrode, and the container A lithium secondary battery, comprising: a non-aqueous electrolyte solution contained therein.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008257888A (en) * 2007-03-30 2008-10-23 Nippon Chemicon Corp Carbon material for electrode of electrochemical element, manufacturing method therefor, and electrode for electrochemical element

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