JPH09161838A - Battery - Google Patents

Battery

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Publication number
JPH09161838A
JPH09161838A JP7319018A JP31901895A JPH09161838A JP H09161838 A JPH09161838 A JP H09161838A JP 7319018 A JP7319018 A JP 7319018A JP 31901895 A JP31901895 A JP 31901895A JP H09161838 A JPH09161838 A JP H09161838A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode sheet
battery according
conductive material
positive electrode
negative electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP7319018A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahide Taniguchi
雅英 谷口
Kazuhiko Hashisaka
和彦 橋阪
Isamu Sakuma
勇 佐久間
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP7319018A priority Critical patent/JPH09161838A/en
Publication of JPH09161838A publication Critical patent/JPH09161838A/en
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    • YGENERAL 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
    • 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
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    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a filling rate, capacity, and a cycle characteristic by using a conductive material, different from that of the other surface, to one surface of at least one electrode seat out of positive and negative battery seats. SOLUTION: Conductive material, containing carbon material, a transition metallic compound, and binding material is coated on one surface of a current collecting body to obtain a positive electrode sheet, and also the conductive material, containing carbonaceous material, is coated on one surface of a current collector to obtain a negative electrode sheet. And conductive material, having a different mean particle diameter, is coated on the other side surface of at least one electrode sheet of these positive and negative electrode sheets.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、正極、負極、セパ
レータをスパイラル状に巻いた電極体を用いた電池に関
するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery using an electrode body in which a positive electrode, a negative electrode and a separator are spirally wound.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、携帯電話、ノート
型パソコン等のポータブル機器の普及に伴い、小型かつ
軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつあ
る。現在使用されている二次電池の多くはアルカリ電解
液を用いたニッケル−カドミウム電池であるが、平均電
池電圧が1.2Vと低いため、エネルギー密度を高くするこ
とは困難である。そのため、負極に金属リチウムを使用
した高エネルギー二次電池の研究が行われてきた。
2. Description of the Related Art In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras, mobile phones, and notebook computers, there is an increasing demand for small, lightweight, high-capacity secondary batteries. Most of the secondary batteries currently used are nickel-cadmium batteries using an alkaline electrolyte, but it is difficult to increase the energy density because the average battery voltage is as low as 1.2V. Therefore, research on high energy secondary batteries using metallic lithium for the negative electrode has been conducted.

【0003】ところが、金属リチウムを負極に使用する
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
ため、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、このような安全上の問題を解決
し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能なもの
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吸蔵(ドーピング)され、金属リチ
ウムと同電位になり金属リチウムの代わりに負極に使用
することができることを利用したものである。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放出
(脱ドーピング)されて元の正極材料に戻る。このよう
な、リチウムイオンをドーピング可能な炭素質材料を負
極として用いた場合には、デンドライト生成の問題も小
さく、また金属リチウムが存在しないため、安全性にも
優れており、現在、活発に研究が行われている。
However, in a secondary battery using metallic lithium as a negative electrode, there is a risk that lithium will grow in a dendritic form due to repeated charging and discharging, causing a short circuit and ignition. In addition, since highly active metal lithium is used, the risk is inherently high, and there are many problems in using it for consumer use. In recent years, lithium ion secondary batteries using various carbonaceous materials have been devised as a device that solves such a safety problem and enables high energy peculiar to lithium electrodes. This method utilizes the fact that during charging, lithium ions are occluded (doping) in the carbonaceous material to have the same potential as that of metallic lithium, which can be used for the negative electrode instead of metallic lithium. In addition, doped lithium ions are released from the negative electrode during discharge.
(Dedoping) is performed to return to the original positive electrode material. When such a carbonaceous material that can be doped with lithium ions is used as the negative electrode, the problem of dendrite formation is small, and since there is no metallic lithium, it has excellent safety. Is being done.

【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、特開昭58-93176、特開昭58-192266、
特開昭62-90863、特開昭62-122066、特開平2-66856等が
公知であり、リチウムイオン二次電池に用いられる電極
体の形状としては、正極、負極、セパレータをスパイラ
ル状に巻き込んだ形状が一般的である。
As a secondary battery using an electrode using the above-mentioned carbonaceous material doped with lithium ions,
JP-A-57-208079, JP-A-58-93176, JP-A-58-192266,
JP-A-62-90863, JP-A-62-122066, JP-A-2-66856 and the like are known, and as the shape of the electrode body used in the lithium-ion secondary battery, a positive electrode, a negative electrode, and a separator are spirally wound. The shape is generally common.

【0005】しかしながら、スパイラル状の電極体を用
いる場合、正極、負極のそれぞれの電極シートが渦巻き
状に変形し、正極シート、負極シートともに外周面では
電極材料に引張りの力がかかり、反対に内周面は圧縮の
力がかかる。従って、電極材料は平板の状態で塗布され
るにもかかわらず、外周面では電極材料は引き延ばさ
れ、内周面の電極材料は縮められる。
However, when the spiral electrode body is used, the respective electrode sheets of the positive electrode and the negative electrode are deformed in a spiral shape, and a tensile force is applied to the electrode material on the outer peripheral surfaces of both the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and conversely The peripheral surface is compressed. Therefore, although the electrode material is applied in a flat plate state, the electrode material is stretched on the outer peripheral surface and the electrode material on the inner peripheral surface is contracted.

【0006】また、スパイラル状電極体では、一定体積
に電極材料をできるだけ多く充填しようとすると、電極
材料の塗布厚みを大きくする必要があるが、厚みが増す
につれて外周面と内周面にかかる力が大きくなり、とく
に、外周面では、最悪の場合、電極材料に亀裂が生じる
という問題があった。
Further, in the spiral electrode body, when it is attempted to fill the constant volume with the electrode material as much as possible, it is necessary to increase the coating thickness of the electrode material, but as the thickness increases, the force applied to the outer peripheral surface and the inner peripheral surface is increased. Has a problem that the electrode material is cracked on the outer peripheral surface in the worst case.

【0007】さらに、スパイラル電極では、外周面で引
き延ばされる分を考慮して、スパイラル状態での正極、
負極の充放電特性、とくにイオンの移動速度や電気当量
比(バランス)を適正にする必要があるので、通常、外
周面の塗布量を内周面よりも多くする方法が採られてい
る。しかし、この方法では、電極材料を塗布後、電極シ
ートを高温乾燥する工程、プレスする工程などで、熱膨
張、熱収縮、圧力延伸により電極シートに反りを生じや
すく、その後のスパイラル状への巻き込み時に、巻きず
れを生じ、ひいては、正極シート、負極シートのエッジ
部分による短絡を引き起こすことがあった。
Further, in the spiral electrode, the positive electrode in the spiral state,
Since it is necessary to optimize the charge / discharge characteristics of the negative electrode, especially the ion moving speed and the electric equivalence ratio (balance), a method is usually adopted in which the outer peripheral surface is coated more than the inner peripheral surface. However, in this method, after the electrode material is applied, the electrode sheet is liable to warp due to thermal expansion, thermal contraction, or pressure stretching in the steps of drying the electrode sheet at high temperature and pressing, etc., and then winding into a spiral shape. Occasionally, misalignment occurred, which eventually caused a short circuit due to the edge portions of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】充填率が高く、高容量
かつサイクル特性が良好で、安全性の高い電池を得るこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to obtain a battery having a high filling rate, a high capacity, good cycle characteristics, and high safety.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、充填率が
高く、高容量かつサイクル特性が良好で、安全性の高い
電池を検討した結果、本発明を達成した。
The present inventors have achieved the present invention as a result of studying a battery having a high filling rate, a high capacity, good cycle characteristics, and high safety.

【0010】すなわち、本発明は、正極シート、負極シ
ートをスパイラル状に巻回してなる電極体を用いた電池
において、正極シート、負極シートの少なくとも電極シ
ートのひとつの面に他の面と種類の異なる導電材が用い
られていることを特徴とする電池に関する。
That is, according to the present invention, in a battery using an electrode body formed by spirally winding a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, at least one surface of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet has at least one surface different from the other surface. A battery characterized in that different conductive materials are used.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明者らは、高性能電池につい
て鋭意検討を行った結果、塗布時の表裏の厚み差を生じ
させずに、外周面と内周面において特性の異なる導電材
を用いることにより、スパイラル形状において正極、負
極の外周面と内周面のバランスを適正にすることが可能
となることを見出した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of intensive studies on high-performance batteries, the present inventors have found that a conductive material having different characteristics on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface is formed without causing a difference in thickness between the front and back during coating. It has been found that, by using it, it becomes possible to make the balance between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the positive electrode and the negative electrode in the spiral shape proper.

【0012】すなわち、本発明の目的は、電子の授受を
するための正極、負極における活物質の量比(バラン
ス)を最適化するために、外周面にあたる部分と内周面
にあたる部分の導電材の特性、好ましくは、電気伝導性
を変えて、外周面、および、内周面の電極材料の電気伝
導性、イオン伝導性を制御し、最適な電池を得ることで
ある。
That is, the object of the present invention is to optimize the amount ratio (balance) of the active materials in the positive electrode and the negative electrode for electron transfer, in the part corresponding to the outer peripheral surface and the part corresponding to the inner peripheral surface of the conductive material. (2) The electric conductivity and ionic conductivity of the electrode material on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface are controlled by changing the characteristics, preferably electric conductivity, to obtain an optimum battery.

【0013】本発明の電池では、電極シートの少なくと
もひとつの面に他の面と種類の異なる導電材を用いられ
る。
In the battery of the present invention, a conductive material different in type from other surfaces is used on at least one surface of the electrode sheet.

【0014】本発明の電池に使用可能な導電材として
は、例えば、炭素材料、金属粉末などが挙げられ、とく
に好ましい導電材としては、各種カーボンブラック、人
工黒鉛が挙げられる。
Examples of the conductive material that can be used in the battery of the present invention include carbon materials and metal powders, and particularly preferable conductive materials include various carbon blacks and artificial graphite.

【0015】さらに、リチウムイオン電池の場合、正極
から放出されるリチウムイオンの一部が負極の導電材に
吸蔵され、電気容量に寄与するリチウムイオンの量を実
質的に減少するので、負極の導電材としては、炭素材料
が特に好ましく、正極量と負極量のバランスをよりよく
制御するためには、リチウムイオンの吸蔵が可能で、か
つ放出量が少ない炭素材料を用いることがより好まし
い。
Further, in the case of a lithium-ion battery, a part of the lithium ions released from the positive electrode is occluded in the conductive material of the negative electrode and the amount of lithium ions contributing to the electric capacity is substantially reduced, so that the conductivity of the negative electrode is reduced. As the material, a carbon material is particularly preferable, and in order to better control the balance between the amount of the positive electrode and the amount of the negative electrode, it is more preferable to use a carbon material capable of absorbing lithium ions and releasing a small amount.

【0016】また、リチウムイオンの吸蔵による正負極
のバランス制御などを行う場合、導電材の特性を制御す
る好ましい方法として、導電材を焼成することが挙げら
れ、焼成温度や時間、雰囲気条件などにより、最適の特
性を示す導電材を得ることができる。さらに、これらの
焼成条件では、導電性を損ねることない条件を選ぶがよ
り望ましい。
When controlling the balance between the positive and negative electrodes by occluding lithium ions, the conductive material is preferably fired as a preferable method for controlling the characteristics of the conductive material, depending on the firing temperature, time, atmosphere conditions, and the like. Therefore, it is possible to obtain a conductive material exhibiting optimum characteristics. Furthermore, it is more desirable to select a condition that does not impair the conductivity under these firing conditions.

【0017】本発明の導電材では、外周面と内周面の厚
みを同一にして、充放電特性を変化させるには、正極シ
ート、負極シートともに外周面を内周面よりも電気伝導
性の高い導電材を用いることが好ましい。
In the conductive material of the present invention, in order to make the outer peripheral surface and the inner peripheral surface have the same thickness and change the charge / discharge characteristics, the outer peripheral surface of both the positive electrode sheet and the negative electrode sheet is more electrically conductive than the inner peripheral surface. It is preferable to use a high conductive material.

【0018】本発明の導電材では、形状、平均粒径、単
位重量あたりの表面積である比表面積を変えることによ
り、電気伝導性など特性が異なる導電材を使用すること
が好ましい。
In the conductive material of the present invention, it is preferable to use a conductive material having different characteristics such as electric conductivity by changing the shape, the average particle diameter and the specific surface area which is the surface area per unit weight.

【0019】本発明において導電材の添加量は、正極、
負極活物質の材料、形状、粒径、および結着材の種類、
配合量などによって最適値が変化するので実験的にが決
められるべきであるが、好ましくは、電極材料全体の0.
5〜30wt%、さらに好ましくは0.7〜20wt%が用いられ
る。添加量が0.5wt%未満では、導電効果が乏しく、20w
t%を超えると電極単位重量あたりの容量が低下する傾
向がある。
In the present invention, the conductive material is added in the positive electrode,
Material of negative electrode active material, shape, particle size, and type of binder,
Since the optimum value changes depending on the compounding amount and the like, it should be experimentally determined, but preferably 0.
5 to 30 wt%, more preferably 0.7 to 20 wt% is used. If the added amount is less than 0.5 wt%, the conductive effect is poor, and 20w
If it exceeds t%, the capacity per unit weight of the electrode tends to decrease.

【0020】本発明において導電材の粒径は、正極、負
極活物質の材料、形状、粒径、および結着材の種類、配
合量などによって最適値が変化するので実験的にが決め
られるべきであるが、好ましくは、一次粒子径が1nm〜1
00μm、さらに好ましくは5nm〜20μmの微粒子が用いら
れる。一次粒子径が1nmを下回るものは安定して製造し
にくく、また、100μmを超えるものは添加効果が小さく
なる傾向がある。
In the present invention, the particle size of the conductive material varies depending on the material, shape, particle size of the positive electrode and negative electrode active material, and the kind and blending amount of the binder, so that it should be determined experimentally. However, preferably, the primary particle size is 1 nm ~ 1
Fine particles of 00 μm, more preferably 5 nm to 20 μm are used. If the primary particle size is less than 1 nm, stable production is difficult, and if the primary particle size exceeds 100 μm, the effect of addition tends to be small.

【0021】本発明では正極に塗布される電極材料とし
て、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末などの炭素
質材料、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。
In the present invention, as the electrode material applied to the positive electrode, carbon fiber, carbonaceous material such as artificial or natural graphite powder, carbon fluoride, inorganic compound such as metal or metal oxide, organic polymer compound and the like are used. Can be used.

【0022】さらに、本発明では正極に塗布される電極
材料として、通常の二次電池において用いられる正極活
物質を挙げることができる。このような正極活物質とし
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
が挙げられる。本発明では電解質としてリチウム塩が好
ましく用いられるが、この場合には、コバルト、ニッケ
ル、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
などの遷移金属化合物が好ましく用いられる。特に、L
iCoO2、LiNiO2、LiMn24、LiyNi1-x
x2(M:Ti、V、Mn、Feのいずれか)、Li
1-x-axNi1-y-by2(ただし、Aは少なくとも1種
類のアルカリもしくはアルカリ土類金属元素、とくに好
ましくは、Mg、Srが挙げられ、Bは少なくとも1種
類の遷移金属元素であり、好ましくはCo、Feであ
る)は、エネルギー密度も大きいために、最も好ましく
使用される。その中で特に、Li1-x-axNi1-y-by
2は、0<x≦0.1、0≦y≦0.3、-0.1≦a≦0.1、-0.15≦
b≦0.15(ただし、A、Bが2種類以上の元素からなる
場合は、xはLiを除 くアルカリもしくはアルカリ土
類金属の総モル数、yはNiを除く全遷移金属元素の総
モル数であり、y=0の場合はAは少なくとも1種類以上
のアルカリ土類金 属を含む)場合、優れた特性の正極
材を得ることができる。また、この場合、A、Bの種
類、数、組成を変えたり、x、y、a、bを変えた正極材を
用いることよって特性の異なる活物質を得ることが可能
であるため、非常に好適である。
Further, in the present invention, as an electrode material applied to the positive electrode, a positive electrode active material used in a usual secondary battery can be mentioned. Examples of such a positive electrode active material include inorganic compounds such as transition metal oxides and transition metal chalcogens containing an alkali metal, polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyaniline,
Examples thereof include conjugated polymers such as polypyrrole and polythiophene, crosslinked polymers having a disulfide bond, and thionyl chloride. In the present invention, a lithium salt is preferably used as the electrolyte, but in this case, cobalt, nickel, manganese, molybdenum, vanadium, chromium, iron,
Transition metal oxides such as copper and titanium and transition metal compounds such as transition metal chalcogens are preferably used. In particular, L
iCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , Li y Ni 1-x M
x O 2 (M: Ti, V, Mn, or Fe), Li
1-xa A x Ni 1- yb B y O 2 ( however, A is at least one alkali or alkaline earth metal element, particularly preferably, Mg, Sr can be mentioned, B is at least one transition metal element And preferably Co and Fe) are most preferably used because of their large energy density. Especially wherein, Li 1-xa A x Ni 1-yb B y
O 2 is 0 <x≤0.1, 0≤y≤0.3, -0.1≤a≤0.1, -0.15≤
b ≦ 0.15 (However, when A and B are composed of two or more elements, x is the total number of moles of alkali or alkaline earth metal excluding Li, and y is the total number of moles of all transition metal elements excluding Ni. In the case of y = 0, A contains at least one kind of alkaline earth metal) and a positive electrode material having excellent characteristics can be obtained. Further, in this case, it is possible to obtain active materials having different characteristics by changing the types, numbers, and compositions of A and B, or by using positive electrode materials with different x, y, a, and b. It is suitable.

【0023】正極活物質が、金属あるいは金属酸化物な
どの無機化合物の場合は、カチオンのドープと脱ドープ
による充放電反応が生じ、有機高分子化合物の場合は、
アニオンのドープと脱ドープによる充放電反応が生じる
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、特に限定されることはない。
When the positive electrode active material is an inorganic compound such as a metal or a metal oxide, a charge / discharge reaction occurs due to cation doping and dedoping, and when it is an organic polymer compound,
A charge / discharge reaction occurs due to anion doping and dedoping, but these are appropriately selected according to the required positive electrode characteristics of the battery and are not particularly limited.

【0024】本発明では負極に塗布される電極材料とし
て、炭素繊維、人造あるいは天然の黒鉛粉末、フッ化カ
ーボンなどの炭素質材料、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。
In the present invention, as the electrode material applied to the negative electrode, carbon fiber, artificial or natural graphite powder, carbonaceous material such as fluorocarbon, inorganic compound such as metal or metal oxide, organic polymer compound, etc. Can be used.

【0025】本発明では負極に塗布される電極材料とし
ては、好ましくは、炭素繊維が用いられる。この場合、
炭素繊維は、特に限定されるものではないが、一般に有
機物を繊維状に焼成したものが用いられる。本発明で用
いられる炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニト
リル(PAN)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、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が挙げられ、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。さらに、これらの炭素繊維の中では、PAN
系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維がより好ましく用いられ
る。特に、リチウムなどの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
系炭素繊維が特に好ましい。 本発明で好ましく使用さ
れる炭素繊維の直径は、それぞれの電極または電池の形
態により適宜決められるが、一般的には、直径1 〜100
μmの炭素繊維が好ましくは用いられ、直径3 〜20μmの
炭素繊維がさらに好ましい。また、必要に応じ て直径
の異なった炭素繊維を数種類用いることも可能である。
In the present invention, carbon fiber is preferably used as the electrode material applied to the negative electrode. in this case,
The carbon fiber is not particularly limited, but a fibrous organic material is generally used. The carbon fiber used in the present invention, for example, PAN-based carbon fiber obtained from polyacrylonitrile (PAN), pitch-based carbon fiber obtained from pitch such as coal or petroleum, cellulose-based carbon fiber obtained from cellulose, low molecular weight Vapor grown carbon fibers obtained from organic gas, livinyl alcohol, lignin, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, phenol resin, carbon fibers obtained by firing furfuryl alcohol, etc., and the like, electrodes and batteries Depending on the characteristics, carbon fibers satisfying the characteristics are appropriately selected. Furthermore, among these carbon fibers, PAN
Carbon fibers and pitch carbon fibers are more preferably used. Especially when used as the negative electrode of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing an alkali metal salt such as lithium, PAN
Carbon-based fibers are particularly preferred. The diameter of the carbon fiber preferably used in the present invention is appropriately determined depending on the form of each electrode or battery, but generally, the diameter is 1 to 100.
Carbon fibers having a diameter of 3 to 20 μm are preferably used, and carbon fibers having a diameter of 3 to 20 μm are more preferable. It is also possible to use several kinds of carbon fibers having different diameters, if necessary.

【0026】さらに、本発明で好ましく使用される炭素
繊維の長さは、特に制限はないが、通例、好ましくは10
0μm以下、さらに好ましくは50μm以下にする。炭素繊
維の長さが、100μmを越えるとはコーターを用いて均一
に塗布しづらくなるので好ましくはない。また、炭素繊
維の長さを炭素繊維の直径より短くすると、繊維方向に
破壊する危険性が生じるので、炭素繊維の長さは炭素繊
維直径以上であることがより好ましい。
Further, the length of the carbon fiber preferably used in the present invention is not particularly limited, but it is usually preferably 10
The thickness is 0 μm or less, more preferably 50 μm or less. When the length of the carbon fiber exceeds 100 μm, it is difficult to apply the carbon fiber uniformly using a coater, which is not preferable. If the length of the carbon fiber is shorter than the diameter of the carbon fiber, there is a risk of breaking in the fiber direction. Therefore, the length of the carbon fiber is more preferably the carbon fiber diameter or more.

【0027】また、これらの電極材料は、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。
Further, these electrode materials can be used as active electrodes for various batteries, such as primary batteries and secondary batteries.
What kind of battery is used is not particularly limited.

【0028】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、アルカリ金属やカチオンがドープさ
れる炭素質材料を負極に、アニオンがドープされる材料
を正極に用いられる。
When used in a non-aqueous electrolyte secondary battery containing an alkali metal salt, a carbonaceous material doped with an alkali metal or a cation is used for the negative electrode, and a material doped with an anion is used for the positive electrode.

【0029】このようにして得られた電極材料は、各種
の電池の電極として利用可能であり、電池の種類は特に
限定されないが、好ましくは二次電池の電極に用いられ
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。
The electrode material thus obtained can be used as an electrode of various batteries, and the type of the battery is not particularly limited, but it is preferably used as an electrode of a secondary battery. Particularly preferable secondary batteries include secondary batteries using a non-aqueous electrolyte solution containing an alkali metal salt such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, and phosphorus hexafluoride / lithium.

【0030】本発明で用いられるセパレータは、正極と
負極が短絡することを防止するためのものであれば特に
制限はない。電解液の浸透性がよく、電子やイオンの移
動抵抗にならないことが望ましく、代表的な素材として
は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリ
アクリレート、ポリメタクリレート、ポリスルホン、ポ
リカーボネート、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙
げられる。この中でも、とくに、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスルホンなどが強度、安全性に優れてお
り好ましい。セパレータの形状としては、多孔性膜や不
織布などが一般的にあげられるが、電池缶への充填率を
上げやすいことから、多孔性膜が好ましい。さらに、多
孔性膜は、対称膜,非対称膜が一般的であるが、強度,
安全性を向上させるために、複数種類の膜を積層した複
合膜とすることも可能である。多孔膜の空孔率は、電子
やイオンの透過性を高めるためになるべく高い方がよい
が、膜の強度低下を招く可能性があるため、素材や膜厚
に応じて決定される。一般的には、膜厚は20〜100μm、
空孔率は30〜80%が望ましい。また、孔の径は電極シー
トより脱離した活物質、結着材、導電材が透過しない範
囲であることが望ましく、具体的には、平均孔径が0.01
〜1μmのものが好ましい。
The separator used in the present invention is not particularly limited as long as it prevents short circuit between the positive electrode and the negative electrode. It is desirable that the electrolyte has good permeability and does not become a resistance to transfer of electrons and ions. Typical materials include polyester, polyamide, polyolefin, polyacrylate, polymethacrylate, polysulfone, polycarbonate, and polytetrafluoroethylene. To be Among these, polypropylene, polyethylene, polysulfone and the like are particularly preferable because they are excellent in strength and safety. The shape of the separator is generally a porous film or a non-woven fabric, but a porous film is preferable because the filling rate in the battery can is easily increased. Further, the porous membrane is generally a symmetric membrane or an asymmetric membrane, but the strength,
In order to improve safety, it is also possible to use a composite membrane in which a plurality of types of membranes are laminated. The porosity of the porous film is preferably as high as possible in order to enhance the permeability of electrons and ions, but it may cause a decrease in the strength of the film and is therefore determined according to the material and the film thickness. Generally, the film thickness is 20-100 μm,
A porosity of 30-80% is desirable. Further, the diameter of the pores is preferably a range in which the active material detached from the electrode sheet, the binder, and the conductive material do not permeate, and specifically, the average pore diameter is 0.01
It is preferably about 1 μm.

【0031】本発明の電池に用いられる結着材として
は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
く、特に限定されない。また、結着材を溶液やエマルジ
ョンなどの状態で使用することも可能である。結着材と
しての添加量は、電極材料中に通常0.01wt%〜40wt%で用
いられる。結着材としては、例えば、各種エポキシ樹
脂、セルロース樹脂、有機フッ素系ポリマ、およびコポ
リマ、アクリル樹脂、有機クロル系樹脂、ポリイミド、
ポリアミド、ポリカーボネートなどが挙げられる。特
に、安定性の点から有機フッ素系ポリマおよびコポリマ
が好ましく、中でもポリテトラフルオロエチレン、ポリ
フッ化ビニリデン、六フッ化プロピレンポリマおよびコ
ポリマが好ましい結着材として挙げられる。
The binder used in the battery of the present invention may be either a thermoplastic resin or a thermosetting resin, and is not particularly limited. It is also possible to use the binder in the form of a solution or emulsion. The amount of the binder added is usually 0.01 wt% to 40 wt% in the electrode material. Examples of the binder include various epoxy resins, cellulose resins, organic fluorine-based polymers, and copolymers, acrylic resins, organic chloro-based resins, polyimides,
Examples thereof include polyamide and polycarbonate. In particular, organic fluorine-based polymers and copolymers are preferable from the viewpoint of stability, and among them, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, propylene hexafluoride polymer and copolymers are preferable binders.

【0032】正極材料、負極材料を集電体に塗布して電
極シートを作製する方法は特に限定されないが、本発明
の性質上、結着材や導電材などとともに溶媒に分散させ
た溶液を塗布後、乾燥させたり、活物質を導電性結着材
や導電材と結着材の混合物を用いて集電体に張り付ける
方法が一般的である。
The method for applying the positive electrode material and the negative electrode material to the current collector to prepare an electrode sheet is not particularly limited, but in view of the properties of the present invention, a solution dispersed in a solvent is applied together with a binder, a conductive material and the like. After that, a general method is to dry or attach the active material to the current collector using a conductive binder or a mixture of a conductive material and a binder.

【0033】本発明における集電体は、金属を箔状、網
状、ラス状などの形態で用いることが可能であるが、こ
れらは特に限定されるものではない。
In the current collector of the present invention, metal may be used in the form of foil, mesh, lath, etc., but these are not particularly limited.

【0034】正極シート、負極シートは、集電体の片面
もしくは両面に電極材料を塗布することにより得ること
ができる。集電体の片面に電極材料を塗布した場合は、
2枚を集電体同士重ねることによって両面に塗布した場
合と同じ形態をとることが好ましい。しかし、片面塗布
の場合、集電体と電極材料の膨脹、収縮特性の違いか
ら、電極シートの熱処理やプレスをおこないにくく、ま
た、スパイラル状に巻回する際に巻きずれを起こしやす
いので、集電体の両面に電極材料を塗布することが望ま
しい。
The positive electrode sheet and the negative electrode sheet can be obtained by applying an electrode material on one side or both sides of the current collector. If the electrode material is applied to one side of the current collector,
It is preferable to take the same form as in the case where two current collectors are overlapped with each other to coat both surfaces. However, in the case of single-sided coating, it is difficult to heat or press the electrode sheet due to the difference in expansion and contraction characteristics between the current collector and the electrode material, and winding is likely to occur when spirally wound. It is desirable to apply the electrode material to both surfaces of the electric body.

【0035】本発明の電池に使用される電解液に含まれ
る電解質としては、アルカリ金属のハロゲン化物、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。特にリチウム塩
は、標準電極電位が最も低いので、大きな電位差を得る
ことができるので、電解液に含まれる電解質としては、
リチウム塩を使用することがより好ましい。
The electrolyte contained in the electrolytic solution used in the battery of the present invention includes alkali metal halides, perchlorates, thiocyanates, borofluorides, and phosphorus fluorides.
Arsenic fluoride, aluminum fluoride, trifluoromethyl sulfate, etc. are preferably used. Lithium salt, in particular, has the lowest standard electrode potential, and therefore a large potential difference can be obtained. Therefore, as the electrolyte contained in the electrolytic solution,
More preferably, a lithium salt is used.

【0036】本発明に使用される電解液に用いられる溶
媒は、特に限定されず、従来の溶媒が用いられ、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、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の溶媒としては、プロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネ
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、ジエチレンカーボネート、
及びこれらの誘導体や混合物などが好ましく用いられ
る。
The solvent used in the electrolytic solution used in the present invention is not particularly limited, and a conventional solvent is used, and examples thereof include an acid or alkaline aqueous solution, or a non-aqueous solvent. Among these, as the solvent of the electrolytic solution of the secondary battery comprising a non-aqueous electrolytic solution containing an alkali metal salt, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, N, N- Dimethylformamide, dimethylsulfoxide, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane,
Methyl formate, sulfolane, oxazolidone, thionyl chloride, 1,2-dimethoxyethane, diethylene carbonate,
And derivatives and mixtures of these are preferably used.

【0037】本発明に用いられる電池は、スパイラル状
に巻回された電極体を使用する電池であれば特に制限は
ないが、高エネルギー密度を要求する携帯用機器搭載用
の電池としては、負極材料としてアルカリ金属を用いた
電池や、炭素質材料へのカチオンあるいはアニオンのド
ーピングを利用した二次電池が効果的である。
The battery used in the present invention is not particularly limited as long as it is a battery using an electrode body wound in a spiral shape, but as a battery for mounting on portable equipment requiring a high energy density, a negative electrode is used. A battery using an alkali metal as a material and a secondary battery using cation or anion doping to a carbonaceous material are effective.

【0038】また、スパイラル状電極体を装填する電池
缶は、特に限定されるものではないが、耐腐食のため鉄
にメッキを施した電池缶、ステンレス鋼製電池缶など
が、強度、耐食性、加工性に優れるので好ましい。ま
た、各種エンジニアリングプラスチックスを使用して軽
量化をはかることも可能であり、各種エンジニアリング
プラスチックスと金属との併用も可能である。
The battery can loaded with the spiral electrode body is not particularly limited, but a battery can plated with iron for corrosion resistance, a stainless steel battery can and the like have strength, corrosion resistance, It is preferable because it is excellent in workability. Further, it is possible to reduce the weight by using various engineering plastics, and it is also possible to use various engineering plastics and metal together.

【0039】さらに、本発明におけるスパイラルの形状
は、必ずしも真円筒形である必要はなく、スパイラル断
面が楕円である長円筒形やスパイラル断面が長方形をは
じめとする角柱の様な形状をとってもかまわない。この
場合、電池缶も電極体の形状に応じた形状をとることが
可能である。代表的な使用形態としては、筒状で底のあ
る電池缶にスパイラル状電極体と電解液を装填し、電極
シートから取り出したリードがキャップと電池缶に溶接
された状態で封がされている形態が最も一般的な形態と
して挙げられるが、この形態に限定されない。
Further, the shape of the spiral in the present invention does not necessarily have to be a true cylindrical shape, and may be a long cylinder shape having an elliptical spiral cross section or a prismatic shape such as a rectangular spiral cross section. . In this case, the battery can can also take a shape corresponding to the shape of the electrode body. As a typical use form, a spirally-shaped electrode body and an electrolytic solution are loaded into a cylindrical battery can having a bottom, and leads taken out from the electrode sheet are sealed in a state of being welded to the cap and the battery can. The form is mentioned as the most common form, but is not limited to this form.

【0040】[0040]

【実施例】以下実施例をもって本発明をさらに具体的に
説明する。ただし、本発明はこれにより限定されるもの
ではない。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited by this.

【0041】実施例1 外周面用の正極材料は、正極活物質としてLiCoO2
を80wt%、結着材としてポリフッ化ビニリデン (呉羽化
学株式会社製、KF1100)を5wt%、導電材として平均粒径
1μm、比表面積270m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会
社製、SP-270)を15wt%混合して作製した。内周面用の
正極材料は、正極活物質としてLiCoO2を80wt%、
結着材としてポリフッ化ビニリデン (呉羽化学株式会社
製、KF1100)を5wt%、導電材として平均粒径6μm、比表
面積20m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-2
0)を15wt%を用いて混合して作製した。集電体としてア
ルミニウム箔(厚さ20μm)を用い、上記の正極材料を集
電体上に、外周面、内周面ともに250g/m2塗布し、150℃
の熱処理を行った後、500kgf/cmの圧力でプレスを行
い、正極シートを得た。
Example 1 A positive electrode material for the outer peripheral surface was made of LiCoO 2 as a positive electrode active material.
80 wt%, polyvinylidene fluoride as a binder (Kureha Chemical Co., Ltd., KF1100) 5 wt%, average particle size as a conductive material
It was prepared by mixing 15 wt% of artificial graphite (SP-270, manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) having 1 μm and a specific surface area of 270 m 2 / g. The positive electrode material for the inner peripheral surface is 80 wt% of LiCoO 2 as a positive electrode active material,
5 wt% polyvinylidene fluoride (Kureha Chemical Co., Ltd., KF1100) as a binder, artificial graphite with an average particle diameter of 6 μm and a specific surface area of 20 m 2 / g as a conductive material (Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-2
0) was mixed by using 15 wt%. Aluminum foil (thickness 20 μm) is used as a current collector, and the positive electrode material is applied to the current collector on both the outer peripheral surface and the inner peripheral surface at 250 g / m 2 at 150 ° C.
After performing the heat treatment of 1., it was pressed at a pressure of 500 kgf / cm to obtain a positive electrode sheet.

【0042】つづいて負極活物質としてPAN系炭素繊維
(東レ株式会社製、トレカT300)を平均長30μmに短繊維
化したもの75wt%、結着材としてポリフッ化ビニリデン
(呉羽化学株式会社製、KF1100)を5wt%、導電材として
平均粒径6μm、比表面積20m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工
業株式会社製、SP-20)15wt%を外周面用、内周面用とも
に同じ比率で混練した。集電体として銅箔(厚さ10μm)
を用い、上記の負極材料を集電体上に、外周面、内周面
ともに80g/m2となるように塗布し、正極シートと同様に
熱処理、プレスを行い、負極シートを得た。
Next, as a negative electrode active material, PAN-based carbon fiber
(Toray Industries, Inc., trading card T300) 75 wt% made into short fibers with an average length of 30 μm, polyvinylidene fluoride as a binder
(Kureha Chemical Co., Ltd., KF1100) 5 wt%, conductive material having an average particle size of 6 μm, specific surface area of 20 m 2 / g artificial graphite (Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-20) 15 wt% for the outer peripheral surface, Kneading was carried out at the same ratio for both the peripheral surfaces. Copper foil (thickness 10 μm) as current collector
Using the above, the above negative electrode material was applied onto a current collector so that both the outer peripheral surface and the inner peripheral surface had a weight of 80 g / m 2, and heat treatment and pressing were performed in the same manner as the positive electrode sheet to obtain a negative electrode sheet.

【0043】これらの正極シート、負極シートを、多孔
質ポリプロピレンフィルム(ダイセル化学株式会社製、
セルガード#2500)のセパレータとして重ね合わせ、巻回
することによって円筒状の電極体を得た。これらの電極
体にはひび割れは発生しなかった。
A porous polypropylene film (manufactured by Daicel Chemical Co., Ltd.,
A cylindrical electrode body was obtained by stacking as a separator of Celguard # 2500) and winding. No cracks occurred in these electrode bodies.

【0044】さらに、この電極体を内容積5ccの電池缶
に装填し、電解液として1M硼弗化リチウムを含有する
ジメチルカーボネートとエチレンカーボネートの1:1混
合液を用いて、電池を作製した。この電池を、充電電流
400mA、定電圧値4.2V、充電時間2時間で定電流定電圧充
電し、放電電流200mA、放電終止電圧2.5Vで容量試験を
行ったところ、初回放電容量390mAh、充放電回数100回
で容量保持率は、80.9%であった。
Further, this electrode body was loaded into a battery can having an internal volume of 5 cc, and a battery was prepared by using a 1: 1 mixed solution of dimethyl carbonate and ethylene carbonate containing 1M lithium borofluoride as an electrolytic solution. This battery, charging current
400mA, constant voltage value 4.2V, constant current constant voltage charging with a charging time of 2 hours, capacity test with discharge current 200mA, discharge end voltage 2.5V, initial discharge capacity 390mAh, capacity retention at 100 charge / discharge cycles The rate was 80.9%.

【0045】実施例2 外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を3wt%、平均粒径1μm、比表面積270m2/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を12wt%を混合
したほかは、実施例1と同様にして、正極シートを作成
した。
Example 2 As a conductive material for the positive electrode material for the outer peripheral surface, artificial graphite having an average particle size of 6 μm and a specific surface area of 20 m 2 / g (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-
20) 3 wt%, average particle size 1 μm, specific surface area 270 m2 / g artificial graphite (Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-270) was mixed in the same manner as in Example 1 except that 12 wt% was mixed. It was created.

【0046】実施例1と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例1と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。
After obtaining a negative electrode sheet in the same manner as in Example 1, these positive electrode sheet and negative electrode sheet were obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a cylindrical electrode body. No cracks occurred in these electrode bodies.

【0047】実施例1と同様にして電池を作製した後、
実施例1と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量385mAh、充放電回数100回で容量保持率は、82.1
%であった。
After preparing a battery in the same manner as in Example 1,
When a capacity test was conducted under the same conditions as in Example 1, the initial discharge capacity was 385 mAh, the capacity retention ratio was 100 times when the number of charge and discharge was 100 times, and the capacity retention rate was 82.1.
%Met.

【0048】実施例3 外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を6wt%、平均粒径1μm、比表面積270m2/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を9wt%を混合し
たほかは、実施例1と同様にして、正極シートを作成し
た。
Example 3 As a conductive material for the positive electrode material for the outer peripheral surface, artificial graphite having an average particle size of 6 μm and a specific surface area of 20 m 2 / g (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-
20) 6 wt%, average particle size 1 μm, specific surface area 270 m 2 / g artificial graphite (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-270) was mixed in the same manner as in Example 1 except that 9 wt% was mixed. Created a sheet.

【0049】実施例1と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例1と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。
After obtaining a negative electrode sheet in the same manner as in Example 1, these positive electrode sheet and negative electrode sheet were obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a cylindrical electrode body. No cracks occurred in these electrode bodies.

【0050】実施例1と同様にして電池を作製した後、
実施例1と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量383mAh、充放電回数100回で容量保持率は、83.2
%であった。
After producing a battery in the same manner as in Example 1,
When a capacity test was performed under the same conditions as in Example 1, the initial discharge capacity was 383 mAh, and the capacity retention rate was 100% when the number of charge / discharge cycles was 100 times.
%Met.

【0051】実施例4 外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を9wt%、平均粒径1μm、比表面積270m2/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を6wt%を混合し
たほかは、実施例1と同様にして、正極シートを作成し
た。
Example 4 As a conductive material of the positive electrode material for the outer peripheral surface, artificial graphite having an average particle size of 6 μm and a specific surface area of 20 m 2 / g (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-
20) 9 wt%, average particle size 1 μm, specific surface area 270 m 2 / g artificial graphite (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-270) was mixed in the same manner as in Example 1 except that 6 wt% was mixed. Created a sheet.

【0052】実施例1と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例1と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。
After obtaining the negative electrode sheet in the same manner as in Example 1, the positive electrode sheet and the negative electrode sheet were obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a cylindrical electrode body. No cracks occurred in these electrode bodies.

【0053】実施例1と同様にして電池を作製した後、
実施例1と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量376mAh、充放電回数100回で容量保持率は、81.5
%であった。
After producing a battery in the same manner as in Example 1,
When a capacity test was performed under the same conditions as in Example 1, the initial discharge capacity was 376 mAh, and the capacity retention rate was 81.5 after 100 times of charge and discharge.
%Met.

【0054】実施例5 外周面用の正極材料の導電材として、平均粒径6μm、比
表面積20m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-
20)を12wt%、平均粒径1μm、比表面積270m2/gの人造黒
鉛(日本黒鉛工業株式会社製、SP-270)を3wt%を混合した
ほかは、実施例1と同様にして、正極シートを作成し
た。
Example 5 As a conductive material of the positive electrode material for the outer peripheral surface, artificial graphite having an average particle size of 6 μm and a specific surface area of 20 m 2 / g (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-
20) in an amount of 12 wt%, an average particle size of 1 μm, and a specific surface area of 270 m 2 / g artificial graphite (manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd., SP-270) in the same manner as in Example 1 except that 3 wt% was mixed. Created a sheet.

【0055】実施例1と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例1と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。
After obtaining a negative electrode sheet in the same manner as in Example 1, these positive electrode sheet and negative electrode sheet were obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a cylindrical electrode body. No cracks occurred in these electrode bodies.

【0056】実施例1と同様にして電池を作製した後、
実施例1と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量376mAh、充放電回数100回で容量保持率は、79.9
%であった。
After producing a battery in the same manner as in Example 1,
When a capacity test was performed under the same conditions as in Example 1, the initial discharge capacity was 376 mAh, the capacity retention rate was 100 times, and the capacity retention ratio was 79.9.
%Met.

【0057】実施例6 外周面用の正極材料は、正極活物質としてLiCoO2
を85wt%、結着材としてポリフッ化ビニリデン(呉羽化
学株式会社製、KF1100)を10wt%、導電材としてアセチ
レンブラック(電気化学工業製、デンカブラック)を窒素
雰囲気下2000℃で4時間焼成して黒鉛化したものを5wt%
を混合して作製した。内周面用の正極材料は、正極活物
質としてLiCoO2を85wt%、結着材としてポリフッ
化ビニリデン(呉羽化学株式会社製、KF1100)を10wt%、
導電材として未焼成アセチレンブラックを5wt%を用い
て混合し、実施例1と同様にして、正極シートを得た。
Example 6 The positive electrode material for the outer peripheral surface was LiCoO 2 as the positive electrode active material.
85 wt%, polyvinylidene fluoride (Kureha Chemical Co., Ltd., KF1100) 10 wt% as a binder, and acetylene black (Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductive material is baked at 2000 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. Graphitized 5 wt%
Was prepared by mixing. The positive electrode material for the inner peripheral surface was composed of 85 wt% LiCoO 2 as a positive electrode active material, 10 wt% polyvinylidene fluoride (KF1100 manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) as a binder,
5 wt% of unfired acetylene black was mixed as a conductive material, and a positive electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 1.

【0058】実施例1と同様にして負極シートを得た
後、これらの正極シート、負極シートを、実施例1と同
様にして円筒状の電極体を得た。これらの電極体にはひ
び割れは発生しなかった。
After a negative electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 1, these positive electrode sheet and negative electrode sheet were obtained in the same manner as in Example 1 to obtain a cylindrical electrode body. No cracks occurred in these electrode bodies.

【0059】実施例1と同様にして電池を作製した後、
実施例1と同じ条件で容量試験を行ったところ、初回放
電容量375mAh、充放電回数100回で容量保持率は、87.1
%であった。
After producing a battery in the same manner as in Example 1,
When a capacity test was performed under the same conditions as in Example 1, the initial discharge capacity was 375 mAh, the capacity retention rate was 100 times when the number of charge / discharge cycles was 100, and the capacity retention rate was 87.1.
%Met.

【0060】比較例1 正極の導電材として外周面、内周面の両面とも、平均粒
径6μm、比表面積20m2/gの人造黒鉛(日本黒鉛工業株式
会社製、SP-20)を用いた他は、実施例1と同様にして電
池を作製した。実施例1と同じ条件で容量試験を行った
ところ、初回放電容量365mAh、充放電回数100回で容量
保持率は、75.1%であり、初回放電容量、容量保持率と
も低かった。
Comparative Example 1 As the positive electrode conductive material, artificial graphite (SP-20 manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) having an average particle size of 6 μm and a specific surface area of 20 m 2 / g was used for both the outer peripheral surface and the inner peripheral surface. A battery was produced in the same manner as in Example 1 except for the above. When a capacity test was performed under the same conditions as in Example 1, the capacity retention rate was 75.1% at an initial discharge capacity of 365 mAh and a charge / discharge count of 100 times, and both the initial discharge capacity and the capacity retention rate were low.

【0061】比較例2 正極の導電材として外周面、内周面の両面とも、未焼成
のアセチレンブラック(電気化学工業製、デンカブラッ
ク)を用いた他は、実施例6と同様にして電池を作製し
た。実施例1と同じ条件で容量試験を行ったところ、初
回放電容量367mAh、充放電回数100回で容量保持率は、8
3.5%でであり、初回放電容量が低かった。
Comparative Example 2 A battery was prepared in the same manner as in Example 6 except that unfired acetylene black (Denka Black, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) was used as the conductive material for the positive electrode on both the outer and inner peripheral surfaces. It was made. When a capacity test was conducted under the same conditions as in Example 1, the initial discharge capacity was 367 mAh, the capacity retention rate was 100 times, and the capacity retention rate was 8
It was 3.5%, and the initial discharge capacity was low.

【0062】[0062]

【発明の効果】正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と種類の異なる
導電材が用いることにより、充填率が高く、高容量かつ
サイクル特性が良好で、安全性の高い電池が得られる。
EFFECTS OF THE INVENTION By using a conductive material of a kind different from the other surface on one surface of at least one of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, the filling rate is high, the capacity is high, the cycle characteristics are good, and the safety is high. A highly reliable battery can be obtained.

【0063】外周面と内周面において特性の異なる導電
材を用いることにより、スパイラル状態での正極、負極
の充放電特性、とくにイオンの移動速度や電気当量比
(バランス)を適正にすることができ、高性能電池が製
造可能となる。
By using a conductive material having different characteristics on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface, the charge and discharge characteristics of the positive electrode and the negative electrode in the spiral state, especially the ion moving speed and the electric equivalence ratio (balance) can be optimized. Therefore, a high performance battery can be manufactured.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極シート、負極シートをスパイラル状
に巻回してなる電極体を用いた電池において、正極シー
ト、負極シートの少なくともひとつの電極シートのひと
つの面に他の面と種類の異なる導電材が用いられている
ことを特徴とする電池。
1. A battery using an electrode body formed by spirally winding a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, wherein at least one electrode sheet of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet has one surface different in conductivity from the other surface. Batteries characterized by using materials.
【請求項2】 正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と平均粒径が異
なる導電材が用いられていることを特徴とする請求項1
に記載の電池。
2. A conductive material having an average particle size different from that of the other surface is used on one surface of at least one electrode sheet of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.
The battery according to 1.
【請求項3】 正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と電気伝導性の
異なる導電材が用いられていることを特徴とする請求項
1に記載の電池。
3. The battery according to claim 1, wherein one surface of at least one electrode sheet of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet is made of a conductive material having a different electrical conductivity from the other surface.
【請求項4】 外周面に内周面よりも電気伝導性の高い
導電材を用いることを特徴とする請求項3に記載の電
池。
4. The battery according to claim 3, wherein a conductive material having higher electrical conductivity than the inner peripheral surface is used for the outer peripheral surface.
【請求項5】 正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と比表面積の異
なる導電材を用いることを特徴とする請求項1に記載の
電池。
5. The battery according to claim 1, wherein a conductive material having a specific surface area different from that of the other surface is used on one surface of at least one of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.
【請求項6】 正極シート、負極シートの少なくともひ
とつの電極シートのひとつの面に他の面と形状の異なる
導電材を用いることを特徴とする請求項1に記載の電
池。
6. The battery according to claim 1, wherein a conductive material having a shape different from that of the other surface is used for one surface of at least one electrode sheet of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.
【請求項7】 導電材が、炭素材料であることを特徴と
する請求項1に記載の電池。
7. The battery according to claim 1, wherein the conductive material is a carbon material.
【請求項8】 導電材が、カーボンブラック、または、
黒鉛を含有することを特徴とする請求項1に記載の電
池。
8. The conductive material is carbon black, or
The battery according to claim 1, which contains graphite.
【請求項9】 導電材が2種類以上の導電材の混合物で
あることを特徴とする請求項1に記載の電池。
9. The battery according to claim 1, wherein the conductive material is a mixture of two or more kinds of conductive materials.
【請求項10】 一次粒子径が1nm〜100μmである導電
材を用いることを特徴とする請求項1に記載の電池。
10. The battery according to claim 1, wherein a conductive material having a primary particle diameter of 1 nm to 100 μm is used.
【請求項11】 焼成された導電材を使用することする
ことを特徴とする請求項1に記載の電池。
11. The battery according to claim 1, wherein a fired conductive material is used.
【請求項12】 リチウム塩を電解質とすることを特徴
とする請求項1に記載の電池。
12. The battery according to claim 1, wherein a lithium salt is used as an electrolyte.
【請求項13】 正極に塗布される電極材料に遷移金属
化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の電
池。
13. The battery according to claim 1, wherein the electrode material applied to the positive electrode contains a transition metal compound.
【請求項14】 負極に塗布される電極材料に炭素質材
料を含有することを特徴とする請求項1に記載の電池。
14. The battery according to claim 1, wherein the electrode material applied to the negative electrode contains a carbonaceous material.
【請求項15】 炭素質材料が炭素繊維であることを特
徴とする請求項14に記載の電池。
15. The battery according to claim 14, wherein the carbonaceous material is carbon fiber.
【請求項16】 炭素繊維がポリアクリロニトリル系炭
素繊維であることを特徴とする請求項15に記載の電
池。
16. The battery according to claim 15, wherein the carbon fiber is a polyacrylonitrile-based carbon fiber.
【請求項17】 炭素繊維の直径が1μm〜100μm、
長さが100μm以下であることを特徴とする請求項1
5に記載の電池。
17. The carbon fiber has a diameter of 1 μm to 100 μm,
A length of 100 μm or less, characterized in that
The battery according to 5.
【請求項18】 炭素繊維の長さが該炭素繊維の直径以
上であることを特徴とする請求項17に記載の電池。
18. The battery according to claim 17, wherein the length of the carbon fiber is not less than the diameter of the carbon fiber.
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