JPH09241527A - Production of carbonaceous material and production of carbonaceous cathode material for nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Production of carbonaceous material and production of carbonaceous cathode material for nonaqueous electrolyte secondary battery

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JPH09241527A
JPH09241527A JP8045935A JP4593596A JPH09241527A JP H09241527 A JPH09241527 A JP H09241527A JP 8045935 A JP8045935 A JP 8045935A JP 4593596 A JP4593596 A JP 4593596A JP H09241527 A JPH09241527 A JP H09241527A
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JP
Japan
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secondary battery
carbonaceous material
negative electrode
electrolyte secondary
polymerization initiator
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Pending
Application number
JP8045935A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Suzuki
貴志 鈴木
Hideaki Nagura
秀哲 名倉
Kohei Yamamoto
浩平 山本
Yoshiro Harada
吉郎 原田
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FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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Filing date
Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • 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
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the irreversible capacity of the first cycle of charge and discharge of a nonaq. electrolyte secondary battery. SOLUTION: This carbonaceous cathode material is produced from a cabon black having such characteristics that the spacing d002 of the 002 plane measured by wide-angle X-ray diffractometry is 3.553.70Å; that the DBP absorption is 50-200ml/100g; and the nitrogen adsorption specific surface area measured by the BET method is 30-300m<2> /g. The carbon black is subjected to polymn. at 40-100 deg.C in a solvent contg. a polymn. initiator selected from among azobisisoblutyronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, ammonium peroxodisulfate, and potassium peroxodisulfate or polymn. at -10 to 40 deg.C in the presence of a reducing agent and then to washing and extraction.

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、炭素質材料の製造
方法及び非水電解液二次電池に用いられてリチウムを吸
蔵放出可能な負極の炭素質材料の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a carbonaceous material and a method for producing a carbonaceous material for a negative electrode which can be used in a non-aqueous electrolyte secondary battery and can occlude and release lithium.

【0002】[0002]

【従来の技術】負極に炭素質材料を用いた非水電解液二
次電池は、充放電サイクル中の容量劣化が少なく優れた
耐久性を示すことで注目されている。これは負極炭素質
材料が卑な電位でリチウムの吸蔵・放出を可逆的に行う
ことが可能であるためで、リチウムと負極炭素質材料と
の層間化合物が可逆的に形成されることを利用してい
る。
2. Description of the Related Art A non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbonaceous material as a negative electrode has been attracting attention because it exhibits excellent durability with little capacity deterioration during charge and discharge cycles. This is because the negative electrode carbonaceous material can reversibly occlude and release lithium at a base potential, and the fact that the intercalation compound between lithium and the negative electrode carbonaceous material is reversibly formed is utilized. ing.

【0003】例えば、セパレータを介して、十分な量の
リチウムを含有する正極、負極炭素質材料、及び非水系
のリチウムイオン導電性電解質で二次電池を構成する
と、この二次電池は放電状態で組立てが完了することに
なる。このため、この種の電池は、組立後に充電しない
と放電可能状態とならない。この二次電池に対して第1
サイクル目の充電を行うと、正極中のリチウムは電気化
学的に負極炭素質材料の層間にドープされる。そして放
電を行うと、ドープされていたリチウムは脱ドープし、
再び正極中にもどる。
For example, when a secondary battery is constituted by a positive electrode containing a sufficient amount of lithium, a negative electrode carbonaceous material, and a non-aqueous lithium ion conductive electrolyte via a separator, the secondary battery is discharged. Assembly will be completed. For this reason, this type of battery cannot be in a dischargeable state unless it is charged after assembly. First for this secondary battery
When charging is performed in the cycle, lithium in the positive electrode is electrochemically doped between the layers of the negative electrode carbonaceous material. Then, when discharged, the doped lithium is dedoped,
Return to the positive electrode again.

【0004】ところで、この場合の負極炭素質材料の単
位重量当たりの電気容量(mAh/g)は、リチウムの
吸蔵・放出可能容量によって決まるため、このような負
極ではリチウムの電気化学的な可及的吸蔵量をできる限
り大きくすることが望ましい。この種の二次電池のよう
に、電池内で電気化学的にリチウムと炭素の層間化合物
を生成させる場合、理論的には炭素原子6個に対してリ
チウム原子1個の割合で吸蔵された状態が上限、つまり
リチウムと負極炭素質材料の層間化合物の飽和組成とな
る。
By the way, since the electric capacity (mAh / g) per unit weight of the negative electrode carbonaceous material in this case is determined by the capacity capable of storing and releasing lithium, in such a negative electrode the lithium electrochemical capacity is increased. It is desirable to increase the specific storage amount as much as possible. When electrochemically producing an intercalation compound of lithium and carbon in a battery like this type of secondary battery, theoretically a state in which one lithium atom is occluded to six carbon atoms Is the upper limit, that is, the saturated composition of the intercalation compound of lithium and the negative electrode carbonaceous material.

【0005】このような条件を満たす負極炭素質材料と
して、ある種の有機系高分子化合物またはその複合物を
炭化あるいは黒鉛化されたものが使用されている。ま
た、天然黒鉛のように天然に存在する炭素質物質も検討
されている。
As a negative electrode carbonaceous material satisfying such conditions, a carbonized or graphitized material of a certain organic polymer compound or its composite is used. In addition, naturally occurring carbonaceous substances such as natural graphite have also been investigated.

【0006】しかしながら、前述したような製造方法で
得られた負極炭素質材料にあっては、特に高電流密度で
リチウムの吸蔵・放出を行った場合、即ち二次電池とし
て組み込んだ場合の操作として各々急速充電・重負荷放
電に相当するが、リチウムを吸蔵・放出できる量、すな
わち二次電池を構成した場合における容量が不十分で、
前述した電気化学的な可逆的吸蔵量の理論値の半分程度
にしか過ぎないのが実情であった。
However, in the case of the negative electrode carbonaceous material obtained by the above-described manufacturing method, the operation is particularly performed when lithium is absorbed and released at a high current density, that is, when it is incorporated as a secondary battery. Each of them corresponds to quick charge and heavy load discharge, but the amount that can store and release lithium, that is, the capacity when a secondary battery is configured is insufficient,
The actual situation is that the amount is only about half of the theoretical value of the electrochemically reversible storage amount.

【0007】また、電解液の種類によって程度の差はあ
るものの、第1サイクルにおけるリチウムのドープ量に
対して脱ドープ量が100%とはならなかった。この原
因としては、ドープされたリチウムのうちの極一部が不
活性化して負極炭素質材料中に残存するためだと考えら
れる。
Although the degree of difference depends on the type of electrolyte, the dedoping amount was not 100% of the lithium doping amount in the first cycle. It is considered that this is because a part of the doped lithium is inactivated and remains in the negative electrode carbonaceous material.

【0008】さらに、非水系リチウムイオン導電性電解
質として非水電解液を用いた場合は、前述のリチウムの
不活性化に加えて、充電過程でリチウムがドープされる
と同時に、この電気化学反応に関与しているリチウムの
一部が非水電解液の還元分解に消費されることも考えら
れる。このため以後のサイクル全てに容量が減少したま
まで充放電が繰り返されることになる。
Furthermore, when a non-aqueous electrolyte is used as the non-aqueous lithium ion conductive electrolyte, in addition to the above-described inactivation of lithium, lithium is doped during the charging process and, at the same time, this electrochemical reaction occurs. It is possible that part of the lithium involved is consumed for the reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte. Therefore, the charge and discharge are repeated with the capacity reduced in all the subsequent cycles.

【0009】一方、充放電反応は、リチウムイオンが正
極側から負極側、及び負極側から正極側に移動すること
によって行われるので、移動の可能なリチウム量が電池
の充放電容量となる。しかしながら、前述の如く第1サ
イクルにおける脱ドープ時に移動可能な量が減少するた
め、以後のサイクル全てに容量が減少したままで充放電
が繰り返され、電池のエネルギー密度が減少するという
問題があった。
On the other hand, since the charge / discharge reaction is carried out by moving lithium ions from the positive electrode side to the negative electrode side and from the negative electrode side to the positive electrode side, the amount of lithium that can be transferred becomes the charge / discharge capacity of the battery. However, as described above, since the amount that can be moved during de-doping in the first cycle is reduced, charge and discharge are repeated with the capacity reduced in all subsequent cycles, which causes a problem that the energy density of the battery decreases. .

【0010】そこで、このような問題を解決するものと
して本発明者等が開発した負極炭素質材料は特開平6−
187989号公報に示されており、クレオソート油を
原料とするオイルファーネス法によって得られたカーボ
ンブラックを炭素質材料として用い、この炭素質材料が
以下の(A)〜(C)に示す物性値を全て有しているの
である。
Therefore, a negative electrode carbonaceous material developed by the present inventors to solve such a problem is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-
No. 187989, carbon black obtained by an oil furnace method using creosote oil as a raw material is used as a carbonaceous material, and the carbonaceous material has physical property values shown in (A) to (C) below. Have all.

【0011】(A)X線広角解析法によって測定される
002面の面間隔d(002)が3.55〜3.70
(オングストローム)、c軸方向の結晶子の大きさLc
が10〜20(オングストローム)であること。 (B)DBP吸油量が50〜200ml/100g(D
BP)であること。 (C)BET法によって求めた窒素吸着比表面積が30
〜300m2 /gであること。
(A) The interplanar spacing d (002) of the 002 plane measured by the X-ray wide angle analysis method is 3.55 to 3.70.
(Angstrom), crystallite size Lc in the c-axis direction
Is 10 to 20 (angstrom). (B) DBP oil absorption is 50 to 200 ml / 100 g (D
BP). (C) The nitrogen adsorption specific surface area determined by the BET method is 30.
~ 300 m 2 / g.

【0012】このようなカーボンブラックからなる炭素
質材料を非水電解液二次電池に用いると、リチウムの吸
蔵・放出可能な容量が大きく、且つサイクル安定性を極
めて向上させることができるのである。
When such a carbonaceous material made of carbon black is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, the capacity for storing and releasing lithium is large and the cycle stability can be extremely improved.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た炭素質材料を用いた非水電解液二次電池にあっては、
充放電の第一サイクルにおける不可逆容量を無視するこ
とができず、改善が望まれていた。そこで本発明者ら
は、比較的簡単な操作によってこのような不可逆容量を
減少させる方法を確立すべく鋭意検討した結果、不可逆
容量の一部はカーボンブラックの表面に存在する遊離ラ
ジカルに起因しているとの結論に到達した。そして、遊
離ラジカルが表面に存在するカーボンブラックを重合開
始剤の存在する溶媒中で加熱処理すれば、遊離ラジカル
を捕捉してカーボンブラックから除去できるとともに、
このカーボンブラックを非水電解液二次電池の負極炭素
質材料として用いれば、その充放電における第1サイク
ルの不可逆容量を顕著に減少できることを知得した。
However, in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the carbonaceous material described above,
The irreversible capacity in the first cycle of charging / discharging cannot be ignored, and improvement has been desired. Therefore, as a result of intensive investigations by the present inventors to establish a method for reducing such irreversible capacity by a relatively simple operation, a part of the irreversible capacity is caused by free radicals present on the surface of carbon black. I came to the conclusion that Then, the free radicals can be removed from the carbon black by capturing the free radicals by heating the carbon black having the surface present in the solvent in which the polymerization initiator is present,
It has been found that if this carbon black is used as a negative electrode carbonaceous material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the irreversible capacity of the first cycle during charge / discharge can be significantly reduced.

【0014】本発明はこのような背景に基づいてなされ
たものであり、その目的は、炭素質材料表面に存在する
遊離ラジカルを除去あるいは不活性化する炭素質材料の
製造方法を提供するとともに、非水電解液二次電池の負
極として用いた場合には、その不可逆容量を顕著に減少
させることができ、電池の放電容量を向上させることが
できる非水電解液二次電池用負極炭素質材料の製造方法
を提供することにある。
The present invention has been made based on such a background, and an object thereof is to provide a method for producing a carbonaceous material which removes or inactivates free radicals existing on the surface of the carbonaceous material, and When used as the negative electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery, its irreversible capacity can be significantly reduced, and the discharge capacity of the battery can be improved, and the negative electrode carbonaceous material for a non-aqueous electrolyte secondary battery It is to provide a manufacturing method of.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明の
製造方法にあっては、遊離ラジカルが表面に存在するカ
ーボンブラックからなる炭素質材料を重合開始剤の存在
する溶媒中で重合反応させることにより前記遊離ラジカ
ルを除去あるいは不活性化するのである。
In the production method of the present invention according to claim 1, a carbonaceous material composed of carbon black having free radicals on its surface is polymerized in a solvent containing a polymerization initiator. By doing so, the free radicals are removed or inactivated.

【0016】請求項2に係る本発明の製造方法にあって
は、非水電解液二次電池用負極に用いられてリチウムを
吸蔵放出可能であるとともに、X線広角回折法によって
測定される002面の面間隔d002が3.55〜3.
70(オングストローム)であり、C軸方向の結晶格子
の大きさLcが10〜20(オングストローム)であ
り、DBP吸油量が50〜200ml/100g であり、
及びBET法によって求めた窒素吸着比表面積が30〜
300m2 /g である物性値をすべて有したカーボンブ
ラックからなる炭素質材料の製造方法であって、前記炭
素質材料をアゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾ
イル、過酸化ラウロイル、ペルオキソ二硫酸アンモニウ
ム、またはペルオキソ二硫酸カリウムからなる群から選
択される1つの重合開始剤の存在する溶媒中で40℃〜
100℃の温度範囲で重合反応させた後、洗浄及び抽出
処理するのである。
In the manufacturing method of the present invention according to claim 2, it is used as a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, capable of inserting and extracting lithium, and measured by X-ray wide-angle diffraction method. The surface spacing d002 is 3.55 to 3.
70 (angstrom), the size Lc of the crystal lattice in the C-axis direction is 10-20 (angstrom), the DBP oil absorption is 50-200 ml / 100 g,
And the nitrogen adsorption specific surface area determined by the BET method is 30 to
A method for producing a carbonaceous material comprising carbon black having all physical properties of 300 m 2 / g, wherein the carbonaceous material is azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, ammonium peroxodisulfate, Or in a solvent in the presence of one polymerization initiator selected from the group consisting of potassium peroxodisulfate
After the polymerization reaction in the temperature range of 100 ° C., the washing and extraction treatments are carried out.

【0017】請求項3に係る本発明の製造方法にあって
は、非水電解液二次電池用負極に用いられてリチウムを
吸蔵放出可能であるとともに、X線広角回折法によって
測定される002面の面間隔d002が3.55〜3.
70(オングストローム)であり、C軸方向の結晶格子
の大きさLcが10〜20(オングストローム)であ
り、DBP吸油量が50〜200ml/100g であり、
及びBET法によって求めた窒素吸着比表面積が30〜
300m2 /g である物性値をすべて有したカーボンブ
ラックからなる炭素質材料の製造方法であって、前記炭
素質材料を、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ペ
ルオキソ二硫酸カリウム、またはペルオキソ二硫酸アン
モニウムからなる群から選択される1つの重合開始剤及
び還元剤の存在する溶媒中で−10℃〜40℃の温度範
囲で重合反応させた後、洗浄及び抽出処理するのであ
る。
In the manufacturing method of the present invention according to claim 3, it is used as a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, capable of inserting and extracting lithium, and measured by an X-ray wide-angle diffraction method. The surface spacing d002 is 3.55 to 3.
70 (angstrom), the size Lc of the crystal lattice in the C-axis direction is 10-20 (angstrom), the DBP oil absorption is 50-200 ml / 100 g,
And the nitrogen adsorption specific surface area determined by the BET method is 30 to
A method for producing a carbonaceous material composed of carbon black having all physical properties of 300 m 2 / g, wherein the carbonaceous material is prepared from benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, potassium peroxodisulfate, or ammonium peroxodisulfate. A polymerization reaction is carried out in a temperature range of -10 ° C to 40 ° C in a solvent containing one polymerization initiator and a reducing agent selected from the group, followed by washing and extraction.

【0018】前記構成の本発明にあっては、炭素質材料
としてのカーボンブラック表面に存在する遊離ラジカル
と、重合開始剤を加熱処理または還元処理するなどして
生成した重合開始剤ラジカルとが重合反応し、カーボン
ブラック表面の遊離ラジカルが捕捉されて除去あるいは
不活性化される。
In the present invention having the above-mentioned constitution, free radicals existing on the surface of carbon black as a carbonaceous material are polymerized with polymerization initiator radicals produced by heating or reducing the polymerization initiator. By reacting, free radicals on the surface of carbon black are trapped and removed or inactivated.

【0019】また、遊離ラジカルの除去されたカーボン
ブラックを非水電解液二次電池の負極炭素質材料として
用いると、その充放電における第1サイクルの不可逆容
量が顕著に減少する。
When carbon black from which free radicals have been removed is used as the negative electrode carbonaceous material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the irreversible capacity of the first cycle during its charge / discharge is significantly reduced.

【0020】前記重合反応について具体的に説明する
と、本発明で用いる重合開始剤は、過酸化物及びアゾ化
合物の2種類に分類することができる。過酸化物として
はペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモ
ニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイルであり、
アゾ化合物がアゾビスイソブチロニトリルであるが、こ
れらの重合開始剤は熱処理によって次式で示されるよう
に遊離ラジカルを生じ、カーボンブラック表面に捕捉さ
れるのである。
The polymerization reaction will be specifically described. The polymerization initiator used in the present invention can be classified into two types, a peroxide and an azo compound. As the peroxide, potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide,
The azo compound is azobisisobutyronitrile, but these polymerization initiators generate free radicals as shown by the following formula by heat treatment and are trapped on the carbon black surface.

【0021】過酸化物の場合In the case of peroxide

【化1】 アゾ化合物の場合Embedded image For azo compounds

【化2】 本発明の製造方法で用いるカーボンブラックにあっては
例えばクレオソート油を原料とするオイルファーネス法
によって得られたものを用いる。
Embedded image As the carbon black used in the production method of the present invention, for example, one obtained by an oil furnace method using creosote oil as a raw material is used.

【0022】ここで前記(A)〜(C)の物性値につい
て説明すると、各カーボンブラックの002面の面間隔
d002及びC軸方向の結晶格子の大きさLcは、学振
法に準拠したX線広角回折法により求めるものであり、
DBP吸油量は、アブソープトメータを使用し、カーボ
ンブラックにDBPを添加したときの最大トルクの70
%から求めた100g 当たりの吸油量として求め、窒素
吸着比表面積はBET法により求めるものである。
The physical property values of (A) to (C) will be described. The interplanar spacing d002 of the 002 planes of each carbon black and the size Lc of the crystal lattice in the C-axis direction are X according to the Gakshin method. It is obtained by the wide-angle diffraction method,
The DBP oil absorption is 70, which is the maximum torque when DBP is added to carbon black using an absorber meter.
%, And the nitrogen adsorption specific surface area is determined by the BET method.

【0023】次に前記(A)〜(C)の物性値を有する
カーボンブラックを、前記(D)または(E)の重合開
始剤が存在する溶媒中で処理した後、洗浄・抽出処理す
る具体的な手段に関して詳細に説明する。
Next, the carbon black having the above physical properties (A) to (C) is treated in a solvent containing the polymerization initiator (D) or (E), and then washed and extracted. The detailed means will be described.

【0024】先ず本発明に用いる反応容器は耐圧ガラス
びん、すり合わせ耐圧ガラス管及び各種つば止め耐圧ガ
ラス容器を用いる。いずれもつば止め、ねじぶた、コッ
ク止め等で圧力に耐えるように工夫されているものでも
十分であるが、封管用ガラスアンプルを用いれば真空ラ
インによって溶封できるため好適である。また大量のカ
ーボンブラックを重合反応させる場合には、機密性の良
いかき混ぜ棒付のフラスコ容器等が適している。
First, as the reaction vessel used in the present invention, a pressure-resistant glass bottle, a laminated pressure-resistant glass tube, and various brim-stopping pressure-resistant glass vessels are used. Any material that is devised so as to withstand pressure, such as a clasp stopper, a screw cap, or a cock stopper, is sufficient, but a glass ampoule for a sealed tube is preferable because it can be sealed by a vacuum line. Further, when a large amount of carbon black is polymerized, a flask container with a stirring rod having good airtightness is suitable.

【0025】加熱処理を行う場合に用いる反応装置は慣
用のラジカル重合用の装置を用いることができる。この
ような装置には一般に加熱恒温装置が取り付けられてお
り、その恒温槽では空気、水、流動パラフィン、シリコ
ンオイル等の恒温浴の液のかき混ぜあるいは循環により
温度調節がなされる。このとき、重合反応をさらに促進
させるため振とう装置を併用しても良い。この振とう装
置としては、回転式、上下振とう式、左右振とう式、シ
ーソー式等があり、これらに反応容器を固定して重合反
応を行わせれば良い。
As the reaction apparatus used for the heat treatment, a conventional apparatus for radical polymerization can be used. A heating and thermostating device is generally attached to such a device, and the temperature is controlled in the thermostat by agitating or circulating a liquid in a thermostatic bath such as air, water, liquid paraffin, or silicone oil. At this time, a shaking device may be used together to further accelerate the polymerization reaction. As the shaking device, there are a rotary type, a vertical shaking type, a left and right shaking type, a seesaw type, etc., and a reaction vessel may be fixed to these to carry out a polymerization reaction.

【0026】重合反応に用いる溶媒は、重合開始剤に応
じて適宜選択すれば良く、本発明で用いる重合開始剤に
あっては、ペルオキソ二硫酸カリウム、及びペルオキソ
二硫酸アンモニウムが水溶性、過酸化ベンゾイル、過酸
化ラウロイル、及びアゾビスイソブチロニトリルが油溶
性である。水溶性の場合は溶媒として主に蒸留水を用い
れば特に問題なく、油溶性の場合はベンゼン、トルエ
ン、酢酸エチル、メタノール、ジメチルホルムアミド等
を用いることができる。
The solvent used in the polymerization reaction may be appropriately selected according to the polymerization initiator. In the polymerization initiator used in the present invention, potassium peroxodisulfate and ammonium peroxodisulfate are water-soluble, and benzoyl peroxide is used. , Lauroyl peroxide, and azobisisobutyronitrile are oil-soluble. In the case of water solubility, distilled water is mainly used as a solvent without any problem, and in the case of oil solubility, benzene, toluene, ethyl acetate, methanol, dimethylformamide or the like can be used.

【0027】重合開始剤は必要に応じて精製しても良
く、一般には窒素気流中で蒸留するか、再結晶あるいは
再沈殿法によって行われる。例えば本発明で用いる重合
開始剤の一つである過酸化ベンゾイルを精製する場合に
は、クロロホルムあるいはベンゼンから再結晶するか、
クロロホルム溶液にメタノールを加える再沈殿法により
精製する。生成した沈殿は塩化カルシウム上で減圧乾燥
すれば良い。またアゾビスイソブチロニトリルの場合に
は、エタノールあるいはメタノールより再結晶し、得ら
れた結晶を減圧乾燥すれば良い。
The polymerization initiator may be purified, if necessary, and is generally distilled in a nitrogen stream, or recrystallized or reprecipitated. For example, in the case of purifying benzoyl peroxide which is one of the polymerization initiators used in the present invention, it is recrystallized from chloroform or benzene, or
Purify by the reprecipitation method in which methanol is added to the chloroform solution. The generated precipitate may be dried under reduced pressure on calcium chloride. In the case of azobisisobutyronitrile, it may be recrystallized from ethanol or methanol, and the obtained crystal may be dried under reduced pressure.

【0028】また本発明に係る重合開始剤の中でも過酸
化物、即ちペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫
酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル
の場合には、適当な還元剤の存在下でレドックス重合開
始剤として作用し、40℃以下の低温で重合開始剤ラジ
カルを生成することが可能である。
Further, among the polymerization initiators according to the present invention, in the case of peroxides, that is, potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, benzoyl peroxide and lauroyl peroxide, redox polymerization is initiated in the presence of a suitable reducing agent. It acts as an agent and can generate a polymerization initiator radical at a low temperature of 40 ° C. or lower.

【0029】この場合用いられる還元剤としては、水溶
性の重合開始剤の場合、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素
ナトリウム、トリエタノールアミン等が用いられ、油溶
性の重合開始剤の場合はジメチルアニリン、ナフテン酸
コバルト、スルフィン酸、メルカプタン等が使用でき
る。このような方法を用いても、カーボンブラック表面
に存在する遊離ラジカルと、加熱処理によって生成した
重合開始剤ラジカルを重合反応させることが可能であ
る。
As the reducing agent used in this case, sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, triethanolamine or the like is used in the case of a water-soluble polymerization initiator, and dimethylaniline or naphthenic acid is used in the case of an oil-soluble polymerization initiator. Cobalt, sulfinic acid, mercaptan, etc. can be used. Even with such a method, it is possible to cause a free radical existing on the surface of carbon black and a polymerization initiator radical generated by the heat treatment to undergo a polymerization reaction.

【0030】その他にも重合開始剤及び還元剤の組み合
わせとして、過酸化水素及び鉄(II)塩、クメンヒドロペ
ルオキシド及び鉄(II)塩、過酸化物(過酸化水素、ヒド
ロキシペルオキシド)及び有機金属アルキル(トリエチ
ルアルミニウム、トリエチルホウ素、ジエチル亜鉛)等
も挙げることができる。しかしながらこのような重合開
始剤及び還元剤の組み合わせで重合反応を行わせる場
合、−10℃以下の極低温を保つことにより、レドック
ス重合開始剤として安定して重合開始剤ラジカルとして
作用させることができるが、この極低温の状態ではカー
ボンブラック表面の遊離ラジカルとの重合反応が乏しく
なるため何らかの改善が必要とされる。
Other combinations of polymerization initiator and reducing agent include hydrogen peroxide and iron (II) salts, cumene hydroperoxide and iron (II) salts, peroxides (hydrogen peroxide, hydroxyperoxide) and organic metals. Examples thereof include alkyl (triethylaluminum, triethylboron, diethylzinc) and the like. However, in the case of carrying out the polymerization reaction with such a combination of the polymerization initiator and the reducing agent, by maintaining an extremely low temperature of -10 ° C or lower, it is possible to stably act as a polymerization initiator radical as a redox polymerization initiator. However, in this extremely low temperature state, the polymerization reaction with the free radicals on the surface of carbon black becomes poor, so some improvement is required.

【0031】その他の発明の範囲外の重合開始剤として
は、クメンヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペル
オキシド、ジクミルペルオキシド、ジ−t−ブチルペル
オキシド等も挙げることができるが、このような重合開
始剤は一般に高温開始剤と呼ばれ、通常100℃以上の
高温状態が必要となる。したがって、これらを用いる場
合には反応装置に金属製の蓋を付けたり、あるいはコン
クリート、鉄板、木、プラスチック製の衝立で囲んだ
り、反応容器を金属製の筒のなかに入れるか、金網で包
んで布を巻いて行えば良いが、このような作業が煩雑で
あるため何らかの改善が必要とされる。
Other polymerization initiators outside the scope of the invention include cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide and the like. Is generally called a high temperature initiator, and usually requires a high temperature condition of 100 ° C. or higher. Therefore, when using these, attach a metal lid to the reactor, enclose it with a partition made of concrete, iron plate, wood, or plastic, put the reaction container in a metal tube or wrap it with a wire mesh. Then, cloth may be wrapped, but since such a work is complicated, some improvement is required.

【0032】従って本発明で用いられる重合開始剤とし
ては前述のように通りとすることが好ましい。この重合
開始剤が溶媒中でカーボンブラックと重合反応する場合
の加熱処理温度について説明すると、請求項2に係る本
発明にあっては、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキ
ソ二硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウ
ロイル、アゾビスイソブチロニトリルからなる群から選
択される1種類の重合開始剤を用いるので、40℃〜1
00℃の温度範囲であれば適宜に設定できる。40℃よ
り温度が低い場合には、前述のように重合反応が進行し
難くなり、本発明の効果が確認できる程度まで重合反応
を行わせようとすると、著しく時間が費やされることに
なるため好ましくない。また100℃以上で重合反応を
行わせようとすると重合開始剤ラジカルが不安定とな
り、前述のように製造工程上の安全性に問題が生ずるほ
か、重合反応が急速に進行するため品質が安定し難くな
り好ましくない。このとき、反応生成物を安定させるた
めこの反応は恒温状態で行うことが好ましい。
Therefore, the polymerization initiator used in the present invention is preferably as described above. The heat treatment temperature in the case where this polymerization initiator undergoes a polymerization reaction with carbon black in a solvent will be explained. In the present invention according to claim 2, potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, benzoyl peroxide, and peroxide are described. Since one type of polymerization initiator selected from the group consisting of lauroyl and azobisisobutyronitrile is used, 40 ° C to 1
It can be set appropriately within the temperature range of 00 ° C. When the temperature is lower than 40 ° C., it becomes difficult for the polymerization reaction to proceed as described above, and if the polymerization reaction is attempted to be performed to such an extent that the effect of the present invention can be confirmed, a considerable time is consumed, which is preferable. Absent. Also, if the polymerization reaction is attempted to be carried out at 100 ° C. or higher, the radicals of the polymerization initiator become unstable, causing a problem in safety in the manufacturing process as described above, and the quality of the polymerization reaction is stabilized because the polymerization reaction progresses rapidly. It is difficult and not preferable. At this time, in order to stabilize the reaction product, this reaction is preferably carried out in a constant temperature state.

【0033】また請求項3に係る本発明にあっては、前
記の還元剤の存在下で、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペ
ルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化ベンゾイル、過酸
化ラウロイルからなる群から選択される1種類の重合開
始剤を用いる場合には、−10℃〜40℃の温度範囲で
あれば適宜に設定できる。40℃より温度が高い場合に
は重合開始剤がレドックス重合開始剤ラジカルとして安
定に作用しなくなるため好ましくない。また、−10℃
よりも低い場合には前述のように重合反応が進行し難く
なるため好ましくない。このとき前述したようにこの重
合反応は恒温状態で行うことが好ましい。
In the present invention according to claim 3, one kind selected from the group consisting of potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, benzoyl peroxide and lauroyl peroxide in the presence of the above-mentioned reducing agent. When the above polymerization initiator is used, it can be appropriately set within a temperature range of -10 ° C to 40 ° C. When the temperature is higher than 40 ° C, the polymerization initiator does not act stably as a redox polymerization initiator radical, which is not preferable. Also, -10 ℃
When it is lower than the above range, the polymerization reaction becomes difficult to proceed as described above, which is not preferable. At this time, as described above, this polymerization reaction is preferably carried out in a constant temperature state.

【0034】溶媒中の重合開始剤濃度及び反応時間も適
宜設定してかまわないが、十分に重合反応を行わせるの
であれば、重合開始剤の濃度は高く且つ反応時間は長く
することが好ましい。しかしながら、重合開始剤の濃度
が低く且つ重合反応が短い場合でも、カーボンブラック
を重合開始剤の存在する溶媒中で加熱処理し、カーボン
ブラック表面に存在する遊離ラジカルと、加熱処理によ
って生成した重合開始剤ラジカルとを重合反応させるこ
とは可能であり、これによってカーボンブラックから遊
離ラジカルを除去できる。
The concentration of the polymerization initiator in the solvent and the reaction time may be appropriately set, but it is preferable that the concentration of the polymerization initiator is high and the reaction time is long so that the polymerization reaction is sufficiently carried out. However, even when the concentration of the polymerization initiator is low and the polymerization reaction is short, the carbon black is subjected to heat treatment in a solvent in which the polymerization initiator is present, and free radicals present on the surface of the carbon black and the polymerization initiation generated by the heat treatment are initiated. It is possible to polymerize the agent radicals, which can remove free radicals from the carbon black.

【0035】また、このような重合反応によって得られ
た反応生成物、及びカーボンブラック表面に捕捉されな
かった重合開始剤を除去する必要があるが、その方法と
してはソックスレー抽出が最も簡単で且つ効率的である
が、類似した洗浄・除去の方法であれば種々の方法を用
いることができる。この時用いる溶媒は、重合反応に用
いたものと同じ溶媒を用いてもよい。
Further, it is necessary to remove the reaction product obtained by such a polymerization reaction and the polymerization initiator not captured on the surface of carbon black. As the method, Soxhlet extraction is the simplest and the most efficient. However, various methods can be used as long as they are similar cleaning and removing methods. The solvent used at this time may be the same solvent used in the polymerization reaction.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下表1及び図1を参照にして、
本発明の実施の形態を比較例1乃至3及び実施例1乃至
9により詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Referring to Table 1 and FIG. 1 below,
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 9.

【0037】[比較例1]市販の石油コークスを特別な
処理を行うことなく負極炭素質材料とした。
Comparative Example 1 Commercially available petroleum coke was used as a negative electrode carbonaceous material without any special treatment.

【0038】[比較例2]市販の中国産燐片状天然黒鉛
を特別な処理を行うことなく負極炭素質材料とした。
Comparative Example 2 Commercially available scaly natural graphite from China was used as a negative electrode carbonaceous material without any special treatment.

【0039】[比較例3]前述した物性値(A)〜
(C)を有したカーボンブラックを特別な処理を行うこ
となく負極炭素質材料とした。
[Comparative Example 3] Physical property values (A) to
The carbon black having (C) was used as a negative electrode carbonaceous material without any special treatment.

【0040】[実施例1]内容量3l のかき混ぜ棒つき
セパラブルフラスコに、重合開始剤としてアゾビスイソ
ブチロニトリル60g、前述した物性値(A)〜(C)
を有したカーボンブラック1g、トルエン2l を入れて
封口し、窒素ガスを気流させた。この状態を保ちながら
60℃の恒温槽に入れ、かき混ぜ棒で攪拌しながら8時
間重合反応させた。その後反応したカーボンブラックを
取り出し、ソックスレー抽出装置でトルエンを還流させ
てカーボンブラックを洗浄し、未反応のアゾビスイソブ
チロニトリルを取り除いて60℃で減圧乾燥を行うこと
により炭素質材料としてのカーボンブラックを作製し
た。
[Example 1] In a separable flask equipped with a stirring rod and having an internal volume of 3 l, 60 g of azobisisobutyronitrile was used as a polymerization initiator, and the physical properties (A) to (C) described above were used.
1 g of carbon black having the above and 2 l of toluene were put therein, and the mixture was sealed, and a nitrogen gas was made to flow. While maintaining this state, the mixture was placed in a constant temperature bath at 60 ° C., and a polymerization reaction was carried out for 8 hours while stirring with a stirring rod. After that, the reacted carbon black is taken out, toluene is refluxed with a Soxhlet extractor to wash the carbon black, unreacted azobisisobutyronitrile is removed, and dried under reduced pressure at 60 ° C. Black was made.

【0041】[実施例2]実施例1において、重合開始
剤としてのアゾビスイソブチロニトリルに代えて同量の
過酸化ベンゾイルを用い、その他は同様とした。
[Example 2] In Example 1, the same amount of benzoyl peroxide was used instead of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and the other conditions were the same.

【0042】[実施例3]実施例1において、重合開始
剤としてのアゾビスイソブチロニトリルに代えて同量の
過酸化ラウロイルを用い、その他は同様とした。
[Example 3] In Example 1, the same amount of lauroyl peroxide was used in place of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and other conditions were the same.

【0043】[実施例4]実施例1において、重合開始
剤としてのアゾビスイソブチロニトリルに代えて同量の
ペルオキソ二硫酸カリウムを用い、その他は同様とし
た。
[Example 4] In Example 1, the same amount of potassium peroxodisulfate was used in place of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and the other conditions were the same.

【0044】[実施例5]実施例1において、重合開始
剤としてのアゾビスイソブチロニトリルに代えて同量の
ペルオキソ二硫酸アンモニウムを用い、その他は同様と
した。
[Example 5] In Example 1, the same amount of ammonium peroxodisulfate was used in place of azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, and other conditions were the same.

【0045】[実施例6]内容量3l のかき混ぜ棒つき
セパラブルフラスコに、重合開始剤として過酸化ベンゾ
イル60g、還元剤としてジメチルアニリン20g、前
述した物性値(A)〜(C)を有したカーボンブラック
1g、トルエン2l を入れて封口し、窒素ガスを気流さ
せた。この状態を保ちながら35℃の恒温槽に入れ、か
き混ぜ棒で攪拌しながら8時間重合反応させた。その後
反応したカーボンブラックを取り出し、ソックスレー抽
出装置でトルエンを還流させてカーボンブラックを洗浄
し、未反応の過酸化ベンゾイルを取り除いて60℃で減
圧乾燥を行うことにより炭素質材料としてのカーボンブ
ラックを作製した。
Example 6 In a separable flask equipped with a stirring rod and having an internal volume of 3 l, 60 g of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, 20 g of dimethylaniline as a reducing agent, and the above-mentioned physical properties (A) to (C) were used. Carbon black (1 g) and toluene (2 l) were put therein, the well was sealed, and a nitrogen gas was made to flow. While maintaining this state, the mixture was placed in a constant temperature bath at 35 ° C., and a polymerization reaction was carried out for 8 hours while stirring with a stirring rod. After that, the reacted carbon black is taken out, toluene is refluxed with a Soxhlet extractor to wash the carbon black, unreacted benzoyl peroxide is removed, and dried under reduced pressure at 60 ° C. to produce carbon black as a carbonaceous material. did.

【0046】[実施例7]実施例6において、重合開始
剤としての過酸化ベンゾイルに代えて同量の過酸化ラウ
ロイルを用い、その他は同様とした。
[Example 7] In Example 6, the same amount of lauroyl peroxide was used instead of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, and other conditions were the same.

【0047】[実施例8]実施例6において、重合開始
剤としての過酸化ベンゾイルに代えて同量のペルオキソ
二硫酸カリウムを用いるとともに還元剤としてのジメチ
ルアニリンに代えて同量の亜硫酸水素ナトリウムを用
い、その他は同様とした。
[Example 8] In Example 6, the same amount of potassium peroxodisulfate was used instead of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, and the same amount of sodium hydrogen sulfite was used instead of dimethylaniline as a reducing agent. The others were the same.

【0048】[実施例9]実施例6において、重合開始
剤としての過酸化ベンゾイルに代えて同量のペルオキソ
二硫酸アンモニウムを用いるとともに還元剤としてのジ
メチルアニリンに代えて同量の亜硫酸水素ナトリウムを
用い、その他は同様とした。
[Example 9] In Example 6, the same amount of ammonium peroxodisulfate was used instead of benzoyl peroxide as a polymerization initiator, and the same amount of sodium hydrogen sulfite was used instead of dimethylaniline as a reducing agent. , And others were the same.

【0049】以上説明した比較例1〜3及び実施例1〜
9で得られたカーボンブラックを負極炭素質材料として
用いたスパイラル形非水電解液二次電池を以下のように
して作製した。この電池は、図1の縦断面図に示すよう
に従来と同様の構成であって、それぞれ帯状の正極1と
負極2との間にポリプロピレン製多孔質フィルムからな
るセパレータ3を挟んでスパイラル状に巻回して巻回要
素を形成する。この巻回要素の正極1側、負極2側にそ
れぞれ正極リード板5、負極リード板を接続する。これ
らリード板5を上方に突出させた状態で巻回要素をポリ
プロピレン製絶縁板12を介して有底円筒形のケース4
内に収装する。その後、負極リードをケース4の内底面
中心にスポット溶接により接続するとともに、安全弁付
き正極端子板7の底部に正極リード板5をスポット溶接
する。そして、非水電解液をケース4内に注液した後、
正極端子板7を封口ガスケット8を介してケース4の開
口部に嵌付け、かしめ付けることによってスパイラル形
非水電解液二次電池とする。
Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 1 described above
A spiral type non-aqueous electrolyte secondary battery using the carbon black obtained in No. 9 as a negative electrode carbonaceous material was produced as follows. As shown in the longitudinal sectional view of FIG. 1, this battery has the same structure as the conventional one, and has a spiral shape in which a separator 3 made of a polypropylene porous film is sandwiched between a strip-shaped positive electrode 1 and a negative electrode 2, respectively. Winding to form a winding element. A positive electrode lead plate 5 and a negative electrode lead plate are connected to the positive electrode 1 side and the negative electrode 2 side of this winding element, respectively. In the state where these lead plates 5 are projected upward, the winding element is provided with a cylindrical case 4 having a bottom through a polypropylene insulating plate 12.
Fit inside. Then, the negative electrode lead is connected to the center of the inner bottom surface of the case 4 by spot welding, and the positive electrode lead plate 5 is spot welded to the bottom of the positive electrode terminal plate 7 with a safety valve. Then, after injecting the non-aqueous electrolyte into the case 4,
The positive electrode terminal plate 7 is fitted into the opening of the case 4 via the sealing gasket 8 and caulked to form a spiral non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0050】正極1は、正極活物質のLiCoO2 と導
電材のカーボン粉末結着剤のPTFEの水性ディスパー
ジョンを重量比で100:10:10の割合で混合し、
水でペースト状に混練したものを厚さ30μmのアルミ
ニウム箔の両面に塗着した後、乾燥、圧延し、所定の大
きさに切断することにより、帯状正極シートとした。こ
のシートの一部をシートの長手方向に対して垂直に合剤
を掻き取り、チタン製正極リード板を集電体上にスポッ
ト溶接して取り付けた。活物質のLiCoO2は酸化コ
バルト(CoO)と炭酸リチウム(Li2 CO3 )をモ
ル比で2:1に混合し、空気中で900℃、9時間加熱
したものを用いた。また上記の材料の混合比率のうちP
TFEの水性ディスパージョンの割合はそのうちの固形
分の割合である。
In the positive electrode 1, LiCoO 2 as a positive electrode active material and an aqueous dispersion of PTFE as a carbon powder binder as a conductive material were mixed at a weight ratio of 100: 10: 10,
A strip-shaped positive electrode sheet was prepared by kneading in a paste form with water and applying it to both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 30 μm, followed by drying, rolling and cutting into a predetermined size. A part of this sheet was scraped off vertically with respect to the longitudinal direction of the sheet, and a titanium positive electrode lead plate was attached by spot welding on a current collector. As the active material, LiCoO 2 was used in which cobalt oxide (CoO) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) were mixed at a molar ratio of 2: 1 and heated in air at 900 ° C. for 9 hours. Of the mixing ratios of the above materials, P
The proportion of the aqueous dispersion of TFE is the proportion of solids therein.

【0051】正極活物質としては、この種の電池に使用
できるものであれば前記の他に種々のものが適用でき、
特に十分な量のリチウムを含んだ材料を用いることが好
ましい。例えばLiMn2 4 や一般式LiMO2 (た
だしMはCo、Niの少なくとも一種を表す。従って、
例えばLiCoO2 やLiCo0.8 Ni0.2 2 )等で
表される複合金属酸化物やリチウムを含んだ層間化合物
が好適である。
As the positive electrode active material, various materials other than those described above can be applied as long as they can be used in this type of battery,
It is particularly preferable to use a material containing a sufficient amount of lithium. For example, LiMn 2 O 4 and the general formula LiMO 2 (where M represents at least one of Co and Ni.
For example, a composite metal oxide represented by LiCoO 2 or LiCo 0.8 Ni 0.2 O 2 ) or an intercalation compound containing lithium is suitable.

【0052】負極2は、前述した本発明の製造方法によ
り得られた負極炭素質材料としてのの粉末と結着材のP
TFEの水性ディスパージョンを重量比で100:5の
割合で混練したものとをニッケル製エキスパンドメタル
に圧入し、乾燥後所定の大きさに切断することにより、
帯状負極シートとした。このシートの一部をシートの長
手方向に対して垂直に合材を掻き取り、ニッケル製負極
リード板を集電体上にスポット溶接して取り付けた。な
おPTFEの比率は上記と同様固形分の割合である。
The negative electrode 2 is made of the powder as a negative electrode carbonaceous material obtained by the above-described production method of the present invention and the binder P.
By mixing an aqueous dispersion of TFE kneaded at a weight ratio of 100: 5 into a nickel expanded metal under pressure, drying and cutting into a predetermined size,
The strip-shaped negative electrode sheet was used. A part of this sheet was scraped off perpendicularly to the longitudinal direction of the sheet, and a nickel negative electrode lead plate was attached by spot welding on a current collector. The ratio of PTFE is the ratio of solid content as above.

【0053】負極炭素質材料としては、前述した比較例
1〜3、実施例1〜9で得られたカーボンブラックを用
いた。
As the negative electrode carbonaceous material, the carbon blacks obtained in the above-mentioned Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 9 were used.

【0054】非水電解液としては、有機溶媒と電解質を
適宜組み合わせて調整されるが、これら有機溶媒と電解
質もこの種の電池に用いられるものであればいずれも使
用可能である。例示するならば、有機溶媒としてはプロ
ピレンカーポネート、エチレンカーボネート、1,2−
ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブ
チロラクトン、テトラヒドロフラン、1,2−メチルテ
トラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル
−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラ
ン、等である。電解質としてはLiCiO4 、LiAs
6 、LiBF4 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、L
iCl等である。
The non-aqueous electrolytic solution is prepared by appropriately combining an organic solvent and an electrolyte, and any organic solvent and electrolyte can be used as long as they are used in this type of battery. For example, as the organic solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-
Examples thereof include dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether and sulfolane. LiCiO 4 , LiAs as the electrolyte
F 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , L
iCl and the like.

【0055】以上のようにして作製したスパイラル形非
水電解液二次電池の性能を確認するため、実施例1乃至
9及び比較例1乃至3それぞれのものについて充放電サ
イクル特性を測定した。
In order to confirm the performance of the spiral type non-aqueous electrolyte secondary battery produced as described above, the charge / discharge cycle characteristics of each of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 were measured.

【0056】測定方法としては、第1サイクルで、充電
電流300(mA)の定電流で4.2Vまで充電し、
4.2Vに達したところで電池電圧が4.2Vのまま保
持するように定電圧で充電を行った。そして全体の充電
時間が3時間になったところで充電を中止した。15分
休止した後、放電電流200(mA)の定電流で電池電
圧が2.8Vになるまで放電した。第2サイクル以降も
第1サイクルと同様な充電及び放電の方法で充放電サイ
クルを繰り返し、第100サイクルまで充放電を行っ
た。
As a measuring method, in the first cycle, the battery was charged to 4.2 V with a constant current of 300 (mA),
When the battery voltage reached 4.2V, charging was performed at a constant voltage so that the battery voltage was kept at 4.2V. The charging was stopped when the total charging time reached 3 hours. After resting for 15 minutes, the battery was discharged at a constant current of 200 (mA) discharge until the battery voltage reached 2.8V. After the second cycle, the charging / discharging cycle was repeated by the same charging / discharging method as in the first cycle, and charging / discharging was performed up to the 100th cycle.

【0057】以上説明した測定の結果を表1に示す。Table 1 shows the measurement results described above.

【0058】[0058]

【表1】 比較例3と実施例1〜9とを比較すれば明らかなよう
に、実施例1〜9で作製された電池は第1サイクルで発
生する不可逆容量が小さく、且つ電池の容量が大きい。
また第1サイクルで得られた容量及び第100サイクル
で得られた容量を比較すると、特別な処理を行っていな
い比較例3の電池と同様に極めて優れている。
[Table 1] As is clear from comparison between Comparative Example 3 and Examples 1 to 9, the batteries produced in Examples 1 to 9 have a small irreversible capacity generated in the first cycle and a large capacity.
Further, comparing the capacities obtained in the first cycle and the capacities obtained in the 100th cycle, it is extremely excellent as in the battery of Comparative Example 3 in which no special treatment is performed.

【0059】実施例1〜9と比較例1〜2を比較する
と、従来のこの種の電池に用いられてきた天然黒鉛及び
石油コークスよりも容量が大きく、且つ充放電サイクル
に伴う容量安定性は同等であることが分かる。
Comparing Examples 1 to 9 with Comparative Examples 1 and 2, the capacities were larger than those of natural graphite and petroleum coke used in the conventional battery of this type, and the capacity stability with charge / discharge cycles was high. It turns out that they are equivalent.

【0060】なお、本発明にあっては前述したスパイラ
ル形の非水電解液二次電池に限らず、例えば、偏平形や
角形等の種々の形状のリチウム二次電池に適用すること
ができる。
The present invention is not limited to the spiral type non-aqueous electrolyte secondary battery described above, but can be applied to various types of lithium secondary batteries such as flat type and prismatic type.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上詳細に説明してきたように、本発明
によれば、炭素質材料としてのカーボンブラック表面に
存在する遊離ラジカルと、重合開始剤から生成した重合
開始剤ラジカルとを重合反応させ、カーボンブラック表
面の遊離ラジカルを捕捉して除去あるいは不活性化でき
る。
As described above in detail, according to the present invention, the free radicals present on the surface of carbon black as the carbonaceous material and the polymerization initiator radicals generated from the polymerization initiator are polymerized. , The free radicals on the surface of carbon black can be captured and removed or inactivated.

【0062】また、遊離ラジカルの除去されたカーボン
ブラックを洗浄・抽出処理して非水電解液二次電池の負
極炭素質材料として用いると、その充放電における第1
サイクルの不可逆容量を顕著に減少させることができ、
電池の放電容量を向上させることができる。
When carbon black from which free radicals have been removed is washed and extracted and used as a negative electrode carbonaceous material of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the first charge / discharge step is performed.
The irreversible capacity of the cycle can be significantly reduced,
The discharge capacity of the battery can be improved.

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

【図1】本発明及び従来の負極炭素質材料を用いた非水
電解液二次電池の縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery using the present invention and a conventional negative electrode carbonaceous material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 ケース 5 正極リード板 7 正極端子板 8 封口ガスケット 12 ポリプロピレン製絶縁
1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Case 5 Positive electrode lead plate 7 Positive electrode terminal plate 8 Sealing gasket 12 Polypropylene insulating plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 吉郎 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshiro Harada 5-36-11 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Inside Fuji Electric Chemical Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 遊離ラジカルが表面に存在するカーボン
ブラックからなる炭素質材料を重合開始剤の存在する溶
媒中で重合反応させることにより該遊離ラジカルを除去
あるいは不活性化する炭素質材料の製造方法。
1. A method for producing a carbonaceous material in which a free radical is removed or inactivated by polymerizing a carbonaceous material composed of carbon black having a free radical on the surface in a solvent containing a polymerization initiator. .
【請求項2】 非水電解液二次電池用負極に用いられて
リチウムを吸蔵放出可能であるとともに、X線広角回折
法によって測定される002面の面間隔d002が3.
55〜3.70(オングストローム)であり、C軸方向
の結晶格子の大きさLcが10〜20(オングストロー
ム)であり、DBP吸油量が50〜200ml/100g
であり、及びBET法によって求めた窒素吸着比表面積
が30〜300m2 /g である物性値をすべて有したカ
ーボンブラックからなる炭素質材料の製造方法であっ
て、該炭素質材料をアゾビスイソブチロニトリル、過酸
化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ペルオキソ二硫酸ア
ンモニウム、またはペルオキソ二硫酸カリウムからなる
群から選択される1つの重合開始剤の存在する溶媒中で
40℃〜100℃の温度範囲で重合反応させた後、洗浄
及び抽出処理することを特徴とする非水電解液二次電池
用負極炭素質材料の製造方法。
2. It is used as a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, capable of inserting and extracting lithium, and has an interplanar spacing d002 of 002 planes measured by an X-ray wide-angle diffraction method of 3.
55 to 3.70 (angstrom), the size Lc of the crystal lattice in the C-axis direction is 10 to 20 (angstrom), and the DBP oil absorption is 50 to 200 ml / 100 g.
And a nitrogen adsorption specific surface area determined by the BET method of 30 to 300 m 2 / g. Polymerization reaction in a temperature range of 40 ° C to 100 ° C in a solvent in the presence of one polymerization initiator selected from the group consisting of butyronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, ammonium peroxodisulfate, or potassium peroxodisulfate. A method for producing a negative electrode carbonaceous material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises washing and extracting after the treatment.
【請求項3】 非水電解液二次電池用負極に用いられて
リチウムを吸蔵放出可能であるとともに、X線広角回折
法によって測定される002面の面間隔d002が3.
55〜3.70(オングストローム)であり、C軸方向
の結晶格子の大きさLcが10〜20(オングストロー
ム)であり、DBP吸油量が50〜200ml/100g
であり、及びBET法によって求めた窒素吸着比表面積
が30〜300m2 /g である物性値をすべて有したカ
ーボンブラックからなる炭素質材料の製造方法であっ
て、該炭素質材料を、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロ
イル、ペルオキソ二硫酸カリウム、またはペルオキソ二
硫酸アンモニウムからなる群から選択される1つの重合
開始剤及び還元剤の存在する溶媒中で−10℃〜40℃
の温度範囲で重合反応させた後、洗浄及び抽出処理する
ことを特徴とする非水電解液二次電池用負極炭素質材料
の製造方法。
3. Used in a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, capable of inserting and extracting lithium, and having an interplanar spacing d002 of 002 planes measured by an X-ray wide angle diffraction method of 3.
55 to 3.70 (angstrom), the size Lc of the crystal lattice in the C-axis direction is 10 to 20 (angstrom), and the DBP oil absorption is 50 to 200 ml / 100 g.
And a nitrogen adsorption specific surface area determined by the BET method is 30 to 300 m 2 / g. -10 ° C to 40 ° C in a solvent in the presence of one polymerization initiator and a reducing agent selected from the group consisting of benzoyl, lauroyl peroxide, potassium peroxodisulfate, or ammonium peroxodisulfate.
The method for producing a negative electrode carbonaceous material for a non-aqueous electrolyte secondary battery, which comprises performing a polymerization reaction in the temperature range described above, followed by washing and extraction treatment.
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