JPH0963650A - Nonaqueous secondary battery - Google Patents

Nonaqueous secondary battery

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Publication number
JPH0963650A
JPH0963650A JP7216020A JP21602095A JPH0963650A JP H0963650 A JPH0963650 A JP H0963650A JP 7216020 A JP7216020 A JP 7216020A JP 21602095 A JP21602095 A JP 21602095A JP H0963650 A JPH0963650 A JP H0963650A
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JP
Japan
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negative electrode
lithium
positive electrode
carbon rod
secondary battery
Prior art date
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Application number
JP7216020A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Tsukuda
至弘 佃
Kazuo Yamada
和夫 山田
Takehito Mitachi
武仁 見立
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH0963650A publication Critical patent/JPH0963650A/en
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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent an internal short-circuiting and provide a nonaqueous secondary battery excellent in yield and work efficiency by equipping this with wound body where a negative electrode and a positive electrode are wound through a separator, and a carbon rod at the center of the roll. SOLUTION: A positive electrode 4, which has a positive electrode lead 5, and a negative electrode 6, which has a negative electrode lead 7, are arranged to face each other across a separator 8, being wound in spiral shape to form a wound body. The wound body is inserted into a battery can 3, with the positive electrode lead 5 upward and the negative electrode lead 7 downward, and the negative electrode lead 7, to the bottom of the battery can 3, and the positive electrode lead 5, to a positive electrode cover 1 fitted with a relief valve, are spot-welded each, and the battery can 3 is calked with the positive electrode cover 1 fitted with a relief valve, and is sealed with a packing. A carbon rod 9 is inserted into the center of the wound body, and it is electrically connected to the negative electrode lead 7. Moreover, the wound body and the carbon rod 8 are soaked in electrolyte. Hereby, a nonaqueous secondary battery good in yield and work efficiency and inexpensive can be obtained.

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、非水系二次電池に
関する。より詳しくは、セパレーターを介して巻回され
た正極と負極からなる巻回体の中心部に、巻き崩れ防止
用の炭素棒を備えた非水系二次電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-aqueous secondary battery. More specifically, the present invention relates to a non-aqueous secondary battery in which a carbon rod for preventing collapse of winding is provided at the center of a wound body composed of a positive electrode and a negative electrode wound with a separator interposed therebetween.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノート型パソコン、ビデオカメラ、携帯
電話等の電子・情報機器の小型化、軽量化に伴い、それ
らを駆動する二次電池が重要な部品として注目されてい
る。特に、リチウム等のアルカリ金属を利用した二次電
池は、軽量かつ高エネルギー密度を有するため、駆動用
電源として有望視されている。
2. Description of the Related Art With the miniaturization and weight reduction of electronic and information devices such as laptop computers, video cameras and mobile phones, secondary batteries for driving them have been drawing attention as important parts. In particular, a secondary battery using an alkali metal such as lithium is lightweight and has a high energy density, and thus is regarded as a promising power source for driving.

【0003】しかし、負極にリチウム金属を単体で用い
た場合、充放電の繰り返し(リチウム金属の溶解−析
出)により、負極表面上にデンドライト(樹枝状結晶)
が生成し、成長することになる。その結果、このデンド
ライトが更に成長することによりセパレーターを貫通
し、正極と接すると、電池内部の短絡を誘発するという
問題があった。また、リチウム金属と電解液との反応に
よる不動態被膜の形成により、サイクル寿命が短かくな
るという問題もあった。
However, when lithium metal alone is used for the negative electrode, dendrites (dendritic crystals) are formed on the surface of the negative electrode due to repeated charge and discharge (dissolution-precipitation of lithium metal).
Will be generated and will grow. As a result, there is a problem that when the dendrite further grows and penetrates the separator and contacts the positive electrode, a short circuit inside the battery is induced. Further, there is a problem that the cycle life becomes short due to the formation of the passivation film due to the reaction between the lithium metal and the electrolytic solution.

【0004】そこで、リチウム金属の代わりに、リチウ
ム−アルミニウムやリチウム−錫等のリチウム合金を二
次電池の負極に用いると、リチウム金属単体を用いた場
合に比べてデンドライト生成と、電解液との不動態化反
応が抑制され、充放電サイクル特性が向上することが判
明した。しかし、合金を使用しても完全にデンドライト
生成がなくなる訳ではなく、電池内部の短絡の可能性は
少なからず残されている。また、充放電に伴って繰り返
されるリチウム合金の膨張収縮がリチウム合金を微粉化
させるため、エネルギー密度が低下するという問題もあ
った。
Therefore, when a lithium alloy such as lithium-aluminum or lithium-tin is used for the negative electrode of the secondary battery instead of lithium metal, dendrite is generated and the electrolytic solution is formed, as compared with the case where only lithium metal is used. It was found that the passivation reaction was suppressed and the charge / discharge cycle characteristics were improved. However, even if the alloy is used, dendrite generation is not completely eliminated, and there is a considerable possibility of short circuit inside the battery. Further, since the expansion and contraction of the lithium alloy repeated with charge and discharge causes the lithium alloy to become finer, there is a problem that the energy density is lowered.

【0005】近年になって、負極にリチウム金属やその
合金を利用する代わりに、正極にリチウムイオンを電気
化学的に出し入れ可能なリチウム含有酸化物(例えば、
LiCoO2 )を使用し、負極に炭素材料を使用するこ
とにより、リチウム金属やその合金を利用した場合に起
こったデンドライト生成が原理上起こらなくなり、電池
内部の短絡の問題のない、サイクル特性が良く、高エネ
ルギー密度のリチウムイオン二次電池が実用化されてい
る。
In recent years, instead of utilizing lithium metal or its alloy for the negative electrode, a lithium-containing oxide capable of electrochemically transferring lithium ions in and out of the positive electrode (for example,
By using LiCoO 2 ) and a carbon material for the negative electrode, the dendrite formation that occurs when using lithium metal or its alloy does not occur in principle, and there is no problem of short circuit inside the battery and good cycle characteristics. High energy density lithium ion secondary batteries have been put to practical use.

【0006】リチウムイオン二次電池は、円筒状、コイ
ン状等の種々の形状を有するものが知られている。この
内、円筒状の二次電池は、シート状の正極と負極をセパ
レーターを挟んで、スパイラル状に巻回した巻回体の中
心部に、巻き崩れ防止用の金属製のピンを挿入し、これ
を電池缶内に挿入、電解液を含浸させ、蓋でカシメ付け
ることによって製造されている。
Known lithium ion secondary batteries have various shapes such as a cylindrical shape and a coin shape. Among them, the cylindrical secondary battery, the sheet-shaped positive electrode and the negative electrode sandwiching the separator, at the center of the spirally wound body, insert a metal pin for collapse prevention, It is manufactured by inserting it into a battery can, impregnating it with an electrolytic solution, and caulking it with a lid.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このピ
ンは、有機物である電解液中に浸漬され、その上負極と
電気的に接触状態になる可能性があるため、使用可能な
材料が限定されていた。例えば、特開平6−19613
8号には、金属パイプからなるピンが提案されている。
しかし、この金属製のパイプは、高価で、加工性が悪い
だけでなく、巻回体への挿入時にセパレーターの突き破
り、ずれあるいは巻回体の巻崩れを招く可能性があり、
内部短絡、更には歩留りの低下を引き起こす可能性があ
った。
However, since this pin may be immersed in an electrolytic solution which is an organic substance and may be in electrical contact with the negative electrode, usable materials are limited. It was For example, JP-A-6-19613
No. 8 proposes a pin made of a metal pipe.
However, this metal pipe is expensive and not only poor in processability, but also may cause breakage of the separator when inserted into the winding body, misalignment or collapse of the winding body,
There was a possibility of causing an internal short circuit and further lowering the yield.

【0008】更に、上記のような電池を製造する場合、
放電状態で組み立てが完了するため、組立後に充電しな
ければならない。この充電過程では、正極中のリチウム
は負極中の炭素材料の層間にドープされる。逆に放電過
程では、層間のリチウムは、脱ドープされ正極中に戻
る。しかし、1回目の炭素材料へのリチウムのドープ量
に対する脱ドープ量は100%にはならず、数%は炭素
材料中に残存し、その後の充放電サイクルに関与しなく
なり不可逆容量となる。このように電池内における移動
可能なリチウムイオン量の減少は、以後の電池容量の低
下の原因となっていた。
Further, when manufacturing the battery as described above,
Since the assembly is completed in the discharged state, it must be charged after assembly. In this charging process, lithium in the positive electrode is doped between the layers of the carbon material in the negative electrode. On the contrary, in the discharging process, lithium between layers is dedoped and returns to the positive electrode. However, the dedoping amount of the first doping of the carbon material with respect to the doping amount of lithium does not become 100%, and several% remains in the carbon material and becomes irreversible capacity because it does not participate in the subsequent charge / discharge cycle. As described above, the decrease in the amount of movable lithium ions in the battery causes the subsequent decrease in the battery capacity.

【0009】そこで、この問題を解決する方法として、
炭素材料の初回の不可逆容量分に相当する正極材料を余
分に充填しておく、あるいは負極材料にあらかじめリチ
ウムをドープしておく方法がある。しかし、リチウムを
余分に充填している分だけエネルギー密度が低下すると
いう問題があった。例えば、負極活物質以外の負極の構
成部品に金属リチウムを電気的に接続した二次電池(特
開平5−242911号)や、負極とリチウム金属がニ
ッケルワイヤーを介して電気的に接続されてなる二次電
池(特開平5−251111号)が提案されている。
Therefore, as a method for solving this problem,
There is a method of additionally filling a positive electrode material corresponding to the first irreversible capacity of the carbon material or preliminarily doping lithium into the negative electrode material. However, there is a problem that the energy density is reduced by the amount of extra lithium. For example, a secondary battery in which metallic lithium is electrically connected to components of the negative electrode other than the negative electrode active material (JP-A-5-242911), or the negative electrode and lithium metal are electrically connected via a nickel wire. A secondary battery (JP-A-5-251111) has been proposed.

【0010】しかしながら、反応性の高いリチウム金属
を使用するため、上記方法では製造工程における安全性
と製造工程が複雑になるという問題があった。本発明
は、上記課題に鑑みなされたものであり、作業性、歩留
りが良好で、かつ安価で高容量の非水系二次電池を提供
することを目的とする。
However, since the highly reactive lithium metal is used, the above method has a problem in that the safety in the manufacturing process and the manufacturing process are complicated. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery that has good workability and yield, is inexpensive, and has a high capacity.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、負極及び正極をセパレーターを介して巻回してなる
巻回体と、該巻回体の中心部に炭素棒とを備えてなるこ
とを特徴とする非水系二次電池が提供される。本発明で
は、炭素棒を巻回体の巻き崩れ防止用として用いること
が特徴の1つである。従って、巻回体との潤滑性が高
く、巻回体の最内周のセパレーターを傷つけることなく
容易に挿入できるので、セパレータの破損を防止でき
る。また、炭素は加工性が良好なので、二次電池製造の
歩留り及び作業性が向上する。更に、炭素は安価でかつ
軽量な材料なので、安価でかつ軽量な非水系二次電池が
提供できる。
Thus, according to the present invention, there is provided a wound body formed by winding a negative electrode and a positive electrode via a separator, and a carbon rod in the center of the wound body. A non-aqueous secondary battery is provided. One of the features of the present invention is that the carbon rod is used for preventing the collapse of the wound body. Therefore, lubricity with the wound body is high, and the separator on the innermost circumference of the wound body can be easily inserted without damaging the separator, so that the separator can be prevented from being damaged. Further, since carbon has a good workability, the yield and workability of manufacturing a secondary battery are improved. Furthermore, since carbon is an inexpensive and lightweight material, an inexpensive and lightweight non-aqueous secondary battery can be provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に用いられる炭素棒は、例
えば円錐状、円錐台状、円筒状、角柱、円柱等の形状を
有していてもよく、更にこれらの形状の炭素棒は、溝が
入っていてもよい。炭素棒の径方向の最大寸法は、巻崩
れの防止の観点から、巻回体の中心部に設けられる空間
部の直径とほぼ同じ寸法が望ましい。更に、巻回体への
炭素棒挿入のために、炭素棒の先端が巻回体の空間部の
直径より細くなっている方が好ましい。また、炭素棒の
長さ方向に溝が存在すると、非水系イオン伝導体として
の電解液の注液がより容易になり、更には、セパレータ
ーと炭素棒が接触する面積が小さくなるので、内部短絡
の可能性を低減でき、より好ましい。更に、充放電を繰
り返すことにより電極が膨張・収縮するため、溝の入っ
た炭素棒を用いると、電極の膨張を吸収できるため巻崩
れ防止にはより好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The carbon rod used in the present invention may have, for example, a conical shape, a truncated cone shape, a cylindrical shape, a prismatic shape, a cylindrical shape, and the like. It may have a groove. The maximum dimension of the carbon rod in the radial direction is preferably approximately the same as the diameter of the space provided in the center of the wound body from the viewpoint of preventing collapse of the winding. Further, in order to insert the carbon rod into the wound body, it is preferable that the tip of the carbon rod is thinner than the diameter of the space portion of the wound body. In addition, the presence of the groove in the length direction of the carbon rod makes it easier to inject the electrolyte solution as the non-aqueous ionic conductor, and further reduces the contact area between the separator and the carbon rod, so that an internal short circuit occurs. It is more preferable because the possibility of Further, since the electrode expands and contracts by repeating charging and discharging, it is more preferable to use a carbon rod having a groove to prevent the electrode from expanding because it can absorb the expansion of the electrode.

【0013】炭素棒の材質は、負極に用いることのでき
る炭素材料を用いることができる。例えば、熱分解炭
素、触媒存在下での熱分解炭素、ピッチ、コークス、タ
ール等から焼成した炭素、セルロース、フェノール樹
脂、フラン樹脂等の有機高分子化合物を焼成して得た炭
素、ガラス状炭素類、炭素繊維、活性炭等、グラファイ
ト類が挙げられる。また、炭素棒の材質は、負極に用い
ることのできる炭素材料と必ずしも同一の材質である必
要はないが、同一材料がより好ましい。
As the material of the carbon rod, a carbon material that can be used for the negative electrode can be used. For example, pyrolytic carbon, pyrolytic carbon in the presence of a catalyst, carbon calcined from pitch, coke, tar, etc., carbon obtained by calcining an organic polymer compound such as cellulose, phenol resin, furan resin, or glassy carbon. Examples of the graphite include carbonaceous materials, carbon fibers, activated carbon, and the like. The material of the carbon rod does not necessarily have to be the same as the carbon material that can be used for the negative electrode, but the same material is more preferable.

【0014】本発明では、炭素棒を負極と電気的に接続
した状態で設けることが好ましい。このようにすること
により、炭素棒に、負極と同様の作用、即ちリチウムの
ドープ・脱ドープの作用を付加することができる。炭素
棒と負極との接続方法は、例えば巻回体の負極リードに
ニッケルメッシュを用い、それと炭素棒に接触させる方
法、あるいはニッケルタブに凹凸を設けておき、それと
炭素棒を機械的に接触させる方法などが挙げられる。ま
た、電池缶底にくぼみを設けておき、そのくぼみに炭素
棒をねじ込む方法もある。
In the present invention, the carbon rod is preferably provided in a state of being electrically connected to the negative electrode. By doing so, the same action as the negative electrode, that is, the action of doping / dedoping lithium can be added to the carbon rod. The method for connecting the carbon rod and the negative electrode is, for example, a method in which a nickel mesh is used for the negative electrode lead of the wound body, and it is brought into contact with the carbon rod, or unevenness is provided on the nickel tab and the carbon rod is mechanically brought into contact with it. Method etc. are mentioned. There is also a method in which a recess is provided in the bottom of the battery can and a carbon rod is screwed into the recess.

【0015】また、予め負極の炭素材料の不可逆容量分
に相当するリチウムをドープした炭素棒を用いてもよ
い。このような炭素棒を使用すれば、正極に初回の負極
の不可逆容量に相当する正極材料を余分に充填させる必
要がなくなり、電池内における移動可能なリチウムイオ
ンの量を減少させることなく高エネルギー密度の非水系
二次電池が提供できる。
A carbon rod doped with lithium corresponding to the irreversible capacity of the carbon material of the negative electrode may be used in advance. When such a carbon rod is used, it is not necessary to additionally fill the positive electrode with the positive electrode material corresponding to the irreversible capacity of the first negative electrode, and the high energy density can be achieved without reducing the amount of lithium ions that can be transferred in the battery. The non-aqueous secondary battery can be provided.

【0016】炭素棒へのリチウムのドープ方法には、気
相法と液相法を用いることができる。気相法としては、
例えば、気相のリチウムを炭素棒に接触させる方法(接
触法とする)や、不活性ガス又は除湿空気雰囲気下で炭
素粉末とリチウム金属粉末とを混合し、加熱又は加圧す
る方法(粉末法とする)がある。接触法は、具体的に
は、ステンレス、石英等の密閉可能な容器内に炭素棒及
びリチウム金属を入れ、真空脱気した後、熱処理する。
この場合の真空度は、通常1×10-6Torr程度、熱
処理条件は、150〜500℃が好ましい。
As a method for doping lithium into a carbon rod, a vapor phase method and a liquid phase method can be used. As a vapor phase method,
For example, a method of bringing vapor phase lithium into contact with a carbon rod (referred to as a contact method), a method of mixing carbon powder and lithium metal powder in an inert gas or dehumidified air atmosphere, and heating or pressurizing (powder method and There is). In the contact method, specifically, the carbon rod and the lithium metal are placed in a container such as stainless steel or quartz that can be sealed, vacuum degassing is performed, and then heat treatment is performed.
In this case, the degree of vacuum is usually about 1 × 10 −6 Torr, and the heat treatment condition is preferably 150 to 500 ° C.

【0017】粉末法には、加熱法、加圧法がある。加熱
法は、ステンレス、石英等の密閉可能な容器内に炭素粉
末及びリチウム金属粉末の混合物(重量比6:1程度)
を入れ、窒素ガス等の不活性ガス又は除湿空気雰囲気下
で、加熱処理する。この場合の加熱条件は、通常150
〜350℃が好ましい。但し、得られた粉末を、成形工
程に付すことにより所望の形状の炭素棒が得られる。
The powder method includes a heating method and a pressurizing method. The heating method is a mixture of carbon powder and lithium metal powder in a hermetically sealed container such as stainless steel or quartz (weight ratio of about 6: 1).
And heat treatment in an atmosphere of inert gas such as nitrogen gas or dehumidified air. The heating condition in this case is usually 150.
The temperature is preferably 350 ° C. However, a carbon rod having a desired shape can be obtained by subjecting the obtained powder to a molding step.

【0018】また、加圧法は、ステンレス等の容器(モ
ールド)に入れた前記混合物を加圧処理する。この場合
の加圧条件は、10〜20Kbarが好ましい。次に、
液相法としては、例えば、リチウム塩を含む有機電解液
中で炭素棒とリチウム金属を電極として外部短絡、又は
電解する方法がある。ここで、液相法に使用される有機
電解液は電解質塩と溶媒からなる。溶媒は、エチレンカ
ーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネー
ト類と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネー
ト等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン等のラ
クトン類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒド
ロフラン等のフラン類、ジエチルエーテル、1,2−ジ
メトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシ
メトキシエタン、1,3−ジオキソラン、ジオキサン等
のエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メ
チルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メ
チル、プロピオン酸メチル等が挙げられ、これらの1種
あるいは2種以上の混合溶媒として使用することができ
る。
In the pressing method, the mixture contained in a container (mold) such as stainless steel is pressure-treated. The pressurizing condition in this case is preferably 10 to 20 Kbar. next,
Examples of the liquid phase method include a method of external short-circuiting or electrolysis using a carbon rod and a lithium metal as electrodes in an organic electrolytic solution containing a lithium salt. Here, the organic electrolytic solution used in the liquid phase method comprises an electrolyte salt and a solvent. Solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate and butylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and dipropyl carbonate, lactones such as γ-butyrolactone, tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. Furans, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, 1,3-dioxolane, ethers such as dioxane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, methyl formate , Methyl acetate, methyl propionate and the like, and they can be used as a mixed solvent of one kind or two or more kinds thereof.

【0019】また、電解質塩として、例えば、過塩素酸
リチウム、ホウフッ化リチウム、六フッ化砒素リチウ
ム、六フッ化燐酸リチウム、トリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム、ハロゲン化リチウム、塩化アルミン酸リ
チウム等のリチウム塩が挙げられ、これらの1種あるい
は2種以上を混合して使用することができる。但し、液
相法では電解液の種類によって炭素材料がリチウムをド
ープできないものもあるので、電解液を選択する必要が
ある。例えば、黒鉛系の炭素棒とプロピレンカーボネー
ト系の有機電解液の組合せでは、炭素棒にリチウムを吸
蔵あるいはドープさせることはできない。
Further, as the electrolyte salt, for example, lithium salts such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, lithium hexafluoroarsenate, lithium hexafluorophosphate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium halides and lithium aluminate chloride. And one or more of these may be mixed and used. However, in the liquid phase method, some carbon materials cannot be doped with lithium depending on the type of the electrolytic solution, and therefore the electrolytic solution must be selected. For example, a combination of a graphite-based carbon rod and a propylene carbonate-based organic electrolytic solution cannot occlude or dope lithium into the carbon rod.

【0020】電解は、負極に用いる炭素材料の不可逆容
量相当分のリチウムをドープすればよく、電解条件は限
定されない。本発明の非水系二次電池における正極は、
リチウムを電気化学的に出し入れ可能な材料からなり、
正極活物質に導電剤及び結着剤、任意に固体電解質等が
添加されてなる。
The electrolysis may be performed by doping lithium in an amount corresponding to the irreversible capacity of the carbon material used for the negative electrode, and the electrolysis conditions are not limited. The positive electrode in the non-aqueous secondary battery of the present invention is
Made of a material that can electrochemically move lithium in and out,
A conductive agent, a binder, and optionally a solid electrolyte are added to the positive electrode active material.

【0021】正極活物質としては、可逆的にリチウムを
ドープ・脱ドープ可能なものであればよく、例えばリチ
ウムを含有した酸化物等が挙げられる。より具体的な例
としては、LiCoO2 、LiNiO2 、LiMn
2 、LiFeO2 や、この系列のLix y z 2
(ここでMはFe、Co、Ni、Mnのいずれかであ
り、Nは遷移金属、好ましくは4B族又は5B族の金属
を表す)、LiMn2 4 、及びLiMn2-x y 4
(ここでNは遷移金属、好ましくは4B族又は5B族の
金属を表す)、LiVO2 等が挙げられる。
The positive electrode active material may be any material capable of reversibly doping and dedoping lithium, and examples thereof include oxides containing lithium. More specific examples include LiCoO 2 , LiNiO 2 , and LiMn.
O 2, LiFeO 2 and, in this series Li x M y N z O 2
(Where M is any one of Fe, Co, Ni, and Mn, and N represents a transition metal, preferably a Group 4B or Group 5B metal), LiMn 2 O 4 , and LiMn 2−x N y O 4.
(Here, N represents a transition metal, preferably a metal of Group 4B or Group 5B), LiVO 2, and the like.

【0022】導電材は、特に限定されず、公知の材料を
いずれも使用することができる。例えば、カーボンブラ
ック(アセチレンブラック、サーマルブラック、チャン
ネルブラック等)等の炭素類、グラファイト粉末、金属
粉末等を用いることができる。結着剤は、特に限定され
ず、公知の材料をいずれも使用することができる。例え
ば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ン等のフッ素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン系ポリマー、合成ゴム類等を用い
ることができる。
The conductive material is not particularly limited, and any known material can be used. For example, carbons such as carbon black (acetylene black, thermal black, channel black, etc.), graphite powder, metal powder and the like can be used. The binder is not particularly limited, and any known material can be used. For example, fluorine-based polymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, polyolefin-based polymers such as polyethylene and polypropylene, and synthetic rubbers can be used.

【0023】固体電解質は、特に限定されず、公知の無
機又は有機の材料をいずれも使用することができる。無
機固体電解質としては、例えば、リチウムの窒化物、ハ
ロゲン化物、酸素酸塩等が挙げられ、より具体的には、
Li3 N、LiI、Li3 N−LiI−LiOH、Li
SiO4 −LiI−LiOH、Li3 PO4 −Li4
iO4 、硫化リン化合物、LiSiS3 等がある。有機
固体電解質としては、例えば、ポリエチレンオキサイド
誘導体又は誘導体を含むポリマー、ポリプロピレンオキ
サイド誘導体又は誘導体を含むポリマー、リン酸エステ
ルポリマー等がある。
The solid electrolyte is not particularly limited, and any known inorganic or organic material can be used. Examples of the inorganic solid electrolyte include a nitride of lithium, a halide, an oxyacid salt, and the like, and more specifically,
Li 3 N, LiI, Li 3 N-LiI-LiOH, Li
SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 4 S
Examples include iO 4 , phosphorus sulfide compounds, and LiSiS 3 . Examples of organic solid electrolytes include polymers containing polyethylene oxide derivatives or derivatives, polymers containing polypropylene oxide derivatives or derivatives, and phosphoric acid ester polymers.

【0024】正極活物質への導電材及び結着剤の混合比
は、活物質100重量部に対して、導電材を5〜50重
量部、結着剤を1〜30重量部とすることが好ましい。
導電材がこの範囲内であれば、電極の抵抗あるいは分極
等が好適で、高い電気容量が得られ、実用的な非水系二
次電池が作製できる。また、結着剤がこの範囲内であれ
ば、好適な結着効果が得られる。
The mixing ratio of the conductive material and the binder to the positive electrode active material may be 5 to 50 parts by weight of the conductive material and 1 to 30 parts by weight of the binder with respect to 100 parts by weight of the active material. preferable.
When the conductive material is within this range, the resistance or polarization of the electrode is suitable, a high electric capacity can be obtained, and a practical non-aqueous secondary battery can be manufactured. Further, when the binder is within this range, a suitable binding effect can be obtained.

【0025】また、本発明の非水系二次電池における正
極は、正極集電体上に形成されていてもよい。正極集電
体には、溶解しない金属であれば良く、アルミニウム、
チタン等からなる金属箔、金属メッシュ、金属不織布等
の導電性体を使用することができる。この正極集電体の
厚さは、10〜100μm、より好ましくは10〜20
μmである。
The positive electrode in the non-aqueous secondary battery of the present invention may be formed on the positive electrode current collector. The positive electrode current collector may be any metal that does not dissolve, aluminum,
A conductive body such as a metal foil made of titanium or the like, a metal mesh, a metal non-woven fabric or the like can be used. The thickness of this positive electrode current collector is 10 to 100 μm, and more preferably 10 to 20 μm.
μm.

【0026】更に、例えば、正極は次のように製造する
ことができる。すなわち、結着剤を溶解あるいは分散し
たスラリー中に、正極活物質、導電材、任意に固体電解
質を分散させて正極ペーストを調製し、この正極ペース
トを正極集電体の片面又は両面にドクターブレード法等
で塗布、乾燥して作製できる。また、この正極を高密度
化のために圧延し、一定寸法に切断したのち、電極の一
方の端部に正極リードとしてのアルミニウム等の金属か
らなるタブをスポット溶接にて取り付け、板状にしても
よい。正極作製において、結着性を上げるためにそれぞ
れの結着剤の融点前後の温度で熱処理を行うことが好ま
しい。
Further, for example, the positive electrode can be manufactured as follows. That is, in a slurry in which a binder is dissolved or dispersed, a positive electrode active material, a conductive material, and optionally a solid electrolyte are dispersed to prepare a positive electrode paste, and this positive electrode paste is applied to one or both surfaces of a positive electrode current collector by a doctor blade. It can be prepared by coating and drying by a method or the like. In addition, after rolling this positive electrode for high density and cutting it to a certain size, a tab made of metal such as aluminum as a positive electrode lead is attached to one end of the electrode by spot welding to form a plate. Good. In the production of the positive electrode, it is preferable to perform heat treatment at a temperature around the melting point of each binder in order to improve the binding property.

【0027】本発明の非水系二次電池における負極は、
負極活物質、結着剤を含有する。負極活物質は、リチウ
ムをドープ・脱ドープしうる炭素材料からなり、例え
ば、熱分解炭素、触媒存在下での熱分解炭素、ピッチ、
コークス、タール等から焼成した炭素、セルロース、フ
ェノール樹脂、フラン樹脂等の有機高分子化合物を焼成
して得た炭素、ガラス状炭素類、炭素繊維、活性炭等が
挙げられる。また、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛、土
壌黒鉛、鱗状黒鉛等の黒鉛系材料も用いることができ
る。特に放電容量の高いグラファイト類が好ましい。更
に、負極の炭素材料は、炭素棒に用いることのできる炭
素材料と必ずしも同一の材質である必要はないが、同一
材料がより好ましい。
The negative electrode in the non-aqueous secondary battery of the present invention is
It contains a negative electrode active material and a binder. The negative electrode active material is composed of a carbon material capable of being doped or dedoped with lithium, and includes, for example, pyrolytic carbon, pyrolytic carbon in the presence of a catalyst, pitch,
Examples thereof include carbon calcined from coke and tar, carbon obtained by calcining an organic polymer compound such as cellulose, phenol resin, and furan resin, glassy carbons, carbon fiber, and activated carbon. Further, graphite-based materials such as artificial graphite, natural graphite, expanded graphite, soil graphite and scaly graphite can also be used. Particularly, graphites having a high discharge capacity are preferable. Furthermore, the carbon material of the negative electrode does not necessarily have to be the same as the carbon material that can be used for the carbon rod, but the same material is more preferable.

【0028】結着剤は、特に限定されず、公知の材料を
いずれも使用することができる。例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポ
リマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフ
ィン系ポリマー、合成ゴム類等を用いることができる。
結着剤は、粉末をそのまま用いたり、水あるいはトルエ
ン等の溶媒に分散させ、スラリーとしたものを用いた
り、N−メチル−2−ピロピドン、ジメチルフォルムア
ミド等の溶媒に溶解させてスラリーとしたものを用いる
ことができる。
The binder is not particularly limited, and any known material can be used. For example, fluorine-based polymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride, polyolefin-based polymers such as polyethylene and polypropylene, and synthetic rubbers can be used.
As the binder, a powder may be used as it is, or a powder may be dispersed in a solvent such as water or toluene to form a slurry, or a binder may be dissolved in a solvent such as N-methyl-2-pyropidone or dimethylformamide to form a slurry. Any thing can be used.

【0029】負極活物質と結着剤との混合比は、活物質
100重量部に対して、結着剤を1〜30重量部とする
ことが好ましい。結着剤がこの範囲であれば、好適な結
着効果が得られる。また、本発明の非水系二次電池にお
ける負極は、負極集電体上に形成されていてもよい。負
極集電体は、リチウムと合金化しない金属であれば良
く、銅、ニッケル、鉄等からなる金属箔、金属メッシュ
あるいは金属不織布等の導電性体が使用でき、厚さは1
0〜100μmが好ましく、より好ましくは10〜20
μmである。
The mixing ratio of the negative electrode active material and the binder is preferably 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the active material. When the binder is in this range, a suitable binding effect can be obtained. Further, the negative electrode in the non-aqueous secondary battery of the present invention may be formed on the negative electrode current collector. The negative electrode current collector may be any metal that does not alloy with lithium, and a conductive material such as a metal foil made of copper, nickel, iron or the like, a metal mesh or a metal non-woven fabric may be used, and the thickness is 1
0 to 100 μm is preferable, and 10 to 20 is more preferable.
μm.

【0030】更に、例えば、負極は次のように製造する
ことができる。すなわち、結着剤を溶解あるいは分散し
たスラリー中に、負極活物質を分散させて負極ペースト
を調製し、この負極ペーストを負極集電体の片面又は両
面にドクターブレード法で塗布、乾燥して作製できる。
また、この負極を高密度化のために圧延し、一定寸法に
切断したのち、電極の一方の端部に負極リードとしての
ニッケル等の金属からなるタブあるいはメッシュをスポ
ット溶接にて取り付け、板状にしてもよい。負極作製に
おいて、結着性を上げるためにそれぞれの結着剤の融点
前後の温度で熱処理を行うことが好ましい。
Further, for example, the negative electrode can be manufactured as follows. That is, in a slurry in which a binder is dissolved or dispersed, a negative electrode active material is dispersed to prepare a negative electrode paste, and this negative electrode paste is applied to one side or both sides of a negative electrode current collector by a doctor blade method and dried. it can.
In addition, after rolling this negative electrode for high density and cutting it to a certain size, a tab or mesh made of a metal such as nickel as a negative electrode lead is attached to one end of the electrode by spot welding to form a plate. You may In the production of the negative electrode, it is preferable to perform heat treatment at a temperature around the melting point of each binder in order to improve the binding property.

【0031】次に、本発明の非水系二次電池には非水系
イオン伝導体が使用される。この非水系イオン伝導体に
は、例えば、有機電解液、高分子固体電解質、無機固体
電解質、溶融塩等を用いることができ、この中でも電解
質塩と溶媒からなる有機電解液を好適に用いることがで
きる。有機電解液の溶媒は、主としてエチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート
等の環状カーボネート類と、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプ
ロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチ
ロラクトン等のラクトン類、テトラヒドロフラン、2−
メチルテトラヒドロフラン等のフラン類、ジエチルエー
テル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシ
エタン、エトキシメトキシエタン、1,3−ジオキソラ
ン、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルホキシ
ド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、
ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等が挙げ
られ、これらの1種あるいは2種以上の混合溶媒として
使用することができる。
Next, a non-aqueous ionic conductor is used in the non-aqueous secondary battery of the present invention. As the non-aqueous ionic conductor, for example, an organic electrolytic solution, a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, a molten salt or the like can be used, and among them, an organic electrolytic solution composed of an electrolyte salt and a solvent is preferably used. it can. The solvent of the organic electrolyte is mainly a cyclic carbonate such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate, a chain carbonate such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and dipropyl carbonate, and a lactone such as γ-butyrolactone. , Tetrahydrofuran, 2-
Furans such as methyltetrahydrofuran, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, 1,3-dioxolane, ethers such as dioxane, dimethylsulfoxide, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile ,
Methyl formate, methyl acetate, methyl propionate and the like can be mentioned, and they can be used as a mixed solvent of one kind or two or more kinds thereof.

【0032】また、電解質塩として、例えば、過塩素酸
リチウム、ホウフッ化リチウム、六フッ化砒素リチウ
ム、六フッ化燐酸リチウム、トリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム、ハロゲン化リチウム、塩化アルミン酸リ
チウム等のリチウム塩が挙げられ、これらの1種あるい
は2種以上を混合して使用することができる。前記で選
ばれた溶媒に電解質を溶解することによって電解液を調
製する。より具体的には、エチレンカーボネートとジエ
チルカーボネート1:1(体積比)混合溶媒に、濃度が
1mol/リットルになるように、電解質塩として過塩
素酸リチウムを溶解した電解液が挙げられる。尚、電解
液を調製する際に使用する溶媒、電解質塩は、上記に挙
げたものに限定されず、公知のものいずれも使用でき
る。
Further, as the electrolyte salt, for example, lithium salts such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, lithium hexafluoroarsenate, lithium hexafluorophosphate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium halides and lithium aluminate chloride. And one or more of these may be mixed and used. An electrolyte solution is prepared by dissolving the electrolyte in the solvent selected above. More specifically, an electrolytic solution in which lithium perchlorate is dissolved as an electrolyte salt in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate 1: 1 (volume ratio) so as to have a concentration of 1 mol / liter can be mentioned. The solvent and electrolyte salt used when preparing the electrolytic solution are not limited to those listed above, and any known solvent can be used.

【0033】本発明の非水系二次電池は、前記非水系イ
オン伝導体を保持するためのセパレーターが正極と負極
の間に設けられる。このセパレーターは、正極と負極の
短絡を防止する機能も果たし、材質としては、非水系イ
オン伝導体と接触しても化学的に安定で、加工が容易な
絶縁物であれば特に限定されない。具体的には、電気絶
縁性の合成樹脂繊維、ガラス繊維、天然繊維等の不織布
あるいは織布、アルミナ等の無機絶縁体粉末の成形体等
が挙げられる。中でも合成樹脂のポリエチレン、ポリプ
ロピレン等の不織布が品質の安定性等の観点から好まし
い。これら合成樹脂の不織布のセパレーターは、二次電
池が異常発熱した場合に、熱により溶解し正極と負極の
間を遮断する機能を付加したものもあり、安全性の観点
からこれらも好適に使用することができる。セパレータ
ーの厚みは特に限定されないが、必要量の非水系イオン
伝導体を保持し、かつ正極と負極との短絡を防止する厚
さがあればよく、通常0.01〜1mm程度のものを用
いることができ、より好ましくは0.02〜0.05m
m程度である。
In the non-aqueous secondary battery of the present invention, a separator for holding the non-aqueous ionic conductor is provided between the positive electrode and the negative electrode. This separator also has a function of preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, and the material is not particularly limited as long as it is an insulator that is chemically stable even when it comes into contact with the non-aqueous ionic conductor and is easily processed. Specific examples include non-woven fabrics or woven fabrics such as electrically insulating synthetic resin fibers, glass fibers, and natural fibers, and molded bodies of inorganic insulating powder such as alumina. Of these, non-woven fabrics made of synthetic resins such as polyethylene and polypropylene are preferable from the viewpoint of quality stability. Some of these synthetic resin nonwoven fabric separators have a function of melting between the positive and negative electrodes by melting due to heat when the secondary battery abnormally generates heat, and these are also preferably used from the viewpoint of safety. be able to. The thickness of the separator is not particularly limited as long as it holds a necessary amount of the non-aqueous ionic conductor and has a thickness that prevents a short circuit between the positive electrode and the negative electrode, and a thickness of about 0.01 to 1 mm is usually used. Can be formed, and more preferably 0.02 to 0.05 m
m.

【0034】次に、本発明の非水系二次電池の構成の一
例を示した図1を説明する。まず、正極リード5を有す
る正極4と負極リード7を有する負極6とが、セパレー
ター8を挟んで、互いに対向するように配置され、スパ
イラル状に巻回され、巻回体が形成されている。この巻
回体が正極リード5を上部に、負極リード7を下部にし
て、電池缶3内に挿入され、負極リード7は電池缶3の
底に、正極リード5は安全弁付正極蓋1にそれぞれスポ
ット溶接され、電池缶3は安全弁付正極蓋1でカシメ付
けられ、パッキン2で封止されている。巻回体の中心部
には炭素棒9が挿入され、負極リード7と電気的に接続
している。また、巻回体及び炭素棒9は電解液(図示せ
ず)に浸漬されている。
Next, FIG. 1 showing an example of the constitution of the non-aqueous secondary battery of the present invention will be explained. First, the positive electrode 4 having the positive electrode lead 5 and the negative electrode 6 having the negative electrode lead 7 are arranged so as to face each other with the separator 8 interposed therebetween, and are spirally wound to form a wound body. This wound body is inserted into the battery can 3 with the positive electrode lead 5 on the upper side and the negative electrode lead 7 on the lower side. The negative electrode lead 7 is on the bottom of the battery can 3 and the positive electrode lead 5 is on the positive electrode lid 1 with a safety valve. The battery can 3 is spot-welded, the battery can 3 is caulked with the positive electrode lid 1 with a safety valve, and is sealed with the packing 2. A carbon rod 9 is inserted in the center of the wound body and is electrically connected to the negative electrode lead 7. The wound body and the carbon rod 9 are immersed in an electrolytic solution (not shown).

【0035】上記本発明の非水系二次電池は、負極及び
正極をセパレーターを介して巻回してなる巻回体と、該
巻回体の中心部に炭素棒とを備えてなることを特徴とす
る。従って、巻き崩れ防止用の炭素棒は、潤滑性が高
く、セパレーターを破損することなく巻回体(例えば、
スパイラル状に巻回された正極と負極からなる巻回体)
に挿入でき、内部短絡が防止される。
The non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by comprising a wound body formed by winding a negative electrode and a positive electrode via a separator, and a carbon rod in the center of the wound body. To do. Therefore, the carbon rod for preventing winding collapse has high lubricity, and the wound body (for example,
(A spiral wound positive electrode and negative electrode wound body)
It can be inserted into and prevents internal short circuit.

【0036】また、炭素棒にあらかじめリチウムをドー
プすることにより、初回の負極の不可逆容量を補うこと
ができ、高容量の非水系二次電池を提供できる。
Further, by preliminarily doping the carbon rod with lithium, the irreversible capacity of the negative electrode at the first time can be supplemented, and a high capacity non-aqueous secondary battery can be provided.

【0037】[0037]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されない。 (実施例1)正極活物質であるLiCoO2 100重量
部と、導電材であるグラファイト粉末15重量部と、結
着剤であるポリフッ化ビニリデン10重量部を、N−メ
チル−2−ピロリドンを分散剤として混合し、正極ペー
ストを調製した。次いで、この正極ペーストを集電体で
ある厚さ20μmのアルミニウム箔の両面にドクターブ
レード法で塗布、乾燥させ、圧延し、所定の大きさ(4
0mm×450mm×220μm)に切断した。更に、
切断した電極の一方の端部に正極リードのアルミニウム
タブをスポット溶接にて取り付け板状の正極を得た。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 100 parts by weight of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 15 parts by weight of graphite powder as a conductive material, and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone. The mixture was mixed as an agent to prepare a positive electrode paste. Next, this positive electrode paste is applied to both sides of a 20 μm thick aluminum foil, which is a current collector, by a doctor blade method, dried, and rolled to a predetermined size (4
0 mm × 450 mm × 220 μm) was cut. Furthermore,
An aluminum tab of a positive electrode lead was spot welded to one end of the cut electrode to obtain a plate-shaped positive electrode.

【0038】負極活物質である炭素100重量部と、結
着剤であるポリフッ化ビニリデン10重量部を、N−メ
チル−2−ピロリドンを分散剤として混合し、負極ペー
ストを調製した。次いで、この負極ペーストを集電体と
しての厚さ18μmの銅箔の両面にドクターブレード法
で塗布、乾燥させ、圧延し、所定の大きさ(39mm×
400mm×135μm)に切断した。更に、切断した
電極の一方の端部に負極リードのニッケルタブをスポッ
ト溶接にて取り付け板状の負極を得た。
100 parts by weight of carbon as the negative electrode active material and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride as the binder were mixed with N-methyl-2-pyrrolidone as a dispersant to prepare a negative electrode paste. Next, this negative electrode paste was applied onto both surfaces of a copper foil having a thickness of 18 μm as a current collector by the doctor blade method, dried, and rolled to a predetermined size (39 mm ×
It was cut to 400 mm × 135 μm). Further, a nickel tab of a negative electrode lead was spot welded to one end of the cut electrode to obtain a plate-shaped negative electrode.

【0039】正極と負極との間にポリエチレン製微多孔
質のセパレーターを挟んで、互いに対向するように配置
し、スパイラル状に巻回し、巻回体を作製した。次い
で、この巻回体を正極リードが上部に、負極リードが下
部になるようにして、電池缶(直径17mm×高さ50
mm)内に挿入し、負極リードは電池缶の底に、正極リ
ードは安全弁付正極蓋にそれぞれスポット溶接した。更
に、巻回体の中心部に黒鉛系の炭素棒(直径3mm×長
さ40mm、重量0.5g)を挿入し、負極リードに短
絡状態で着設した。その後、電池缶に一定量の非水系イ
オン伝導体を注入し、パッキンを配設し、安全弁付正極
蓋をカシメ付けることにより、非水系二次電池を作製し
た。このような電池を、同様にして、20個作製した。
A polyethylene microporous separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, arranged so as to face each other, and spirally wound to produce a wound body. Then, the wound body was placed in a battery can (diameter: 17 mm × height: 50 mm) with the positive electrode lead on the upper side and the negative electrode lead on the lower side.
mm), and the negative electrode lead was spot-welded to the bottom of the battery can and the positive electrode lead was spot-welded to the positive electrode lid with the safety valve. Further, a graphite-based carbon rod (diameter 3 mm × length 40 mm, weight 0.5 g) was inserted into the center of the wound body and attached to the negative electrode lead in a short-circuited state. After that, a fixed amount of the non-aqueous ion conductor was injected into the battery can, the packing was arranged, and the positive electrode lid with the safety valve was caulked to manufacture the non-aqueous secondary battery. Twenty such batteries were produced in the same manner.

【0040】上記非水系イオン伝導体には、エチレンカ
ーボネートとジエチルカーボネート1:1(体積比)混
合溶媒からなる非水系溶媒に、濃度が1mol/リット
ルになるように、電解質塩として過塩素酸リチウムを溶
解してなる電解液を使用した。得られた電池について、
充電電流500mA、上限電圧4.1V、3時間の定電
流定電圧充電、放電電流100mA、下限電圧2.75
Vの定電流放電とし、25℃の恒温槽中で充放電試験を
実施した。
For the non-aqueous ionic conductor, lithium perchlorate is used as an electrolyte salt in a non-aqueous solvent consisting of a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate 1: 1 (volume ratio) so that the concentration becomes 1 mol / liter. An electrolytic solution prepared by dissolving Regarding the obtained battery,
Charge current 500mA, upper limit voltage 4.1V, constant current constant voltage charge for 3 hours, discharge current 100mA, lower limit voltage 2.75
A constant-current discharge of V was performed, and a charge / discharge test was performed in a constant temperature bath at 25 ° C.

【0041】この結果、放電容量600mAh、初回の
充放電効率76%、50サイクル後の放電容量520m
Ahであった。また、評価した電池20個は、すべて5
0サイクル後も内部短絡がなかった。放電容量及び初回
の充放電効率、内部短絡した電池の個数を表1に示す。
実施例1で内部短絡がなかったのは、電極の巻回体の巻
き崩れ防止用として、潤滑性の高い炭素棒を芯材に用
い、セパレーターを破損することなく挿入できたためと
考えられる。
As a result, the discharge capacity was 600 mAh, the initial charge / discharge efficiency was 76%, and the discharge capacity after 50 cycles was 520 m.
Ah. Also, all 20 batteries evaluated were 5
There was no internal short circuit after 0 cycles. Table 1 shows the discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, and the number of internally short-circuited batteries.
It is considered that the internal short-circuit did not occur in Example 1 because the carbon rod having high lubricity was used as the core material for preventing the winding of the electrode winding body from being collapsed, and the separator could be inserted without damage.

【0042】(比較例1)炭素棒に、金属性ピン(直径
3mm×長さ40mm、重さ1.5g)を用いたこと以
外は実施例1と同様にして、電池を20個作製した。得
られた電池について、実施例1と同様にして、充放電サ
イクル試験を行った。この結果、放電容量600mA
h、初回の充放電効率76%で、実施例1と同等であっ
たが、50サイクル後の放電容量は450mAhで、劣
化していることがわかった。また、評価した電池20個
のうち、3個が内部短絡した。この内部短絡した電池を
分解したところ、内部短絡の原因は、巻回体の最内周の
セパレーターの破損、あるいは金属製ピンと負極との接
触部でのデンドライト状のリチウムの析出によることが
わかった。放電容量及び初回の充放電効率、内部短絡し
た電池の個数を表1に示す。
Comparative Example 1 Twenty batteries were produced in the same manner as in Example 1 except that a metal pin (diameter 3 mm × length 40 mm, weight 1.5 g) was used for the carbon rod. A charge / discharge cycle test was performed on the obtained battery in the same manner as in Example 1. As a result, discharge capacity 600mA
h, the charge and discharge efficiency of the first time was 76%, which was equivalent to that of Example 1, but the discharge capacity after 50 cycles was 450 mAh, which was found to be deteriorated. Also, of the 20 batteries evaluated, 3 were internally short-circuited. When the internal short-circuited battery was disassembled, it was found that the cause of the internal short circuit was damage to the separator at the innermost circumference of the wound body or deposition of dendrite-like lithium at the contact portion between the metal pin and the negative electrode. . Table 1 shows the discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, and the number of internally short-circuited batteries.

【0043】電極の巻崩れ防止用に金属製ピンを用いた
非水電解質二次電池(比較例1)では、金属製ピンと負
極との接触部分にデンドライド状のリチウムが析出し、
電池内における移動可能なリチウムイオンの量が減少し
た。このため、容量が減少したままで充放電が繰り返さ
れ、電池容量の低下、即ちサイクル特性が劣化したもの
と考えられる。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery (comparative example 1) using the metal pin for preventing the electrode from collapsing, dendride-like lithium was deposited at the contact portion between the metal pin and the negative electrode.
The amount of mobile lithium ions in the battery was reduced. Therefore, it is considered that charging / discharging was repeated with the capacity reduced and the battery capacity decreased, that is, cycle characteristics deteriorated.

【0044】(実施例2)炭素棒に、リチウムがドープ
されたグラファイト質の炭素棒を用いたこと以外は実施
例1と同様にして、電池を20個作製した。なお、炭素
棒へのリチウムのドープには、気相法を用いた。即ち、
炭素棒と金属リチウムを入れたステンレスパイプ容器を
1×10-6Torrまで真空排気し、400℃で約50
時間、加熱反応させることによりリチウムをドープし
た。得られた炭素棒は、表面が金属光沢から青色に変化
した。得られた電池について、実施例1と同様にして、
充放電サイクル試験を行った。
Example 2 Twenty batteries were produced in the same manner as in Example 1 except that a lithium-doped graphite carbon rod was used as the carbon rod. A vapor phase method was used to dope the carbon rod with lithium. That is,
The stainless steel pipe container containing the carbon rod and metallic lithium was evacuated to 1 × 10 -6 Torr, and the temperature was about 50 at 400 ° C.
Lithium was doped by heating for a period of time. The surface of the obtained carbon rod changed from metallic luster to blue. For the obtained battery, in the same manner as in Example 1,
A charge / discharge cycle test was performed.

【0045】この結果、放電容量680mAh、初回の
充放電効率85%、50サイクル後の放電容量620m
Ahで、実施例1に比べて高容量、かつサイクル特性に
優れた電池が得られた。また、評価した電池20個は、
すべて50サイクル後も内部短絡がなかった。放電容量
及び初回の充放電効率、内部短絡した電池の個数を表1
に示す。
As a result, the discharge capacity was 680 mAh, the initial charge / discharge efficiency was 85%, and the discharge capacity after 50 cycles was 620 m.
With Ah, a battery having a high capacity and excellent cycle characteristics as compared with Example 1 was obtained. Also, the 20 batteries evaluated are
There was no internal short circuit after all 50 cycles. Table 1 shows the discharge capacity, initial charge and discharge efficiency, and the number of internally short-circuited batteries.
Shown in

【0046】(実施例3)炭素棒に、リチウムがドープ
された黒鉛質の炭素棒を用いたこと以外は実施例1と同
様にして、電池を20個作製した。なお、炭素棒へのリ
チウムのドープには、液相法を用いた。即ち、エチレン
カーボネートとジエチルカーボネートの1:1(体積
比)混合溶媒からなる非水系溶媒に、濃度が1mol/
リットルになるように、電解質塩として過塩素酸リチウ
ムを溶解した電解液を調製した。次いで、この電解液に
グラファイト質の炭素棒とリチウム金属とを電極として
浸漬させ、30mA/gの電流密度で定電流電解を10
時間行った。
Example 3 Twenty batteries were produced in the same manner as in Example 1 except that a graphite rod doped with lithium was used as the carbon rod. A liquid phase method was used for doping the carbon rod with lithium. That is, in a non-aqueous solvent consisting of a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a ratio of 1: 1 (volume ratio), the concentration is 1 mol /
An electrolytic solution in which lithium perchlorate was dissolved as an electrolyte salt was prepared so as to be liter. Then, a graphite carbon rod and lithium metal are immersed in this electrolyte as electrodes, and constant current electrolysis is performed at a current density of 30 mA / g for 10 minutes.
I went on time.

【0047】得られた電池について、実施例1と同様に
して、充放電サイクル試験を行った。この結果、放電容
量670mAh、初回の充放電効率82%、50サイク
ル後の放電容量605mAhで、実施例1に比べて高容
量、かつサイクル特性に優れた電池が得られた。また、
評価した電池20個は、すべて50サイクル後も内部短
絡がなかった。放電容量及び初回の充放電効率、内部短
絡した電池の個数を表1に示す。
A charge / discharge cycle test was conducted on the obtained battery in the same manner as in Example 1. As a result, a battery having a discharge capacity of 670 mAh, an initial charge / discharge efficiency of 82%, a discharge capacity of 605 mAh after 50 cycles and a higher capacity than Example 1 and excellent cycle characteristics was obtained. Also,
All of the 20 batteries evaluated had no internal short circuit after 50 cycles. Table 1 shows the discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency, and the number of internally short-circuited batteries.

【0048】実施例2及び3の初回の充放電効率の向上
は、初回の充放電で不可逆容量分となる負極の炭素材料
中のリチウムを、予め炭素棒中にドープしておいたリチ
ウムが補ったためと考えられる。また、サイクル特性の
向上は、デンドライト状のリチウムが析出しないため、
電池内における移動可能なリチウムイオンの量が減少せ
ず充放電が繰り返されたためと考えられる。
The improvement of the initial charge and discharge efficiency of Examples 2 and 3 was made by compensating the lithium in the carbon material of the negative electrode, which becomes an irreversible capacity in the first charge and discharge, with lithium that was previously doped in the carbon rod. It is thought to be a tame. In addition, the improvement of cycle characteristics is because the dendrite-like lithium is not deposited,
It is considered that the amount of movable lithium ions in the battery did not decrease and the charging and discharging were repeated.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明の非水系二次電池は、負極及び正
極をセパレーターを介して巻回してなる巻回体と、該巻
回体の中心部に炭素棒とを備えてなることを特徴とす
る。従って、巻き崩れ防止用の炭素棒は、潤滑性が高
く、セパレーターを破損することなく巻回体(例えば、
スパイラル状に巻回された正極と負極からなる巻回体)
に挿入でき、内部短絡を防止できるので、歩留り及び作
業性の良い非水系二次電池を提供することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION The non-aqueous secondary battery of the present invention comprises a wound body formed by winding a negative electrode and a positive electrode via a separator, and a carbon rod in the center of the wound body. And Therefore, the carbon rod for preventing winding collapse has high lubricity, and the wound body (for example,
(A spiral wound positive electrode and negative electrode wound body)
Since it can be inserted into a battery, and an internal short circuit can be prevented, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery with good yield and workability.

【0051】また、前記炭素棒に予めリチウムを吸蔵あ
るいは挿入しておくことにより、初回の充放電で不可逆
容量分となる負極の炭素材料中のリチウムを補うことが
でき、更に、炭素棒が負極と接触状態にあってもリチウ
ムを吸蔵することができるため、デンドライト状のリチ
ウムが析出せず、電池内における移動可能なリチウムイ
オンの量を減少させることがないため、エネルギー密度
を低下させることなく、高容量の非水系二次電池を提供
することができる。
By inserting or inserting lithium in the carbon rod in advance, lithium in the carbon material of the negative electrode, which becomes an irreversible capacity in the first charge / discharge, can be supplemented. Since lithium can be occluded even when it is in contact with, dendrite-like lithium does not precipitate and the amount of lithium ions that can move in the battery does not decrease, so the energy density does not decrease. A high-capacity non-aqueous secondary battery can be provided.

【0052】更に、炭素棒となる炭素材料は安価かつ軽
量なので、工業的にも有利かつ軽量な非水系二次電池を
提供することができる。
Further, since the carbon material used as the carbon rod is inexpensive and lightweight, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery which is industrially advantageous and lightweight.

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

【図1】本発明の非水系二次電池を示す概略断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a non-aqueous secondary battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 安全弁付正極蓋 2 パッキン 3 電池缶 4 正極 5 正極リード 6 負極 7 負極リード 8 セパレーター 9 炭素棒 1 Positive electrode lid with safety valve 2 Packing 3 Battery can 4 Positive electrode 5 Positive electrode lead 6 Negative electrode 7 Negative electrode lead 8 Separator 9 Carbon rod

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 負極及び正極をセパレーターを介して巻
回してなる巻回体と、該巻回体の中心部に炭素棒とを備
えてなることを特徴とする非水系二次電池。
1. A non-aqueous secondary battery comprising a wound body obtained by winding a negative electrode and a positive electrode with a separator interposed between them, and a carbon rod in the center of the wound body.
【請求項2】 負極が、炭素材料からなり、正極がリチ
ウムを電気化学的に出し入れ可能な材料からなる請求項
1記載の非水系二次電池。
2. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode is made of a carbon material, and the positive electrode is made of a material capable of electrochemically taking lithium in and out.
【請求項3】 炭素棒が、負極と電気的に接続されてい
る請求項1又は2記載の非水系二次電池。
3. The non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the carbon rod is electrically connected to the negative electrode.
【請求項4】 炭素棒が、電池作製前に予め気相法又は
液相法によりリチウムをドープした炭素棒である請求項
1〜3いずれか1つに記載の非水系二次電池。ある請求
項1〜4いずれか1つに記載の非水系二次電池。
4. The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon rod is a carbon rod which has been doped with lithium by a vapor phase method or a liquid phase method before the battery is manufactured. The non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4.
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