JPH10284082A

JPH10284082A - 電池用電極およびそれを用いた二次電池

Info

Publication number: JPH10284082A
Application number: JP10028640A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Hashisaka; 和彦橋阪; Isamu Sakuma; 勇佐久間; Tetsuo Oka; 哲雄岡
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1998-10-23
Anticipated expiration: 2018-02-10
Also published as: JP4003276B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高電流出力特性、サイクル特性に優れ、かつ電
池作製時および使用時の内部短絡の発生率が低い二次電
池を提供することを目的とする。【解決手段】(1) 電極材料の少なくとも一部として炭素
繊維を用いた電池用電極において、該炭素繊維は、50%
累積径が15μm以下である粒度分布を有することを特徴
とする電池用電極。 (2)上記(1)項の電池用電極を用いた二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池用電極、さら
には該電池用電極を用いた二次電池に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、携帯電話、ノート
型パソコン等のポータブル機器の普及に伴い、小型かつ
軽量で高容量の二次電池に対する需要が高まりつつあ
る。現在使用されている二次電池の多くはアルカリ電解
液を使用したニッケル-カドミウム電池であるが、平均
電池電圧が1.2Vと低いため、エネルギー密度を高くする
ことは困難である。そのため、負極に金属リチウムを使
用した高エネルギー二次電池の研究が行われてきた。

【０００３】ところが、金属リチウムを負極に使用する
二次電池では充放電の繰り返しによってリチウムが樹枝
状（デンドライト）に成長し、内部短絡を起こして発火
する危険性がある。また、活性の高い金属リチウムを使
用するため、本質的に危険性が高く、民生用として使用
するには問題が多い。近年、このような安全上の問題を
解決し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能な
ものとして、各種炭素質材料を使用したリチウムイオン
二次電池が考案されている。この方法では、充電時、炭
素質材料にリチウムイオンが吸蔵（ドーピング）され金
属リチウムと同電位になり、金属リチウムの代わりに負
極に使用できることを利用したものである。また、放電
時にはドープされたリチウムイオンが負極から放出（脱
ドーピング）されて元の正極材料に戻る。このような、
リチウムイオンをドーピング可能な炭素質材料を負極と
して使用した場合には、デンドライト生成の問題も小さ
く、また金属リチウムが存在しないため、安全性にも優
れており、現在活発に研究が行われている。

【０００４】上記の炭素質材料へのリチウムイオンのド
ーピングを利用した電池用電極を使用した二次電池とし
ては、特開昭57-208079号公報、特開昭58-93176号公
報、特開昭58-192266号公報、特開昭62-90863号公報、
特開昭62-122066号公報、特開平2-66856号公報等が知ら
れている。

【０００５】このような炭素質材料としては一般的に炭
素粉末が使用されるが、この場合高電流出力特性が劣る
問題があり、高電流出力を必要とする用途に使用するに
は問題があった。また、炭素粉末として黒鉛を使用した
場合においては、充放電時の膨張収縮が大きいためサイ
クル特性が悪化するという問題があった。

【０００６】これを解決するものとして、炭素質材料に
炭素繊維あるいは炭素繊維構造体を用いた電池用電極お
よびそれを用いた二次電池が提案されている。炭素繊維
あるいは炭素繊維構造体を用いた電池用電極およびそれ
を用いた二次電池としては、特開昭60-36315号公報、特
開昭60-54181号公報、特開昭62-103991号公報、特開昭6
2-154564号公報、特開昭63-58763号公報、特開平2-8246
6号公報等が知られている。

【０００７】また従来、炭素質材料を用いた電池用電極
は、一般的に炭素質材料と結着材、導電材等からなる電
極材料を溶媒に溶解、分散させることにより調製した電
極材料ペーストを、集電体の片面もしくは両面に塗布
し、乾燥することにより作製されており、また、それを
用いた二次電池においては、一般的に、例えば図1に示
すように、正極、負極、セパレータをスパイラル状に巻
回した電極体が使用されている。

【０００８】このようなスパイラル状電極体によれば、
帯状の正極及び帯状の負極は、比較的大きな面積を有す
るため、二次電池に大電流を流しても単位面積当たりの
電流は小さく、この二次電池を重負荷状態で使用するこ
とが可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、正極シ
ート、負極シート、セパレータをスパイラル状に巻回し
た電極体を有してなる電池は、電極体作製時に代表され
る電池作製時および電池使用時の内部短絡の発生率が高
い。このため、電池作製時の歩留まりが低いという問題
があり、また、電池使用時に内部短絡が発生すると、特
に非水電解液二次電池は従来電池に比べてエネルギー密
度が高いため、発熱、破裂、発火等を引き起こす危険性
がある。内部短絡の発生原因の1つとして、スパイラル
状電極体の正極と負極の間に介されたセパレータが、電
極巻回時に電極シートから欠落したり、剥離したりした
電極材料の一部により損傷を受けることが挙げられる。

【００１０】上記問題の解決のため、特開平5-335017号
公報において示されるように負極活物質として所定の粒
度分布を有する難黒鉛化炭素材料を使用するという提案
がなされている。

【００１１】しかしながら、炭素繊維のような繊維状物
質を電極材料に使用した場合、粉末を使用した場合と比
較してセパレータを損傷する可能性が高いため、上記粒
度分布範囲では電池作製時および電池使用時の内部短絡
の発生を抑えることは困難であった。

【００１２】本発明は上記課題を解決しようとするもの
であり、高電流出力特性、サイクル特性に優れ、かつ電
池作製時および使用時の内部短絡の発生率が低い二次電
池を提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は下記の構成を有する。

【００１４】「(1) 電極材料の少なくとも一部として炭
素繊維を用いた電池用電極において、該炭素繊維は、50
%累積径が15μm以下である粒度分布を有することを特徴
とする電池用電極。

【００１５】(2) 上記(1)項の電池用電極を用いたこと
を特徴とする二次電池。」

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明における電池用電極は、集
電体の片面もしくは両面に活物質と、場合によっては結
着材、導電材等とを含む電極材料層を設けることにより
作製される。

【００１７】本発明における集電体は金属が好ましく、
金属を箔状、網状、ラス状等の形態にして使用すること
が可能であるが、これらは特に限定されるものではな
い。

【００１８】本発明における電池用電極は、あらゆる二
次電池に使用可能であるが、優れた高電流出力特性およ
びサイクル特性を得るために、活物質の少なくとも一部
として炭素繊維を使用することが必須である。

【００１９】本発明において使用される炭素繊維として
は特に限定されるものではなく、一般に有機物を焼成し
たものが使用される。また、非晶性炭素繊維、結晶性炭
素繊維のいずれであっても好ましく使用することができ
る。具体的には、ポリアクリロニトリル（PAN）から得
られるPAN系炭素繊維、石炭もしくは石油などのピッチ
から得られるピッチ系炭素繊維、セルロースから得られ
るセルロース系炭素繊維、低分子量有機物の気体から得
られる気相成長炭素繊維等が挙げられるが、その他に、
ポリビニルアルコール、リグニン、ポリ塩化ビニル、ポ
リアミド、ポリイミド、フェノール樹脂、フルフリルア
ルコール等を焼成して得られる炭素繊維も好ましく使用
される。これらの炭素繊維の中で、炭素繊維が使用され
る電極及び電池の特性に応じて、その特性を満たす炭素
繊維が適宜選択されて使用され、またこれらは単独で使
用しても、2種以上の混合物として使用しても差し支え
ない。上記炭素繊維の中で、リチウム等のアルカリ金属
塩を含む非水電解液を使用した二次電池の負極に使用す
る場合には、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維が好ま
しい。その中でも、アルカリ金属イオン、特にリチウム
イオンのドーピングが良好であるという点で、PAN系炭
素繊維が好ましく使用される。

【００２０】本発明における目的の達成のためには、炭
素繊維は50%累積径が15μm以下であるような粒度分布を
有することが必須である。50%累積径が上記範囲を上回
る場合は、粒径の大きい炭素繊維がセパレータを損傷す
ることにより、内部短絡が発生する可能性が高くなるた
め好ましくない。さらには1μm以上15μm以下の範囲で
あることが好ましい。また、50%累積径が15μm以下であ
るとともに、90%累積径が25μm以下であるような粒度分
布を有するものを、さらには50%累積径が15μm以下であ
るとともに、90%累積径が25μm以下であるような粒度分
布を有し、かつ40μm以上の粒子の含有率が体積比で0.1
%以下であるようなものを使用すると内部短絡の発生が
さらに確実に防止され、電池作製時の歩留まりおよび電
池使用時の信頼性がなお一層高くなるため好ましい。な
お、90%累積径は15μm以上25μm以下の範囲であること
が好ましい。

【００２１】なお、本発明において、50%累積径、90%累
積径とは、粒度分布図においてそれぞれ0μmから積分し
た体積が50%、90%となったときの粒径のことで、レーザ
ー回折・散乱法を利用した粒度分布測定機により測定し
た値をいう。また、粒子の含有率についても同様の装置
を使用して測定することができる。

【００２２】本発明において、上述したような粒度分布
を有する炭素繊維を製造する方法としては特に限定され
るものではないが、長繊維を粉砕する方法が好ましい。
粉砕方法も特に限定されるものではなく、公知の粉砕器
を使用することができる。具体的にはロールミル、ハン
マーミル、オリエントミル、インペラーミル、ジェット
ミル等を挙げることができる。また、気流分級機等の各
種分級機や各種篩分装置等を使用して分級を行うことも
好ましい。

【００２３】また、炭素繊維にはサイクル特性をさらに
良好にする等の目的で、事前に高温熱処理を施すことも
好ましい。

【００２４】本発明においては、電極材料の少なくとも
一部として炭素繊維を使用することが必須であるが、一
部として使用した場合は、他の炭素質材料を混合するこ
とができる。

【００２５】炭素質材料としては特に限定されるもので
はなく、一般に有機物を焼成したものが使用される。ま
た、結晶性、非晶性のどちらであっても差し支えない。
形態も特に限定されるものではない。具体的には、人造
あるいは天然の黒鉛粉末、難黒鉛性炭素粉末、易黒鉛性
炭素粉末等が挙げられる。この中でも、黒鉛粉末が電池
の高容量化が可能なため好ましく使用される。

【００２６】本発明における炭素繊維の使用量として
は、活物質中5重量%以上であることが好ましい。使用量
がこれより少ないと、炭素繊維の添加効果である高電流
出力特性、サイクル特性の向上効果が乏しくなる傾向が
ある。とくに黒鉛粉末と混合して使用する場合において
は、炭素繊維の使用量が活物質中5〜70重量％であるこ
とが、高電流出力特性、サイクル特性、電池容量のバラ
ンスを最適化できるため好ましい。10〜50重量%である
ことがさらに好ましい。

【００２７】本発明において使用される結着材としては
とくに限定されるものではない。具体的には、ポリフッ
化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビ
ニリデン/六フッ化プロピレン共重合体、テトラフルオ
ロエチレン/六フッ化プロピレン共重合体、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、スチレン/ブタジエン共重合体(SB
R)、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニル
ピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリビニルアセター
ル、ポリウレタン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロ
ピレンオキサイド、ポリジメチルシロキサン、エポキシ
樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、アル
ギン酸、ペクチン、ゼラチン、セルロースおよび/また
はセルロース塩等が挙げられる。これらは単独で使用し
ても、2種以上の混合物として使用しても差し支えな
い。

【００２８】また、上記結着材の溶媒中への添加時の形
態は、粉末状、溶液および分散物（ディスパージョン、
エマルジョン）のいずれであっても良い。

【００２９】結着材の使用量としては、特に限定される
ものではないが、電極材料中0.1重量%以上、30重量%以
下であることが好ましい。0.1重量%未満では塗布特性が
不十分である場合があり、また30重量%を超えると電池
容量が低下する傾向がある。0.5重量%以上、20重量%以
下であることがさらに好ましい。

【００３０】本発明において使用される導電材として
は、炭素材料、金属粉末等、特に限定されるものではな
いが、特に好ましい導電材としては、各種カーボンブラ
ックが挙げられる。

【００３１】カーボンブラックの具体例としては、ガス
ブラック、オイルブラック、アセチレンブラック等が挙
げられ、クレオソート油、石油系重質油、天然ガス、ナ
フタレン、ピッチ油、アセチレンガス等を原料として、
ファーネス法、コンタクト法、サーマル法等によって製
造されたものを使用することができる。

【００３２】カーボンブラックの中でも、水素分が著し
く小さく、炭素含有量の大きいアセチレンブラックまた
はケッチェンブラックが、導電性の観点から好ましく使
用される。また、さらなる導電性向上および電極特性の
改良等の観点から、天然黒鉛、人工黒鉛等を併用するこ
とも可能である。

【００３３】導電材添加による導電性向上のためには活
物質の材料、形状、粒径、及び結着剤の種類、配合量等
によって、最適な粒径や添加量が実験的に決められるべ
きであるが、通常は一次粒子径で0.001μm〜100μm、さ
らに好ましくは0.005μm〜20μmの微粒子が使用され、
また、添加量としては電極材料中0.1〜20wt%、さらに好
ましくは0.5〜10wt%が使用される。一次粒子径が0.001
μmを下回るものは安定した製造が困難である場合があ
り、また、100μmを越えるものは添加効果が小さくなる
傾向がある。一方、0.1wt%未満の添加量では添加効果が
小さく、20wt%を越えると電極単位重量あたりの容量が
低下するという問題がある。

【００３４】電極材料層を集電体に設けて電池用電極を
作製する方法は特に限定されるものではなく、活物質、
結着材、導電材等からなる電極材料を溶媒に溶解、分散
させることにより調製した電極材料ペーストを集電体の
片面もしくは両面に塗布後、乾燥することにより作製す
ることができる。

【００３５】溶媒としてはとくに限定されるものでな
く、結着材の溶解性等に応じて、水、有機溶媒のいずれ
かを適宜選択して使用することができる。

【００３６】電極材料の溶媒への分散方法はとくに限定
されるものではなく、公知の分散機を使用して行うこと
ができる。

【００３７】分散機としては、リボン型混合機、スクリ
ュー混合機、ホモジナイザー、ホモミキサー、ピンミキ
サー、ニーダー、ボールミル、ビーズミル、サンドミ
ル、らいかい機等が挙げられる。これらの分散機は、単
独で使用しても、組み合わせて使用しても良い。

【００３８】また、分散の際、電極材料に各種分散剤、
安定剤、界面活性剤を添加することも好ましい。

【００３９】電極材料ペーストの集電体への塗布方法と
しては、一般的な方法を使用することができる。具体的
には、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレー
ド法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、
グラビア法、バー法、ディップ法、スクイーズ法、スプ
レー法等が挙げられる。

【００４０】また、必要に応じて、塗布、乾燥後の電池
用電極に熱処理、プレス等の処理を施すことも好まし
い。

【００４１】集電体の片面に電極材料層を設けて電池用
電極を作製した場合には、それら2枚の無塗布面を重ね
合わせることにより、両面に塗布した場合と同じ形態を
とることが好ましい。しかし、片面塗布の場合、電池用
電極の熱処理やプレス等の際に反りが生じやすいため、
集電体の両面に電極材料層を設けることが好ましい。

【００４２】本発明において、負極活物質として炭素繊
維を使用した場合には、正極活物質としてはLi複合酸化
物が好ましく使用される。特にLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O
4、LiyNi1-xMexO2(Me:Ti,V,Mn,Feのいずれか)、Li1-x-a
AxNi1-y-bByO2(ただし、Aは少なくとも１種類のアルカ
リもしくはアルカリ土類金属元素、Bは少なくとも１種
類の遷移金属元素)は、電圧が高く、エネルギー密度も
大きいために、最も好ましく使用される。特に、Li1-x-
aAxNi1-y-bByO2においては、0＜x≦0.1、0≦y≦0.3、-
0.1≦a≦0.1、-0.15≦b≦0.15（ただし、A,Bが２種類以
上の元素からなる場合は、xはLiを除くアルカリもしく
はアルカリ土類金属の、yはNiを除く全遷移金属元素の
総モル数、y=0の場合、Aは少なくとも１種類以上のアル
カリ土類金属元素を含む。）とすることにより、優れた
特性の正極材料を得ることができる。特に好ましいAと
してはMg、Sr、BとしてはCo、Feが挙げられる。

【００４３】また、正極活物質としては、Li複合酸化物
以外にもアルカリ金属を含む遷移金属酸化物や、遷移金
属カルコゲンなどの無機化合物、ポリアセチレン、ポリ
パラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリ
ン、ポリピロール、ポリチオフェン等の共役系高分子、
ジスルフィド結合を有する架橋高分子、塩化チオニル等
が挙げられる。これらの中で、電解質としてリチウム塩
を含む非水電解液を使用した二次電池の場合には、コバ
ルト、ニッケル、マンガン、モリブデン、バナジウム、
クロム、鉄、銅、チタン等の遷移金属酸化物や遷移金属
カルコゲン等の遷移金属化合物が好ましく使用される。

【００４４】本発明において作製される電池用電極を使
用した電池の形態は特に限定されるものではないが、正
極、負極、セパレータをスパイラル状に巻回した電極体
を使用した電池が、電極単位面積当たりの電流が小さ
く、電池を重負荷状態で使用することが可能なため好ま
しい。また、形態も円筒型、角型、コイン型、シート状
等、特に限定されるものではない。

【００４５】本発明におけるセパレータとしては、正極
と負極を電気的に絶縁できるものであれば特に制限され
るものではない。また、電解液の浸透性が良く、電子や
イオンの移動抵抗にならないことが望ましく、代表的な
素材としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリス
ルホン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレ
ン等が挙げられる。この中でも、特に、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリスルホン等が強度、安全性に優れ
ており好ましい。セパレータの形状としては、多孔性膜
や不織布等が一般的に挙げられるが、電池缶への充填率
を上げやすいことから、多孔性膜が好ましい。さらに、
多孔性膜は、対称膜、非対称膜が一般的であるが、強
度、安全性を向上させるために、複数の種類の膜を積層
した複合膜とすることも可能である。多孔膜の空孔率
は、電子やイオンの透過性を高めるためにはなるべく高
い方が良いが、膜の強度低下を招く危険性があるため、
素材や膜厚に応じて決定されるべきである。一般的に
は、膜厚は20〜100μm、空孔率は30〜80%が望ましい。
また、孔の径は電極シートより剥離した活物質、結着
剤、導電材が透過しない範囲であることが望ましく、具
体的には、平均孔径が0.01〜1μmのものが好ましい。

【００４６】本発明における、スパイラル状に巻回した
電極体の形状は、必ずしも真円筒形である必要はなく、
スパイラル断面が楕円である長円筒形やスパイラル断面
が長方形をはじめとする角柱のような形状をとっても構
わない。この場合、電池缶も電極体の形状に応じた形状
をとることが可能である。代表的な使用形態としては、
筒状で底のある電池缶にスパイラル状電極体と電解液を
装填し、電極シートから取り出したリードがキャップと
電池缶に溶接された状態で封がされている形態が最も一
般的な形態として挙げられるが、特にこの形態に限定さ
れるものではない。

【００４７】本発明において、スパイラル状電極体を装
填する電池缶は特に限定されるものではないが、鉄にNi
等の金属のメッキを施した電池缶、ステンレス鋼製電池
缶等が、強度、耐腐食性、加工性に優れるため好まし
い。また、アルミ合金や各種エンジニアリングプラスチ
ックを使用して軽量化を図ることも可能であり、各種エ
ンジニアリングプラスチックと金属との併用も可能であ
る。

【００４８】本発明における電解液に使用される溶媒と
しては、特に限定されることなく従来の溶媒が使用可能
である。例えば酸あるいはアルカリ水溶液、または、非
水溶媒等が挙げられる。この中で、上述のアルカリ金属
塩を含む非水電解液からなる二次電池の電解液の溶媒と
しては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ
-ブチロラクトン、N-メチル-2-ピロリドン、アセトニト
リル、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキ
シド、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、ギ酸メ
チル、スルホラン、塩化チオニル、1,2-ジメトキシエタ
ン、ジエチレンカーボネートや、これらの誘導体や混合
物等が好ましく使用される。

【００４９】本発明における電解液に含まれる電解質と
しては、アルカリ金属、特にリチウムのハロゲン化物、
過塩素酸塩、チオシアン、ホウフッ化塩、リンフッ化
塩、砒素フッ化塩、アルミニウムフッ化塩、トリフルオ
ロメチル硫酸塩等が好ましく使用される。特にリチウム
塩は標準電極電位が最も低く、大きな電位差を得ること
ができるので、電解液に含まれる電解質としてより好ま
しく使用される。

【００５０】本発明により、高電流出力特性、サイクル
特性に優れ、かつ電池作製時および使用時の内部短絡の
発生率が低い電池用電極およびそれを用いた二次電池を
提供することができる。

【００５１】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００５２】なお、炭素繊維の粒度分布はレーザー回折
法によってマイクロトラック粒度分析計（SRA型）を用
いて求めた。

【００５３】[粒度分布の異なる炭素繊維の作製]まず、
本実施例に使用する炭素繊維を以下のようにして作製し
た。

【００５４】PAN系炭素繊維“トレカ”T-300（東レ
（株）製）、およびピッチ系黒鉛化炭素繊維を、ロール
ミルを使用し、その工程回数を変化させることにより粉
砕し、表1に示したような粒度分布の異なるA〜Dの炭素
繊維を作製した。

【００５５】

【表１】実施例1 正極活物質としてLiCoO2を90wt%、結着材としてポリフ
ッ化ビニリデン:“KFポリマー”#1100（呉羽化学工業
（株）製）5wt%、導電材としてアセチレンブラック:
“デンカブラック”（電気化学工業（株）製）5wt%を混
合し、この混合物をN-メチル-2-ピロリドンに分散させ
正極材料ペーストを調製した。そして、この正極材料ペ
ーストを集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両
面に均一に塗布し、乾燥させた後、ロールプレスを行う
ことによって、正極を得た。

【００５６】次に負極活物質として炭素繊維Aを80wt%、
結着材としてポリフッ化ビニリデン:“KFポリマー”#11
00（呉羽化学工業（株）製）15wt%、導電材としてアセ
チレンブラック:“デンカブラック”（電気化学工業
（株）製）5wt%を混合し、この混合物をN-メチル-2-ピ
ロリドンに分散させ負極材料ペーストを調製した。そし
て、この負極材料ペーストを集電体である厚さ16μmの
銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、ロールプレ
スを行うことによって、負極を得た。

【００５７】次に、正極に、厚さ100μm、幅3mmのアル
ミニウム板を、負極に厚さ100μmのニッケル板をリード
として超音波溶接した後、セパレータとして多孔質ポリ
エチレンフィルム“SETELA”E25MMO（東燃化学（株）
製）を介して、正極を内側となるように重ね合わせ、巻
回することにより、スパイラル状の電極体を得た。同様
にして、計100個の電極体を作製した。この電極体の電
気抵抗をテスターにより測定することによって内部短絡
の有無を調べた。

【００５８】次に内部短絡の発生しなかった電極体を18
mm径65mm長の円筒型電池缶に装填し、電解液として1M-L
iPF6を含有するプロピレンカーボネートとジメチルカー
ボネートの1:1混合液を使用した電池を作製した。この
電池を、充電電流1A、定電圧値4.2V、充電時間2.5時間
で定電流定電圧充電した後、放電電流200ｍAおよび3A、
放電終止電圧2.5Vで容量試験、500回のサイクル試験を
行った。結果を表2に示した。

【００５９】実施例2 負極活物質として炭素繊維Bを使用した以外は、実施例1
と同様にして電極体の作製、電極体の内部短絡の確認、
電池の作製、容量試験、500回のサイクル試験を行っ
た。結果を表2に示した。

【００６０】実施例3 負極活物質として炭素繊維Bと天然黒鉛粉末KS-25（LONZ
A社製）の25/75重量%混合物を85wt%、結着材としてポリ
フッ化ビニリデン:“KFポリマー”#1100（呉羽化学工業
（株）製）15wt%を混合し、この混合物をN-メチル-2-ピ
ロリドンに分散させ負極材料ペーストを調製し、電解液
として1M-LiPF6を含有するエチレンカーボネートとジメ
チルカーボネートの1:1混合液を使用した以外は、実施
例1と同様にして電極体の作製、電極体の内部短絡の確
認、電池の作製、容量試験、500回のサイクル試験を行
った。結果を表2に示した。

【００６１】実施例4 負極活物質として炭素繊維Cを使用し、電解液として1M-
LiPF6を含有するエチレンカーボネートとジメチルカー
ボネートの1:1混合液を使用した以外は、実施例1と同様
にして電極体の作製、電極体の内部短絡の確認、電池の
作製、容量試験、500回のサイクル試験を行った。結果
を表2に示した。

【００６２】比較例1 負極活物質として炭素繊維Dを使用した以外は、実施例1
と同様にして電極体の作製、電極体の内部短絡の確認、
電池の作製、容量試験、500回のサイクル試験を行っ
た。結果を表2に示した。

【００６３】比較例2 負極活物質として天然黒鉛粉末KS-25（LONZA社製）を使
用した以外は、実施例3と同様にして電極体の作製、電
極体の内部短絡の確認、電池の作製、容量試験、500回
のサイクル試験を行った。結果を表2に示した。

【００６４】

【表２】表2に示したように、粒度分布が適正範囲である炭素繊
維を使用した実施例1、実施例2、実施例3、実施例4の電
池は、比較例1に比べて内部短絡の発生が少ないことが
わかる。

【００６５】また、負極活物質として天然黒鉛粉末のみ
を使用した比較例2の電池は、実施例1、実施例2、実施
例3、実施例4、比較例1に比べて3Aでの放電容量、500回
サイクル後保持率が低いことがわかる。

【００６６】

【発明の効果】このことから、負極活物質として50%累
積径が15μm以下であるような粒度分布を有する炭素繊
維を使用することにより、電池作製時および使用時の内
部短絡発生を防止し、かつ高電流出力特性、サイクル特
性に優れた電池用電極、およびそれを用いた二次電池を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スパイラル状電極の一例である。

【符号の説明】

1:正極リード 2:負極リード 3:スパイラル状電極体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極材料の少なくとも一部として炭素繊維
を用いた電池用電極において、該炭素繊維は、50%累積
径が15μm以下である粒度分布を有することを特徴とす
る電池用電極。
【請求項２】該炭素繊維は50%累積径が15μm以下、90%
累積径が25μm以下である粒度分布を有することを特徴
とする請求項1記載の電池用電極。
【請求項３】該炭素繊維は50%累積径が15μm以下、90%
累積径が25μm以下である粒度分布を有し、かつ40μm以
上の粒子の含有率が体積比で0.1%以下であることを特徴
とする請求項1記載の電池用電極。
【請求項４】該炭素繊維が非晶性炭素繊維であることを
特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電池用電極。
【請求項５】該炭素繊維が、ポリアクリロニトリルから
得られることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の電池用電極。
【請求項６】該炭素繊維が結晶性炭素繊維であることを
特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の電池用電
極。
【請求項７】請求項1〜6のいずれかに記載の電池用電極
を用いたことを特徴とする二次電池。
【請求項８】正極として少なくともLi複合酸化物を含む
電池用電極を用い、負極として請求項1〜6のいずれかに
記載の電池用電極を用いたことを特徴とする請求項7記
載の二次電池。