JPH1097853A - ポリシランを用いるリチウムイオン電池用の電極 - Google Patents
ポリシランを用いるリチウムイオン電池用の電極Info
- Publication number
- JPH1097853A JPH1097853A JP9153509A JP15350997A JPH1097853A JP H1097853 A JPH1097853 A JP H1097853A JP 9153509 A JP9153509 A JP 9153509A JP 15350997 A JP15350997 A JP 15350997A JP H1097853 A JPH1097853 A JP H1097853A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- ceramic
- polymer
- lithium
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection 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
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大容量、低不可逆容量、高密度、及び良好な
安全性挙動を持った電池を製造するのに使用できる電極
を作る方法を提供する。 【解決手段】 シランポリマーを熱分解し、その後リチ
ウムイオンを導入することにより、リチウムイオン電池
電極を形成する。
安全性挙動を持った電池を製造するのに使用できる電極
を作る方法を提供する。 【解決手段】 シランポリマーを熱分解し、その後リチ
ウムイオンを導入することにより、リチウムイオン電池
電極を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充電可能なリチウ
ムイオン電池用の電極を形成する方法及びその方法によ
り形成される電極に関する。これらの電極は高い容量の
電池を形成するのに使用される。
ムイオン電池用の電極を形成する方法及びその方法によ
り形成される電極に関する。これらの電極は高い容量の
電池を形成するのに使用される。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】リチウ
ムイオン電池は当技術分野で知られており、ラップトッ
プコンピューター、セル電話、カムコーダ、等のための
電源として広く使用されている。それらは、高い電圧、
高エネルギー密度、少ない自己放電、及び優れた長期信
頼性を与え得る点で有利である。
ムイオン電池は当技術分野で知られており、ラップトッ
プコンピューター、セル電話、カムコーダ、等のための
電源として広く使用されている。それらは、高い電圧、
高エネルギー密度、少ない自己放電、及び優れた長期信
頼性を与え得る点で有利である。
【０００３】充電可能なリチウムイオン電池は簡単な機
構を有する。放電の間、リチウムイオンはアノードから
抽出され、カソードに挿入される。充電のときは、反対
のプロセスが起こる。これらの電池に使用される電極は
非常に重要であり、電池の性能に劇的な影響を与える。
構を有する。放電の間、リチウムイオンはアノードから
抽出され、カソードに挿入される。充電のときは、反対
のプロセスが起こる。これらの電池に使用される電極は
非常に重要であり、電池の性能に劇的な影響を与える。
【０００４】当技術分野で知られている充電可能なリチ
ウムイオン電池に使用するための正電極は、金属カルコ
ゲニド、金属酸化物及び導電性ポリマーを含む。充電可
能なリチウムイオン電池に使用するための、当技術分野
で知られている負極（アノード）は、リチウムイオンが
無機材料、例えばＷＯ2 及びＦｅ2 Ｏ3 、並びに炭素質
の材料、例えばグラファイト又は導電性ポリマーの結晶
構造中に収容される化合物を含む。
ウムイオン電池に使用するための正電極は、金属カルコ
ゲニド、金属酸化物及び導電性ポリマーを含む。充電可
能なリチウムイオン電池に使用するための、当技術分野
で知られている負極（アノード）は、リチウムイオンが
無機材料、例えばＷＯ2 及びＦｅ2 Ｏ3 、並びに炭素質
の材料、例えばグラファイト又は導電性ポリマーの結晶
構造中に収容される化合物を含む。
【０００５】電極材料に望まれる性質としては次のもの
が含まれる：（１）他の電池成分、例えばリチウムイオ
ン、電解質塩及び電解質媒体に対して化学的に不活性で
あること；（２）多量のリチウムを貯蔵できる能力；
（３）リチウムを可逆的に貯蔵し又は結合する能力；
（４）金属リチウムのクラスター又は集塊の形成を最小
にし、それによって安全性に対する配慮を最小にするリ
チウム貯蔵；並びに（５）体積効率を良くする高密度。
が含まれる：（１）他の電池成分、例えばリチウムイオ
ン、電解質塩及び電解質媒体に対して化学的に不活性で
あること；（２）多量のリチウムを貯蔵できる能力；
（３）リチウムを可逆的に貯蔵し又は結合する能力；
（４）金属リチウムのクラスター又は集塊の形成を最小
にし、それによって安全性に対する配慮を最小にするリ
チウム貯蔵；並びに（５）体積効率を良くする高密度。
【０００６】しかしながら、今日までの電極はこれらの
性質を最大にしていなかった。例えば、リチウム金属は
最良の電極電位を与えるのに、それで作った大きな電池
は安全性の挙動が乏しかった。同様に、リチウム合金は
相当な電極電位と安全性プロファイル（ｓａｆｅｔｙ
ｐｒｏｆｉｌｅ）を持つが、それらは、電極の持続的な
繰り返しによって、しばしば割れたり崩壊したりする。
性質を最大にしていなかった。例えば、リチウム金属は
最良の電極電位を与えるのに、それで作った大きな電池
は安全性の挙動が乏しかった。同様に、リチウム合金は
相当な電極電位と安全性プロファイル（ｓａｆｅｔｙ
ｐｒｏｆｉｌｅ）を持つが、それらは、電極の持続的な
繰り返しによって、しばしば割れたり崩壊したりする。
【０００７】今日まで最も望ましいアノード材料は、炭
素質材料、例えばグラファイトであった。グラファイト
は、化学的に不活性であり、相当量のリチウムを結合し
（アノードの容量３３０ｍＡｈ／ｇのセル）、不可逆性
が殆どなく（１０％）、高密度である（２．２ｇ／c
m3 、尤も電極では密度は１．２ｇ／cm3 である）。し
かしながら、より大きな容量がしばしば望まれる。グラ
ファイトアノードの使用を記載している文献としては次
のようなものがある：Ｄａｈｎ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉ
ｅｎｃｅ，２７０，５９０−３（１９９５）；Ｚｈｅｎ
ｇ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ，８，３８９−９３（１９９６）；Ｘｕｅ
ｅｔ ａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．
Ｓｏｃ．，１４２，３６６８（１９９５）；Ｗｉｌｓｏ
ｎ ｅｔ ａｌ．，Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉ
ｃｓ，７４，２４９−５４（１９９４）；Ｗｉｌｓｏｎ
ｅｔａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓ
ｏｃ．，１４２，３２６−３２（１９９５）；及びＸｕ
ｅ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍ．Ｓｏｃ．，１４２，２９２７（１９９５）。
素質材料、例えばグラファイトであった。グラファイト
は、化学的に不活性であり、相当量のリチウムを結合し
（アノードの容量３３０ｍＡｈ／ｇのセル）、不可逆性
が殆どなく（１０％）、高密度である（２．２ｇ／c
m3 、尤も電極では密度は１．２ｇ／cm3 である）。し
かしながら、より大きな容量がしばしば望まれる。グラ
ファイトアノードの使用を記載している文献としては次
のようなものがある：Ｄａｈｎ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉ
ｅｎｃｅ，２７０，５９０−３（１９９５）；Ｚｈｅｎ
ｇ ｅｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ，８，３８９−９３（１９９６）；Ｘｕｅ
ｅｔ ａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．
Ｓｏｃ．，１４２，３６６８（１９９５）；Ｗｉｌｓｏ
ｎ ｅｔ ａｌ．，Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉ
ｃｓ，７４，２４９−５４（１９９４）；Ｗｉｌｓｏｎ
ｅｔａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓ
ｏｃ．，１４２，３２６−３２（１９９５）；及びＸｕ
ｅ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅ
ｍ．Ｓｏｃ．，１４２，２９２７（１９９５）。
【０００８】炭素質アノードにホウ素、燐又はケイ素を
加えると、得られる電池の容量が増すことが、最近提案
された。しかしながら、そのような電池は最高の結果を
達成しなかった。
加えると、得られる電池の容量が増すことが、最近提案
された。しかしながら、そのような電池は最高の結果を
達成しなかった。
【０００９】例えば、ＥＰ−Ａ ０５８２１７３は、リ
チウムイオン電池における負電極として、ケイ素酸化物
又はシリケートを使用することを教えている。同様に、
ＥＰ−Ａ ０６８５８９６は、リチウムイオン電池にお
いてアノードとしてＳｉＣ含有材料の使用を示してい
る。しかしながら、これらの文献は、ここに記載し特許
請求している方法又は材料を教えていない。
チウムイオン電池における負電極として、ケイ素酸化物
又はシリケートを使用することを教えている。同様に、
ＥＰ−Ａ ０６８５８９６は、リチウムイオン電池にお
いてアノードとしてＳｉＣ含有材料の使用を示してい
る。しかしながら、これらの文献は、ここに記載し特許
請求している方法又は材料を教えていない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、セラミッ
ク前駆ポリシランから作られた電極を有するリチウムイ
オン電池がこれまでに得られなかった多数の望ましい性
質を有することを見いだした。例えば、そのような電池
は大きな容量で低い不可逆的容量を持つ。更に、これら
のアノード材料は他の電池成分に対して化学的に不活性
であり；それらはリチウムの凝集を最小にし；そしてそ
れらは高密度を有する。最後に、これらの材料はヒステ
リシスを小さくも、大きくも設計できる。本発明者等
は、これら材料のヒステリシスは、熱アビュース（ｔｈ
ｅｒｍａｌ ａｂｕｓｅ）の下で、挿入されたリチウム
と電解質の間の反応速度を小さくするので、これは価値
があると考える。
ク前駆ポリシランから作られた電極を有するリチウムイ
オン電池がこれまでに得られなかった多数の望ましい性
質を有することを見いだした。例えば、そのような電池
は大きな容量で低い不可逆的容量を持つ。更に、これら
のアノード材料は他の電池成分に対して化学的に不活性
であり；それらはリチウムの凝集を最小にし；そしてそ
れらは高密度を有する。最後に、これらの材料はヒステ
リシスを小さくも、大きくも設計できる。本発明者等
は、これら材料のヒステリシスは、熱アビュース（ｔｈ
ｅｒｍａｌ ａｂｕｓｅ）の下で、挿入されたリチウム
と電解質の間の反応速度を小さくするので、これは価値
があると考える。
【００１１】本発明はリチウムイオン電池用の電極を形
成する方法を提供する。この方法は、最初にシランポリ
マーを熱分解してセラミック材料を形成することを含
む。次いで、リチウムイオンをこのセラミック材料に収
容させて、前記電極を形成する。本発明は、ポリシラン
（シランポリマーとも言う）から誘導されるアノードを
有するリチウムイオン電池は非常に望ましい性質を持つ
電池を与えるという意外な発見に基づいている。
成する方法を提供する。この方法は、最初にシランポリ
マーを熱分解してセラミック材料を形成することを含
む。次いで、リチウムイオンをこのセラミック材料に収
容させて、前記電極を形成する。本発明は、ポリシラン
（シランポリマーとも言う）から誘導されるアノードを
有するリチウムイオン電池は非常に望ましい性質を持つ
電池を与えるという意外な発見に基づいている。
【００１２】本発明の電極はシランポリマーから形成さ
れる。これらのポリマーは一般的構造〔Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｓ
ｉ〕、〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ〕及び〔Ｒ1 Ｓｉ〕（ここに、各
Ｒ1、Ｒ2 及びＲ3 は独立に水素原子又は炭素原子数１
〜２０の炭化水素から選ばれる）の単位を含む。これら
炭化水素はアルキル基、例えばメチル、エチル及びプロ
ピル；アリール基、例えばフェニル；並びに不飽和炭化
水素基、例えばビニルを含む。更に、上記炭化水素基
は、ヘテロ原子、例えばケイ素、窒素又はホウ素を含ん
でいてもよい。特別なポリシラン単位の例を挙げれば、
〔Ｍｅ2 Ｓｉ〕、〔ＰｈＭｅＳｉ〕、〔ＭｅＳｉ〕、
〔ＰｈＳｉ〕、〔ＶｉＳｉ〕、〔ＰｈＭｅＳｉ〕、〔Ｍ
ｅＨＳｉ〕、〔ＭｅＶｉＳｉ〕、〔Ｐｈ2 Ｓｉ〕、〔Ｍ
ｅ2 Ｓｉ〕及び〔Ｍｅ3 Ｓｉ〕がある。
れる。これらのポリマーは一般的構造〔Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｓ
ｉ〕、〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ〕及び〔Ｒ1 Ｓｉ〕（ここに、各
Ｒ1、Ｒ2 及びＲ3 は独立に水素原子又は炭素原子数１
〜２０の炭化水素から選ばれる）の単位を含む。これら
炭化水素はアルキル基、例えばメチル、エチル及びプロ
ピル；アリール基、例えばフェニル；並びに不飽和炭化
水素基、例えばビニルを含む。更に、上記炭化水素基
は、ヘテロ原子、例えばケイ素、窒素又はホウ素を含ん
でいてもよい。特別なポリシラン単位の例を挙げれば、
〔Ｍｅ2 Ｓｉ〕、〔ＰｈＭｅＳｉ〕、〔ＭｅＳｉ〕、
〔ＰｈＳｉ〕、〔ＶｉＳｉ〕、〔ＰｈＭｅＳｉ〕、〔Ｍ
ｅＨＳｉ〕、〔ＭｅＶｉＳｉ〕、〔Ｐｈ2 Ｓｉ〕、〔Ｍ
ｅ2 Ｓｉ〕及び〔Ｍｅ3 Ｓｉ〕がある。
【００１３】本発明のポリシランは、当技術分野で周知
の方法で調製できる。このポリシランを調製するのに実
際に使用される方法は、特に限定されない。適当なポリ
シランは、Ｎｏｌｌ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆＳｉｌｉｃｏｎｅｓ，３４７
−４９（翻訳された第２ドイツ語版，Ａｃａｄｅｍｉｃ
Ｐｒｅｓｓ，１９６８）に記載されているように、有
機ハロシランとアルカリ金属の反応によって調製され
る。より適当なポリシランは、米国特許Ｎo.４２６０７
８０又はＷｅｓｔ ｅｔ ａｌ．によるＰｏｌｙｍ．Ｐ
ｒｅｐｒｉｎｔｓ，２５，４（１９８４）に記載されて
いるように、有機置換クロロシランの金属ナトリウム還
元によって調製される。他の適当なポリシランは、米国
特許Ｎo.４２９８５５９に記載された一般的な方法によ
り調製される。
の方法で調製できる。このポリシランを調製するのに実
際に使用される方法は、特に限定されない。適当なポリ
シランは、Ｎｏｌｌ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆＳｉｌｉｃｏｎｅｓ，３４７
−４９（翻訳された第２ドイツ語版，Ａｃａｄｅｍｉｃ
Ｐｒｅｓｓ，１９６８）に記載されているように、有
機ハロシランとアルカリ金属の反応によって調製され
る。より適当なポリシランは、米国特許Ｎo.４２６０７
８０又はＷｅｓｔ ｅｔ ａｌ．によるＰｏｌｙｍ．Ｐ
ｒｅｐｒｉｎｔｓ，２５，４（１９８４）に記載されて
いるように、有機置換クロロシランの金属ナトリウム還
元によって調製される。他の適当なポリシランは、米国
特許Ｎo.４２９８５５９に記載された一般的な方法によ
り調製される。
【００１４】このポリシランは、種々の金属基で置換さ
れていてもよい（即ち、反復する金属−Ｓｉ単位を含有
する）。適当な金属は、ホウ素、アルミニウム、クロム
及びチタンを含む。そのようなポリマーの調製に使用さ
れる方法は限定的なものではない。それは、例えば、米
国特許Ｎo.４７６２８９５又は４９０６７１０の方法で
あってもよい。
れていてもよい（即ち、反復する金属−Ｓｉ単位を含有
する）。適当な金属は、ホウ素、アルミニウム、クロム
及びチタンを含む。そのようなポリマーの調製に使用さ
れる方法は限定的なものではない。それは、例えば、米
国特許Ｎo.４７６２８９５又は４９０６７１０の方法で
あってもよい。
【００１５】ここで用いられるポリシランの用語は、上
記ポリシランと他のポリマーとのコポリマー及び混合物
を包含することを意図している。例えば、ポリシラン並
びにシルアルキレン〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ（ＣＨ2 ）n ＳｉＲ
1 Ｒ2 Ｏ〕（例えば、シルエチレン）；シルアリーレン
（例えば、シルフェニレン〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ（Ｃ6 Ｈ4）
n ＳｉＲ1 Ｒ2 Ｏ〕）；シロキサン〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ
Ｏ〕；シラザン類；シラン類〔Ｒ2 Ｓｉ−ＳｉＲ2 〕及
び有機ポリマーのコポリマーがここでは使用できる。こ
こに、Ｒ1 及びＲ2 は上に定義した通りである。更に、
ポリシランと上記ポリマーの混合物も使用できる。最後
に、ポリシランで変性された蔗糖も、ここでは有用であ
る。
記ポリシランと他のポリマーとのコポリマー及び混合物
を包含することを意図している。例えば、ポリシラン並
びにシルアルキレン〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ（ＣＨ2 ）n ＳｉＲ
1 Ｒ2 Ｏ〕（例えば、シルエチレン）；シルアリーレン
（例えば、シルフェニレン〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ（Ｃ6 Ｈ4）
n ＳｉＲ1 Ｒ2 Ｏ〕）；シロキサン〔Ｒ1 Ｒ2 Ｓｉ
Ｏ〕；シラザン類；シラン類〔Ｒ2 Ｓｉ−ＳｉＲ2 〕及
び有機ポリマーのコポリマーがここでは使用できる。こ
こに、Ｒ1 及びＲ2 は上に定義した通りである。更に、
ポリシランと上記ポリマーの混合物も使用できる。最後
に、ポリシランで変性された蔗糖も、ここでは有用であ
る。
【００１６】一般に、前記シランポリマーは、セラミッ
クチャー収率（ｃｅｒａｍｉｃ ｃｈａｒ ｙｅｉｌ
ｄ）が２０ｗｔ％より大きいセラミック材料に転化され
得る。しかしながら、３０ｗｔ％より大きい、好ましく
は５０ｗｔ％より大きい、より好ましくは７０ｗｔ％よ
り大きいような高い収率のものがしばしば使用される。
クチャー収率（ｃｅｒａｍｉｃ ｃｈａｒ ｙｅｉｌ
ｄ）が２０ｗｔ％より大きいセラミック材料に転化され
得る。しかしながら、３０ｗｔ％より大きい、好ましく
は５０ｗｔ％より大きい、より好ましくは７０ｗｔ％よ
り大きいような高い収率のものがしばしば使用される。
【００１７】上記ポリマーは、一般に少なくとも過剰の
炭素（例えば、チャーの重量を基準として＞０．５ｗｔ
％）を有するチャーを与える。仮説に拘束されることを
望まないが、過剰の炭素はリチウムイオンに対する連続
的ネットワークを形成すると考えられる。より過剰の炭
素（例えば、＞５ｗｔ％）がしばしば好ましい。
炭素（例えば、チャーの重量を基準として＞０．５ｗｔ
％）を有するチャーを与える。仮説に拘束されることを
望まないが、過剰の炭素はリチウムイオンに対する連続
的ネットワークを形成すると考えられる。より過剰の炭
素（例えば、＞５ｗｔ％）がしばしば好ましい。
【００１８】「過剰炭素」の意味するところは、熱分解
の間にポリシランから誘導された自由炭素又は過剰炭素
（即ち、Ｓｉ又はＯに結合されていないもの）の、チャ
ーの重量に基づくｗｔ％として表した量である。
の間にポリシランから誘導された自由炭素又は過剰炭素
（即ち、Ｓｉ又はＯに結合されていないもの）の、チャ
ーの重量に基づくｗｔ％として表した量である。
【００１９】ポリシランから誘導された自由炭素の量
は、不活性雰囲気中で安定したセラミックチャーが得ら
れるまで、前記ポリマーを高温で熱分解することにより
決定される。本発明にとって、「安定なセラミックチャ
ー」は高温「例えば、７００〜１２００℃）で製造され
たセラミックチャーと、定義される。
は、不活性雰囲気中で安定したセラミックチャーが得ら
れるまで、前記ポリマーを高温で熱分解することにより
決定される。本発明にとって、「安定なセラミックチャ
ー」は高温「例えば、７００〜１２００℃）で製造され
たセラミックチャーと、定義される。
【００２０】次いで、セラミック収率、並びに安定なセ
ラミックチャーの、ケイ素、酸素及び炭素の含量の両方
が測定される。混合物の組成法則（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉ
ｏｎｒｕｌｅ）を用いて、安定なセラミックチャー中の
過剰の炭素の量が、次に計算される（チャー中の「過剰
炭素」の量は、存在する全炭素からケイ素に結合してい
る炭素の理論量を差し引くことによって計算される）。
このようにして計算された過剰の炭素の量は、通常、ポ
リシランから誘導されるチャーの重量を基準としたｗｔ
％で表される。
ラミックチャーの、ケイ素、酸素及び炭素の含量の両方
が測定される。混合物の組成法則（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉ
ｏｎｒｕｌｅ）を用いて、安定なセラミックチャー中の
過剰の炭素の量が、次に計算される（チャー中の「過剰
炭素」の量は、存在する全炭素からケイ素に結合してい
る炭素の理論量を差し引くことによって計算される）。
このようにして計算された過剰の炭素の量は、通常、ポ
リシランから誘導されるチャーの重量を基準としたｗｔ
％で表される。
【００２１】もし、望みの量の自由炭素がこのポリマー
中に入れられないときは、追加の炭素源が加えられる。
その例は、元素状炭素、フェノール樹脂、コールター
ル、高分子量芳香族化合物、コールタール中に含まれる
多核芳香族炭化水素の誘導体、及び芳香族炭化水素のポ
リマーを含む。
中に入れられないときは、追加の炭素源が加えられる。
その例は、元素状炭素、フェノール樹脂、コールター
ル、高分子量芳香族化合物、コールタール中に含まれる
多核芳香族炭化水素の誘導体、及び芳香族炭化水素のポ
リマーを含む。
【００２２】通常、フェニル基を有するポリシランが、
セラミックチャー中に自由炭素を加えるので、好まし
い。ビニル基を含むポリシランも、ケイ素にくっついた
ビニル基はポリマーを熱分解に先立って硬化させる機構
を与えるので、好ましい。Ｒが殆ど専らメチル又は水素
であるポリシランは、他の炭素添加物がないときは、得
られたセラミックチャー中に自由炭素が不足するので、
本発明に使用するのに、一般に適当でない。
セラミックチャー中に自由炭素を加えるので、好まし
い。ビニル基を含むポリシランも、ケイ素にくっついた
ビニル基はポリマーを熱分解に先立って硬化させる機構
を与えるので、好ましい。Ｒが殆ど専らメチル又は水素
であるポリシランは、他の炭素添加物がないときは、得
られたセラミックチャー中に自由炭素が不足するので、
本発明に使用するのに、一般に適当でない。
【００２３】本発明の組成物は、硬化剤を含んでいてよ
く、これはポリマーを熱分解に先立って架橋するのに使
用される。これらの硬化剤は、これら硬化剤を含むグリ
ーン体を５０〜３００℃に加熱することにより活性化
（即ち、ラジカル前駆体の活性化）してもよく、またそ
れらは室温で架橋してもよい。更に、従来の縮合型架橋
剤及び硬化剤もここでは使用できる。
く、これはポリマーを熱分解に先立って架橋するのに使
用される。これらの硬化剤は、これら硬化剤を含むグリ
ーン体を５０〜３００℃に加熱することにより活性化
（即ち、ラジカル前駆体の活性化）してもよく、またそ
れらは室温で架橋してもよい。更に、従来の縮合型架橋
剤及び硬化剤もここでは使用できる。
【００２４】硬化剤は、当技術分野で周知である。その
例としては、ラジカル前駆体、例えば有機過酸化物（ジ
ベンゾイルパーオキサイド；ビス−ｐ−クロロベンゾイ
ルパーオキサイド；ビス−２，４−ジクロロベンゾイル
パーオキサイド；ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド；ジク
ミルパーオキサイド；ｔ−ブチルパーベンゾエート；
２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２，３−ジメ
チルヘキサン、及びｔ−ブチルパーアセテート）；又は
白金含有硬化剤、例えば金属白金、Ｈ2 ＰｔＣｌ 6 及び
（（Ｃ4 Ｈ9 ）3 Ｐ）2 ＰｔＣｌ2 がある。他の当技術
分野で知られている従来の硬化剤も用いうる。この硬化
剤は有効量、即ちポリシラン中に架橋を引き起こすに充
分な量、存在する。しかしながら、通常、過酸化物硬化
剤は、硬化されるべき化合物の重量を基準として０．１
〜５．０ｗｔ％、好ましくは２．０ｗｔ％存在するであ
ろう。白金含有硬化剤が使用されるときは、その量は通
常、硬化されるべき化合物の重量を基準として、白金金
属が１〜１０００ppm 存在するような量であり、好まし
い量は白金金属５０〜１５０ppm であろう。
例としては、ラジカル前駆体、例えば有機過酸化物（ジ
ベンゾイルパーオキサイド；ビス−ｐ−クロロベンゾイ
ルパーオキサイド；ビス−２，４−ジクロロベンゾイル
パーオキサイド；ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド；ジク
ミルパーオキサイド；ｔ−ブチルパーベンゾエート；
２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２，３−ジメ
チルヘキサン、及びｔ−ブチルパーアセテート）；又は
白金含有硬化剤、例えば金属白金、Ｈ2 ＰｔＣｌ 6 及び
（（Ｃ4 Ｈ9 ）3 Ｐ）2 ＰｔＣｌ2 がある。他の当技術
分野で知られている従来の硬化剤も用いうる。この硬化
剤は有効量、即ちポリシラン中に架橋を引き起こすに充
分な量、存在する。しかしながら、通常、過酸化物硬化
剤は、硬化されるべき化合物の重量を基準として０．１
〜５．０ｗｔ％、好ましくは２．０ｗｔ％存在するであ
ろう。白金含有硬化剤が使用されるときは、その量は通
常、硬化されるべき化合物の重量を基準として、白金金
属が１〜１０００ppm 存在するような量であり、好まし
い量は白金金属５０〜１５０ppm であろう。
【００２５】架橋剤の例としては、例えば多官能性有機
ケイ素化合物、例えばシラン類、シラザン類又はシロキ
サン類がある。好ましい架橋剤は、Ｓｉ−Ｈ又はＳｉ−
Ｖｉ官能性結合を持つ有機ケイ素化合物である。
ケイ素化合物、例えばシラン類、シラザン類又はシロキ
サン類がある。好ましい架橋剤は、Ｓｉ−Ｈ又はＳｉ−
Ｖｉ官能性結合を持つ有機ケイ素化合物である。
【００２６】他の物質の添加も本発明内で実行可能であ
る。例えば、本発明は、充填材、例えば無定形又はセラ
ミックの粉末（例えば、コロイド状シリカ、炭素等）、
溶媒、界面活性剤並びに加工助剤、例えば潤滑剤、解膠
剤及び分散剤を含んでもよい。
る。例えば、本発明は、充填材、例えば無定形又はセラ
ミックの粉末（例えば、コロイド状シリカ、炭素等）、
溶媒、界面活性剤並びに加工助剤、例えば潤滑剤、解膠
剤及び分散剤を含んでもよい。
【００２７】前記ポリシラン及びもしあるとすれば、何
らかの任意の成分は、チャー収率を増すために、熱分解
に先立って、しばしば硬化される。硬化方法は、当技術
分野において周知である。一般には、そのような硬化
は、物品を５０〜４５０℃の範囲の温度に、好ましくは
不活性ガス、例えばアルゴン又は窒素中で加熱すること
により実施される。
らかの任意の成分は、チャー収率を増すために、熱分解
に先立って、しばしば硬化される。硬化方法は、当技術
分野において周知である。一般には、そのような硬化
は、物品を５０〜４５０℃の範囲の温度に、好ましくは
不活性ガス、例えばアルゴン又は窒素中で加熱すること
により実施される。
【００２８】次いで、ポリシランは、不活性ガス中及び
／又は真空下で、７００℃又はそれ以上の温度で熱分解
される。好ましい熱分解温度は８００〜１４００℃であ
る。
／又は真空下で、７００℃又はそれ以上の温度で熱分解
される。好ましい熱分解温度は８００〜１４００℃であ
る。
【００２９】セラミック中への酸素の侵入を防ぎ、また
燃焼により炭素が失われるのを防ぐために、熱分解の
間、不活性雰囲気が使用される。本発明にとって、不活
性雰囲気は、不活性ガス、真空、又はその両者を含む。
もし不活性ガスが使用されるならば、それはアルゴン、
ヘリウム又は窒素であり得る。もし、真空が使用される
ならば、それは１３．３ｋＰａ〜２６．７ＭＰａ（０．
１〜２００トル）であろう。
燃焼により炭素が失われるのを防ぐために、熱分解の
間、不活性雰囲気が使用される。本発明にとって、不活
性雰囲気は、不活性ガス、真空、又はその両者を含む。
もし不活性ガスが使用されるならば、それはアルゴン、
ヘリウム又は窒素であり得る。もし、真空が使用される
ならば、それは１３．３ｋＰａ〜２６．７ＭＰａ（０．
１〜２００トル）であろう。
【００３０】しかしながら、もし望むならば、不活性雰
囲気中での熱分解によって誘導されるセラミックの組成
を化学的に変えるために、反応性ガス、例えばシラン、
メタン、Ｈ2 、Ｏ2 又はＮＨ3 を使用してもよい。
囲気中での熱分解によって誘導されるセラミックの組成
を化学的に変えるために、反応性ガス、例えばシラン、
メタン、Ｈ2 、Ｏ2 又はＮＨ3 を使用してもよい。
【００３１】熱分解は、炉雰囲気を調節する手段を備え
た従来のいずれかの高温炉で実施される。そのような炉
は、当技術分野で周知であり、多数が商業的に入手可能
である。
た従来のいずれかの高温炉で実施される。そのような炉
は、当技術分野で周知であり、多数が商業的に入手可能
である。
【００３２】熱分解用の温度スケジュールが本発明にと
って重要である。通常、加熱温度は５０℃／分未満、好
ましくは１０℃／未満の速度である。
って重要である。通常、加熱温度は５０℃／分未満、好
ましくは１０℃／未満の速度である。
【００３３】得られるセラミックは、ケイ素、炭素、酸
素及び／又は水素を、ポリシランの組成に基づいて、広
範囲の組み合わせ割合で含む。例えば、この物質は、組
成がＳｉＯx Ｃy （ｘ＝０〜４で、ｙ＝０〜１００であ
る）であり得る。この式には明らかにされていないが、
水素も少量（例えば、＜５ｗｔ％）存在してもよい。
素及び／又は水素を、ポリシランの組成に基づいて、広
範囲の組み合わせ割合で含む。例えば、この物質は、組
成がＳｉＯx Ｃy （ｘ＝０〜４で、ｙ＝０〜１００であ
る）であり得る。この式には明らかにされていないが、
水素も少量（例えば、＜５ｗｔ％）存在してもよい。
【００３４】しかしながら、本発明者等は、組成がＳｉ
Ｏx Ｃy （ここに、ｘ＝０〜１．２５で、ｙ＝０．８２
〜３１であり、ｘ＋ｙが０．８２又はそれ以上で３１又
はそれ以下である）のものが、多量のリチウムを可逆的
に貯蔵する能力を持つ電極を作ることを見いだした。
Ｏx Ｃy （ここに、ｘ＝０〜１．２５で、ｙ＝０．８２
〜３１であり、ｘ＋ｙが０．８２又はそれ以上で３１又
はそれ以下である）のものが、多量のリチウムを可逆的
に貯蔵する能力を持つ電極を作ることを見いだした。
【００３５】上記熱分解から得られるセラミック材料
を、我々の電極に使用するために、粉末の形に加工する
のがしばしば好ましい。これは、当技術分野で、磨砕、
微粉砕、スプレー乾燥等として知られている技術で達成
される。
を、我々の電極に使用するために、粉末の形に加工する
のがしばしば好ましい。これは、当技術分野で、磨砕、
微粉砕、スプレー乾燥等として知られている技術で達成
される。
【００３６】しかしながら、これに代えて、前記ポリシ
ランは望みの形に成形した後、熱分解し、その後加熱し
て成形した電極を作ることができる。例えば、前記ポリ
シランは重合してゲル粒子にし、次いで熱分解できる。
ランは望みの形に成形した後、熱分解し、その後加熱し
て成形した電極を作ることができる。例えば、前記ポリ
シランは重合してゲル粒子にし、次いで熱分解できる。
【００３７】もし、セラミック粉末が使用されるなら
ば、それはしばしば種々の導電剤、希釈剤又は電極の望
みの形状を与えるのを助けるバインダーと混合される。
例えば、カーボンブラック、導電性希釈剤、Ｎ−メチル
ピロリドン、シクロヘキサノン、ジブチルフタレート、
アセトン又はポリビニリデンフルオライドバインダー、
バインダーとして水中に分散されたポリテトラフルオロ
エチレン、又はバインダーとしてシクロヘキサノン中に
溶解されたエチレンプロピレンジエンターポリマーが、
本発明の範囲で有用である。
ば、それはしばしば種々の導電剤、希釈剤又は電極の望
みの形状を与えるのを助けるバインダーと混合される。
例えば、カーボンブラック、導電性希釈剤、Ｎ−メチル
ピロリドン、シクロヘキサノン、ジブチルフタレート、
アセトン又はポリビニリデンフルオライドバインダー、
バインダーとして水中に分散されたポリテトラフルオロ
エチレン、又はバインダーとしてシクロヘキサノン中に
溶解されたエチレンプロピレンジエンターポリマーが、
本発明の範囲で有用である。
【００３８】最後に、リチウムイオンが前記電極に収容
される。これは、例えば熱分解前にリチウムをシランポ
リマー中に物理的に添加することにより、又はリチウム
を粉末にしたセラミック材料中に混合することにより、
電極を電池に挿入する前に行われる。
される。これは、例えば熱分解前にリチウムをシランポ
リマー中に物理的に添加することにより、又はリチウム
を粉末にしたセラミック材料中に混合することにより、
電極を電池に挿入する前に行われる。
【００３９】しかしながら、好ましくは、電極を電池に
挿入した後に、リチウムイオンを挿入する。そのような
場合に、この電池は、本発明の電極及びこれと対をな
し、例えばＬｉＣｏＯ2 のようなリチウム遷移金属酸化
物の両方をリチウムイオン導電性、非水性電解質内に入
れることによって、単に「装填」される。次いで、リチ
ウムイオンを本発明の電極中に収容させる方向に、電流
が流される。
挿入した後に、リチウムイオンを挿入する。そのような
場合に、この電池は、本発明の電極及びこれと対をな
し、例えばＬｉＣｏＯ2 のようなリチウム遷移金属酸化
物の両方をリチウムイオン導電性、非水性電解質内に入
れることによって、単に「装填」される。次いで、リチ
ウムイオンを本発明の電極中に収容させる方向に、電流
が流される。
【００４０】本発明の電極はどのような電池の形状にも
有用である。好ましい電池は従来の螺旋状に巻かれたタ
イプで、この場合カソード及びアノード（多孔質シート
で分離されている）は「ゼリーロール」に巻かれる。
有用である。好ましい電池は従来の螺旋状に巻かれたタ
イプで、この場合カソード及びアノード（多孔質シート
で分離されている）は「ゼリーロール」に巻かれる。
【００４１】このカソードは、一般に先行技術に記載さ
れているような適当なカソード材料（例えばリチウム化
金属酸化物）からなり、アルミニウムフォイルの表面に
適用される。これはしばしば、カソード物質並びにバイ
ンダー及び／又は希釈剤のスラリーを形成し、次いでこ
のスラリーをフォイル上に堆積することにより達成され
る。この希釈剤は乾燥されて、フォイル上にカソード材
料の薄いフィルムを残す。
れているような適当なカソード材料（例えばリチウム化
金属酸化物）からなり、アルミニウムフォイルの表面に
適用される。これはしばしば、カソード物質並びにバイ
ンダー及び／又は希釈剤のスラリーを形成し、次いでこ
のスラリーをフォイル上に堆積することにより達成され
る。この希釈剤は乾燥されて、フォイル上にカソード材
料の薄いフィルムを残す。
【００４２】アノードは、アノード材料として本発明の
セラミックが使用され、銅のフォイルがアルミニウムフ
ォイルの代わりに使用される外は、前記カソードと同様
にして形成される。
セラミックが使用され、銅のフォイルがアルミニウムフ
ォイルの代わりに使用される外は、前記カソードと同様
にして形成される。
【００４３】上記のように、ポリオレフィン材料のよう
な多孔質シートが、カソードとアノードの間に置かれ、
次いでこの構成物は巻かれる。この「ゼリーロール」は
従来の電極缶中に挿入され、この缶はヘッダー及びガス
ケットでシールされる。
な多孔質シートが、カソードとアノードの間に置かれ、
次いでこの構成物は巻かれる。この「ゼリーロール」は
従来の電極缶中に挿入され、この缶はヘッダー及びガス
ケットでシールされる。
【００４４】この缶がシールされる前に、適当な電解質
が加えられ、この多孔質シート及び電極それ自体の中の
孔を満たし、アノード又はカソードと外部ターミナルと
の間で、電気的接続がなされる。
が加えられ、この多孔質シート及び電極それ自体の中の
孔を満たし、アノード又はカソードと外部ターミナルと
の間で、電気的接続がなされる。
【００４５】当業者は、電池成分の種類及び量は、電池
の成分材料の性質、望みの性能及び安全性の要請に基づ
いて注意深く選ばれることを理解するであろう。また、
この電池は一般に、その製造の間に電気的に状態調節さ
れる（充電される）。
の成分材料の性質、望みの性能及び安全性の要請に基づ
いて注意深く選ばれることを理解するであろう。また、
この電池は一般に、その製造の間に電気的に状態調節さ
れる（充電される）。
【００４６】他の形状又は成分も可能である。例えば、
コインセル（ｃｏｉｎ ｃｅｌｌ）又はプリズム形態
も、本発明にとって有用である。
コインセル（ｃｏｉｎ ｃｅｌｌ）又はプリズム形態
も、本発明にとって有用である。
【００４７】
【実施例】以下の例は、当業者が本発明をより良く理解
できるようにするために示すものであり、本発明を限定
するものではない。
できるようにするために示すものであり、本発明を限定
するものではない。
【００４８】Ｉ．電池試験 電気化学的特性を測定するために、実験室用コインセル
電池を用いた。これらは従来の２３２５ハードウェアを
用いて組み立て、アルゴンを満たしたグローブボックス
中で組み立てを行った。この方法は、Ｄａｈｎ ｅｔ
ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，Ｖ
ｏｌ．３８，ｐｐ １１７９−１１９１（１９９３）
に、より一層詳しく記載されている。分析のために、こ
れらの実験用電極材料は、これらのコインセル電池中の
リチウム金属電極に対して用いた。ステンレススチール
のキャップ及び特別な耐酸化性ケースがコンテナーを構
成し、またそれぞれ負端子及び正端子として機能した。
ガスケットを、シールとして使用し、またこれは２つの
端子を分離するように機能した。前記リチウム電極、分
離材、及び実験用電極を含むスタック（ｓｔａｃｋ）
に、軟鋼円盤スプリング及びステンレススチール円盤に
より、機械的圧力をかけた。この円盤スプリングは電池
を閉じた後に１．５ＭＰａ（１５バール）の圧力がかか
るように選んだ。厚さ１２５μm のフォイルをリチウム
電極として使用した。Ｃｅｌｇａｒｄ（商標）２５０２
微多孔質ポリプロピレンフィルムを、分離材として用い
た。電解質は１ＭのＬｉＰＦ6 塩を、エチレンカーボネ
ート及びジエチルカーボネートの体積比３０／７０の混
合溶媒に溶解した溶液であった。
電池を用いた。これらは従来の２３２５ハードウェアを
用いて組み立て、アルゴンを満たしたグローブボックス
中で組み立てを行った。この方法は、Ｄａｈｎ ｅｔ
ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，Ｖ
ｏｌ．３８，ｐｐ １１７９−１１９１（１９９３）
に、より一層詳しく記載されている。分析のために、こ
れらの実験用電極材料は、これらのコインセル電池中の
リチウム金属電極に対して用いた。ステンレススチール
のキャップ及び特別な耐酸化性ケースがコンテナーを構
成し、またそれぞれ負端子及び正端子として機能した。
ガスケットを、シールとして使用し、またこれは２つの
端子を分離するように機能した。前記リチウム電極、分
離材、及び実験用電極を含むスタック（ｓｔａｃｋ）
に、軟鋼円盤スプリング及びステンレススチール円盤に
より、機械的圧力をかけた。この円盤スプリングは電池
を閉じた後に１．５ＭＰａ（１５バール）の圧力がかか
るように選んだ。厚さ１２５μm のフォイルをリチウム
電極として使用した。Ｃｅｌｇａｒｄ（商標）２５０２
微多孔質ポリプロピレンフィルムを、分離材として用い
た。電解質は１ＭのＬｉＰＦ6 塩を、エチレンカーボネ
ート及びジエチルカーボネートの体積比３０／７０の混
合溶媒に溶解した溶液であった。
【００４９】実験用材料の電極は、粉末にしたセラミッ
ク材料に、Ｓｕｐｅｒ ＳTM カーボンブラック導電性
希釈剤、及びポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）
バインダーを加えた（それぞれサンプルに対して５〜１
０ｗｔ％の量で）混合物を薄い銅フォイル上に均一に被
覆したものを用いて作った。前記粉末にしたサンプル及
び前記カーボンブラックは、始めにＮ−メチルピロリド
ン（ＮＭＰ）中の２０％ＰＶＤＦの溶液に加えてスラリ
ーを形成し、追加のＮＭＰを加えて滑らかな粘度に到達
させた。次いで、このスラリーを小さなスプレダーを用
いて銅フォイルの複数の片の上に広げ、ＮＭＰを空気
中、１００℃で蒸発させた。一旦サンプル電極が乾燥す
ると、これを平たいプレートの間で２．５ＭＰａ（２５
バール）の圧力で圧縮した。次に、大きな電極から正方
形電極１．４４cm2 を切り出した。次に、これらの電極
を秤量し、フォイル、ＰＶＤＦ及びカーボンブラックの
重量を差し引いて、活電極物質を得た。
ク材料に、Ｓｕｐｅｒ ＳTM カーボンブラック導電性
希釈剤、及びポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）
バインダーを加えた（それぞれサンプルに対して５〜１
０ｗｔ％の量で）混合物を薄い銅フォイル上に均一に被
覆したものを用いて作った。前記粉末にしたサンプル及
び前記カーボンブラックは、始めにＮ−メチルピロリド
ン（ＮＭＰ）中の２０％ＰＶＤＦの溶液に加えてスラリ
ーを形成し、追加のＮＭＰを加えて滑らかな粘度に到達
させた。次いで、このスラリーを小さなスプレダーを用
いて銅フォイルの複数の片の上に広げ、ＮＭＰを空気
中、１００℃で蒸発させた。一旦サンプル電極が乾燥す
ると、これを平たいプレートの間で２．５ＭＰａ（２５
バール）の圧力で圧縮した。次に、大きな電極から正方
形電極１．４４cm2 を切り出した。次に、これらの電極
を秤量し、フォイル、ＰＶＤＦ及びカーボンブラックの
重量を差し引いて、活電極物質を得た。
【００５０】組み立てた後、このコインセル電池をグロ
ーブボックスから取り出し、３０±１℃で自動温度調節
し、次に±１％の電流安定性を持った定電流サイクラー
（ｃｙｃｌｅｒ）を用いて充電と放電を行った。セル電
圧が０．００５Ｖより大きく変わるときは何時でも、デ
ータを記録した。電流は、活物質の量及び望みの試験条
件に従って調節した。典型的に、電流１８．５ｍＡｈ／
ｇの活物質を用いた。
ーブボックスから取り出し、３０±１℃で自動温度調節
し、次に±１％の電流安定性を持った定電流サイクラー
（ｃｙｃｌｅｒ）を用いて充電と放電を行った。セル電
圧が０．００５Ｖより大きく変わるときは何時でも、デ
ータを記録した。電流は、活物質の量及び望みの試験条
件に従って調節した。典型的に、電流１８．５ｍＡｈ／
ｇの活物質を用いた。
【００５１】セルは、通常０．０Ｖに放電し、次に３．
０Ｖに充電した。これが「最初のサイクル」であった。
セルを、続いて更に２回同様にサイクルを行わせた。最
初の放電の容量はＱｄ1 とし、最初の充電はＱｃ1 と
し、云々とした。可逆的容量（ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ
ｃａｐａｃｉｔｙ）は、Ｑｒｅｖ＝（Ｑｃ1 ＋Ｑｄ1 ）
／２で表した。不可逆的容量（ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌ
ｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）は、Ｑｉｒｒ＝Ｑｄ1 −Ｑｃ1
で表した。
０Ｖに充電した。これが「最初のサイクル」であった。
セルを、続いて更に２回同様にサイクルを行わせた。最
初の放電の容量はＱｄ1 とし、最初の充電はＱｃ1 と
し、云々とした。可逆的容量（ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ
ｃａｐａｃｉｔｙ）は、Ｑｒｅｖ＝（Ｑｃ1 ＋Ｑｄ1 ）
／２で表した。不可逆的容量（ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌ
ｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）は、Ｑｉｒｒ＝Ｑｄ1 −Ｑｃ1
で表した。
【００５２】II．材料 全てのポリシラン材料はＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｇ Ｃｏｒ
ｐｏｒａｔｉｏｎ 又は新ニッソウ加工株式会社から得
た。ピッチは、Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ又は
Ｃｒｏｗｌｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌから得た。Ｌｕｐｅｒ
ｓｏｌ １０１ TM は２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）−２，３−ジメチルヘキサンであり、Ｄｉｃｕｐ
“Ｒ”TM はジクミルパーオキサイドであり、両方と
もＰｅｎｎＷａｌｔ Ｃｏｒｐ．から得た。Ｐｔ＃４
は、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチル
ジシロキサン中の白金の８．６ｗｔ％溶液である。
ｐｏｒａｔｉｏｎ 又は新ニッソウ加工株式会社から得
た。ピッチは、Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ又は
Ｃｒｏｗｌｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌから得た。Ｌｕｐｅｒ
ｓｏｌ １０１ TM は２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）−２，３−ジメチルヘキサンであり、Ｄｉｃｕｐ
“Ｒ”TM はジクミルパーオキサイドであり、両方と
もＰｅｎｎＷａｌｔ Ｃｏｒｐ．から得た。Ｐｔ＃４
は、１，３−ジビニル−１，１，３，３−テトラメチル
ジシロキサン中の白金の８．６ｗｔ％溶液である。
【００５３】ポリマーの熱分解は、ＬｉｎｄｂｅｒｇTM
モデル５４４３４又は同様な管状炉で、Ｅｕｒｏｔｈ
ｅｒｍTM温度調節器を備えたものであった。典型的な熱
分解において、サンプルを秤量し（４．０ｇ）、アルミ
ナボートに入れ、続いて炉に装填した。次いで、この炉
をアルゴンで、炉の雰囲気を３分に１回入れ替えるのに
充分な速度で、パージした。４５〜６０分パージした
後、この流れを６分に１回入れ替えるように減らし；温
度を最終温度に上げ、６０分保持した。次いで、セラミ
ックサンプルを再秤量し、試験及び分析のために磨砕し
た。
モデル５４４３４又は同様な管状炉で、Ｅｕｒｏｔｈ
ｅｒｍTM温度調節器を備えたものであった。典型的な熱
分解において、サンプルを秤量し（４．０ｇ）、アルミ
ナボートに入れ、続いて炉に装填した。次いで、この炉
をアルゴンで、炉の雰囲気を３分に１回入れ替えるのに
充分な速度で、パージした。４５〜６０分パージした
後、この流れを６分に１回入れ替えるように減らし；温
度を最終温度に上げ、６０分保持した。次いで、セラミ
ックサンプルを再秤量し、試験及び分析のために磨砕し
た。
【００５４】III ．分析 溶液ＮＭＲスペクトルをＶａｒｉａｎTM ＶＸＲ４００
Ｓ又はＶａｒｉａｎTM２００ＭＨｚ装置に記録した。ゲ
ル透過クロマトグラフィーデータを、ＰＥＮｅｌｓｏｎ
Ｔｕｒｂｏｃｈｒｏｍソフトウェアを用いるＣｏｍｐ
ａｑTM ４８６／３３コンピューターにインターフェー
スしたモデル６００Ｅシステム制御機，モデル４１０示
差屈折率検出器を備えたＷａｔｅｒｓTM ＧＰＣで得
た。得られた全ての値はポリスチレン標準に対応するも
のであった。熱重量分析をＴｈｅｒｍａｌ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅｓソフトウェアを備えたＩＢＭTM ＰＳ／２−５０
ＺコンピューターにインターフェースしたＯｍｎｉｔｈ
ｅｒｍTM ＴＧＡ ９５１分析器に記録した。炭素、水
素及び窒素分析は、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ TM ２４
００分析器で行った。酸素の分析は酸素測定器３１６
（モデル７８３７００）及び電極炉ＥＦ１００を備えた
ＬｅｃｏTM酸素分析器モデルＲＯ−３１６で行った。ケ
イ素の分析は、固体を可溶性の形に変え、誘導結合高周
波プラズマ、及びＡｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ モデル３５８０を用いる原
子発光分光（ＩＣＰ−ＡＥＳ）分析により溶質（ｓｏｌ
ｕｔｅ）を全ケイ素について分析することからなる溶解
法（ｆｕｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）により測定し
た。
Ｓ又はＶａｒｉａｎTM２００ＭＨｚ装置に記録した。ゲ
ル透過クロマトグラフィーデータを、ＰＥＮｅｌｓｏｎ
Ｔｕｒｂｏｃｈｒｏｍソフトウェアを用いるＣｏｍｐ
ａｑTM ４８６／３３コンピューターにインターフェー
スしたモデル６００Ｅシステム制御機，モデル４１０示
差屈折率検出器を備えたＷａｔｅｒｓTM ＧＰＣで得
た。得られた全ての値はポリスチレン標準に対応するも
のであった。熱重量分析をＴｈｅｒｍａｌ Ｓｃｉｅｎ
ｃｅｓソフトウェアを備えたＩＢＭTM ＰＳ／２−５０
ＺコンピューターにインターフェースしたＯｍｎｉｔｈ
ｅｒｍTM ＴＧＡ ９５１分析器に記録した。炭素、水
素及び窒素分析は、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ TM ２４
００分析器で行った。酸素の分析は酸素測定器３１６
（モデル７８３７００）及び電極炉ＥＦ１００を備えた
ＬｅｃｏTM酸素分析器モデルＲＯ−３１６で行った。ケ
イ素の分析は、固体を可溶性の形に変え、誘導結合高周
波プラズマ、及びＡｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ モデル３５８０を用いる原
子発光分光（ＩＣＰ−ＡＥＳ）分析により溶質（ｓｏｌ
ｕｔｅ）を全ケイ素について分析することからなる溶解
法（ｆｕｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）により測定し
た。
【００５５】Ｘ線粉末回折は、サンプルスピンナ、低バ
ックグラウンドサンプルホルダー、グラファイトモノク
ロメーター、シンチレーション計数管、長くて細い焦点
の（ｌｏｎｇ ｆｉｎｅ ｆｏｃｕｓ）Ｃｕ管、及びコ
ンピューターで制御された操作を備えたＳｉｅｍｅｎｓ
TM Ｄ５０００水平シータ−シータ自動ゴニオメーター
で、実施した。固体サンプルは、磨砕からの汚染を最小
にするために、炭化ホウ素グラインダーを用いて、粗粒
の感触の全くない０．１５mm（１００メッシュ）又はこ
れ未満の微細な粉末に、常に磨砕した。走査は、４０ｋ
Ｖ及び３０ｍＡで操作されるＸ線管を用い、１分あたり
１度 ２−シータで、６〜８０ ２−シータで行った。
ックグラウンドサンプルホルダー、グラファイトモノク
ロメーター、シンチレーション計数管、長くて細い焦点
の（ｌｏｎｇ ｆｉｎｅ ｆｏｃｕｓ）Ｃｕ管、及びコ
ンピューターで制御された操作を備えたＳｉｅｍｅｎｓ
TM Ｄ５０００水平シータ−シータ自動ゴニオメーター
で、実施した。固体サンプルは、磨砕からの汚染を最小
にするために、炭化ホウ素グラインダーを用いて、粗粒
の感触の全くない０．１５mm（１００メッシュ）又はこ
れ未満の微細な粉末に、常に磨砕した。走査は、４０ｋ
Ｖ及び３０ｍＡで操作されるＸ線管を用い、１分あたり
１度 ２−シータで、６〜８０ ２−シータで行った。
【００５６】IV．例 （例１及び２） 例１：ポリマーＰＳＳ−１２０TM この材料は、フェニルメチルジクロロシラン及びジメチ
ルシランの混合物のナトリウムカップリングから調製さ
れるポリシランであった。これは、新ニッソウ加工株式
会社から購入した（ＰＳＳ１２０TM）。
ルシランの混合物のナトリウムカップリングから調製さ
れるポリシランであった。これは、新ニッソウ加工株式
会社から購入した（ＰＳＳ１２０TM）。
【００５７】例２：ポリマー−ＰＳＳ−４００TM この材料は、フェニルメチルジクロロシラン及びジメチ
ルシランの混合物のナトリウムカップリングから調製さ
れるポリシランであった。これは、新ニッソウ加工株式
会社から購入した（ＰＳＳ４００TM）。
ルシランの混合物のナトリウムカップリングから調製さ
れるポリシランであった。これは、新ニッソウ加工株式
会社から購入した（ＰＳＳ４００TM）。
【００５８】熱分解 前記ポリマーのアリコート（４ｇ）をグラファイト坩堝
に入れ、連続的アルゴンパージの下、５℃／分で１００
０℃に加熱し、次いでその温度に１時間保持し、その後
周囲温度に冷却した。上記のようにして、セラミック収
率を計算し、サンプル分析した。ＰＳＳ−１２０TM：収
率：２４．４％；Ｃ％：４９．６；Ｈ％：０．２３；Ｓ
ｉ％：４０．３。ＰＳＳ−４００TM：収率：７９．３
％；Ｃ％：４３．６；Ｈ％：０．２７；Ｓｉ％：４８．
８。
に入れ、連続的アルゴンパージの下、５℃／分で１００
０℃に加熱し、次いでその温度に１時間保持し、その後
周囲温度に冷却した。上記のようにして、セラミック収
率を計算し、サンプル分析した。ＰＳＳ−１２０TM：収
率：２４．４％；Ｃ％：４９．６；Ｈ％：０．２３；Ｓ
ｉ％：４０．３。ＰＳＳ−４００TM：収率：７９．３
％；Ｃ％：４３．６；Ｈ％：０．２７；Ｓｉ％：４８．
８。
【００５９】電池セル試験 上記のようにして、セラミック材料のアリコートを用い
て電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。熱分解速
度：５℃／分；ＰＳＳ−１２０TM：可逆的容量：３４１
ｍＡｈ／ｇ；不可逆的容量：１８６ｍＡｈ／ｇ；平均電
荷電圧：０．７２Ｖ。ＰＳＳ−４００TM：可逆的容量：
３６４ｍＡｈ／ｇ；不可逆的容量：２４６ｍＡｈ／ｇ。
平均電荷電圧０．７７Ｖ。
て電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。熱分解速
度：５℃／分；ＰＳＳ−１２０TM：可逆的容量：３４１
ｍＡｈ／ｇ；不可逆的容量：１８６ｍＡｈ／ｇ；平均電
荷電圧：０．７２Ｖ。ＰＳＳ−４００TM：可逆的容量：
３６４ｍＡｈ／ｇ；不可逆的容量：２４６ｍＡｈ／ｇ。
平均電荷電圧０．７７Ｖ。
【００６０】（例３〜１３） ポリマー合成（例３） 磁気攪拌棒を備えた１５０mLフラスコに、７５mLのＴＨ
Ｆに溶解した２６ｇのピッチ（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ａ−２４０）を入れた。これに、０．１mL
のＰｔ＃４溶液を加えた。３０分かけて、ＨＳｉＣｌ3
（１３．５ｇ．１モル）を、前記攪拌された溶液に加え
た。次いで、この混合物を６５℃で４８時間加熱した。
ポリマー状生成物を、ろ過及びロータリーエバポレータ
ーによる蒸発で溶媒を除去することにより、単離した。
この物質は、熱分解の前に何らの処理も、硬化のための
加熱もしなかった。
Ｆに溶解した２６ｇのピッチ（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ａ−２４０）を入れた。これに、０．１mL
のＰｔ＃４溶液を加えた。３０分かけて、ＨＳｉＣｌ3
（１３．５ｇ．１モル）を、前記攪拌された溶液に加え
た。次いで、この混合物を６５℃で４８時間加熱した。
ポリマー状生成物を、ろ過及びロータリーエバポレータ
ーによる蒸発で溶媒を除去することにより、単離した。
この物質は、熱分解の前に何らの処理も、硬化のための
加熱もしなかった。
【００６１】ポリマー合成（例４〜１３） これらの物質は、Ｌｕｐｅｒｓｏｌ １０１TM（０．５
ｇ）の１ｗｔ％を含むＴＨＦ２５０ｇ中のピッチに以下
のポリマーを混合することにより作った。次いで、これ
ら固体混合物をロータリーエバポレーターによる蒸発に
より分離し、その後、アルゴンの下、２００℃で３０分
加熱することにより架橋した。これらの混合物中に使用
された物質の量を表１に示す。
ｇ）の１ｗｔ％を含むＴＨＦ２５０ｇ中のピッチに以下
のポリマーを混合することにより作った。次いで、これ
ら固体混合物をロータリーエバポレーターによる蒸発に
より分離し、その後、アルゴンの下、２００℃で３０分
加熱することにより架橋した。これらの混合物中に使用
された物質の量を表１に示す。
【００６２】
【００６３】熱分解前記ポリマーのアリコート（４ｇ）
をグラファイト坩堝に入れ、連続的アルゴンパージの
下、５℃／分で１０００℃に加熱し、次いでその温度に
１時間保持し、その後１時間その温度に維持し、その後
周囲温度に冷却した。上記のようにして、セラミック収
率を計算し、サンプル分析した。その結果を表２にまと
める。
をグラファイト坩堝に入れ、連続的アルゴンパージの
下、５℃／分で１０００℃に加熱し、次いでその温度に
１時間保持し、その後１時間その温度に維持し、その後
周囲温度に冷却した。上記のようにして、セラミック収
率を計算し、サンプル分析した。その結果を表２にまと
める。
【００６４】 〔表２〕 セラミックの転化 セラミック 例 収率 Ｃｗｔ％ Ｈｗｔ％ Ｓｉｗｔ％ Ｏｗｔ％ ＸＲＤ* ３ ４１．４ ９４．０ ０．７７ ２．１ Ｇ ４ ３５．４ ７６．８ ０．５３ １６．７ ４．３ Ｇ＆ＳｉＣ ５ ２６．４ ８５．６ ０．６４ ８．７ ６ ２７．４ ６７．９ ０．４６ ２４．２ ７ ３７．２ ９０．９ ０．７６ ４．３ ８ ４２．０ ９０．９ ０．７１ １．８ ９ ６０．２ ６３．５ ０．４４ ２６．７ ９．７ Ｇ＆ＳｉＣ １０ ５５．０ ７７．３ ０．５６ １３．４ １１ ６９．２ ５２．９ ０．３４ ２５．１ １２ ４３．６ ８２．０ ０．６８ ９．２ １３ ４４．４ ８７．９ ０．７８ ６．２ Ｇ＆Ｏ ＊ Ｏは、２４°及び６８°２シータに中心を持つ広い反射を持つシリカガラ スＸＲＤパターンを示す。 Ｇは、４４°２シータに中心を持つ広い反射を持つグラフェン（ｇｒａｐｈｅ ｎｅ）パターンを示す。 ＳｉＣは、３６°及び４４°２シータに中心を持つ鋭い反射を持つＳｉＣパタ ーンを示す。
【００６５】電池セル試験 上記のようにして、前記セラミック材料のアリコートを
用いて電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。その結
果を表３に示す。
用いて電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。その結
果を表３に示す。
【００６６】 〔表３〕 電池試験 熱分解速度 可逆的容量 不可逆的容量 平均 平均 例Ｎo. （℃／分） (mAh/g) (mAh/g) 充電電圧 放電電圧 ３ ５．０ ３６４ ２４６ ０．７７ ０．３ ４ ５．０ ５４３ １３８ ０．６７ ０．３４ ５ ５．０ ４７０ ２１０ ０．８ ０．３４ ６ ５．０ ５２０ １８０ ０．９６ ０．３４ ７ ５．０ ３４０ ２００ ０．７７ ０．３６ ８ ５．０ ３５０ １５０ ０．７６ ０．３５ ９ ５．０ ５６６ １８２ ０．７９ ０．３６ １０ ５．０ ５５０ １９７ ０．８５ ０．３８ １１ ５．０ ６４０ ２７０ ０．９０ ０．３４ １２ ５．０ ４５０ ２１０ ０．８６ １３ ５．０ ４４０ １２０ ０．８７
【００６７】（例１４〜１５） 例１４ ５００mLフラスコに、１２５mLのテトラヒドロフランに
溶解した２５ｇのフェノール樹脂（Ｇｅｏｒｇｉａ Ｐ
ａｃｉｆｉｃ）を入れた。これに、１２５mLのテトラヒ
ドロフラン中の溶液として２５ｇのポリシランＰＳＳ４
００TMを加えた。次に、この混合物を４００Ｗの超音波
処理機で１５分超音波処理した。このポリマー生成物を
ろ過により分離し、溶媒をロータリーエバポレーターに
よる蒸発により除いた。この生成物も、熱分解の前に更
に処理せず、また硬化のための加熱をしなかった。
溶解した２５ｇのフェノール樹脂（Ｇｅｏｒｇｉａ Ｐ
ａｃｉｆｉｃ）を入れた。これに、１２５mLのテトラヒ
ドロフラン中の溶液として２５ｇのポリシランＰＳＳ４
００TMを加えた。次に、この混合物を４００Ｗの超音波
処理機で１５分超音波処理した。このポリマー生成物を
ろ過により分離し、溶媒をロータリーエバポレーターに
よる蒸発により除いた。この生成物も、熱分解の前に更
に処理せず、また硬化のための加熱をしなかった。
【００６８】例１５ ５００mLフラスコに、１２５mLのテトラヒドロフランに
溶解した２５ｇのフェノール樹脂（ＶａｒｃｕｍTM ２
９−３５３）を入れた。これに、１２５mLのテトラヒド
ロフラン中の溶液として２５ｇのポリシランＰＳＳ４０
０TMを加えた。次に、この混合物も４００Ｗの超音波処
理機で１５分超音波処理した。このポリマー生成物をろ
過により分離し、溶媒をロータリーエバポレーターによ
る蒸発により除いた。この生成物も、熱分解の前に更に
処理せず、また硬化のための加熱をしなかった。
溶解した２５ｇのフェノール樹脂（ＶａｒｃｕｍTM ２
９−３５３）を入れた。これに、１２５mLのテトラヒド
ロフラン中の溶液として２５ｇのポリシランＰＳＳ４０
０TMを加えた。次に、この混合物も４００Ｗの超音波処
理機で１５分超音波処理した。このポリマー生成物をろ
過により分離し、溶媒をロータリーエバポレーターによ
る蒸発により除いた。この生成物も、熱分解の前に更に
処理せず、また硬化のための加熱をしなかった。
【００６９】熱分解 前記ポリマーのアリコート（４ｇ）をグラファイト坩堝
に入れ、連続的アルゴンパージの下、５℃／分で１００
０℃に加熱し、次いでその温度に１時間保持し、その後
１時間その温度に維持し、その後周囲温度に冷却した。
上記のようにして、セラミック収率を計算し、サンプル
分析した。その結果を表４にまとめる。
に入れ、連続的アルゴンパージの下、５℃／分で１００
０℃に加熱し、次いでその温度に１時間保持し、その後
１時間その温度に維持し、その後周囲温度に冷却した。
上記のようにして、セラミック収率を計算し、サンプル
分析した。その結果を表４にまとめる。
【００７０】 〔表４〕 セラミックの転化 セラミック 例 収率 Ｃｗｔ％ Ｈｗｔ％ Ｓｉｗｔ％ Ｏｗｔ％ ＸＲＤ* １４ ７８．５ ５０．１ ０．３７ ３２．６ Ｇ＆Ｏ １５ ７０．９ ５６．７ ０．３８ ２３．５ Ｇ＆Ｏ ＊ Ｏは、２４°及び６８°２シータに中心を持つ広い反射を持つシリカガラ スＸＲＤパターンを示す。 Ｇは、４４°２シータに中心を持つ広い反射を持つグラフェンパターンを示す 。
【００７１】電池セル試験 上記のようにして、前記セラミック材料のアリコートを
用いて電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。その結
果を表５に示す。
用いて電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。その結
果を表５に示す。
【００７２】 〔表５〕 電池試験 熱分解速度 可逆的容量 不可逆的容量 平均 例Ｎo. （℃／分） (mAh/g) (mAh/g) 充電電圧 １４ ５．０ ６００ ２６０ ０．９６１５ ５．０ ６２０ ２７０ ０．９８
【００７３】（例１６〜１９）シラン変性蔗糖 合成 クロロシランを蔗糖の水溶液（１００ｇの水中に１００
ｇのスクロース）と混合し、２４時間攪拌した。次い
で、この混合物を２４時間かけて３００℃に加熱して、
ゲルを形成し、この混合物の分解を開始した。これらの
物質の各々に使用された反応体を表６に示す。
ｇのスクロース）と混合し、２４時間攪拌した。次い
で、この混合物を２４時間かけて３００℃に加熱して、
ゲルを形成し、この混合物の分解を開始した。これらの
物質の各々に使用された反応体を表６に示す。
【００７４】〔表６〕例Ｎo. クロロシラン クロロシラン重量（ｇ） １６ ＳｉＣｌ4 ２５．５ １７ ＭｅＳｉＣｌ3 ２２．４ １８ Ｍｅ2 ＳｉＣｌ2 １９．３１９ Ｍｅ3 ＳｉＣｌ １６．３
【００７５】熱分解 前記乾燥ゲルのアリコート（４ｇ）をグラファイト坩堝
に入れ、連続的アルゴンパージの下、５℃／分で１００
０℃に加熱し、次いでその温度に１時間保持し、その後
１時間その温度に維持し、その後周囲温度に冷却した。
上記のようにして、セラミック収率を計算し、サンプル
分析した。その結果を表７にまとめる。
に入れ、連続的アルゴンパージの下、５℃／分で１００
０℃に加熱し、次いでその温度に１時間保持し、その後
１時間その温度に維持し、その後周囲温度に冷却した。
上記のようにして、セラミック収率を計算し、サンプル
分析した。その結果を表７にまとめる。
【００７６】 〔表７〕 セラミックの転化 セラミック 例 収率 Ｃｗｔ％ Ｈｗｔ％ Ｓｉｗｔ％ Ｏｗｔ％ ＸＲＤ* １６ ５３．３ ６６．９ ０．６ １３．８ Ｇ＆Ｏ １７ ５４．１ ７３．８ ０．１ １２．３ Ｇ＆Ｏ １８ ４５．７ ９４．８ ０．８ １．２ Ｇ １９ ５１．３ ９６．１ ０．９ ０．６ Ｇ ＊ Ｏは、２４°及び６８°２シータに中心を持つ広い反射を持つシリカガラ スＸＲＤパターンを示す。 Ｇは、４４°２シータに中心を持つ広い反射を持つグラフェンパターンを示す 。
【００７７】電池セル試験 上記のようにして、前記セラミック材料のアリコートを
用いて電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。その結
果を表８に示す。
用いて電極を作り、且つ試験セルに組み立てた。その結
果を表８に示す。
【００７８】 〔表８〕 電池試験 熱分解速度 可逆的容量 不可逆的容量 平均 平均 例Ｎo. （℃／分） (mAh/g) (mAh/g) 充電電圧 放電電圧 １６ ５．０ ５５０ ４００ １．１８ ０．３１ １７ ５．０ ４００ ２５０ ０．７６ ０．２７ １８ ５．０ ３２０ １３０ ０．６６ ０．３２１９ ５．０ ３１０ １２０ ０．６７ ０．３３
【００７９】（例２０〜２２）表９に示す物質のアリコ
ート（４ｇ）をグラファイト坩堝に入れ、連続的アルゴ
ンパージ下、５℃／分で１１００℃に加熱し、次いでそ
の温度に１時間保持し、その後周囲温度に冷却した。上
記のようにして、セラミック収率を計算し、このセラミ
ック材料を電極に作り、試験セルに組み立てた。その結
果を表９に示す。
ート（４ｇ）をグラファイト坩堝に入れ、連続的アルゴ
ンパージ下、５℃／分で１１００℃に加熱し、次いでそ
の温度に１時間保持し、その後周囲温度に冷却した。上
記のようにして、セラミック収率を計算し、このセラミ
ック材料を電極に作り、試験セルに組み立てた。その結
果を表９に示す。
【００８０】 〔表９〕例Ｎo. ポリマー チャー収率 可逆的容量 不可逆的容量 平均充電電圧 ２０ 例９ ５９．６ ５４０ １８０ ０．７６ ２１ 例６ ３０．５ ５００ １６０ ０．６８ ２２ 例１１ ６７．１ ５１０ ２３０ ０．７９
【００８１】（例２３〜２４）表１０に示す物質のアリ
コート（４ｇ）をグラファイト坩堝に入れ、連続的アル
ゴンパージ下、５℃／分で８００℃に加熱し、次いでそ
の温度に１時間保持し、その後周囲温度に冷却した。上
記のようにして、セラミック収率を計算し、このセラミ
ック材料を電極に作り、試験セルに組み立てた。その結
果を表１０に示す。
コート（４ｇ）をグラファイト坩堝に入れ、連続的アル
ゴンパージ下、５℃／分で８００℃に加熱し、次いでそ
の温度に１時間保持し、その後周囲温度に冷却した。上
記のようにして、セラミック収率を計算し、このセラミ
ック材料を電極に作り、試験セルに組み立てた。その結
果を表１０に示す。
【００８２】 〔表１０〕 可逆的 不可逆的 平均 平均 例Ｎo. ポリマー チャー収率 容量 容量 充電電圧 放電電圧 ２３ 例６ ３４ ６２０ ３６０ １．１７ ０．３６２４ 例１１ ７５ ６２０ ３８０ １．１８ ０．２７
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフ エム．ウィルソン カナダ国，ブイ５ブイ １ブイ９，ブリテ イッシュ コロンビア，バンクーバー，イ ースト トゥエンティーセカンド アベニ ュ 906 (72)発明者 ウェイビーング イクシング カナダ国，ブイ51 １エス６，ブリテイッ シュ コロンビア，バーナビー，デパート メント オブ フィジィックス，シモン フレイザー ユニバーシティー (72)発明者 グレッグ アラン ザンク アメリカ合衆国，ミシガン 48640，ミド ランド，シルバン レーン 500
Claims (6)
- 【請求項１】 次のことを含むリチウムイオン電池用の
電極材料を形成する方法： （Ａ）シランポリマーを含む組成物を熱分解してセラミ
ック材料を形成すること；及び（Ｂ）前記セラミック材
料中にリチウムイオンを導入して電極材料を形成するこ
と。 - 【請求項２】 前記シランポリマーを含む組成物が、硬
化剤も含む、請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記シランポリマーが炭素質物質も含む
請求項１又は２の方法。 - 【請求項４】 前記シランポリマーが充填材も含む請求
項１〜３のいずれか１項の方法。 - 【請求項５】 前記シランポリマーが、シルアルキレ
ン、シルアリーレン、シロキサン、シラザン類、シラン
類及び有機ポリマーから選ばれるポリマー又はコポリマ
ーを配合されている請求項１〜４のいずれかの方法。 - 【請求項６】 前記ポリシランが蔗糖から誘導される請
求項１〜５のいずれかの方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/661,532 US6306541B1 (en) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | Electrodes for lithium ion batteries using polysilanes |
| US08/661532 | 1996-06-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1097853A true JPH1097853A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=24653996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9153509A Withdrawn JPH1097853A (ja) | 1996-06-11 | 1997-06-11 | ポリシランを用いるリチウムイオン電池用の電極 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6306541B1 (ja) |
| EP (1) | EP0813260A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1097853A (ja) |
| CA (1) | CA2207293A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008103350A (ja) * | 2007-12-03 | 2008-05-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池用負極材料およびその負極材料の製造方法ならびにその負極材料を用いた非水電解質二次電池 |
| WO2008081883A1 (ja) | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Dow Corning Toray Co., Ltd. | 多孔性ケイ素含有炭素系複合材料並びにそれからなる電極及び電池 |
| WO2011013851A1 (ja) | 2009-07-31 | 2011-02-03 | 東レ・ダウコーニング株式会社 | 電極活物質、電極、および蓄電デバイス |
| WO2011013855A1 (ja) | 2009-07-31 | 2011-02-03 | 東レ・ダウコーニング株式会社 | 電極活物質、電極、および蓄電デバイス |
| JP2012018911A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウム二次電池用負極活物質およびこれを含むリチウム二次電池 |
| WO2012105669A1 (en) | 2011-01-31 | 2012-08-09 | Dow Corning Toray Co., Ltd. | Method for manufacturing a carbon surface-coated silicon-containing carbon-based composite material |
| JP2014120429A (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Toyota Industries Corp | 負極活物質とその製造方法及び蓄電装置 |
| US9083030B2 (en) | 2011-08-25 | 2015-07-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery module |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002505676A (ja) | 1997-06-23 | 2002-02-19 | クイーンズ ユニバーシティー アット キングストン | 微量投与療法 |
| US6428933B1 (en) | 1999-04-01 | 2002-08-06 | 3M Innovative Properties Company | Lithium ion batteries with improved resistance to sustained self-heating |
| KR101103222B1 (ko) | 2007-07-26 | 2012-01-05 | 주식회사 엘지화학 | 리튬이차전지용 음극재의 제조방법과 이를 이용하여제조되는 리튬이차전지용 음극재 및 리튬이차전지 |
| US20100291438A1 (en) * | 2009-05-15 | 2010-11-18 | PDC Energy, LLC | Electrode material, lithium-ion battery and method thereof |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2997741B2 (ja) | 1992-07-29 | 2000-01-11 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
| CA2122770C (en) * | 1994-05-03 | 2000-10-03 | Moli Energy (1990) Limited | Carbonaceous host compounds and use as anodes in rechargeable batteries |
| CA2127621C (en) | 1994-07-08 | 1999-12-07 | Alfred Macdonald Wilson | Carbonaceous insertion compounds and use as anodes in rechargeable batteries |
-
1996
- 1996-06-11 US US08/661,532 patent/US6306541B1/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-06 EP EP97303913A patent/EP0813260A1/en not_active Withdrawn
- 1997-06-09 CA CA002207293A patent/CA2207293A1/en not_active Abandoned
- 1997-06-11 JP JP9153509A patent/JPH1097853A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008081883A1 (ja) | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Dow Corning Toray Co., Ltd. | 多孔性ケイ素含有炭素系複合材料並びにそれからなる電極及び電池 |
| JP2008103350A (ja) * | 2007-12-03 | 2008-05-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池用負極材料およびその負極材料の製造方法ならびにその負極材料を用いた非水電解質二次電池 |
| WO2011013851A1 (ja) | 2009-07-31 | 2011-02-03 | 東レ・ダウコーニング株式会社 | 電極活物質、電極、および蓄電デバイス |
| WO2011013855A1 (ja) | 2009-07-31 | 2011-02-03 | 東レ・ダウコーニング株式会社 | 電極活物質、電極、および蓄電デバイス |
| JP2012018911A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウム二次電池用負極活物質およびこれを含むリチウム二次電池 |
| US8551655B2 (en) | 2010-07-07 | 2013-10-08 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative active material for secondary lithium battery and secondary lithium battery |
| WO2012105669A1 (en) | 2011-01-31 | 2012-08-09 | Dow Corning Toray Co., Ltd. | Method for manufacturing a carbon surface-coated silicon-containing carbon-based composite material |
| US9083030B2 (en) | 2011-08-25 | 2015-07-14 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Battery module |
| JP2014120429A (ja) * | 2012-12-19 | 2014-06-30 | Toyota Industries Corp | 負極活物質とその製造方法及び蓄電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0813260A1 (en) | 1997-12-17 |
| US6306541B1 (en) | 2001-10-23 |
| CA2207293A1 (en) | 1997-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5907899A (en) | Method of forming electrodes for lithium ion batteries using polycarbosilanes | |
| US5824280A (en) | Electrodes for lithium ion batteries using polysiloxanes | |
| JP4188445B2 (ja) | リチウムイオン電池用電極材料の形成 | |
| KR100805133B1 (ko) | 규소 복합체 입자, 그것의 제조 방법 및 비수성 전해질 2차전지용 음극재 | |
| US10050272B2 (en) | Negative electrode active material for non-aqueous electolyte secondary battery and method of producing the same | |
| JP4623283B2 (ja) | 珪素複合体粒子及びその製造方法並びに非水電解質二次電池用負極材 | |
| JP4998662B2 (ja) | Ｓｉ−Ｃ−Ｏ系コンポジット及びその製造方法並びに非水電解質二次電池用負極材 | |
| JP6987358B2 (ja) | コアシェル構造体及びその製造方法並びに該コアシェル構造体を負極活物質として用いた負極用組成物、負極及び二次電池 | |
| WO2011013855A1 (ja) | 電極活物質、電極、および蓄電デバイス | |
| US20200280057A1 (en) | SILICON-BASED FINE PARTICLE/SILICON-CONTAINING POLYMER COMPOSITE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME, SiOC STRUCTURE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME, NEGATIVE ELECTRODE COMPOSITION USING SiOC STRUCTURE, NEGATIVE ELECTRODE, AND LITHIUM ION SECONDARY BATTERY | |
| JPH07315822A (ja) | 炭素質挿入化合物および再充電可能電池用の負極 | |
| TW201929300A (zh) | 負極活性物質及其製造方法 | |
| WO2012105672A1 (ja) | ケイ素含有炭素系複合材料 | |
| JPH1097853A (ja) | ポリシランを用いるリチウムイオン電池用の電極 | |
| TWI692904B (zh) | 鋰離子二次電池用負極活性物質及其製造方法 | |
| JP2019178038A (ja) | 球状水素ポリシルセスキオキサン微粒子及び球状ケイ素酸化物微粒子並びにこれらの製造方法 | |
| JPH1092437A (ja) | ポリシラザンを用いるリチウムイオン電池用の電極 | |
| EP0813259A1 (en) | Electrodes for lithium ion batteries using polysilazanes | |
| WO2012105671A1 (ja) | ケイ素含有炭素系複合材料 | |
| JP2014029785A (ja) | ケイ素含有炭素系複合材料 | |
| EP4234489A1 (en) | Secondary and tertiary composite particles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |