JP2000156222A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JP2000156222A JP2000156222A JP11223326A JP22332699A JP2000156222A JP 2000156222 A JP2000156222 A JP 2000156222A JP 11223326 A JP11223326 A JP 11223326A JP 22332699 A JP22332699 A JP 22332699A JP 2000156222 A JP2000156222 A JP 2000156222A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon material
- secondary battery
- fibrous carbon
- negative electrode
- fibrous
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】二次電池において、充放電効率が優れ電気容量
密度が高く且つ自己放電率が小さい二次電池を提供する
こと。 【解決手段】正極と繊維状炭素材料を含む負極および非
水電解液からなる二次電池において、前記繊維状炭素材
料を予め化学的手段によってアルカリ金属イオンを吸蔵
しているものを用いることによって前記課題を達成す
る。負極に用いる繊維状炭素材料は、直径が0.1μm〜1.
0μｍのものが良い。
密度が高く且つ自己放電率が小さい二次電池を提供する
こと。 【解決手段】正極と繊維状炭素材料を含む負極および非
水電解液からなる二次電池において、前記繊維状炭素材
料を予め化学的手段によってアルカリ金属イオンを吸蔵
しているものを用いることによって前記課題を達成す
る。負極に用いる繊維状炭素材料は、直径が0.1μm〜1.
0μｍのものが良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエネルギー密度が高
く、自己放電率が小さく、サイクル寿命が長い、性能の
良好な二次電池に関する。
く、自己放電率が小さく、サイクル寿命が長い、性能の
良好な二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】遷移金属酸化物または硫化物を正極に、
アルカリ金属またはその合金等を負極に用いた非水系二
次電池はよく知られており、例えばヨーロッパ特許第00
70107号明細書に記載されているような遷移金属硫化物
を正極とした非水系二次電池や、特開昭59-163756号公
報、特開昭59-163758号公報のように、負極材料に可融
合金を用いた二次電池や、米国特許第3607413号明細書
のようにリチウムと金属アルミニウムを溶融して製造し
た合金負極を用いたもの、また、特開昭58-73968号公報
のようにアルカリ金属単体を負極に用いたものが報告さ
れている。一方、アルカリ金属等をドーピングした導電
性高分子を負極に用いた二次電池の発明が特開昭56-136
469号公報に開示され、また特開昭61-245474号公報では
アルカリ金属と導電性高分子との混合体を負極に用いた
二次電池等が提案されている。
アルカリ金属またはその合金等を負極に用いた非水系二
次電池はよく知られており、例えばヨーロッパ特許第00
70107号明細書に記載されているような遷移金属硫化物
を正極とした非水系二次電池や、特開昭59-163756号公
報、特開昭59-163758号公報のように、負極材料に可融
合金を用いた二次電池や、米国特許第3607413号明細書
のようにリチウムと金属アルミニウムを溶融して製造し
た合金負極を用いたもの、また、特開昭58-73968号公報
のようにアルカリ金属単体を負極に用いたものが報告さ
れている。一方、アルカリ金属等をドーピングした導電
性高分子を負極に用いた二次電池の発明が特開昭56-136
469号公報に開示され、また特開昭61-245474号公報では
アルカリ金属と導電性高分子との混合体を負極に用いた
二次電池等が提案されている。
【０００３】また、本願出願人によって、特開昭59-112
585号公報で導電性材料と導電性高分子との混合物を電
極に用いた二次電池を提案し、また、特開昭60-72692号
公報では、ポリチオフェンとアルミニウム及びリチウム
よりなる三成分混合系物質を負極に用いる二次電池を開
示した。
585号公報で導電性材料と導電性高分子との混合物を電
極に用いた二次電池を提案し、また、特開昭60-72692号
公報では、ポリチオフェンとアルミニウム及びリチウム
よりなる三成分混合系物質を負極に用いる二次電池を開
示した。
【０００４】しかし、上記の構成で、アルカリ金属単体
を負極に用いた二次電池は、高電流密度で充放電する
と、デンドライトができ、正負極が短絡し、その後の充
放電が不可能になる。また、アルカリ金属合金を負極に
用いた場合でも、デンドライトの生成はある程度制御さ
れても充放電を重ねると合金電極が微細化し、崩壊して
しまう。そのため、一回の充放電電気量を抑えないと、
長いサイクル寿命は発現できない。また、アルカリ金属
等をドーピングした導電性高分子を負極に用いる場合、
充放電の可逆性は良いものの、電極重量当り及び電極体
積当りの電気容量密度が低く、十分なエネルギー密度を
有する二次電池にはなり得ない。
を負極に用いた二次電池は、高電流密度で充放電する
と、デンドライトができ、正負極が短絡し、その後の充
放電が不可能になる。また、アルカリ金属合金を負極に
用いた場合でも、デンドライトの生成はある程度制御さ
れても充放電を重ねると合金電極が微細化し、崩壊して
しまう。そのため、一回の充放電電気量を抑えないと、
長いサイクル寿命は発現できない。また、アルカリ金属
等をドーピングした導電性高分子を負極に用いる場合、
充放電の可逆性は良いものの、電極重量当り及び電極体
積当りの電気容量密度が低く、十分なエネルギー密度を
有する二次電池にはなり得ない。
【０００５】一方、炭素繊維の成形体を負極に用いる例
として、特開昭64-14870号公報には直流電流を通電する
ことで予め該炭素成形体にリチウムを吸蔵させる二次電
池の製造方法が開示されている。又、特開昭62-268056
号公報には炭素繊維成形体と金属リチウムとをリチウム
塩溶媒の存在下で接触させて炭素繊維成形体に金属リチ
ウムを吸蔵する方法が開示されている。
として、特開昭64-14870号公報には直流電流を通電する
ことで予め該炭素成形体にリチウムを吸蔵させる二次電
池の製造方法が開示されている。又、特開昭62-268056
号公報には炭素繊維成形体と金属リチウムとをリチウム
塩溶媒の存在下で接触させて炭素繊維成形体に金属リチ
ウムを吸蔵する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
二次電池では電池電圧を大きくとるためには電気化学的
安定電位範囲の広い電解液を用いる必要がある。これは
正極活物質を負極に対して充分高い電圧を保持できるよ
うにするために必要である。
二次電池では電池電圧を大きくとるためには電気化学的
安定電位範囲の広い電解液を用いる必要がある。これは
正極活物質を負極に対して充分高い電圧を保持できるよ
うにするために必要である。
【０００７】また、このような電解液に繊維状炭素材料
からなる負極を浸し通電すると、充電時に電解液が分解
しやすくなり、その後の充放電効率の低下が起こりやす
くなるという問題が生じ、改良の余地があった。この現
象は、原因が定かではないが、負極に用いた繊維状炭素
材料そのものが、電気化学的副反応の触媒となり、その
触媒活性が低下するまで電解液を分解するものと推定さ
れる。この触媒作用が炭素材料そのものによるものか、
不純物によるものかは不明である。
からなる負極を浸し通電すると、充電時に電解液が分解
しやすくなり、その後の充放電効率の低下が起こりやす
くなるという問題が生じ、改良の余地があった。この現
象は、原因が定かではないが、負極に用いた繊維状炭素
材料そのものが、電気化学的副反応の触媒となり、その
触媒活性が低下するまで電解液を分解するものと推定さ
れる。この触媒作用が炭素材料そのものによるものか、
不純物によるものかは不明である。
【０００８】そこで、本発明は負極に繊維状炭素材料を
用いる二次電池において、充放電効率が優れ、電気容量
密度が高く、且つ自己放電率が小さい二次電池を提供す
ることを目的とする。
用いる二次電池において、充放電効率が優れ、電気容量
密度が高く、且つ自己放電率が小さい二次電池を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、その要旨は、正極と
負極および非水電解液からなる二次電池において、前記
負極に、アルカリ金属イオンを予め化学的手段によって
吸蔵している繊維状炭素材料を用いていることを特徴と
する。負極に用いる繊維状炭素材料は、その特性とし
て、直径が0.1μm〜1.0μｍのものが良い。その理由
は、電極表面積を大きくでき、さらに、電極強度を維持
しやすいからである。
成するためになされたものであり、その要旨は、正極と
負極および非水電解液からなる二次電池において、前記
負極に、アルカリ金属イオンを予め化学的手段によって
吸蔵している繊維状炭素材料を用いていることを特徴と
する。負極に用いる繊維状炭素材料は、その特性とし
て、直径が0.1μm〜1.0μｍのものが良い。その理由
は、電極表面積を大きくでき、さらに、電極強度を維持
しやすいからである。
【００１０】この繊維状炭素材料の製造方法としては、
ベンゼン、トルエン、ナフタレン等の芳香族炭化水素や
エタン、エチレン、プロピレン等の脂肪族炭化水素等の
炭化水素化合物をガス化し、硫化水素やメルカプタン等
のイオウ化合物と共に水素等をキャリアガスと混合して
1000℃以上の温度で熱分解することにより得る方法等が
あり、特開昭61-233758号公報等を参照して製造するこ
とができる。また、この繊維状炭素材料を黒鉛化したも
のを用いてもよい。黒鉛化するには、前記方法で得た炭
素繊維を不活性ガス雰囲気中で2000〜3000℃に熱処理す
る方法が採用できる。このようにして得た黒鉛質炭素繊
維は直径が0.1μｍ〜1.0μｍで長さが10μｍ〜1000μｍ
程度のものである。この繊維の真密度は2.1〜2.2ｇ／cm
3程度である。
ベンゼン、トルエン、ナフタレン等の芳香族炭化水素や
エタン、エチレン、プロピレン等の脂肪族炭化水素等の
炭化水素化合物をガス化し、硫化水素やメルカプタン等
のイオウ化合物と共に水素等をキャリアガスと混合して
1000℃以上の温度で熱分解することにより得る方法等が
あり、特開昭61-233758号公報等を参照して製造するこ
とができる。また、この繊維状炭素材料を黒鉛化したも
のを用いてもよい。黒鉛化するには、前記方法で得た炭
素繊維を不活性ガス雰囲気中で2000〜3000℃に熱処理す
る方法が採用できる。このようにして得た黒鉛質炭素繊
維は直径が0.1μｍ〜1.0μｍで長さが10μｍ〜1000μｍ
程度のものである。この繊維の真密度は2.1〜2.2ｇ／cm
3程度である。
【００１１】繊維状炭素材料を負極に用いるにはあらか
じめアルカリ金属イオンを吸蔵させることが肝要であ
る。アルカリ金属イオンを吸蔵させる方法としては、化
学的手段による方法が好ましく、例えばリチウムイオン
の場合には、繊維状炭素材料を非水溶媒中でｎ−ブチル
リチウムに接触させて、リチウムイオンを吸蔵させる方
法が推奨できる。非水溶媒の例としては、ＴＨＦ、１，
２−ジメトキシエタン、ヘキサン、キシレン等の単独ま
たは混合溶媒を用いることができる。また、アルカリ金
属イオンがナトリウムの場合は、ナトリウムベンゾフェ
ノンやナトリウムナフタレンを上記非水溶媒に溶かした
ものと繊維状炭素材料と接触させることで、ナトリウム
イオンを吸蔵させることができる。
じめアルカリ金属イオンを吸蔵させることが肝要であ
る。アルカリ金属イオンを吸蔵させる方法としては、化
学的手段による方法が好ましく、例えばリチウムイオン
の場合には、繊維状炭素材料を非水溶媒中でｎ−ブチル
リチウムに接触させて、リチウムイオンを吸蔵させる方
法が推奨できる。非水溶媒の例としては、ＴＨＦ、１，
２−ジメトキシエタン、ヘキサン、キシレン等の単独ま
たは混合溶媒を用いることができる。また、アルカリ金
属イオンがナトリウムの場合は、ナトリウムベンゾフェ
ノンやナトリウムナフタレンを上記非水溶媒に溶かした
ものと繊維状炭素材料と接触させることで、ナトリウム
イオンを吸蔵させることができる。
【００１２】ｎ−ブチルリチウムやナトリウムナフタレ
ンの濃度は0.5〜2.0モル／リットルが良く、接触時間は
30分以上、好ましくは２時間以上が良い。アルカリ金属
イオンの吸蔵量は接触時間によるが、リチウムで炭素１
原子に対し、２〜20モル％が標準で、ナトリウムは１〜
10モル％が標準である。繊維状炭素材料を負極に用いる
ためには電極形状に成形するのが好ましい。成形する方
法としては、繊維状炭素材料をポリエチレンやポリプロ
ピレンまたはＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンメチ
レンリンケージ）等の結着剤で結合成形させる方法が推
奨できる。
ンの濃度は0.5〜2.0モル／リットルが良く、接触時間は
30分以上、好ましくは２時間以上が良い。アルカリ金属
イオンの吸蔵量は接触時間によるが、リチウムで炭素１
原子に対し、２〜20モル％が標準で、ナトリウムは１〜
10モル％が標準である。繊維状炭素材料を負極に用いる
ためには電極形状に成形するのが好ましい。成形する方
法としては、繊維状炭素材料をポリエチレンやポリプロ
ピレンまたはＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンメチ
レンリンケージ）等の結着剤で結合成形させる方法が推
奨できる。
【００１３】成形した負極の形状としては、コイン型電
池用の円板状やＡ型電池用の板状などを挙げることがで
きる。アルカリ金属イオンの化学的吸蔵処理は、負極成
形前でも良く、後でも良い。次いで本電池を構成する正
極材料について概略を述べる。
池用の円板状やＡ型電池用の板状などを挙げることがで
きる。アルカリ金属イオンの化学的吸蔵処理は、負極成
形前でも良く、後でも良い。次いで本電池を構成する正
極材料について概略を述べる。
【００１４】正極にはリチウムやナトリウムとコバルト
酸化物との層間化合物や二酸化マンガン、二硫化モリブ
デン、二硫化チタンまたは酸化バナジウム等の金属カル
コゲナイドや金属酸化物を用いることができ、またポリ
アニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン等の導電
性高分子を用いることもできる。
酸化物との層間化合物や二酸化マンガン、二硫化モリブ
デン、二硫化チタンまたは酸化バナジウム等の金属カル
コゲナイドや金属酸化物を用いることができ、またポリ
アニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン等の導電
性高分子を用いることもできる。
【００１５】さらに電解液について説明すると、電解液
として、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等のリ
チウム塩やＮａＢＦ4、ＮａＰＦ6、ＮａＣＦ3ＳＯ3等の
ナトリウム塩を目的とする電池の用途に応じて用いるこ
とができ、またその溶媒として、１，２−ジメトキシエ
タン、ダイグライム、テトラグライム、テトラヒドロフ
ラン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトンやそれらの混合系を用いること
ができるが、その種類、濃度等には特に制限はない。
として、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等のリ
チウム塩やＮａＢＦ4、ＮａＰＦ6、ＮａＣＦ3ＳＯ3等の
ナトリウム塩を目的とする電池の用途に応じて用いるこ
とができ、またその溶媒として、１，２−ジメトキシエ
タン、ダイグライム、テトラグライム、テトラヒドロフ
ラン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトンやそれらの混合系を用いること
ができるが、その種類、濃度等には特に制限はない。
【００１６】
【作用】本発明の電池の負極は、アルカリ金属をＭで示
し、炭素繊維をＣｎで示すとＣｎ・Ｍｘ（充電時）⇔Ｃ
ｎ・Ｍx-y＋Ｍy+＋ｙｅ-（放電時）の如く反応し、可逆
的にアルカリ金属を出し入れする。そして、あらかじめ
アルカリ金属イオンを化学的に手段によって吸蔵してあ
るので、初期充電時における負極上での電解液の分解を
抑制する。
し、炭素繊維をＣｎで示すとＣｎ・Ｍｘ（充電時）⇔Ｃ
ｎ・Ｍx-y＋Ｍy+＋ｙｅ-（放電時）の如く反応し、可逆
的にアルカリ金属を出し入れする。そして、あらかじめ
アルカリ金属イオンを化学的に手段によって吸蔵してあ
るので、初期充電時における負極上での電解液の分解を
抑制する。
【００１７】次に実施例を示して本発明をさらに詳述す
る。
る。
【実施例】実施例１ ベンゼンと硫化水素と水素との混合ガスを1000℃で気相
熱分解して得た直径0.5μｍ〜1.0μｍ、長さ30μｍ〜10
00μｍの炭素繊維を2900℃で熱処理し、黒鉛化した。こ
の炭素繊維を分析用カッターミキサーで粉砕し、長さが
10μｍ以下のものを90％以上含むまで細かくし、これを
90重量％、結着剤としてＥＰＤＭを10重量％混ぜて直径
１５ミリの円板状に成形した。
熱分解して得た直径0.5μｍ〜1.0μｍ、長さ30μｍ〜10
00μｍの炭素繊維を2900℃で熱処理し、黒鉛化した。こ
の炭素繊維を分析用カッターミキサーで粉砕し、長さが
10μｍ以下のものを90％以上含むまで細かくし、これを
90重量％、結着剤としてＥＰＤＭを10重量％混ぜて直径
１５ミリの円板状に成形した。
【００１８】この円板状の電極を１モル／リットルのノ
ルマル−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）を溶かしたヘ
キサンとテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の混合溶媒に浸
漬した。約８時間経過後、電極を取り出し、ＴＨＦ溶媒
のみで２回洗浄後、減圧乾燥したものを負極とした。
ルマル−ブチルリチウム（ｎ−ＢｕＬｉ）を溶かしたヘ
キサンとテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の混合溶媒に浸
漬した。約８時間経過後、電極を取り出し、ＴＨＦ溶媒
のみで２回洗浄後、減圧乾燥したものを負極とした。
【００１９】元素分析の結果、負極に吸蔵されたリチウ
ム量は、炭素繊維の炭素１原子に対し6.2原子％であっ
た。一方、正極にはＬｉＯＨとγ−ＭｎＯ2を１：１
（重量比）に混ぜ350℃で合成したものを80重量％に炭
素材としてカーボンブラックを10重量％、ポリテトラフ
ルオロエチレンを10重量％混ぜて成形し220℃で真空下1
0時間加熱処理したものを用いた。電解液には、１モル
／リットル濃度に調製したＬｉＡｓＦ6のプロピレンカ
ーボネートと１，２−ジメトキシエタンの体積比が１：
１の混合液を用いた。上述の正極、負極及び電解液を用
いて、第１図に示すような評価用コイン型電池を組み立
てた。
ム量は、炭素繊維の炭素１原子に対し6.2原子％であっ
た。一方、正極にはＬｉＯＨとγ−ＭｎＯ2を１：１
（重量比）に混ぜ350℃で合成したものを80重量％に炭
素材としてカーボンブラックを10重量％、ポリテトラフ
ルオロエチレンを10重量％混ぜて成形し220℃で真空下1
0時間加熱処理したものを用いた。電解液には、１モル
／リットル濃度に調製したＬｉＡｓＦ6のプロピレンカ
ーボネートと１，２−ジメトキシエタンの体積比が１：
１の混合液を用いた。上述の正極、負極及び電解液を用
いて、第１図に示すような評価用コイン型電池を組み立
てた。
【００２０】第１図はコイン型電池の断面図である。こ
のコイン型電池においては、まず容器内に負極６をセッ
トし、その上に電解液吸収用ポリプロピレン製不織布３
及びセパレーター用ポリプロピレン製マイクロポーラス
フィルム４を載せ、さらにその上に正極１を載せた。次
に不織布３及びマイクロポーラスフィルム４ならびに正
極、負極に電解液を含浸させ、上蓋を閉じて組み立て
た。図中２は、ステンレススチール製集電体を、５は絶
縁パッキングを示している。この電池を1.5〜3.5Ｖで充
放電を繰り返したところ、最大放電容量17.5mAｈを示
し、放電容量が半減するまでのサイクル寿命は385回で
あった。
のコイン型電池においては、まず容器内に負極６をセッ
トし、その上に電解液吸収用ポリプロピレン製不織布３
及びセパレーター用ポリプロピレン製マイクロポーラス
フィルム４を載せ、さらにその上に正極１を載せた。次
に不織布３及びマイクロポーラスフィルム４ならびに正
極、負極に電解液を含浸させ、上蓋を閉じて組み立て
た。図中２は、ステンレススチール製集電体を、５は絶
縁パッキングを示している。この電池を1.5〜3.5Ｖで充
放電を繰り返したところ、最大放電容量17.5mAｈを示
し、放電容量が半減するまでのサイクル寿命は385回で
あった。
【００２１】比較例１ 実施例１で電池組立前に負極にリチウムイオンを吸蔵さ
せたのに代えて、その処理を行わない以外は実施例１と
同様にして電池を組み立てて、評価を行なった。 その
結果、この電池を1.5〜3.5Ｖで充放電させたところ、初
期サイクルの充電時に負極側からガス発生が起こり、そ
の後容量低下が激しく、最大放電容量14.8ｍＡｈ、サイ
クル寿命45回であった。
せたのに代えて、その処理を行わない以外は実施例１と
同様にして電池を組み立てて、評価を行なった。 その
結果、この電池を1.5〜3.5Ｖで充放電させたところ、初
期サイクルの充電時に負極側からガス発生が起こり、そ
の後容量低下が激しく、最大放電容量14.8ｍＡｈ、サイ
クル寿命45回であった。
【００２２】実施例２ 実施例１と同様にして製造した黒鉛質炭素繊維と結着剤
ＥＰＤＭからなる円板状の電極を１モル／リットルのナ
トリウムベンゾフェノンを溶かしたＴＨＦ溶液に浸漬し
た。約８時間経過後電極を取り出し、ＴＨＦ溶媒のみで
２回洗浄後、減圧乾燥したものを負極とした。元素分析
の結果、負極に吸蔵されたナトリウム量は炭素繊維の炭
素１原子に対し3.4原子％であった。正極には、Ｎａ2Ｃ
Ｏ3とＣｏ3Ｏ4から合成したＮａ0.7ＣｏＯ2を活物質と
して正極の88重量％、炭素材としてカーボンブラックを
８重量％、結着剤としてポリテトラフルオロエチレンを
４重量％混ぜて成形し、220℃で真空下10時間加熱処理
したものを用いた。電解液には、１モル／リットル濃度
に調製したＮａＰＦ6の１，２−ジメトキシエタン溶液
を用いた。上述の正極、負極及び電解液を用いて、実施
例１と同様にして第１図に示すような評価用コイン型電
池を組み立てた。この電池を1.5〜3.5Ｖで充放電を繰り
返したところ、最大放電容量は9.5mAｈを示し、サイク
ル寿命は620回であった。
ＥＰＤＭからなる円板状の電極を１モル／リットルのナ
トリウムベンゾフェノンを溶かしたＴＨＦ溶液に浸漬し
た。約８時間経過後電極を取り出し、ＴＨＦ溶媒のみで
２回洗浄後、減圧乾燥したものを負極とした。元素分析
の結果、負極に吸蔵されたナトリウム量は炭素繊維の炭
素１原子に対し3.4原子％であった。正極には、Ｎａ2Ｃ
Ｏ3とＣｏ3Ｏ4から合成したＮａ0.7ＣｏＯ2を活物質と
して正極の88重量％、炭素材としてカーボンブラックを
８重量％、結着剤としてポリテトラフルオロエチレンを
４重量％混ぜて成形し、220℃で真空下10時間加熱処理
したものを用いた。電解液には、１モル／リットル濃度
に調製したＮａＰＦ6の１，２−ジメトキシエタン溶液
を用いた。上述の正極、負極及び電解液を用いて、実施
例１と同様にして第１図に示すような評価用コイン型電
池を組み立てた。この電池を1.5〜3.5Ｖで充放電を繰り
返したところ、最大放電容量は9.5mAｈを示し、サイク
ル寿命は620回であった。
【００２３】比較例２ 実施例２で負極にナトリウムイオンを吸蔵したのに代え
て、その処理を行わない以外は実施例２と同様にして電
池を組み立てて評価を行なった。 その結果、この電池
の最大放電容量は8.9ｍＡｈで、サイクル寿命は68回で
あった。
て、その処理を行わない以外は実施例２と同様にして電
池を組み立てて評価を行なった。 その結果、この電池
の最大放電容量は8.9ｍＡｈで、サイクル寿命は68回で
あった。
【００２４】実施例３ 実施例１で用いた負極と同じ負極を用い、正極にはＬｉ
2ＣＯ3とＣｏ3Ｏ4を混ぜ、酸素雰囲気下、650℃で合成
したＬｉ0.7ＣｏＯ2を正極の80重量％に、炭素材として
アセチレンブラックを10重量％、結着剤としてポリテト
ラフルオロエチレンを10重量％混ぜて成形し、220℃で
真空下10時間加熱処理したものを用いた。電解液には、
１モル／リットル濃度に調製したＬｉＰＦ6のプロピレ
ンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの混合溶
液を用いた。上述の正極、負極及び電解液を用いて、実
施例１と同様にして第１図に示すような評価用コイン型
電池を組み立てた。この電池を2.0〜4.3Ｖで充放電を繰
り返したところ、最大放電容量16.5mAｈを示し、サイク
ル寿命は420回であった。
2ＣＯ3とＣｏ3Ｏ4を混ぜ、酸素雰囲気下、650℃で合成
したＬｉ0.7ＣｏＯ2を正極の80重量％に、炭素材として
アセチレンブラックを10重量％、結着剤としてポリテト
ラフルオロエチレンを10重量％混ぜて成形し、220℃で
真空下10時間加熱処理したものを用いた。電解液には、
１モル／リットル濃度に調製したＬｉＰＦ6のプロピレ
ンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンとの混合溶
液を用いた。上述の正極、負極及び電解液を用いて、実
施例１と同様にして第１図に示すような評価用コイン型
電池を組み立てた。この電池を2.0〜4.3Ｖで充放電を繰
り返したところ、最大放電容量16.5mAｈを示し、サイク
ル寿命は420回であった。
【００２５】比較例３ 実施例３で負極にリチウムイオンを吸蔵したのに代え
て、その処理を行わない以外は実施例３と同様にして電
池を組み立てて、評価を行なった。 その結果、この電
池の最大放電容量14.3ｍＡｈでサイクル寿命は125回で
あった。
て、その処理を行わない以外は実施例３と同様にして電
池を組み立てて、評価を行なった。 その結果、この電
池の最大放電容量14.3ｍＡｈでサイクル寿命は125回で
あった。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の二次電池
は、高容量で高エネルギー密度を有し、かつ可逆性が良
く自己放電率が低く、ポータブル機器用主電源、バック
アップ電源をはじめ、家庭用電気製品用電源、また電気
自動車用駆動電源、、またロードレベリング用として、
また、身分証明用カード電源等に使用可能な大型、或い
は小型の優れた二次電池として使用できる。
は、高容量で高エネルギー密度を有し、かつ可逆性が良
く自己放電率が低く、ポータブル機器用主電源、バック
アップ電源をはじめ、家庭用電気製品用電源、また電気
自動車用駆動電源、、またロードレベリング用として、
また、身分証明用カード電源等に使用可能な大型、或い
は小型の優れた二次電池として使用できる。
【００２７】
第１図は実施例で組み立てたコイン型二次電池セルの概
略断面図を示す。
略断面図を示す。
【図１】
【００２８】
１．．．正極 ２．．．ステンレススチール製集電体 ３．．．ポリプロピレン製不織布 ４．．．ポリプロピレン製マイクロポーラスフィルム ５．．．絶縁パッキング ６．．．負極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保科 むつみ 東京都大田区多摩川二丁目24番25号 昭和 電工株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 村越 佳彦 東京都大田区多摩川二丁目24番25号 昭和 電工株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 小沼 博 東京都大田区多摩川二丁目24番25号 昭和 電工株式会社総合技術研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】正極と繊維状炭素材料を含む負極と非水電
解液からなる二次電池において、該繊維状炭素材料が予
め化学的手段でアルカリ金属イオンを吸蔵された繊維状
炭素材料であることを特徴とする二次電池。 - 【請求項２】繊維状炭素材料が、繊維状黒鉛質炭素材料
である請求項１に記載の二次電池。 - 【請求項３】繊維状炭素材料が、直径0.1μｍ〜1.0μｍ
の範囲の繊維状炭素材料である請求項１または２に記載
の二次電池。 - 【請求項４】繊維状炭素材料が、炭化水素化合物とイオ
ウ化合物と水素からなる原料の気相熱分解物である請求
項１記載の二次電池。 - 【請求項５】化学的手段でアルカリ金属イオンを吸蔵さ
れた繊維状炭素材料が、非水溶媒中、繊維状炭素材料を
ｎ−ブチルリチウムに接触させてなるリチウムイオンが
吸蔵された繊維状炭素材料である請求項１に記載の二次
電池。 - 【請求項６】予めアルカリ金属イオンを吸蔵させた繊維
状炭素材料を二次電池負極に用いることにより、初期充
電時における負極上での電解液の分解を抑制する方法。 - 【請求項７】繊維状炭素材料が、繊維状黒鉛質炭素材料
である請求項６記載の初期充電時における負極上での電
解液の分解を抑制する方法。 - 【請求項８】正極と繊維状炭素材料を含む負極と非水電
解液からなる二次電池の製造方法において、該繊維状炭
素材料に予め化学的手段によってアルカリ金属イオンを
吸蔵させることを特徴とする二次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223326A JP2000156222A (ja) | 1999-01-01 | 1999-08-06 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11223326A JP2000156222A (ja) | 1999-01-01 | 1999-08-06 | 二次電池 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2302250A Division JP3033840B2 (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156222A true JP2000156222A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=16796408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11223326A Pending JP2000156222A (ja) | 1999-01-01 | 1999-08-06 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000156222A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035588A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2011009202A (ja) * | 2009-05-25 | 2011-01-13 | Sumitomo Chemical Co Ltd | ナトリウム二次電池の製造方法およびナトリウム二次電池 |
| US10580592B2 (en) | 2015-09-28 | 2020-03-03 | Jsr Corporation | Method for manufacturing electrode material, cell, and capacitor; and device for manufacturing electrode material |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP11223326A patent/JP2000156222A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007035588A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| JP2011009202A (ja) * | 2009-05-25 | 2011-01-13 | Sumitomo Chemical Co Ltd | ナトリウム二次電池の製造方法およびナトリウム二次電池 |
| US10580592B2 (en) | 2015-09-28 | 2020-03-03 | Jsr Corporation | Method for manufacturing electrode material, cell, and capacitor; and device for manufacturing electrode material |
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