JP2964732B2 - 二次電池 - Google Patents
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-
- 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
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属を負極活物質とする非水電解液二次電池の改
良に関するものである。
リ土類金属を負極活物質とする非水電解液二次電池の改
良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、負極活物質としてリチウムを使用
する非水電解液二次電池に用いる負極集電体としては、
特公昭６３−２２０１９号公報に記載されている如く、
鉛又は鉛合金を用いることが知られている。
する非水電解液二次電池に用いる負極集電体としては、
特公昭６３−２２０１９号公報に記載されている如く、
鉛又は鉛合金を用いることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記負極集電
体として鉛又は鉛合金を用いた非水電解液二次電池は、
負極集電体の重量当りの容量が小さいという問題があ
る。また、充放電に伴ってリチウム−鉛又は鉛合金が微
細化、脱落して容量を失うという問題もある。
体として鉛又は鉛合金を用いた非水電解液二次電池は、
負極集電体の重量当りの容量が小さいという問題があ
る。また、充放電に伴ってリチウム−鉛又は鉛合金が微
細化、脱落して容量を失うという問題もある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を負
極活物質として用いる非水電解液二次電池において、負
極活物質の支持体を金属単結晶から形成した二次電池と
したものである。
決するために、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を負
極活物質として用いる非水電解液二次電池において、負
極活物質の支持体を金属単結晶から形成した二次電池と
したものである。
【０００５】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。 実施例１ （単極性能試験） 厚み０．５ｍｍの厚さに旋盤でスライスしたシリコン単
結晶を５ｍｍ×５ｍｍの大きさ切り出し、重量を測って
おく。つぎに、１０ｍｍ×１０ｍｍのニッケルメッシュ
２枚で挟み込み、ワイヤーを取り付け、試験電極とし
た。以下の操作はすべて乾燥空気中で行ない、材料はす
べてあらかじめ十分に乾燥を行なった後に用いた。適当
な大きさの金属リチウムをニッケル板上に圧着したもの
を２個作成し、対極および電位参照極とした。ビーカー
中に過塩素酸リチウムの１ｍｏｌ／ｌのプロピレンカー
ボネート溶液を入れ、上記のように作成した３個の電
極、即ち試験電極・対極・参照極を同溶液中に浸漬し、
三端子セルとした。直流定電流電源からプラスを対極
に、マイナスを試験極に接続し電流を流すと試験極にリ
チウムが取り込まれる（充電）。次に電流の方向を逆に
すると、試験極に取り込まれたリチウムが放出される
（放電）。このようにして試験極のリチウム電池用負極
としての容量を調べた。電流密度はいずれも１ｍＡ／cm
2 とした。充電および放電の終了は、参照極に対する試
験極の電位が０．００Ｖあるいは２．００Ｖに達した時
点とした。この試験により、シリコン単結晶のリチウム
受け入れ量を求めると、３．６５ｍＡｈ／ｍｇであっ
た。純粋な金属リチウムの容量は、理論的に３．８６ｍ
Ａｈ／ｍｇであるので、リチウム電池用負極としては全
く遜色のない性能を持っていることが分かる。
結晶を５ｍｍ×５ｍｍの大きさ切り出し、重量を測って
おく。つぎに、１０ｍｍ×１０ｍｍのニッケルメッシュ
２枚で挟み込み、ワイヤーを取り付け、試験電極とし
た。以下の操作はすべて乾燥空気中で行ない、材料はす
べてあらかじめ十分に乾燥を行なった後に用いた。適当
な大きさの金属リチウムをニッケル板上に圧着したもの
を２個作成し、対極および電位参照極とした。ビーカー
中に過塩素酸リチウムの１ｍｏｌ／ｌのプロピレンカー
ボネート溶液を入れ、上記のように作成した３個の電
極、即ち試験電極・対極・参照極を同溶液中に浸漬し、
三端子セルとした。直流定電流電源からプラスを対極
に、マイナスを試験極に接続し電流を流すと試験極にリ
チウムが取り込まれる（充電）。次に電流の方向を逆に
すると、試験極に取り込まれたリチウムが放出される
（放電）。このようにして試験極のリチウム電池用負極
としての容量を調べた。電流密度はいずれも１ｍＡ／cm
2 とした。充電および放電の終了は、参照極に対する試
験極の電位が０．００Ｖあるいは２．００Ｖに達した時
点とした。この試験により、シリコン単結晶のリチウム
受け入れ量を求めると、３．６５ｍＡｈ／ｍｇであっ
た。純粋な金属リチウムの容量は、理論的に３．８６ｍ
Ａｈ／ｍｇであるので、リチウム電池用負極としては全
く遜色のない性能を持っていることが分かる。
【０００６】実施例２ （電池試験） 正極活物質の調製は、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを
Ｌｉ／Ｃｏモル比が１の混合物を空気中６５０℃で５時
間仮焼成した後、９００℃で２０時間焼成した。焼成後
冷却し、粉砕したものを活物質とした。これによって得
られたＬｉＣｏＯ2 を用いて次のようにしてコイン型電
池を試作した。ＬｉＣｏＯ2 とアセチレンブラック及び
ポリテトラフルオロエチレン粉末とを重量比８５：１
０：５で混合し、イソプロピルアルコールを加えて十分
混練した。これをローラープレスにより厚み０．８ｍｍ
のシート状に形成した。次にこれを１６ｍｍの円形に打
ち抜き、減圧下２００℃で１５時間熱処理し正極を得
た。正極は集電体の付いた正極缶に圧接して用いた。負
極は厚み０．４ｍｍの厚さに旋盤でスライスした直径１
５ｍｍのシリコン単結晶を負極缶に配置して形成した。
Ｌｉ／Ｃｏモル比が１の混合物を空気中６５０℃で５時
間仮焼成した後、９００℃で２０時間焼成した。焼成後
冷却し、粉砕したものを活物質とした。これによって得
られたＬｉＣｏＯ2 を用いて次のようにしてコイン型電
池を試作した。ＬｉＣｏＯ2 とアセチレンブラック及び
ポリテトラフルオロエチレン粉末とを重量比８５：１
０：５で混合し、イソプロピルアルコールを加えて十分
混練した。これをローラープレスにより厚み０．８ｍｍ
のシート状に形成した。次にこれを１６ｍｍの円形に打
ち抜き、減圧下２００℃で１５時間熱処理し正極を得
た。正極は集電体の付いた正極缶に圧接して用いた。負
極は厚み０．４ｍｍの厚さに旋盤でスライスした直径１
５ｍｍのシリコン単結晶を負極缶に配置して形成した。
【０００７】電解液にはγ−ブチロラクトンに１ｍｏｌ
／ｌのＬｉＢＦ4 を溶解したものを用い、セパレータに
はポリプロピレン製微多孔膜を用いた。上記正極、負
極、電解質及びセパレータを用いて直径２０ｍｍ、厚さ
１．６ｍｍのコイン型のリチウム電池を作製した。以
下、この電池を電池Ａとする。
／ｌのＬｉＢＦ4 を溶解したものを用い、セパレータに
はポリプロピレン製微多孔膜を用いた。上記正極、負
極、電解質及びセパレータを用いて直径２０ｍｍ、厚さ
１．６ｍｍのコイン型のリチウム電池を作製した。以
下、この電池を電池Ａとする。
【０００８】比較例１ 負極に、シリコンの粉末をテフロンをバインダーとして
厚み０．４ｍｍのシート状に成形したものを用いたこと
の他は実施例２と同じに形成した電池をＢとする。
厚み０．４ｍｍのシート状に成形したものを用いたこと
の他は実施例２と同じに形成した電池をＢとする。
【０００９】比較例２ 負極に、０．４ｍｍの金属リチウムを用いたことの他は
実施例２と同じに形成した電池をＣとする。
実施例２と同じに形成した電池をＣとする。
【００１０】比較例３ 負極に、０．４ｍｍの金属鉛を用いたことの他は実施例
２と同じに形成した電池をＤとする。このようにして作
製した電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて充放電サイクル試験
を行なった。試験条件は、充電電流１ｍＡ、充電終止電
圧４．１Ｖ、放電電流１ｍＡ、放電終止電圧３．４Ｖと
した。サイクル試験の結果を図１に示す。図１から明ら
かな如く、シリコン単結晶をリチウム電池用負極支持体
として用いた電池Ａは、そのサイクル性能の面からも従
来の電池Ｂ，Ｃ，Ｄに比べてきわめて優れていることが
わかる。
２と同じに形成した電池をＤとする。このようにして作
製した電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて充放電サイクル試験
を行なった。試験条件は、充電電流１ｍＡ、充電終止電
圧４．１Ｖ、放電電流１ｍＡ、放電終止電圧３．４Ｖと
した。サイクル試験の結果を図１に示す。図１から明ら
かな如く、シリコン単結晶をリチウム電池用負極支持体
として用いた電池Ａは、そのサイクル性能の面からも従
来の電池Ｂ，Ｃ，Ｄに比べてきわめて優れていることが
わかる。
【００１１】
【発明の効果】本発明は上記の通り、アルカリ金属又は
アルカリ土類金属を負極活物質として用いる非水電解液
二次電池のサイクル寿命性能を向上させることができ、
その工業的価値は大である。
アルカリ土類金属を負極活物質として用いる非水電解液
二次電池のサイクル寿命性能を向上させることができ、
その工業的価値は大である。
【図１】サイクル数と容量との関係図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 アルカリ金属又はアルカリ土類金属を負
極活物質として用いる非水電解液二次電池において、負
極活物質の支持体を金属単結晶から形成したことを特徴
とする二次電池。 - 【請求項２】 前記金属単結晶が、シリコンの単結晶で
ある請求項１記載の二次電池。 - 【請求項３】 前記負極活物質がリチウムである請求項
１記載の二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3258374A JP2964732B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3258374A JP2964732B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574463A JPH0574463A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2964732B2 true JP2964732B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=17319363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3258374A Expired - Fee Related JP2964732B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 二次電池 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2964732B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2104175A2 (en) | 2008-03-17 | 2009-09-23 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode material, and making method |
| EP2509139A1 (en) | 2011-04-08 | 2012-10-10 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing negative electrode active material for use in non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode material for use in non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| EP2590248A2 (en) | 2011-11-01 | 2013-05-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same |
| WO2014073155A1 (ja) | 2012-11-08 | 2014-05-15 | 信越化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用負極活物質用の珪素含有粒子の製造方法、および非水電解質二次電池用負極材、非水電解質二次電池、並びに非水電解質二次電池用負極活物質用の珪素含有粒子 |
| US8734991B2 (en) | 2007-11-12 | 2014-05-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery |
| WO2014136368A1 (ja) | 2013-03-05 | 2014-09-12 | 信越化学工業株式会社 | 珪素含有粒子、非水電解質二次電池の負極材、および、非水電解質二次電池 |
| WO2015097990A1 (ja) | 2013-12-25 | 2015-07-02 | 信越化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用負極活物質及びその製造方法 |
| US9099717B2 (en) | 2010-05-24 | 2015-08-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US9142858B2 (en) | 2008-08-26 | 2015-09-22 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode, negative electrode material, and preparation of Si—O—Al composite |
| US9225010B2 (en) | 2012-08-03 | 2015-12-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Silicon-containing particles, negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery using the same, nonaqueous electrolyte secondary battery, and method of manufacturing silicon-containing particles |
| US9972832B2 (en) | 2013-06-20 | 2018-05-15 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, negative electrode form, and nonaqueous electrolyte secondary battery |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0624765B2 (ja) * | 1988-12-24 | 1994-04-06 | 東レ株式会社 | 積層ポリエステルフィルム |
| JP2948205B1 (ja) | 1998-05-25 | 1999-09-13 | 花王株式会社 | 二次電池用負極の製造方法 |
| US6733922B2 (en) | 2001-03-02 | 2004-05-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Carbonaceous material and lithium secondary batteries comprising same |
| JP5621867B2 (ja) | 2012-03-27 | 2014-11-12 | Tdk株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| JP6307317B2 (ja) | 2013-03-30 | 2018-04-04 | 国立大学法人東北大学 | リチウムイオン二次電池用負極活物質およびその製造方法並びに負極および電池 |
| US9634327B2 (en) | 2013-03-30 | 2017-04-25 | Tohoku University | Negative electrode active material for lithium ion secondary battery, method for producing the same, negative electrode, and battery |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3258374A patent/JP2964732B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| US8734991B2 (en) | 2007-11-12 | 2014-05-27 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US8105718B2 (en) | 2008-03-17 | 2012-01-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode material, and making method |
| EP2104175A2 (en) | 2008-03-17 | 2009-09-23 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode material, and making method |
| US9142858B2 (en) | 2008-08-26 | 2015-09-22 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode, negative electrode material, and preparation of Si—O—Al composite |
| US9537142B2 (en) | 2010-05-24 | 2017-01-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US9099717B2 (en) | 2010-05-24 | 2015-08-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode material for non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| KR20120115116A (ko) | 2011-04-08 | 2012-10-17 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 비수전해질 이차전지용 음극활물질의 제조방법, 비수전해질 이차전지용 음극재 및 비수전해질 이차전지 |
| EP2509139A1 (en) | 2011-04-08 | 2012-10-10 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing negative electrode active material for use in non-aqueous electrolyte secondary battery, negative electrode material for use in non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery |
| EP2590248A2 (en) | 2011-11-01 | 2013-05-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Negative electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same |
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