JP3133317B2 - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JP3133317B2 JP3133317B2 JP02249495A JP24949590A JP3133317B2 JP 3133317 B2 JP3133317 B2 JP 3133317B2 JP 02249495 A JP02249495 A JP 02249495A JP 24949590 A JP24949590 A JP 24949590A JP 3133317 B2 JP3133317 B2 JP 3133317B2
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- Japan
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- battery
- negative electrode
- carbon material
- lithium
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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
- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、非水電解液を用いた二次電池に関する。
（ロ） 従来の技術 リチウムを負極活物質とした二次電池は、そのエネル
ギー密度が大きく、特に研究が盛んである。この種、二
次電池は、そのリチウムの充放電効率が低いために、サ
イクル特性に問題がある。これを解決するために、リチ
ウムと合金化する金属、たとえばアルミニウムを用いて
リチウム−アルミニウム合金を形成して、これを負極と
する方法や、LiAsF6系の電解液を用いてリチウムの充放
電効率を向上させ、サイクル特性の向上を計る方法が提
案されている。
ギー密度が大きく、特に研究が盛んである。この種、二
次電池は、そのリチウムの充放電効率が低いために、サ
イクル特性に問題がある。これを解決するために、リチ
ウムと合金化する金属、たとえばアルミニウムを用いて
リチウム−アルミニウム合金を形成して、これを負極と
する方法や、LiAsF6系の電解液を用いてリチウムの充放
電効率を向上させ、サイクル特性の向上を計る方法が提
案されている。
しかし、前者の方法では作動電圧が低下するという欠
点があり、後者の方法では電解液が有毒であり安全性の
面で問題が生じる。
点があり、後者の方法では電解液が有毒であり安全性の
面で問題が生じる。
これらの問題点を改善するために、カーボン系の物質
を負極基材として用い、ここにリチウムを吸蔵、放出さ
せて負極を構成する方法が提案されている。この場合
は、前記せるような作動電圧の低下や毒性はなく、エネ
ルギー密度も大きい。
を負極基材として用い、ここにリチウムを吸蔵、放出さ
せて負極を構成する方法が提案されている。この場合
は、前記せるような作動電圧の低下や毒性はなく、エネ
ルギー密度も大きい。
然し乍ら、不純物、特にコークス等の原料に含まれて
いる硫黄成分が、カオチンであるリチウムと反応し、保
存特性が低下するという問題がある。
いる硫黄成分が、カオチンであるリチウムと反応し、保
存特性が低下するという問題がある。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は前記問題点に鑑みて成されたものであって、
炭素材料中の硫黄成分と、カチオン例えばリチウムとの
反応を抑制することによって、サイクル特性が高く、且
つ保存特性に優れた二次電池を提供しようとするもので
ある。
炭素材料中の硫黄成分と、カチオン例えばリチウムとの
反応を抑制することによって、サイクル特性が高く、且
つ保存特性に優れた二次電池を提供しようとするもので
ある。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は、正極と、カチオンを吸蔵、放出する炭素材
料よりなる負極と、非水電解液とからなる二次電池にお
いて、前記炭素材料が脱硫化処理されたものであって、
この脱硫化処理により硫黄成分が５％以下に抑制された
ものであることを特徴とする。
料よりなる負極と、非水電解液とからなる二次電池にお
いて、前記炭素材料が脱硫化処理されたものであって、
この脱硫化処理により硫黄成分が５％以下に抑制された
ものであることを特徴とする。
また、前記脱硫化処理としては、炭素材料を水素によ
り処理したものが好適する。
り処理したものが好適する。
また、前記カチオンとしては、リチウムイオンやナト
リウムイオン等のアルカリ金属イオン、カリウムイオン
やマグネシウムイオン等のアルカリ土類金属イオン、ア
ルミニウムイオン等が挙げられる。
リウムイオン等のアルカリ金属イオン、カリウムイオン
やマグネシウムイオン等のアルカリ土類金属イオン、ア
ルミニウムイオン等が挙げられる。
（ホ） 作用 負極を構成する炭素材料は、カチオン、例えばリチウ
ムイオンを吸蔵、放出することができるが、従来の炭素
材料では硫黄成分が多く、これと吸蔵したカチオンが反
応して、電池の自己放電反応を生じていた。
ムイオンを吸蔵、放出することができるが、従来の炭素
材料では硫黄成分が多く、これと吸蔵したカチオンが反
応して、電池の自己放電反応を生じていた。
しかし、本発明では負極に使用する炭素材料が、脱硫
化処理されたものであって、この脱硫化処理により硫黄
成分が５％以下に抑制されたものを用いているため、自
己放電反応がほとんど生じない。このために自己特性が
向上する。
化処理されたものであって、この脱硫化処理により硫黄
成分が５％以下に抑制されたものを用いているため、自
己放電反応がほとんど生じない。このために自己特性が
向上する。
ここで用いる炭素材料としては、ポリアクリロニトリ
ルなどの高分子を焼成した熱処理炭素、各種コークス、
黒鉛、更にはアセチレンブラック等の無定形炭素等があ
げられる。
ルなどの高分子を焼成した熱処理炭素、各種コークス、
黒鉛、更にはアセチレンブラック等の無定形炭素等があ
げられる。
（ヘ） 実施例 以下に、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
［実施例１］ 石油コークスを粉砕し、400メッシュパスした後、反
応温度300℃、反応圧力50kg/m2、水素循環量100m2/klに
て、石油コークスを水素化精製することで脱硫を行っ
た。この脱硫後の硫黄成分は0.5％であった。尚、ここ
で石油コークスを脱硫するために、水素を使用している
が、酸素を用いても同様の脱硫を行うことができる。そ
して、このように脱硫した炭素材料である石油コークス
を、金属リチウム粉末と混合、プレスして、負極を作製
した。
応温度300℃、反応圧力50kg/m2、水素循環量100m2/klに
て、石油コークスを水素化精製することで脱硫を行っ
た。この脱硫後の硫黄成分は0.5％であった。尚、ここ
で石油コークスを脱硫するために、水素を使用している
が、酸素を用いても同様の脱硫を行うことができる。そ
して、このように脱硫した炭素材料である石油コークス
を、金属リチウム粉末と混合、プレスして、負極を作製
した。
一方、正極としては二酸化マンガを用い、過塩素酸リ
チウム／プロピレンカーボネート溶液を電解液として、
第１図に示す本発明電池Ａを組み立てた。
チウム／プロピレンカーボネート溶液を電解液として、
第１図に示す本発明電池Ａを組み立てた。
第１図は、本発明電池の縦断面図である。第１図中、
１は正極外装体、２は負極外装体であり、絶縁性の樹脂
から成る絶縁パッキング３で、絶縁されている。また、
４は正極、５は負極であり、セパレータ６によって隔離
されている。また、前記正極外装体１の内底面には正極
集電体７が、前記負極外装体２の内底面には負極集電体
８が、それぞれ溶接固定されている。
１は正極外装体、２は負極外装体であり、絶縁性の樹脂
から成る絶縁パッキング３で、絶縁されている。また、
４は正極、５は負極であり、セパレータ６によって隔離
されている。また、前記正極外装体１の内底面には正極
集電体７が、前記負極外装体２の内底面には負極集電体
８が、それぞれ溶接固定されている。
［比較例１］ 負極に脱硫処理を行わない石油コークスを炭素材料と
して用いた以外は、前記実施例１と同様の炭素材料を使
用して、比較電池Ｘを組み立てた。尚、この脱硫処理を
施していない石油コークスの硫黄成分は10％であった。
して用いた以外は、前記実施例１と同様の炭素材料を使
用して、比較電池Ｘを組み立てた。尚、この脱硫処理を
施していない石油コークスの硫黄成分は10％であった。
これらの電池Ａ、Ｘを用い、電池の保存特性を比較し
た。この時の実験条件は、10mAhで10回充放電した後、1
0mAh充電し、60℃で保存し、電池の放電容量を測定する
というものである。
た。この時の実験条件は、10mAhで10回充放電した後、1
0mAh充電し、60℃で保存し、電池の放電容量を測定する
というものである。
第２図に、この結果を示す。第２図は、電池の保存特
性図である。これより、本発明電池Ａは30日経過しても
容量残存率が95％あるのに対し、比較電池Ｘは70％しか
容量残存率がない。このように本発明電池Ａは、保存特
性において優れたものであることが分かる。
性図である。これより、本発明電池Ａは30日経過しても
容量残存率が95％あるのに対し、比較電池Ｘは70％しか
容量残存率がない。このように本発明電池Ａは、保存特
性において優れたものであることが分かる。
［実施例２］ 石炭コークスを粉砕し、400メッシュパスした後、反
応温度は300℃、反応圧力50kg/m2、水素循環量100m2/kl
にて、石炭コークスを水素化精製することで脱硫した。
この脱硫後の硫黄成分は0.9％であった。このように脱
硫した炭素材料である石炭コークスを、金属リチウム粉
末と混合、プレスすることにより、負極を作製した。
応温度は300℃、反応圧力50kg/m2、水素循環量100m2/kl
にて、石炭コークスを水素化精製することで脱硫した。
この脱硫後の硫黄成分は0.9％であった。このように脱
硫した炭素材料である石炭コークスを、金属リチウム粉
末と混合、プレスすることにより、負極を作製した。
一方、正極として二酸化マンガンを用いて、過塩素酸
リチウム／プロピレンカーボネート溶液を電解液とし
て、前記第１図に示す構造と同一構造を有する、本発明
電池Ｂを組み立てた。
リチウム／プロピレンカーボネート溶液を電解液とし
て、前記第１図に示す構造と同一構造を有する、本発明
電池Ｂを組み立てた。
［比較例２］ 負極に脱硫処理を行わない石炭コークスを炭素材料と
して用いた以外は、前記実施例２と同様の炭素材料を使
用して、比較電池Ｙを組み立てた。尚、この脱硫処理を
施していない石炭コークスの硫黄成分は10％であった。
して用いた以外は、前記実施例２と同様の炭素材料を使
用して、比較電池Ｙを組み立てた。尚、この脱硫処理を
施していない石炭コークスの硫黄成分は10％であった。
これらの電池Ｂ、Ｙを用い、電池の保存特性を比較し
た。この時の実験条件は、10mAhで10回充放電した後、1
0mAh充電し、60℃で保存し、電池の放電容量を測定する
というものである。
た。この時の実験条件は、10mAhで10回充放電した後、1
0mAh充電し、60℃で保存し、電池の放電容量を測定する
というものである。
第３図に、この結果を示す。第３図は、電池の保存特
性図である。これにより、本発明電池Ｂは30日経過して
も容量残存率が95％あるのに対し、比較電池Ｙは50％し
か容量残存率がない。このように本発明電池Ｂは、保存
特性において優れたものであることが理解される。
性図である。これにより、本発明電池Ｂは30日経過して
も容量残存率が95％あるのに対し、比較電池Ｙは50％し
か容量残存率がない。このように本発明電池Ｂは、保存
特性において優れたものであることが理解される。
次に、負極を構成する炭素材料中の硫黄の濃度と、電
池の自己放電率との関係を調べた。
池の自己放電率との関係を調べた。
この結果を、第４図に示す。第４図は、硫黄の濃度
と、電池の自己放電率との関係を示す図である。これよ
り、電池の保存特性の観点から、炭素材料中における硫
黄の濃度を５％以下とする必要がある。
と、電池の自己放電率との関係を示す図である。これよ
り、電池の保存特性の観点から、炭素材料中における硫
黄の濃度を５％以下とする必要がある。
（ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明によれば、電池の保存特性を
向上させることが可能となり、その工業的価値は極めて
大きい。
向上させることが可能となり、その工業的価値は極めて
大きい。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明電池の縦断面図、第２図及び第３図は電
池の保存特性図、第４図は硫黄の濃度と電池の自己放電
率の関係を示す図である。 １……正極外装体、２……負極外装体、３……絶縁パッ
キング、４……正極、５……負極、６……セパレータ、
７……正極集電体、８……負極集電体、 Ａ、Ｂ……本発明電池、 Ｘ、Ｙ……比較電池。
池の保存特性図、第４図は硫黄の濃度と電池の自己放電
率の関係を示す図である。 １……正極外装体、２……負極外装体、３……絶縁パッ
キング、４……正極、５……負極、６……セパレータ、
７……正極集電体、８……負極集電体、 Ａ、Ｂ……本発明電池、 Ｘ、Ｙ……比較電池。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−90863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−91667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−59659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−136766（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−154461（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/40 H01M 4/02 H01M 4/58
Claims (2)
- 【請求項１】正極と、カチオンを吸蔵、放出する炭素材
料よりなる負極と、非水電解液とを有する二次電池にお
いて、 前記炭素材料が脱硫化処理されたものであって、この脱
硫化処理により硫黄成分が５％以下に抑制されたもので
あることを特徴とする二次電池。 - 【請求項２】前記脱硫化処理が、炭素材料を水素により
処理したものであることを特徴とする請求項記載の二
次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02249495A JP3133317B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02249495A JP3133317B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04126373A JPH04126373A (ja) | 1992-04-27 |
| JP3133317B2 true JP3133317B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=17193821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02249495A Expired - Fee Related JP3133317B2 (ja) | 1990-09-18 | 1990-09-18 | 二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3133317B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0810680B1 (en) * | 1996-05-27 | 2005-05-18 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte battery with carbon electrode |
| CN102399339B (zh) * | 2010-09-08 | 2013-08-28 | 清华大学 | 硫化聚丙烯腈的制备方法 |
-
1990
- 1990-09-18 JP JP02249495A patent/JP3133317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04126373A (ja) | 1992-04-27 |
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