JP3144929B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP3144929B2 JP3144929B2 JP32765492A JP32765492A JP3144929B2 JP 3144929 B2 JP3144929 B2 JP 3144929B2 JP 32765492 A JP32765492 A JP 32765492A JP 32765492 A JP32765492 A JP 32765492A JP 3144929 B2 JP3144929 B2 JP 3144929B2
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- electrolyte secondary
- secondary battery
- aqueous electrolyte
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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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は充放電可能な正極を備え
た非水電解液二次電池に関する。
た非水電解液二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまでに、ポリアニリン、ポリアセ
ン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェンな
どの導電性高分子ならびに炭素材料は、酸化還元挙動を
有することから、電池電極材料として注目をあつめてき
た。これら電極材料は、軽量かつ可とう性に優れ、特に
負極に金属リチウムを用いた場合、高電圧、高エネルギ
ー密度の電池となりうることが知られている。これら材
料を正極に用いた場合、充電時に電解液中のアニオンを
取り込み、逆に放電時にアニオンを放出する。単位重量
当りの電気量で示すと、最高２００ｍＡｈ／ｇに達する
材料も存在する。特にポリアニリンを正極とした電池は
商品化されている。
ン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェンな
どの導電性高分子ならびに炭素材料は、酸化還元挙動を
有することから、電池電極材料として注目をあつめてき
た。これら電極材料は、軽量かつ可とう性に優れ、特に
負極に金属リチウムを用いた場合、高電圧、高エネルギ
ー密度の電池となりうることが知られている。これら材
料を正極に用いた場合、充電時に電解液中のアニオンを
取り込み、逆に放電時にアニオンを放出する。単位重量
当りの電気量で示すと、最高２００ｍＡｈ／ｇに達する
材料も存在する。特にポリアニリンを正極とした電池は
商品化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの材料
だけで非水電解液二次電池は構成されるのではなく、電
解液などその他の材料を考慮すると、必ずしも高エネル
ギー密度ではなくなる。またこれら材料の比重の低いこ
とは、逆に体積当りのエネルギー密度を大幅に低下させ
ることになる。またサイクル寿命を考慮した場合、理論
容量よりもかなり低い部分で充放電する必要があった。
このため高エネルギー密度の非水電解液二次電池を得る
ためにはさらに高容量な正極が必要となる。本発明は前
記従来の問題に留意し、高エネルギー密度で、かつ保存
性のよい非水電解液二次電池を提供することを目的とす
る。
だけで非水電解液二次電池は構成されるのではなく、電
解液などその他の材料を考慮すると、必ずしも高エネル
ギー密度ではなくなる。またこれら材料の比重の低いこ
とは、逆に体積当りのエネルギー密度を大幅に低下させ
ることになる。またサイクル寿命を考慮した場合、理論
容量よりもかなり低い部分で充放電する必要があった。
このため高エネルギー密度の非水電解液二次電池を得る
ためにはさらに高容量な正極が必要となる。本発明は前
記従来の問題に留意し、高エネルギー密度で、かつ保存
性のよい非水電解液二次電池を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【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、充放電可能な正極と、非水電解液と、充
放電可能な負極を具備する非水電解液二次電池であっ
て、その正極にＣ5 Ｎを用いる構成とする。
成するために、充放電可能な正極と、非水電解液と、充
放電可能な負極を具備する非水電解液二次電池であっ
て、その正極にＣ5 Ｎを用いる構成とする。
【０００５】
【作用】Ｃ5 Ｎを構成する窒素（Ｎ）は２Ｓ軌道に２
個、２Ｐ軌道に３個の電子を持ち、炭素は２Ｓ軌道に２
個、２Ｐ軌道に２個の電子を持つ。したがって炭素に比
べて電子が１個過剰な状態になる。
個、２Ｐ軌道に３個の電子を持ち、炭素は２Ｓ軌道に２
個、２Ｐ軌道に２個の電子を持つ。したがって炭素に比
べて電子が１個過剰な状態になる。
【０００６】このような電子状態であるため、ゲスト物
質をインターカレーションさせなくても、Ｃ5 Ｎが高い
電気伝導性を有する理由と考えられる。ここでＣ5 Ｎ正
極を非水電解液中で充電すると、導電性高分子ならびに
炭素材料同様に、正極中にアニオンが吸蔵され、放電す
ると吸蔵されたアニオンが電解液中に放出される。また
そのときの平均放電電圧は、Ｌｉ極に対して４．５Ｖで
放電容量も１６０ｍＡｈ／ｇであった。このように正極
にＣ5 Ｎを用いることで、高容量で高電圧な非水電解液
二次電池とすることができる。
質をインターカレーションさせなくても、Ｃ5 Ｎが高い
電気伝導性を有する理由と考えられる。ここでＣ5 Ｎ正
極を非水電解液中で充電すると、導電性高分子ならびに
炭素材料同様に、正極中にアニオンが吸蔵され、放電す
ると吸蔵されたアニオンが電解液中に放出される。また
そのときの平均放電電圧は、Ｌｉ極に対して４．５Ｖで
放電容量も１６０ｍＡｈ／ｇであった。このように正極
にＣ5 Ｎを用いることで、高容量で高電圧な非水電解液
二次電池とすることができる。
【０００７】
【実施例】以下本発明の実施例を詳細に説明する。 （実施例１）Ｃ5 Ｎの電極としての特性を検討するた
め、図１に示すコイン型の非水電解液二次電池を作っ
た。
め、図１に示すコイン型の非水電解液二次電池を作っ
た。
【０００８】Ｃ5 Ｎ１０ｇに対して結着剤としてポリ４
フッ化エチレン１ｇを混合して合剤とした。この合剤
０．１ｇを直径１７．５ｍｍに加圧成型してＣ5 Ｎ電極
１とし、ケース２の中に置いた。微孔性ポリプロピレン
セパレータ３をＣ5 Ｎ電極１上に置いた。１モル／１の
過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）を溶解したプロピレ
ンカーボネート（ＰＣ）を非水電解質としてセパレータ
３上に注液した。この上に、内側に直径１７．５ｍｍの
金属Ｌｉ４を張り付け、外周部にポリプロピレンガスケ
ット５を付けた封口板６を置いて封口し、コイン型非水
電解液二次電池を作製した。
フッ化エチレン１ｇを混合して合剤とした。この合剤
０．１ｇを直径１７．５ｍｍに加圧成型してＣ5 Ｎ電極
１とし、ケース２の中に置いた。微孔性ポリプロピレン
セパレータ３をＣ5 Ｎ電極１上に置いた。１モル／１の
過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）を溶解したプロピレ
ンカーボネート（ＰＣ）を非水電解質としてセパレータ
３上に注液した。この上に、内側に直径１７．５ｍｍの
金属Ｌｉ４を張り付け、外周部にポリプロピレンガスケ
ット５を付けた封口板６を置いて封口し、コイン型非水
電解液二次電池を作製した。
【０００９】そして２ｍＡの定電流で、Ｃ5 Ｎ電極１が
Ｌｉ対極４に対して４．７Ｖになるまでアノード分極
（Ｃ5 Ｎ電極を正極として見る場合には充電に相当）
し、次にＣ5 Ｎ電極１が３．０Ｖになるまでカソード分
極（放電に相当）した。そしてこのアノード分極、カソ
ード分極を繰り返し行なった。
Ｌｉ対極４に対して４．７Ｖになるまでアノード分極
（Ｃ5 Ｎ電極を正極として見る場合には充電に相当）
し、次にＣ5 Ｎ電極１が３．０Ｖになるまでカソード分
極（放電に相当）した。そしてこのアノード分極、カソ
ード分極を繰り返し行なった。
【００１０】従来例として、気相成長法炭素材料ならび
にポリアニリンを用いて、Ｃ5 Ｎ電極と同様に電極を作
製し、次に同じように試験セルを作りアノード分極、カ
ソード分極を繰り返し行なった。以後気相成長法炭素材
料ならびにポリアニリンを用いた電極をＣ電極、Ｐ電極
と略す。なおＰ電極に関しては、Ｌｉ対極に対して４．
０Ｖになるまでアノード分極（正極として見る場合には
充電に相当）し、次にＰ電極が３．０Ｖになるまでカソ
ード分極（放電に相当）した。そしてこのアノード分
極、カソード分極を繰り返し行なった。
にポリアニリンを用いて、Ｃ5 Ｎ電極と同様に電極を作
製し、次に同じように試験セルを作りアノード分極、カ
ソード分極を繰り返し行なった。以後気相成長法炭素材
料ならびにポリアニリンを用いた電極をＣ電極、Ｐ電極
と略す。なおＰ電極に関しては、Ｌｉ対極に対して４．
０Ｖになるまでアノード分極（正極として見る場合には
充電に相当）し、次にＰ電極が３．０Ｖになるまでカソ
ード分極（放電に相当）した。そしてこのアノード分
極、カソード分極を繰り返し行なった。
【００１１】Ｃ5 Ｎ電極、Ｃ電極、Ｐ電極の１サイクル
目の充放電曲線を図２に示す。また（表１）に初期放電
容量、初期放電容量に対する１００サイクル目の非水電
解液二次電池の放電容量の容量維持率を示す。
目の充放電曲線を図２に示す。また（表１）に初期放電
容量、初期放電容量に対する１００サイクル目の非水電
解液二次電池の放電容量の容量維持率を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】前記図２および（表１）より明らかなよう
に、放電電圧はＣ5 Ｎ電極が、Ｃ電極ならびにＰ電極よ
り高く、また電気容量もＣ5 Ｎ電極が１６０ｍＡｈ／ｇ
と大きいことがわかった。また１００サイクル目の放電
容量維持率もＣ5 Ｎが最も高い値を示した。 （実施例２）本実施例では、高温保存特性について調べ
た。
に、放電電圧はＣ5 Ｎ電極が、Ｃ電極ならびにＰ電極よ
り高く、また電気容量もＣ5 Ｎ電極が１６０ｍＡｈ／ｇ
と大きいことがわかった。また１００サイクル目の放電
容量維持率もＣ5 Ｎが最も高い値を示した。 （実施例２）本実施例では、高温保存特性について調べ
た。
【００１４】Ｃ5 Ｎを正極とする図１に示すコイン型の
非電解液二次電池を構成した。また従来例として、気相
成長法炭素材料ならびにポリアニリンを用いて、Ｃ5 Ｎ
電極と同様にＣ電極、Ｐ電極を正極としたコイン型の非
水電解液二次電池を作製した。この非水電解液二次電池
の作製法は実施例１と同様の方法で行った。
非電解液二次電池を構成した。また従来例として、気相
成長法炭素材料ならびにポリアニリンを用いて、Ｃ5 Ｎ
電極と同様にＣ電極、Ｐ電極を正極としたコイン型の非
水電解液二次電池を作製した。この非水電解液二次電池
の作製法は実施例１と同様の方法で行った。
【００１５】非水電解液二次電池の高温保存試験は、次
の方法で行った。２０℃、２ｍＡの定電流でＣ5 Ｎ電
極、Ｃ電極に関しては、４．７Ｖまで、Ｐ電極に関して
は、４．０Ｖまで充電し、次にいずれの非水電解液二次
電池も３．０Ｖまで放電し、この充放電を５サイクル行
い、６サイクル目の充電が終わった後、６０℃で３週間
保存した。保存後２０℃に戻して、同条件で放電した。
ここで容量維持率は次のように定義した。
の方法で行った。２０℃、２ｍＡの定電流でＣ5 Ｎ電
極、Ｃ電極に関しては、４．７Ｖまで、Ｐ電極に関して
は、４．０Ｖまで充電し、次にいずれの非水電解液二次
電池も３．０Ｖまで放電し、この充放電を５サイクル行
い、６サイクル目の充電が終わった後、６０℃で３週間
保存した。保存後２０℃に戻して、同条件で放電した。
ここで容量維持率は次のように定義した。
【００１６】容量維持率＝１００×６サイクル目の放電
容量／５サイクル目の放電容量 また保存終了後に充電を行い、その後の放電容量を評価
した。ここで容量回復率を次のように定義した。
容量／５サイクル目の放電容量 また保存終了後に充電を行い、その後の放電容量を評価
した。ここで容量回復率を次のように定義した。
【００１７】容量回復率＝１００×７サイクル目の放電
容量／５サイクル目の放電容量 （表２）に各非水電解液二次電池の３週間後の容量維持
率、容量回復率を示す。
容量／５サイクル目の放電容量 （表２）に各非水電解液二次電池の３週間後の容量維持
率、容量回復率を示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】上表より明らかなようにＣ5 Ｎ電極を用い
た非水電解液二次電池が、容量維持率ならびに容量回復
率がＣ電極、Ｐ電極を用いた非水電解液二次電池に比べ
て最も大きい。
た非水電解液二次電池が、容量維持率ならびに容量回復
率がＣ電極、Ｐ電極を用いた非水電解液二次電池に比べ
て最も大きい。
【００２０】このように、本発明の各実施例の非水電解
液二次電池は、Ｃ5 Ｎ正極を用いたことにより高い放電
電圧、高容量、優れた保存特性を有するものである。な
お本実施例ではコイン型の非水電解液二次電池で説明し
たが、円筒型、角型などの形状によって変わるものでは
ない。
液二次電池は、Ｃ5 Ｎ正極を用いたことにより高い放電
電圧、高容量、優れた保存特性を有するものである。な
お本実施例ではコイン型の非水電解液二次電池で説明し
たが、円筒型、角型などの形状によって変わるものでは
ない。
【００２１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は充放電可能
な正極と、非水電解液と、充放電可能な負極を具備する
非水電解液二次電池であって、前記正極にＣ5 Ｎを用い
たため、高エネルギー密度で、保存性に優れた非水電解
液二次電池を得ることができ、産業上の意義は大きい。
な正極と、非水電解液と、充放電可能な負極を具備する
非水電解液二次電池であって、前記正極にＣ5 Ｎを用い
たため、高エネルギー密度で、保存性に優れた非水電解
液二次電池を得ることができ、産業上の意義は大きい。
【図１】本発明の正極を使ったコイン型非水電解液二次
電池の断面図
電池の断面図
【図２】従来例と比較した本発明の正極を用いたコイン
型非水電解液二次電池の充放電特性図
型非水電解液二次電池の充放電特性図
１ Ｃ5 Ｎ正極 ２ ケース ３ セパレータ ４ 金属Ｌｉ ５ ガスケット ６ 封口板
フロントページの続き (72)発明者 美藤 靖彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 豊口 吉徳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−290843（ＪＰ，Ａ) Ｊｏｈｎ Ｋｏｕｖｅｔａｋｉｓ，Ｒ ｉｃｈａｒｄ Ｂ．Ｋａｎｅｒ，Ｍａｒ ｇａｒｅｔ Ｌ．Ｓａｔｔｌｅｒ，ａｎ ｄ Ｎｅｉｌ Ｂａｒｔｌｅｔｔ，“Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｇｒａｐｈｉｔｅ−Ｌｉ ｋｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ Ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ＢＣ▲下３▼，ａｎ ｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ−Ｃａｒｂｏｎ Ｇｒａｐｈａｉｔｅｓ”，Ｊ．Ｃｈｅ ｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕ ｎ．，1986，ｐ．1758. (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/40 H01M 4/58
Claims (1)
- 【請求項１】 充放電可能な正極と、非水電解液と、充
放電可能な負極を具備し、前記正極をＣ5 Ｎとした非水
電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32765492A JP3144929B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32765492A JP3144929B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176795A JPH06176795A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3144929B2 true JP3144929B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=18201477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32765492A Expired - Fee Related JP3144929B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144929B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-08 JP JP32765492A patent/JP3144929B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊｏｈｎ Ｋｏｕｖｅｔａｋｉｓ，Ｒｉｃｈａｒｄ Ｂ．Ｋａｎｅｒ，Ｍａｒｇａｒｅｔ Ｌ．Ｓａｔｔｌｅｒ，ａｎｄ Ｎｅｉｌ Ｂａｒｔｌｅｔｔ，"Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｇｒａｐｈｉｔｅ−Ｌｉｋｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ＢＣ▲下３▼，ａｎｄ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ−Ｃａｒｂｏｎ Ｇｒａｐｈａｉｔｅｓ"，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１９８６，ｐ．１７５８． |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06176795A (ja) | 1994-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |