JPH01161677A - Secondary battery - Google Patents

Secondary battery

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Publication number
JPH01161677A
JPH01161677A JP62318692A JP31869287A JPH01161677A JP H01161677 A JPH01161677 A JP H01161677A JP 62318692 A JP62318692 A JP 62318692A JP 31869287 A JP31869287 A JP 31869287A JP H01161677 A JPH01161677 A JP H01161677A
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JP
Japan
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electrode body
positive electrode
less
negative electrode
radius
Prior art date
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Pending
Application number
JP62318692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsutaka Miyabayashi
宮林 光孝
Toshibumi Nishii
俊文 西井
Hiroshi Yui
浩 由井
Kuniaki Inada
稲田 圀昭
Katsuharu Ikeda
克治 池田
Hiroyoshi Nose
博義 能勢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd, Mitsubishi Petrochemical Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
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Publication of JPH01161677A publication Critical patent/JPH01161677A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection 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
    • H01M4/583Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H01M4/587Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE:To heighten energy density and to lengthen charge-discharge cycle life by specifying integrated micropore volume and integrated micropore volume distribution of micropores whose micropore radius is 10-250Angstrom of a carbon material for a negative electrode. CONSTITUTION:A positive electrode is formed with a transition metal chalcogen compound. A negative electrode 3 is formed with a carbon material in which the atomic ratio of hydrogen to carbon is less than 0.10, spacing (d002) of face (002) by an X-ray wide angle diffraction method is 3.37-3.75Angstrom , crystal size (Lc) in C axis is 5-150Angstrom , integrated micropore volume of micropores whose micropore radius is 10-250Angstrom is 1.0X10<-3>ml/g or more, integrated micropore volume distribution of micropores whose micropore radius is 10-20Angstrom is 0.1-0.5, that of micropores whose micropore radius is 20-100Angstrom is 0.1-0.7, and that of micropores whose micropore radius is 100-250Angstrom is 0.1-0.5. An active material is lithium or alkali metals mainly comprising lithium. A battery having long charge discharge cycle life and high reliability is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、二次電池に関し、更に詳しくは、エネルギー
密度が高く、充放電サイクル寿命が長く、信頼性が優れ
た二次電池に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a secondary battery, and more particularly to a secondary battery that has high energy density, long charge/discharge cycle life, and excellent reliability.

(従来の技術及び問題点) 近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽量、かつエネル
ギー密度が高く、繰り返し充放電可能な二次電池の開発
に対する要望が高まってきた、 。
(Prior Art and Problems) In recent years, with the development of electronic devices, there has been an increasing demand for the development of secondary batteries that are small, lightweight, have high energy density, and can be charged and discharged repeatedly.

そのような二次電池としては、例えばポリアセチレン等
の導電性高分子を正極や負極に使用したもの(特開昭5
6−136419号公報)が知られているが、導電性高
分子を正極に使用した場合には、電極容量が不充分とな
り、負極に使用した場合には自己放電が大きく、貯蔵後
特性が不安定になるという不都合を生じている。
Such secondary batteries include, for example, those using conductive polymers such as polyacetylene for the positive and negative electrodes (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5
6-136419) is known, but when a conductive polymer is used for the positive electrode, the electrode capacity is insufficient, and when used for the negative electrode, self-discharge is large and the characteristics after storage are poor. This causes the inconvenience of stability.

また、正極体の主要成分がTiS2.MoS2のような
還移金属のカルコゲン化合物であり、負極体がLi又は
Liを主体とするアルカリ金属である非水電解液二次電
池は、高エネルギー密度を有するので商品化の努力が払
われている。
Moreover, the main component of the positive electrode body is TiS2. Efforts are being made to commercialize nonaqueous electrolyte secondary batteries, which are chalcogen compounds of reduced metals such as MoS2, and whose negative electrodes are Li or an alkali metal mainly composed of Li, because they have high energy density. There is.

このような二次電池の1例を第1図に示す0図はボタン
形非水電解液二次電池の縦断面図である。
An example of such a secondary battery is shown in FIG. 1, and FIG. 0 is a longitudinal sectional view of a button-type non-aqueous electrolyte secondary battery.

図において、lが正極体である。正極体1は、上記した
ような遷移金属カルコゲン化合物の粉末とポリテトラフ
ルオロエチレンのような結着剤との混合物をペレット化
又はシート化したものである。
In the figure, l is the positive electrode body. The positive electrode body 1 is made by pelletizing or sheeting a mixture of the above-mentioned transition metal chalcogen compound powder and a binder such as polytetrafluoroethylene.

2はセパレータで、例えば多孔質ポリプロピレン薄膜、
ポリプロピレン不織布のような保液性を有する材料で構
成され、正極体1の上に載置される。そして、このセパ
レータ2には、プロピレンカーボネート、1.2−ジメ
トキシエタン、1.3−ジオキソランのような非プロト
ン性有機溶媒に、Li0文04.LiA又04゜LiB
F4 、LiPF6 、LiAsF5のような電解質を
溶解せしめた所定濃度の非水電解液が含浸されている。
2 is a separator, for example, a porous polypropylene thin film,
It is made of a liquid-retentive material such as polypropylene nonwoven fabric, and is placed on the positive electrode body 1 . Then, this separator 2 is prepared by adding Li0F04. LiA or 04°LiB
It is impregnated with a non-aqueous electrolyte of a predetermined concentration in which an electrolyte such as F4, LiPF6, or LiAsF5 is dissolved.

3は、セパレータ2を介して正極体lに載置されている
負極体で、Li箔又はLiを主体とするアルカリ金属箔
で構成されている。
Reference numeral 3 denotes a negative electrode body placed on the positive electrode body l via the separator 2, and is made of Li foil or an alkali metal foil containing Li as a main component.

これら正極体l、セパレータ(非水電解液)2、及び負
極体3は全体として発電要素を構成する。そして、この
発電要素が正極缶4及び負極缶5から成る電池容器に内
蔵されて電池が組立てられる。6は絶縁バッキングであ
り、7は正極体1と正極缶4の間に介在せしめられた集
電体である。この集電体7は、通常、ニッケルネット、
ステンレス鋼製の金属金網、パンチトメタル、フオーム
メタルで構成され、ペレット化又はシート化された正極
体1の片面に圧着されている。
These positive electrode body 1, separator (non-aqueous electrolyte) 2, and negative electrode body 3 constitute a power generation element as a whole. Then, this power generation element is housed in a battery container consisting of a positive electrode can 4 and a negative electrode can 5, and a battery is assembled. 6 is an insulating backing, and 7 is a current collector interposed between the positive electrode body 1 and the positive electrode can 4. This current collector 7 is usually made of nickel net,
It is composed of a stainless steel wire mesh, punched metal, or foam metal, and is crimped onto one side of the positive electrode body 1 which is formed into pellets or sheets.

上記したような従来構造の二次電池においては、次のよ
うな問題が生じており、その改善が求められている。
In the secondary battery having the conventional structure as described above, the following problems have occurred, and improvement thereof is required.

それは、負極体がLi箔又はLiを主体とするアルカリ
金属の箔そのものであることに基づく問題である。すな
わち、電池の放電時には負極体からLiがLiイオンと
なって電解液に移動し、充電時にはこのLiイオンが金
属Liとなって再び負極体に電析するが、この充放電サ
イクルを反復させるとそれに伴って電析する金属Liは
デンドライト状となりかつ成長していき、最後には、こ
のデンドライト形状の金属Li電析物がセパレータを貫
通して正極体に達し、短絡現象を起すという問題である
。別言すれば、充放電サイクル寿命が短いという問題で
ある。
This is a problem based on the fact that the negative electrode body is a Li foil or an alkali metal foil mainly composed of Li. In other words, when the battery is discharged, Li from the negative electrode body becomes Li ions and moves to the electrolyte, and during charging, these Li ions become metal Li and are deposited on the negative electrode body again, but if this charge-discharge cycle is repeated, Along with this, the metal Li deposited becomes dendrite-like and grows, and finally, this dendrite-shaped metal Li deposit penetrates the separator and reaches the positive electrode body, causing a short circuit phenomenon. . In other words, the problem is that the charge/discharge cycle life is short.

かかる現状に鑑み、本発明者らは、よりエネルギー密度
が高く、充放電サイクル寿命が長く、また消費電流の増
大に対応しうる二次電池を開発すべく鋭意検討を重ねた
結果、本発明に到達した。
In view of the current situation, the present inventors have conducted intensive studies to develop a secondary battery that has higher energy density, longer charge/discharge cycle life, and can handle increased current consumption, and as a result, has developed the present invention. Reached.

(問題点を解決するための手段と作用)本発明の二次電
池は、正極体と、該正極体に載置されたセパレータと、
該セパレータに保持された電解質と、該セパレータに載
置された負極体と、該正極体及び/又は該負極体に包含
され充放電反応に対応して該正拳負極体間を移動する活
物質とから成る発電要素が内蔵された二次電池において
、 (a)正極体が、遷移金属カルコゲン化合物からなり、 (b)負極体が、水素/炭素の原子比0.10未満、X
線広角回折法による(002)面の面間隔(dQ02)
3.37Å以上3.75Å以下、C軸方向の結晶子の大
きさ(Lc)5Å以上150Å以下、細孔半径が10〜
250Aである細孔の積算細孔容積が1 、 OX I
 O’ml/g以上ならびに該積算細孔容積の分布が、 及び である炭素質材料からなり、 (c)活物質が、リチウム又はリチウムを主体とするア
ルカリ金属である ことを特徴とする。
(Means and effects for solving the problems) The secondary battery of the present invention includes a positive electrode body, a separator placed on the positive electrode body,
An electrolyte held in the separator, a negative electrode body placed on the separator, and an active material that is included in the positive electrode body and/or the negative electrode body and moves between the positive electrode bodies in response to charge/discharge reactions. (a) the positive electrode body is made of a transition metal chalcogen compound, (b) the negative electrode body has a hydrogen/carbon atomic ratio of less than 0.10,
Interplanar spacing (dQ02) of (002) plane by line wide-angle diffraction method
3.37 Å or more and 3.75 Å or less, crystallite size in the C-axis direction (Lc) of 5 Å or more and 150 Å or less, and pore radius of 10 to 150 Å
The integrated pore volume of a pore that is 250A is 1, OX I
O'ml/g or more and the integrated pore volume distribution is made of a carbonaceous material, and (c) the active material is lithium or an alkali metal mainly composed of lithium.

本発明の二次電池は、上記した(a)、(b)、(c)
、とりわけ(b)を具備するところに特徴を有するもの
であり、その他の要素は従来の二次電池と同じであって
よい。
The secondary battery of the present invention has the above-mentioned (a), (b), and (c).
, in particular, it is characterized by having (b), and other elements may be the same as conventional secondary batteries.

まず、本発明にかかる正極体は遷移金属カルコゲン化合
物からなるが、使用される遷移金属カルコゲン化合物と
しては、例えばV、Mo、Mn、Cr、Tf等の酸化物
や硫化物が挙げられ、■の酸化物、■の硫化物、Moの
酸化物、Moの硫化物、Mnの酸化物、Crの酸化物、
Tiの酸化物及びTiの硫化物が好ましい、さらに好ま
しくは、V20s t V@ OB、VO2、V235
 、VS2 、MoS2 、Mo53.MnO2、Cr
306 、 Cr205 、 TiS2及びTiO2で
ある。
First, the positive electrode body according to the present invention is made of a transition metal chalcogen compound, and examples of the transition metal chalcogen compound used include oxides and sulfides of V, Mo, Mn, Cr, Tf, etc. oxide, (■) sulfide, Mo oxide, Mo sulfide, Mn oxide, Cr oxide,
Ti oxides and Ti sulfides are preferred, more preferably V20s t V@OB, VO2, V235
, VS2, MoS2, Mo53. MnO2, Cr
306, Cr205, TiS2 and TiO2.

上記した遷移金属カルコゲン化合物が非晶質である場合
には、非晶質化は通常、溶融急冷法を用いて実施される
。また、非晶質の含水ゲルを調製して用いることもでき
る0本発明における非晶質物とは、X線回折を行なった
ときに、結晶に基づくピークが観察されない状態のもの
をいう、すなわち、非晶質化は、X線的に無定形なブロ
ードなハローを有する回折パターンより確認され、非晶
質物は長距離秩序が消滅した構造を有する。しかし、短
距離秩序は残存していることが各種分析の結果から確認
されている。
When the transition metal chalcogen compound described above is amorphous, amorphization is usually carried out using a melt quenching method. In addition, an amorphous hydrogel can be prepared and used. The amorphous substance in the present invention refers to a substance in which no crystal-based peak is observed when X-ray diffraction is performed, that is, Amorphization is confirmed by an X-ray diffraction pattern having an amorphous broad halo, and the amorphous material has a structure in which long-range order has disappeared. However, various analyzes have confirmed that short-range order remains.

さらに、なお−層の充放電サイクル特性のレベルアップ
の目的で、上記の遷移金属カルコゲン化合物に、金属L
iまたは遷移金属を添加することができる。添加量は、
遷移金属カルコゲン化合物に対して、Liは50モル%
未満、好ましくは30モル%未満であり、遷移金属は2
0モル%未満、好ましくは10モル%未満である。
Furthermore, for the purpose of improving the charge-discharge cycle characteristics of the Na-layer, metal L is added to the above-mentioned transition metal chalcogen compound.
i or a transition metal can be added. The amount added is
Li is 50 mol% relative to the transition metal chalcogen compound
less than 30%, preferably less than 30% by mole, and the transition metal is less than 2% by mole.
It is less than 0 mol%, preferably less than 10 mol%.

本発明にかかる正極体は例えば次のようにして製造され
る。すなわち、まず、上記結晶質の遷移金属カルコゲン
化合物を粉砕して所定粒径の粉末にする。その体積平均
粒径は500Q以下、好ましくは200%以下、さらに
好ましくは100Q以下、特に好ましくは50−以下で
ある。また、その比表面積は好ましくは1m″/g以上
、さらに好ましくは10m’/g以上、特に好ましくは
20m″/g以上である。
The positive electrode body according to the present invention is manufactured, for example, as follows. That is, first, the crystalline transition metal chalcogen compound is ground into powder with a predetermined particle size. The volume average particle size is 500Q or less, preferably 200% or less, more preferably 100Q or less, particularly preferably 50Q or less. Further, the specific surface area is preferably 1 m''/g or more, more preferably 10 m''/g or more, particularly preferably 20 m''/g or more.

遷移金属カルコゲン化合物粉末は、通常は所定量の結着
剤を添加して両者を充分に混練する。結着剤としそは、
ポリテトラフルオロエチレンのパウダーやディスバージ
ョン、ポリオレフィンのパウダー等が用いられ、好まし
い添加量は、遷移金属カルコゲン化合物に対し1〜10
重量%である。
Usually, a predetermined amount of a binder is added to the transition metal chalcogen compound powder, and the two are sufficiently kneaded. The binder and soo are
Polytetrafluoroethylene powder, dispersion, polyolefin powder, etc. are used, and the preferred amount added is 1 to 10% based on the transition metal chalcogen compound.
Weight%.

このとき、グラファイト、カーボンブラック等の導電材
料の粉末を、遷移金属カルコゲン化合物に対して50重
量%未満添加することもでき、好ましくは30重−量%
未満、さらに好ましくは15重量%である。
At this time, powder of a conductive material such as graphite or carbon black may be added in an amount of less than 50% by weight, preferably 30% by weight based on the transition metal chalcogen compound.
It is less than 15% by weight, more preferably 15% by weight.

得られた混練物を加圧成形し正極体とするが、遷移金属
カルコゲン化合物を単独で加圧成形して製造した箔を正
極体として使用することもできる。
The obtained kneaded product is pressure-molded to form a positive electrode body, but a foil produced by pressure-molding a transition metal chalcogen compound alone can also be used as a positive electrode body.

次に負極体について説明する。Next, the negative electrode body will be explained.

負極体は後述する炭素質材料の粉末成形体である。この
炭素質材料は、H/C(原子比)が0.10未満、d 
002が3.37Å以上3.75A以下、Lcが5Å以
上150Å以下、細孔半径が10〜250人である細孔
の積算細孔容積が1.0XlO−”J/g以上ならびに
該積算細孔容積の分布が、 細孔半径10〜250人の細孔の積算細孔容積及び のパラメータで特定される。
The negative electrode body is a powder compact made of a carbonaceous material, which will be described later. This carbonaceous material has a H/C (atomic ratio) of less than 0.10, d
002 is 3.37 Å or more and 3.75 A or less, Lc is 5 Å or more and 150 Å or less, and the pore radius is 10 to 250 pores, and the cumulative pore volume is 1.0XlO-"J/g or more, and the cumulative pore The volume distribution is specified by the parameters of pore radius, integrated pore volume of pores of 10 to 250 people.

本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料は、H/Cは
好ましくは0.07未満、さらに好ましくは0.05未
満である。この炭素質材料には、他の原子、例えば窒素
、酸素、ハロゲン等の原子が含まれていてもよいが、他
の原子/炭素原子(W子比)が、好ましくは0.10未
満、さらに好ましくは0.05未満、特に好ましくは0
.03未満である。
The H/C of the carbonaceous material used in the negative electrode body according to the present invention is preferably less than 0.07, more preferably less than 0.05. This carbonaceous material may contain other atoms such as nitrogen, oxygen, halogen, etc., but the ratio of other atoms/carbon atoms (W atom ratio) is preferably less than 0.10, and Preferably less than 0.05, particularly preferably 0
.. It is less than 03.

また、X線広角回折法により求めた(002)面の面間
隔d 002は、好ましくは3.39A以上3.70A
以下、さらに好ましくは3.41λ以上3.68A以下
であり、C軸方向の結晶子の大きさLcは、好ましくは
IOA以上gOA以下、さらに好ましくは12A以上7
0λ以下、特に好ましくは15A以上60Å以下である
In addition, the interplanar spacing d 002 of the (002) plane determined by X-ray wide-angle diffraction is preferably 3.39A or more and 3.70A.
The following is more preferably 3.41λ or more and 3.68A or less, and the crystallite size Lc in the C-axis direction is preferably IOA or more and gOA or less, and more preferably 12A or more and 7
It is 0 λ or less, particularly preferably 15 A or more and 60 Å or less.

H/C,d002およびLcのいずれかが上記範囲から
逸脱している場合は、負極体における充放電時の過電圧
が大きくなり、その結果、負極体からガスが発生して電
池の安全性が著しく損われる。
If any of H/C, d002 and Lc deviate from the above ranges, the overvoltage at the negative electrode during charging and discharging will increase, and as a result, gas will be generated from the negative electrode, significantly reducing the safety of the battery. be damaged.

しかも充放電サイクル特性も不満足になる。Moreover, the charge/discharge cycle characteristics are also unsatisfactory.

さらに、本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料は、
細孔半径が10〜250人である細孔の積算細孔容積が
好ましくは1 、5X 10’aJ/g以上、さらに好
マシくは2 、 OX 10=aJ/g以上、特に好ま
しくは3 、 OX 10−3aJ/g以上であり、そ
の分布は、好ましくは、 及び である。
Furthermore, the carbonaceous material used for the negative electrode body according to the present invention is
The cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 to 250 is preferably 1.5 x 10'aJ/g or more, more preferably 2.OX10 = aJ/g or more, particularly preferably 3. OX 10-3aJ/g or more, and its distribution is preferably: and.

本発明において、細孔半径に対する細孔容積の分布すな
わち細孔分布は、定容法を用いて平衡圧力下で試料に吸
着したガス量(または脱離したガス量)を測定すること
により求める。
In the present invention, the distribution of pore volume with respect to pore radius, that is, the pore distribution, is determined by measuring the amount of gas adsorbed to the sample (or the amount of gas desorbed) under equilibrium pressure using a constant volume method.

すなわち1本発明において積算細孔容積およびその分布
は以下のようにして求めたものを意味する。
That is, in the present invention, the cumulative pore volume and its distribution mean those determined as follows.

まず、細孔が円筒状であるとの仮定に基づき、次式 [式中、rには細孔のケルビン半径(入);rは沸点に
おける吸着ガス液体の表面張力(N2の場合77Kにお
いて8 、85 erg/c+m2) ; V。
First, based on the assumption that the pore is cylindrical, we use the following formula [where r is the Kelvin radius of the pore (in); r is the surface tension of the adsorbed gas liquid at the boiling point (8 , 85 erg/c+m2); V.

は吸着ガス液体の分子容量(N2の場合34.7ci+
31モル);Rはガス定数(8、314X10’  e
rg/に・モル);Tは吸着ガスの沸点(N2の場合7
7K);Pは吸着ガスの蒸気圧であり、P、、は冷却温
度での吸着ガスの飽和蒸気圧であり、P/Poは相対圧
力を表す] で示されるケルビン式より、細孔のケルビン半径rKを
求め、次いで真の細孔半径rpを次式%式% で求められる吸着したガス層の厚み(A)である] により求めた。
is the molecular capacity of the adsorbed gas liquid (34.7ci+ for N2)
31 moles); R is the gas constant (8, 314X10' e
rg/mol); T is the boiling point of the adsorbed gas (7 for N2);
7K); P is the vapor pressure of the adsorbed gas, P is the saturated vapor pressure of the adsorbed gas at the cooling temperature, and P/Po is the relative pressure] From the Kelvin equation shown, the Kelvin of the pore is The radius rK was determined, and then the true pore radius rp was determined using the following formula: % is the thickness (A) of the adsorbed gas layer determined by the formula %.

さらに、これらの値を用いて積算細孔容積およびその分
布をBarrett、 Joyner及びHalend
aにより提案されたB、J、H,法(J、 A、 C,
S、。
Furthermore, these values were used to calculate the integrated pore volume and its distribution according to Barrett, Joyner and Halend.
B, J, H, method (J, A, C,
S.

73.373.1951)により求めた。すなわち、次
式、 (丹’n−1に下げた時の脱離過程において蒸発がおき
る細孔の容積、 r pn:同上の脱離過程において蒸発がおきる細孔の
真の細孔半径 rkn ’同上の脱離過程において蒸発がおきる細孔の
ケルビン半径 Δt :同上の脱離過程における物理吸着層の厚さの変
化量 ■ =同上の脱離過程における脱離ガスの液体容積 A 、二同上の脱離過程において物理吸着していたJ ガスが脱離した時に得られた空の細孔壁の表面積であり
、円筒状の細孔であるとして、細孔容積から求める] で示した式を用いて、相対圧力P/P、を減少させて得
られる各脱離過程ごとのデータを使用して求めた。
73.373.1951). That is, the following formula, (volume of the pore where evaporation occurs in the desorption process when lowered to 2'n-1, r pn: true pore radius of the pore where evaporation occurs in the above desorption process rkn' Kelvin radius Δt of the pore where evaporation occurs in the above desorption process: Amount of change in the thickness of the physical adsorption layer during the above desorption process ■ = Liquid volume A of the desorbed gas in the above same desorption process, 2 Same as above This is the surface area of the empty pore wall obtained when the J gas physically adsorbed during the desorption process is desorbed, and is calculated from the pore volume assuming that the pore is cylindrical. It was determined using data for each desorption process obtained by decreasing the relative pressure P/P.

さらに、本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料にあ
っては、次に述べる特性を肴することが好ましい。
Furthermore, the carbonaceous material used for the negative electrode body according to the present invention preferably has the following characteristics.

すなわち、X線広角回折分析における(110)面の面
間隔dllOの2倍の距離aQ  (= 2 d 11
0)が、好ましくは2.38A以上かつ2.47A以下
、さらに好ましくは2.39Å以上かつ2.46A以下
、特に好ましくは2.40A以上かつ2.45A以下;
a軸方向の結晶子の大きさLaが好ましくはIOA以上
、さらに好ましくは15A以上かつ150Å以下、とく
に好ましくは19A以上かつ70λ以下である。
That is, the distance aQ (= 2 d 11
0) is preferably 2.38A or more and 2.47A or less, more preferably 2.39A or more and 2.46A or less, particularly preferably 2.40A or more and 2.45A or less;
The crystallite size La in the a-axis direction is preferably IOA or more, more preferably 15 A or more and 150 Å or less, particularly preferably 19 A or more and 70 λ or less.

また、波長5145Aのアルゴンイオンレーザ光を用い
たラマンスペクトル分析において、下記式: 1380±100cmの波数域におけるスペクトル強度
の積分値で定義されるG値が2.5未満であることが好
ましく、さらに好ましくは0.1〜1.5であり、特に
好ましくは0.2〜1.2である。
Further, in Raman spectrum analysis using argon ion laser light with a wavelength of 5145 A, the following formula: It is preferable that the G value defined by the integral value of the spectral intensity in the wave number region of 1380 ± 100 cm is less than 2.5, and Preferably it is 0.1 to 1.5, particularly preferably 0.2 to 1.2.

さらに電子スピン共鳴スペクトル分析において、−次微
分吸収曲線のシグナルの線幅(ΔHpp)が10ガウス
以上であるか、lOガウス未満の線幅のシグナルを有し
ないことが好ましい。
Furthermore, in electron spin resonance spectroscopy, it is preferable that the linewidth (ΔHpp) of the signal of the −th order differential absorption curve is 10 Gauss or more, or there is no signal with a linewidth less than 10 Gauss.

上述した本発明にかかる負極体に用いる炭素質材料は、
各種の形状をとりうるが、粒径100m以下の粒子であ
ることが好ましい、さらには比表面積が好ましくはlr
n”/’g以上、さらに好ましくは2m″/g以上、特
に好ましくは4m″/g以上である。上述の範囲を逸脱
すると活物質の担持量が減少し、電池の容量が小さくな
る。
The carbonaceous material used for the negative electrode body according to the present invention described above is
Although they can take various shapes, they are preferably particles with a particle size of 100 m or less, and more preferably a specific surface area of lr.
It is at least n''/'g, more preferably at least 2 m''/g, particularly preferably at least 4 m''/g. If it deviates from the above range, the amount of supported active material will decrease and the capacity of the battery will decrease.

このような炭素質材料は、例えば有機高分子化合物、縮
合多環炭化水素化合物、縮合多環炭化水素化合物、多環
複素環系化合物等の1種又は2種以上を焼成し、炭素化
することによって製造することができる。そのような出
発源としては、具体的には、例えばセルロース樹脂;フ
ェノール樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリ(α−ハロ
ゲン化アクリロニトリル)などのアクリル樹脂;ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩素化塩化ビニル
などのハロゲン化ビニル樹脂;ポリアミドイミド樹脂;
ポリアミド樹脂;ポリアセチレン、ポリ(p−フェニレ
ン)などの共役系樹脂のような任意の有機高分子化合物
;例えば、ナフタレン、フェナントレン、アントラセン
、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、ピ
セン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセンのような3
員環以上の単環炭化水声化合物が互いに2個以上縮合し
てなる縮合多環炭化水素化合物、又は、上記化合物のカ
ルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸イミドのよう
な誘導体、上記各化合物の混合物を主成分とする各種の
ピッチ;例えば、インドール、イソインドール、キノリ
ン、インキノリン、キノキサリン、フタラジン、カルバ
ゾール、アクリジン、フェナジン、フエナントロリンの
ような3員環以上の複素単環化合物が互いに少なくとも
2個以上結合するか、又は1個以上の3員環以上の単環
炭化水素化合物と結合してなる縮合複素環化合物、上記
各化合物のカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸
イミドのような誘導体、更にベンゼンの1.2,4.5
−テトラカルボン酸、その二無水物またはそのジイミド
;などをあげることができる。
Such carbonaceous materials can be produced by carbonizing one or more of organic polymer compounds, condensed polycyclic hydrocarbon compounds, condensed polycyclic hydrocarbon compounds, polycyclic heterocyclic compounds, etc. by firing them. It can be manufactured by Examples of such starting sources include, for example, cellulose resins; phenolic resins; acrylic resins such as polyacrylonitrile and poly(α-halogenated acrylonitrile); polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polychlorinated vinyl chloride, etc. halogenated vinyl resin; polyamideimide resin;
Polyamide resin; Any organic polymer compound such as conjugated resin such as polyacetylene, poly(p-phenylene); For example, naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene, picene, perylene, pentaphene, pentacene. like 3
A condensed polycyclic hydrocarbon compound formed by condensing two or more monocyclic hydrocarbon compounds with a member ring or more, or derivatives of the above compounds such as carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, and carboxylic acid imides, and each of the above compounds. Various pitches mainly composed of mixtures of Fused heterocyclic compounds formed by bonding at least two or more monocyclic hydrocarbon compounds of three or more members, such as carboxylic acids, carboxylic acid anhydrides, and carboxylic acid imides of each of the above compounds. derivatives, as well as benzene 1.2, 4.5
-tetracarboxylic acid, its dianhydride or its diimide; etc.

好ましくは、フェノール樹脂、セルロース樹脂、アクリ
ル樹脂、さらに好ましくはフェノール樹脂である。
Preferred are phenolic resins, cellulose resins, and acrylic resins, and more preferred are phenolic resins.

次いで、上述の出発源を後述の条件で焼成する。すなわ
ち、不活性ガス流下または真空下に、350〜1000
℃で焼成する。好ましくは不活性ガス流下に焼成し、そ
の際用いられる不活性ガスとしては、例えばN2 、A
r、He等を用いることができるが、経済性等の点から
N2が好ましい、また、焼成温度は好ましくは400〜
1000℃、さらに好ましくは500〜1000℃、特
に好ましくは600〜1000℃である。
Next, the above-mentioned starting material is fired under the conditions described below. That is, under an inert gas flow or under vacuum, 350 to 1000
Bake at ℃. Preferably, the firing is performed under an inert gas flow, and the inert gas used at that time includes, for example, N2, A
R, He, etc. can be used, but N2 is preferable from the point of view of economic efficiency, etc., and the firing temperature is preferably 400~400℃.
The temperature is 1000°C, more preferably 500 to 1000°C, particularly preferably 600 to 1000°C.

通常は2℃/時〜500℃/分、好ましくは5℃/時〜
100℃/分、さらに好ましくは10℃/時〜50℃/
分、特に好ましくは20℃/時〜10℃/分の昇温速度
で上述の焼成温度まで昇温し、さらにその温度で1分〜
10時間、好ましくは5分〜8時間、さらに好ましくは
lO分〜5時間、特に好ましくは20分〜3時間保持す
ることにより焼成を実施する。
Usually 2°C/hour to 500°C/min, preferably 5°C/hour to
100°C/min, more preferably 10°C/hour to 50°C/
The temperature is increased to the above-mentioned firing temperature at a heating rate of 20°C/hour to 10°C/minute, particularly preferably 20°C/hour to 10°C/minute, and then maintained at that temperature for 1 minute to
Firing is carried out by holding for 10 hours, preferably 5 minutes to 8 hours, more preferably 10 minutes to 5 hours, particularly preferably 20 minutes to 3 hours.

さらに、焼成を経た材料を不活性ガス流下または真空下
に1000℃を越え、かつ3000℃以下の温度で炭素
化する。このとき、系内の02濃度は好ましくは110
00PP以下、さらに好ましくは100 ppm以下、
特に好ましくは1 ppm〜50ppmである。02濃
度がこの範囲を超えると良好な炭素化が行われない。
Furthermore, the fired material is carbonized under an inert gas stream or under vacuum at a temperature of over 1000°C and below 3000°C. At this time, the 02 concentration in the system is preferably 110
00PP or less, more preferably 100 ppm or less,
Particularly preferably 1 ppm to 50 ppm. If the 02 concentration exceeds this range, good carbonization will not occur.

さらに、焼成・炭素化の工程の前、中間、後のいずれか
において粉砕工程を実施する。
Furthermore, a pulverization step is performed either before, during, or after the firing/carbonization step.

粉砕は、次の条件により行う、すなわち、v/v0≧1
.5 [式中、■は粉砕後の、かつvoは粉砕前の試料の定容
法により求めた相対圧力P/PG(吸着ガスがN2の場
合0.995)において吸着したガスの全容量を表す] となるべく粉砕を行う、この粉砕工程は2回以上実施す
ることもできる。粉砕工程は、好ましくは焼成争炭素化
の工程を経た後に実施する。
Grinding is carried out under the following conditions: v/v0≧1
.. 5 [In the formula, ■ represents the total volume of gas adsorbed at the relative pressure P/PG (0.995 when the adsorbed gas is N2) determined by the constant volume method of the sample after pulverization and before pulverization. ] This pulverization process can be carried out two or more times. The pulverization step is preferably carried out after the calcination carbonization step.

さらに、上記の各工程に加えて、CO2等の酸化性ガス
雰囲気下に500〜1500℃の温度で加熱する賦活化
の工程を加えることもできる。
Furthermore, in addition to the above-mentioned steps, an activation step of heating at a temperature of 500 to 1500° C. in an atmosphere of an oxidizing gas such as CO2 can also be added.

また、出発源としてカーボンブラックを用い、これを適
当な条件でさらに炭素化等の処理を施して炭素質材料と
してもよい。
Alternatively, carbon black may be used as a starting source and subjected to further treatment such as carbonization under appropriate conditions to produce a carbonaceous material.

かくして得られた炭素質材料から本発明にかかる負極体
を製造するには1例えば次のようにして行う。
To manufacture the negative electrode body according to the present invention from the carbonaceous material thus obtained, for example, it is carried out as follows.

上述の炭素質材料を単独で、または導電材、結着剤等と
混練した後、加圧成形して負極体とする。このとき使用
される導電材としてはアセチレンブラック、カーボンブ
ラック、11張黒鉛、金属粉末等が挙げられ、これらを
必要に応じて炭素質材料に対して50重量%未満、好ま
しくは30重量%未満、さらに好ましくは011〜10
重量%添加する。また、結着剤としては、ポリオレフィ
ン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹
脂等が挙げられ、これらを炭素質材料に対して20重量
%未満、好ましくは1〜10重量%添加する。
The above-mentioned carbonaceous material is used alone or after being kneaded with a conductive material, a binder, etc., and then pressure-molded to form a negative electrode body. Examples of the conductive material used at this time include acetylene black, carbon black, 11-layered graphite, metal powder, etc. If necessary, these may be added in an amount of less than 50% by weight, preferably less than 30% by weight, based on the carbonaceous material. More preferably 011-10
Add % by weight. Examples of the binder include polyolefin resins and fluororesins such as polytetrafluoroethylene, and these are added in an amount of less than 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight, based on the carbonaceous material.

次に活物質について述べる0本発明の二次電池における
活物質は、リチウム又はリチウムを主体とするアルカリ
金属であり、この活物質は、電池の充放電に対応して正
極体と負極体との間を往復移動する。活物質はあらかじ
め前述の正極体及び/又は負極体に担持させる。担持の
方法としては、例えば所定濃度のLiイオン又はアルカ
リ金属イオンを含有する電解液中に負極体を浸漬し、か
つ対極にLiを7ノードとして用い、負極体をカソード
にして電気分解させる方法を適用することができる。ま
た、同様の方法で正極体にリチウム又はリチウムを主体
とするアルカリ金属を担持させることができる。活物質
の担持は、このような電気化学的方法以外に化学的方法
、物理的方法によっても行うことができる。また、負極
体にLi金属シートをはり合わせて電池セルを構成し、
充放電反応によりLi金属を負極体に担持させることも
できる。
Next, we will discuss the active material. The active material in the secondary battery of the present invention is lithium or an alkali metal mainly composed of lithium. move back and forth between The active material is supported on the above-mentioned positive electrode body and/or negative electrode body in advance. As a method of supporting, for example, the negative electrode body is immersed in an electrolytic solution containing Li ions or alkali metal ions at a predetermined concentration, Li is used as a counter electrode as a 7 node, and the negative electrode body is used as a cathode to cause electrolysis. Can be applied. Further, in a similar manner, lithium or an alkali metal mainly composed of lithium can be supported on the positive electrode body. In addition to such an electrochemical method, the active material can be supported by a chemical method or a physical method. In addition, a battery cell is constructed by gluing a Li metal sheet to the negative electrode body,
Li metal can also be supported on the negative electrode body through a charge/discharge reaction.

本発明の二次電池は、上述した活物質を担持させた負極
体及び正極体を従来と同様の方法で他の要素と共に組込
んで製作することができる。すなわち、正極体と負極体
をセパレータを介して対峙させ、セパレータには通常、
L+金属塩又はアルカリ金属塩を溶解させた非水電解液
を保持させる。このとき用いられる非水電解液は前記し
た従来の二次電池に使用されるものを用いる。あるいは
、Liイオン又はアルカリ金属イオンの導電体である固
体電解質を正極体及び負極体の間に介在させることもで
きる。
The secondary battery of the present invention can be manufactured by incorporating the negative electrode body and the positive electrode body carrying the above-described active material together with other elements in a conventional manner. That is, the positive electrode body and the negative electrode body are faced to each other with a separator interposed between them, and the separator usually contains
A nonaqueous electrolyte in which an L+ metal salt or an alkali metal salt is dissolved is held. The nonaqueous electrolyte used at this time is the one used in the conventional secondary battery described above. Alternatively, a solid electrolyte that is a conductor of Li ions or alkali metal ions can be interposed between the positive electrode body and the negative electrode body.

かくして、本発明の二次電池においては、次のような反
応が進行する。すなわち、 充電時: 正極体では、V205  (Li)→ ! V205 +xLi” +xe 負極体では、C+xLi” +Xe+cl Li。
Thus, in the secondary battery of the present invention, the following reaction proceeds. That is, during charging: In the positive electrode body, V205 (Li) → ! V205 +xLi" +xe In the negative electrode body, C+xLi" +Xe+cl Li.

放電時: 正極体では、V20B +xLi” +xe−+V2O
5(Li)! 負極体では、C@ Li +C+xL’i” +xe! の反応である。
During discharge: In the positive electrode body, V20B +xLi” +xe-+V2O
5 (Li)! In the negative electrode body, the reaction is C@Li +C+xL'i" +xe!.

すなわち、本発明の二次電池において1例えば負極体で
は充電時にLiイオンのドープ現象が起り、また放電時
には負極体に担持されているLiイオンの脱ドープ現象
が生起して、可逆的な電気化学的酸化還元反応が充放電
に伴って進行するため、負極体がLi箔であった場合に
その表面で生起したデンドライト形状の電析物の形成は
なくなるのである。
That is, in the secondary battery of the present invention, for example, a doping phenomenon of Li ions occurs in the negative electrode body during charging, and a dedoping phenomenon of Li ions supported on the negative electrode body occurs during discharging, resulting in reversible electrochemical Since the target oxidation-reduction reaction progresses with charging and discharging, the formation of dendrite-shaped deposits that occur on the surface of the negative electrode body when it is a Li foil disappears.

なお、本発明において1元素分析、X線広角回折、なら
びに電子スピン共鳴スペクトルの各測定は下記方法によ
り実施した。
In the present invention, single-element analysis, X-ray wide-angle diffraction, and electron spin resonance spectroscopy were carried out by the following methods.

「元素分析」 サンプルを120℃で約15時間減圧乾燥し、その後ド
ライボックス内のホットプレート上で100℃において
1時間乾燥した。ついで、アルゴン雰囲気中でアルミニ
ウムカップにサンプリングし、燃焼により発生するC0
2ガスの重量から炭素含有量を、また、発生するH2O
の重量から水素含有量を求める。なお、後述する本発明
の実施例では、パーキンエルマー240C型元素分析計
を使用して測定した。
"Elemental Analysis" Samples were dried under reduced pressure at 120° C. for about 15 hours, then dried at 100° C. for 1 hour on a hot plate in a dry box. Then, the CO generated by combustion was sampled in an aluminum cup in an argon atmosphere.
2 The carbon content from the weight of the gas, and the generated H2O
Determine the hydrogen content from the weight of. In the Examples of the present invention described later, measurements were made using a PerkinElmer 240C elemental analyzer.

rX線広角回折」 (1)  (002)面の面間隔(d002 )および
(110)面の面間隔(dllG) 炭素質材料が粉末の場合はそのまま、微小片状の場合に
はメノウ乳鉢で粉末化し、試料に対して約15重量%の
X線標準用高純度シリコン粉末を内部標準物質として加
え混合し、試料セルにつめ、グラファイトモノクロメー
タ−で単色化したCuKa線を線源とし、反射式デイフ
ラクトメーター法によって広角X線回折曲線を測定する
0曲線の補正には、いわゆるローレンツ、偏光因子、吸
収因子、原子散乱因子等に関する補正は行なわず次の簡
便法を用いる。即ち(002)、および(110)回折
に相当する曲線のベースラインを引き、ベースラインか
らの実質強度をプロットし直して(002)面、および
(110)面の補正曲線を得る。この曲線のピーク高さ
の3分の2の高さに引いた角度軸に平行な線が回折曲線
と交わる線分の中点を求め、中点の角度を内部標準で補
正し、これを回折角の2倍とし、CuKa線の波長入と
から次式のブラッグ式によってd 002およびdll
oを求める。
rX-ray wide-angle diffraction" (1) Interplanar spacing between (002) planes (d002) and interplanar spacing between (110) planes (dllG) If the carbonaceous material is in the form of a powder, it can be left as is; if it is in the form of minute pieces, it can be powdered in an agate mortar. 15% by weight of high-purity silicon powder for X-ray standards was added to the sample as an internal standard substance, mixed, packed into a sample cell, and using a graphite monochromator as a monochromatic CuKa beam as a radiation source. To correct the 0 curve when measuring a wide-angle X-ray diffraction curve using the diffractometer method, the following simple method is used without making corrections regarding so-called Lorentz, polarization factors, absorption factors, atomic scattering factors, etc. That is, baselines of curves corresponding to (002) and (110) diffraction are drawn, and the real intensities from the baseline are plotted again to obtain correction curves for the (002) and (110) planes. Find the midpoint of the line segment where a line parallel to the angular axis drawn at two-thirds of the peak height of this curve intersects with the diffraction curve, correct the angle at the midpoint using an internal standard, and calculate this. d 002 and dll by the following Bragg equation from the wavelength input of the CuKa line.
Find o.

λ :1.5418A θ、θ′:doo2.dlloに相当する回折角(2)
C軸およびa軸方向の結晶子の大きさ:Lc ; La 前項で得た補正回折曲線において、ピーク高さの半分の
位置におけるいわゆる半価中βを用いてC軸およびa軸
方向の結晶子の大きさを次式より求める。
λ: 1.5418A θ, θ': doo2. Diffraction angle corresponding to dllo (2)
Crystallite size in the C-axis and a-axis directions: Lc; La In the corrected diffraction curve obtained in the previous section, the crystallite size in the C-axis and a-axis directions is Find the size using the following formula.

β+cosθ β・cowθ′ 形状因子Kについては種々議論もあるが、K=0.09
を用いた。入、θおよびθ′については前項と同じ意味
である。
β+cosθ β・cowθ′ There are various discussions about the shape factor K, but K=0.09
was used. Input, θ, and θ' have the same meanings as in the previous section.

「電子スピン共鳴の線幅:ΔHPPJ 電子スピン共鳴の一部微分吸収スベクトルはJEOL 
 JES−FE  IX  ESRxペクトロメーター
を用い、Xバンドで測定する。粉末状の試料はそのまま
、微小片状試料はメノウ乳鉢で粉末化して、外径2■の
毛細管に入れ、さらに毛細管を外径5■のESR管に入
れる。高周波磁場の変調中は6.3ガウスとする0以上
すべて、空気雰囲気下、23℃で行う、−次微分吸収ス
ペクトルのピーク間の線幅(ΔHpp)は、Mn”/M
gO標準試料を用いて決定する。
“Linewidth of electron spin resonance: ΔHPPJ Partial differential absorption vector of electron spin resonance is JEOL
Measure in the X band using a JES-FE IX ESRx spectrometer. Powdered samples are left as they are, and fine flake samples are pulverized in an agate mortar and placed in a capillary tube with an outer diameter of 2 mm, and the capillary tube is then placed in an ESR tube with an outer diameter of 5 mm. The peak-to-peak linewidth (ΔHpp) of the −th order differential absorption spectrum is Mn”/M when the modulation of the high-frequency magnetic field is 6.3 Gauss.
Determine using gO standard sample.

(実施例) 以下、実施例をあげて本発明を説明する。(Example) The present invention will be explained below with reference to Examples.

(1)正極体の製造 M n O2粉末80g、導電材としてのカーボンブラ
ック10gおよび結着剤としての粉末状のポリテトラフ
ルオロエチレン5gとを混練し、得られた混線物をロー
ル成形して厚み0.4m■のシートとした。
(1) Manufacture of positive electrode body 80 g of MnO2 powder, 10 g of carbon black as a conductive material, and 5 g of powdered polytetrafluoroethylene as a binder were kneaded, and the resulting mixed wire was roll-formed to give a thickness. It was made into a sheet of 0.4 m.

このシートの片面を集電体である線径0.1濡脂、60
メツシユのステンレス鋼ネットに圧着して正極とした。
One side of this sheet was coated with a wire diameter of 0.1 as a current collector, and
It was crimped onto a mesh stainless steel net to serve as a positive electrode.

(2)負極体の製造 オルトクレゾール108g、パラホルムアルデヒド32
gおよびエチルセロンルブ240gを硫1filogと
ともに反応器に仕込み、攪拌しながら115℃で4時間
反応させた0反応終了後NaHCO317gと水30g
とを加えて中和した。ついで、高速で攪拌しながら水2
文中に反応液を投入して沈澱してくる生成物をか別乾燥
して115gの線状高分子量ノボラック樹脂を得た。
(2) Manufacture of negative electrode body 108 g of orthocresol, 32 g of paraformaldehyde
g and 240 g of ethylseron lube were charged into a reactor along with 1 filog of sulfur and reacted at 115°C for 4 hours with stirring. After the reaction was completed, 17 g of NaHCO and 30 g of water were added.
It was neutralized by adding Next, add 2 ounces of water while stirring at high speed.
The reaction solution was added to the solution, and the precipitated product was separated and dried to obtain 115 g of a linear high molecular weight novolak resin.

上記のノボラック樹脂225gとへキサミン25gを5
00+1&/のメノウ製容器に入れ、直径30m1のメ
ノウ製ポール5個と直径20mmのメノウ製ボール10
個を入れてボールミルにセットし、20分間粉砕、混合
した。
5 g of the above novolak resin and 25 g of hexamine
Place in an agate container of 00+1&/, 5 agate poles with a diameter of 30 m1 and 10 agate balls with a diameter of 20 mm.
The mixture was placed in a ball mill, and ground and mixed for 20 minutes.

かくして得られたノボラック樹脂とへキサミンとの混合
パウダーを、N2ガス中、250℃で3時間加熱処理を
行った。さらに、このものを電気加熱炉にセットし、N
2ガス流下に250℃/時の速度で500℃まで昇温し
、さらに200℃/時の速度で900℃まで昇温し、そ
のままの温度に1.5時間保持して、その後自然放冷し
た。
The thus obtained mixed powder of novolac resin and hexamine was heat-treated at 250° C. for 3 hours in N2 gas. Furthermore, set this thing in an electric heating furnace, and
The temperature was raised to 500°C at a rate of 250°C/hour under two gas flows, and further raised to 900°C at a rate of 200°C/hour, maintained at that temperature for 1.5 hours, and then allowed to cool naturally. .

次に、焼成後の材料を別な電気炉にセットし、真空下に
25℃/分の速度で2100℃まで昇温し、そのままの
温度でさらに1.5時間加熱し、炭素化を実施した。
Next, the fired material was placed in a separate electric furnace, heated under vacuum at a rate of 25°C/min to 2100°C, and heated at that temperature for an additional 1.5 hours to carry out carbonization. .

かくして得られた炭素化物を2501klのメノウ製容
器に入れ、直径30濡嘗のメノウ製ボール1個、直径り
5m層のメノウ製ボール3個、及び直径20m層のメノ
ウ製ボール13側を入れてボールミルにセットし、V/
Vo≧5(V、Voは前記と同義)となるまで粉砕し、
目的とする炭素質材料を得た。
The carbonized product thus obtained was placed in a 2501 kl agate container, and 1 agate ball with a diameter of 30 ml, 3 agate balls with a diameter of 5 m layer, and 13 side of the agate ball with a diameter of 20 m layer were placed. Set it in a ball mill, and
Pulverize until Vo≧5 (V and Vo are the same as above),
The desired carbonaceous material was obtained.

この炭素質材料は、元素分析、X線広角回折等の分析の
結果、以下の特性を有していた。
As a result of analysis such as elemental analysis and X-ray wide-angle diffraction, this carbonaceous material had the following characteristics.

水素/炭素(原子比)=0.03 dog2 =3.6OA、Lc=13.6人a6(2d
Oo2)=2 、42A 、 La=21 、5人また
、濡洩アイオニクス社智オートソーブlを用いてこの炭
素質材料について、窒素ガスを吸着させ液体窒素温度(
77K)における脱離等混線を求め、これよりB、J、
H法にて積算細孔容積及びその分布を求めた。結果を以
下に示す。
Hydrogen/carbon (atomic ratio) = 0.03 dog2 = 3.6OA, Lc = 13.6 people a6 (2d
Oo2) = 2, 42A, La = 21, 5 people.Nitrogen gas was adsorbed on this carbonaceous material using Yuyuri Ionics Autosorb L, and the temperature of liquid nitrogen (
77K), and from this, B, J,
The integrated pore volume and its distribution were determined using the H method. The results are shown below.

細孔半径10〜250人である細孔の積算細孔容積は0
.02104wJ/g細孔半径10〜250人未満の細
孔の積算細孔容積細孔半径10〜250人の細孔の積算
細孔容積この炭素質材料に、体積平均粒径20−のポリ
エチレン粉末を7重量%混合した混合物を加圧成形して
、厚み0.5mmのペレットとした。
The cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 to 250 is 0.
.. 02104 wJ/g Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 to less than 250 pores Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 to 250 pores Add polyethylene powder with a volume average particle size of 20 to this carbonaceous material. The mixture containing 7% by weight was pressure molded to form pellets with a thickness of 0.5 mm.

(3)電池の組立 ステンレス鋼製の正極缶に、上記した正極体を集電体を
下にして着設し、その上にポリプロピレン不織布を載置
したのち、そこにLiC文o4を濃度1モル/文でプロ
ピレンカーボネートに溶解せしめた非水電解液を含浸せ
しめた。ついでその上に上記負極体を載置して発電要素
を構成した。
(3) Assembly of the battery Place the above-mentioned positive electrode body in a stainless steel positive electrode can with the current collector facing down, place a polypropylene nonwoven fabric on top of it, and then add LiC O4 at a concentration of 1 molar. / impregnated with a non-aqueous electrolyte dissolved in propylene carbonate. Then, the negative electrode body was placed thereon to form a power generation element.

なお、正極体は、電池に組込むに先立ち、濃度1モル/
文のLiイオン電解液中に浸漬し、正極体をカソードと
し、リチウムを7ノードとする電解処理に付した。電解
条件は、浴温20℃、電流密度1mA/cm2.電解時
間10時間とした。このような処理により、正極体には
容量6.01AhのLiが担持されたことになる。
Note that the positive electrode body should be prepared at a concentration of 1 mol/min before being incorporated into the battery.
The sample was immersed in a Li-ion electrolyte of 100% and subjected to electrolytic treatment using the positive electrode body as the cathode and lithium as the 7 nodes. The electrolytic conditions were a bath temperature of 20°C and a current density of 1mA/cm2. The electrolysis time was 10 hours. Through such treatment, Li with a capacity of 6.01 Ah was supported on the positive electrode body.

かくして、第1図に示したようなボタン形二次電池を製
作した。
In this way, a button-shaped secondary battery as shown in FIG. 1 was manufactured.

(4)電池の特性 このようにして製作した電池について、3〜2vの間で
定電圧充電−20にΩ定抵抗放電を反復し、5サイクル
及び100サイクルにおける電池の充電容量及び放電容
量を測定した。その結果を表1に示した。
(4) Characteristics of the battery The battery manufactured in this way was repeatedly charged at a constant voltage of 3 to 2 V and discharged at a constant resistance of -20 Ω, and the charging capacity and discharging capacity of the battery were measured at 5 cycles and 100 cycles. did. The results are shown in Table 1.

比較例1 (1)正極体の製造 実施例1と同様にして正極体を製造した。Comparative example 1 (1) Manufacture of positive electrode body A positive electrode body was manufactured in the same manner as in Example 1.

(2)負極体の製造 メゾフェースピッチlogを300℃、1.5ton/
am2に加熱・加圧してシート状に成形した。
(2) Negative electrode manufacturing mesoface pitch log at 300℃, 1.5ton/
It was heated and pressurized to am2 and formed into a sheet shape.

次いでこのシートをN2ガス中で1000℃/時の速度
で3000℃まで昇温し、さらにこの温度で1時間加熱
後自然放冷した。この焼成物をボールミルで粉砕し、平
均粒径500μの炭素質材料を得た。
Next, this sheet was heated to 3000° C. at a rate of 1000° C./hour in N2 gas, further heated at this temperature for 1 hour, and then allowed to cool naturally. This fired product was ground in a ball mill to obtain a carbonaceous material with an average particle size of 500 μm.

この炭素質材料は、分析の結果以下の特性を有していた
As a result of analysis, this carbonaceous material had the following properties.

水素/炭素(iK子比)=0.01 d(102=3.38A、Lc=156A10〜250
人の細孔半径を有する細孔の積算細孔容積  1.5X
10−3aJ/g未満この炭素質材料粉末とポリエチレ
ン粉末7型景%とを混合し、全体を加圧成形して厚み0
.5■のペレットにした。
Hydrogen/carbon (iK ratio) = 0.01 d (102 = 3.38A, Lc = 156A10~250
Cumulative pore volume of pores with human pore radius 1.5X
Less than 10-3aJ/g This carbonaceous material powder and 7% polyethylene powder were mixed and the whole was pressure-molded to a thickness of 0.
.. It was made into 5-inch pellets.

(3)電池の組立 実施例1と同様にして電池を組み立てた。(3) Battery assembly A battery was assembled in the same manner as in Example 1.

(4)電池の特性 実施例1と同様にして同一の条件で、電池特性を測定し
、結果を表1に併記した。
(4) Battery characteristics Battery characteristics were measured in the same manner as in Example 1 under the same conditions, and the results are also listed in Table 1.

比較例2 Li金属箔を負極体として用いた以外は実施例1と同様
にして、電池を組み立て、同一条件で電池特性を測定し
、その結果を表1に併記した。
Comparative Example 2 A battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that Li metal foil was used as the negative electrode body, and battery characteristics were measured under the same conditions. The results are also listed in Table 1.

[発明の効果] 本発明の二次電池は、充放電サイクル寿命が長く、信頼
性の高い電池であるので、繰返し充放電を行うことがで
き、種々の電子機器への使用が可能である。
[Effects of the Invention] The secondary battery of the present invention has a long charge/discharge cycle life and is a highly reliable battery, so it can be repeatedly charged and discharged and can be used in various electronic devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はボタン形構造の非水電解液二次電池の縦断面図
であり、第2図は積算細孔容積分布の図である。 l・・・正極体  2・・・セパレータ3・・・負極体
  4・・・正極缶 5・・・負極毎  6・・・絶縁バッキング7・・・集
電体 第1図
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery with a button-shaped structure, and FIG. 2 is a diagram of the integrated pore volume distribution. l...Positive electrode body 2...Separator 3...Negative electrode body 4...Positive electrode can 5...Each negative electrode 6...Insulating backing 7...Current collector Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】  正極体と、該正極体に載置されたセパレータと、該セ
パレータに保持された電解質と、該セパレータに載置さ
れた負極体と、該正極体及び/又は該負極体に包含され
充放電反応に対応して該正、負極体間を移動する活物質
とから成る発電要素が内蔵された二次電池において、 (a)正極体が、遷移金属カルコゲン化合物からなり、 (b)負極体が、水素/炭素の原子比0.10未満、X
線広角回折法による(002)面の面間隔(d_0_0
_2)3.37Å以上3.75Å以下、C軸方向の結晶
子の大きさ(Lc)5Å以上150Å以下、細孔半径が
10〜250Åである細孔の積算細孔容積が1.0×1
0^−^3ml/g以上ならびに該積算細孔容積の分布
が、 0.5≧細孔半径10Å以上20Å未満の細孔の積算細
孔容積/細孔半径10〜250Åの細孔の積算細孔容積
≧0.10.7≧細孔半径20Å以上100Å未満の細
孔の積算細孔容積/細孔半径10〜250Åの細孔の積
算細孔容積≧0.1及び 0.5≧細孔半径100〜250Åの細孔の積算細孔容
積/細孔半径10〜250Åの細孔の積算細孔容積≧0
.1である炭素質材料からなり、 (c)活物質が、リチウム又はリチウムを主体とするア
ルカリ金属である ことを特徴とする二次電池。
[Claims] A positive electrode body, a separator placed on the positive electrode body, an electrolyte held in the separator, a negative electrode body placed on the separator, and the positive electrode body and/or the negative electrode body. (a) The positive electrode body is made of a transition metal chalcogen compound; (a) the positive electrode body is made of a transition metal chalcogen compound; b) The negative electrode body has a hydrogen/carbon atomic ratio of less than 0.10,
Interplanar spacing (d_0_0) of (002) plane by line wide-angle diffraction method
_2) Cumulative pore volume of pores with 3.37 Å or more and 3.75 Å or less, crystallite size (Lc) in the C-axis direction of 5 Å or more and 150 Å or less, and pore radius of 10 to 250 Å is 1.0×1
0^-^3ml/g or more and the distribution of the cumulative pore volume is 0.5≧Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 Å or more and less than 20 Å/Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 to 250 Å Pore volume≧0.10.7≧Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 20 Å or more and less than 100 Å/Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 to 250 Å≧0.1 and 0.5≧pores Cumulative pore volume of pores with a radius of 100 to 250 Å / Cumulative pore volume of pores with a pore radius of 10 to 250 Å ≧ 0
.. 1, and (c) the active material is lithium or an alkali metal mainly composed of lithium.
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