JPH05151969A - リチウム電池用負極材料の製造方法 - Google Patents
リチウム電池用負極材料の製造方法Info
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- JPH05151969A JPH05151969A JP3089327A JP8932791A JPH05151969A JP H05151969 A JPH05151969 A JP H05151969A JP 3089327 A JP3089327 A JP 3089327A JP 8932791 A JP8932791 A JP 8932791A JP H05151969 A JPH05151969 A JP H05151969A
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 不活性雰囲気中、１９０〜５００℃の溶融リ
チウム中に、炭素材料を１０〜１２０分間浸漬してリチ
ウム化炭素を製造する。 【効果】 炭素材料のリチウム化が容易になされる。得
られたリチウム化炭素は、ＬｉＣ6 という構造を持ち、
高容量で安定性い優れたリチウム電池用負極材料を得る
ことができる。
チウム中に、炭素材料を１０〜１２０分間浸漬してリチ
ウム化炭素を製造する。 【効果】 炭素材料のリチウム化が容易になされる。得
られたリチウム化炭素は、ＬｉＣ6 という構造を持ち、
高容量で安定性い優れたリチウム電池用負極材料を得る
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム電池に用いら
れる負極材料の製造方法に関する。
れる負極材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウム電池に用いられる負極材
料としては、リチウム、リチウム−アルミニウム合金、
グラファイトなどの炭素があり、また炭素繊維にリチウ
ムを、電気的方法により、あるいはリチウム塩溶液に含
浸させたものも知られている。
料としては、リチウム、リチウム−アルミニウム合金、
グラファイトなどの炭素があり、また炭素繊維にリチウ
ムを、電気的方法により、あるいはリチウム塩溶液に含
浸させたものも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなリチウ
ム、リチウム−アルミニウム、炭素などの負極では、充
分なサイクル寿命が得られなかったり、充分な電池電圧
が得られないという問題がある。また、電気化学的方法
やリチウム塩含浸法により炭素にリチウムを吸蔵させた
負極もあるが、ＬｉＣ6 という結晶構造を作り出すこと
が困難で、従って容量が充分に出せない。本発明は、こ
のような従来技術の課題を背景になされたもので、電気
化学的方法やリチウム塩溶液に炭素を含浸するといった
方法をとらずに、炭素をリチウム化することができ、従
って高容量で安定性に優れている負極材料を得ることが
できるリチウム電池用負極材料の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
ム、リチウム−アルミニウム、炭素などの負極では、充
分なサイクル寿命が得られなかったり、充分な電池電圧
が得られないという問題がある。また、電気化学的方法
やリチウム塩含浸法により炭素にリチウムを吸蔵させた
負極もあるが、ＬｉＣ6 という結晶構造を作り出すこと
が困難で、従って容量が充分に出せない。本発明は、こ
のような従来技術の課題を背景になされたもので、電気
化学的方法やリチウム塩溶液に炭素を含浸するといった
方法をとらずに、炭素をリチウム化することができ、従
って高容量で安定性に優れている負極材料を得ることが
できるリチウム電池用負極材料の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶融リチウム
中に炭素材料を浸漬することを特徴とするリチウム電池
用負極材料の製造方法を提供するものである。
中に炭素材料を浸漬することを特徴とするリチウム電池
用負極材料の製造方法を提供するものである。
【０００５】本発明の製造方法に用いられる炭素材料
は、繊維、板状、棒状、スポンジなどのどのような形状
であってもよい。本発明では、このような炭素材料を、
好ましくはアセトンなどの有機溶媒で洗浄したのち、所
定時間、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性雰囲
気中で、１９０〜５００℃の溶融リチウムに浸漬する。
溶融リチウムの温度は、好ましくは２５０〜４５０℃で
ある。また、浸漬時間は、１０〜１２０分、好ましくは
１０〜６０分である。これらの条件の最適値は、炭素材
料やその形状、大きさによって異なり、スポンジ状炭素
材料（ポーラスカーボン；厚さ２mm）の場合、温度３０
０℃程度で３０〜６０分が最適である。浸漬終了後、冷
却し、表面に付着したリチウムを除去する。
は、繊維、板状、棒状、スポンジなどのどのような形状
であってもよい。本発明では、このような炭素材料を、
好ましくはアセトンなどの有機溶媒で洗浄したのち、所
定時間、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性雰囲
気中で、１９０〜５００℃の溶融リチウムに浸漬する。
溶融リチウムの温度は、好ましくは２５０〜４５０℃で
ある。また、浸漬時間は、１０〜１２０分、好ましくは
１０〜６０分である。これらの条件の最適値は、炭素材
料やその形状、大きさによって異なり、スポンジ状炭素
材料（ポーラスカーボン；厚さ２mm）の場合、温度３０
０℃程度で３０〜６０分が最適である。浸漬終了後、冷
却し、表面に付着したリチウムを除去する。
【０００６】本発明の製造方法により、すなわち溶融し
たリチウムへの炭素材料の浸漬によるリチウムの炭素中
への熱拡散作用により、得られたリチウム化炭素は、理
論値であるＬｉＣ6 の結晶構造を持ったものと、ＬｉＣ
7-12の混合物であり、これを用いることにより、容量が
大きく、かつ安定性に優れた負極材料を得ることができ
る。このようなリチウム化炭素を得ることは、従来より
行われている、電気化学的方法、あるいはリチウム塩溶
液に含浸させる方法では非常に難しかったものである。
たリチウムへの炭素材料の浸漬によるリチウムの炭素中
への熱拡散作用により、得られたリチウム化炭素は、理
論値であるＬｉＣ6 の結晶構造を持ったものと、ＬｉＣ
7-12の混合物であり、これを用いることにより、容量が
大きく、かつ安定性に優れた負極材料を得ることができ
る。このようなリチウム化炭素を得ることは、従来より
行われている、電気化学的方法、あるいはリチウム塩溶
液に含浸させる方法では非常に難しかったものである。
【０００７】このようにして得られたリチウム化炭素を
負極に用いる場合、そのまま負極として用いることもで
きるし、これを粉砕して粉状とし結合剤を加えて製品化
することもでき、どのような形状の負極も非常に容易に
作製することができる。例えば、本発明のリチウム化炭
素を負極の用いる場合、該リチウム化炭素粉末に導電性
バインダーを加え、ＳＵＳ板などの集電体に膜状に塗布
し、負極とすることができる。
負極に用いる場合、そのまま負極として用いることもで
きるし、これを粉砕して粉状とし結合剤を加えて製品化
することもでき、どのような形状の負極も非常に容易に
作製することができる。例えば、本発明のリチウム化炭
素を負極の用いる場合、該リチウム化炭素粉末に導電性
バインダーを加え、ＳＵＳ板などの集電体に膜状に塗布
し、負極とすることができる。
【０００８】本発明の負極材料は、リチウム電池の負極
として広範囲に使用でき、各種の正極、例えば二酸化マ
ンガン、五酸化バナジウムなどの酸化物やポリピロール
などの有機高分子を用いた正極などと組み合わせて使用
することができる。電解質溶液としては、ＬｉＣｌ
Ｏ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＢＦ4 などのＬｉ塩などの電
解質を溶媒により溶解された状態で使用され、この溶媒
としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネ
ート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどの１
種または２種以上の混合物を用いることができる。電池
システムとしては、多種の正極、電解質溶液との組み合
わせが可能である。また、電解質溶液の代わりにゲル状
電解質を用いることもできる。
として広範囲に使用でき、各種の正極、例えば二酸化マ
ンガン、五酸化バナジウムなどの酸化物やポリピロール
などの有機高分子を用いた正極などと組み合わせて使用
することができる。電解質溶液としては、ＬｉＣｌ
Ｏ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＢＦ4 などのＬｉ塩などの電
解質を溶媒により溶解された状態で使用され、この溶媒
としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネ
ート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどの１
種または２種以上の混合物を用いることができる。電池
システムとしては、多種の正極、電解質溶液との組み合
わせが可能である。また、電解質溶液の代わりにゲル状
電解質を用いることもできる。
【０００９】以下、本発明の負極材料を使用したリチウ
ム電池を図面を参照してさらに詳細に説明する。すなわ
ち、本発明の負極材料を使用したリチウム電池は、図１
に示すように一対の正極板１０と負極板２０とを側面封
止材３０を介して離反状態に配置し、前記正極板１０の
裏面に正極材料４０を圧着して正極５０を形成し、一方
負極板２０の裏面側にリチウム化炭素からなる負極材料
６０を圧着して負極７０を形成し、しかもこれらの正極
材料４０と負極材料６０との間にセパレータ８０を介在
させたものである。
ム電池を図面を参照してさらに詳細に説明する。すなわ
ち、本発明の負極材料を使用したリチウム電池は、図１
に示すように一対の正極板１０と負極板２０とを側面封
止材３０を介して離反状態に配置し、前記正極板１０の
裏面に正極材料４０を圧着して正極５０を形成し、一方
負極板２０の裏面側にリチウム化炭素からなる負極材料
６０を圧着して負極７０を形成し、しかもこれらの正極
材料４０と負極材料６０との間にセパレータ８０を介在
させたものである。
【００１０】前記正極板１０および負極板２０は、例え
ばＳＵＳ３０４などの導電性素材からなる基板である。
前記側面封止材３０は、正極板１０と負極板２０とを離
反状態に支持して電池の側面を封止するエポキシ樹脂な
どからなる絶縁部材である。前記正極５０に用いられる
正極材料４０としは、リチウム含有五酸化バナジウム、
リチウム含有二酸化マンガンなどの焼成体粒子を使用す
ることができる。前記セパレータ８０としては、多孔質
で電解液（前記電解質＋溶媒）を通したり含んだりする
ことできる、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ
プロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂製の不織布、
織布、編布などが使用でる。なお、このセパレータ８０
および電解液の代わりに、シート状の高分子架橋体に電
解質を含浸させたゲル状電解質を用いることもできる。
ばＳＵＳ３０４などの導電性素材からなる基板である。
前記側面封止材３０は、正極板１０と負極板２０とを離
反状態に支持して電池の側面を封止するエポキシ樹脂な
どからなる絶縁部材である。前記正極５０に用いられる
正極材料４０としは、リチウム含有五酸化バナジウム、
リチウム含有二酸化マンガンなどの焼成体粒子を使用す
ることができる。前記セパレータ８０としては、多孔質
で電解液（前記電解質＋溶媒）を通したり含んだりする
ことできる、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリ
プロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂製の不織布、
織布、編布などが使用でる。なお、このセパレータ８０
および電解液の代わりに、シート状の高分子架橋体に電
解質を含浸させたゲル状電解質を用いることもできる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
は必ずしもこの実施例に限定されない。 実施例１ 炭素材料として、ポーラスカーボンＳＧ−２００〔昭和
電工（株）製〕を用い、これをアセトンで洗浄したの
ち、アルゴンガス雰囲気下において、４００℃の溶融リ
チウム中へ浸漬した。３０分後、これを引上げ、材料表
面の余分なリチウムを落とし、室温で冷却した。炭素材
料の表面で生成したリチウム化炭素を削りとり、これの
Ｘ線回折を行った。結果を図２〜３に示す。図２がリチ
ウム化前のもの、図３がリチウム化したものであり、Ｌ
ｉＣ6 が生成していることが分かる。
は必ずしもこの実施例に限定されない。 実施例１ 炭素材料として、ポーラスカーボンＳＧ−２００〔昭和
電工（株）製〕を用い、これをアセトンで洗浄したの
ち、アルゴンガス雰囲気下において、４００℃の溶融リ
チウム中へ浸漬した。３０分後、これを引上げ、材料表
面の余分なリチウムを落とし、室温で冷却した。炭素材
料の表面で生成したリチウム化炭素を削りとり、これの
Ｘ線回折を行った。結果を図２〜３に示す。図２がリチ
ウム化前のもの、図３がリチウム化したものであり、Ｌ
ｉＣ6 が生成していることが分かる。
【００１２】次いで、得られたリチウム化炭素を用い、
電池を作製した。すなわち、前記のようにして得られた
リチウム化炭素を乳鉢で粉砕し、これにアセチレンブラ
ック、フッ素樹脂（テフロン）を、各々１０重量％加え
混合した。これを、圧粉成形し、ＳＵＳ３０４に圧着し
て負極とした。また、五酸化バナジウムの粉末とバイン
ダーとを混合してペースト状になしたものを、ＳＵＳ３
０４に塗布し、乾燥したものを正極とし、プロピレンカ
ーボネートとジメトキシエタンとの溶媒にＬｉＣｌＯ4
を１モル／ｌ溶解したものを電解液として使用し、図１
のような電池を組み立てた。この負極の容量は、１４２
Ａｈ／ｋｇを示した。さらに、１．５ｍＡ／cm以上の電
流密度をもって放電することが確認された。
電池を作製した。すなわち、前記のようにして得られた
リチウム化炭素を乳鉢で粉砕し、これにアセチレンブラ
ック、フッ素樹脂（テフロン）を、各々１０重量％加え
混合した。これを、圧粉成形し、ＳＵＳ３０４に圧着し
て負極とした。また、五酸化バナジウムの粉末とバイン
ダーとを混合してペースト状になしたものを、ＳＵＳ３
０４に塗布し、乾燥したものを正極とし、プロピレンカ
ーボネートとジメトキシエタンとの溶媒にＬｉＣｌＯ4
を１モル／ｌ溶解したものを電解液として使用し、図１
のような電池を組み立てた。この負極の容量は、１４２
Ａｈ／ｋｇを示した。さらに、１．５ｍＡ／cm以上の電
流密度をもって放電することが確認された。
【００１３】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、炭素材料の
リチウム化が電気化学的方法よりもはるかに容易になさ
れ、しかも得られたリチウム化炭素はＬｉＣ6 という構
造を持つため、高容量で安定性に優れたリチウム電池用
負極材料を得ることができる。
リチウム化が電気化学的方法よりもはるかに容易になさ
れ、しかも得られたリチウム化炭素はＬｉＣ6 という構
造を持つため、高容量で安定性に優れたリチウム電池用
負極材料を得ることができる。
【図１】本発明のリチウム電池用負極材料を使用したリ
チウム電池の断面図である。
チウム電池の断面図である。
【図２】実施例１で行ったＸ線回折のパターンであり、
リチウム溶融液に浸漬前の炭素のＸ線回折パターンであ
る。
リチウム溶融液に浸漬前の炭素のＸ線回折パターンであ
る。
【図３】実施例１で行ったＸ線回折のパターンであり、
リチウム溶融液に浸漬後のリチウム化炭素のＸ線回折パ
ターンである。
リチウム溶融液に浸漬後のリチウム化炭素のＸ線回折パ
ターンである。
４０ 正極材料 ６０ 負極材料 ８０ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出町 敦 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 野口 実 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 溶融リチウム中に炭素材料を浸漬するこ
とを特徴とするリチウム電池用負極材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3089327A JP3071856B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | リチウム電池用負極材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3089327A JP3071856B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | リチウム電池用負極材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151969A true JPH05151969A (ja) | 1993-06-18 |
| JP3071856B2 JP3071856B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=13967581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3089327A Expired - Fee Related JP3071856B2 (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | リチウム電池用負極材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3071856B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102324509A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-18 | 北京工业大学 | 一种亚稳相LiC6合金的制备方法 |
| CN109309197A (zh) * | 2017-07-26 | 2019-02-05 | 中能中科（天津）新能源科技有限公司 | 提高锂碳复合材料批量化生产的产率的方法及其设备 |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP3089327A patent/JP3071856B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102324509A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-18 | 北京工业大学 | 一种亚稳相LiC6合金的制备方法 |
| CN109309197A (zh) * | 2017-07-26 | 2019-02-05 | 中能中科（天津）新能源科技有限公司 | 提高锂碳复合材料批量化生产的产率的方法及其设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3071856B2 (ja) | 2000-07-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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