JPH05242880A - 二次電池用電極 - Google Patents
二次電池用電極Info
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- JPH05242880A JPH05242880A JP3065687A JP6568791A JPH05242880A JP H05242880 A JPH05242880 A JP H05242880A JP 3065687 A JP3065687 A JP 3065687A JP 6568791 A JP6568791 A JP 6568791A JP H05242880 A JPH05242880 A JP H05242880A
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- pitch
- carbon material
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エネルギー密度・放電特性・サイクル特性に
優れた二次電池用電極、殊にリチウム二次電池用電極を
提供する。 【構成】 二次元構造、即ち炭素六角網面がフィルムの
膜面と平行して面状に配向している微細構造を有するカ
ーボン材フィルムを活物質の担持体として使用する。
優れた二次電池用電極、殊にリチウム二次電池用電極を
提供する。 【構成】 二次元構造、即ち炭素六角網面がフィルムの
膜面と平行して面状に配向している微細構造を有するカ
ーボン材フィルムを活物質の担持体として使用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエネルギー密度・放電特
性・サイクル特性に優れた二次電池用電極、殊にリチウ
ム二次電池用電極に関する。
性・サイクル特性に優れた二次電池用電極、殊にリチウ
ム二次電池用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】負極活物質としてリチウム、正極活物質
として金属カルコゲン化物、金属酸化物を用い、電解液
として非プロトン性有機溶媒に種々の塩を溶解させたも
のを用いた、いわゆるリチウム二次電池は高エネルギー
密度型二次電池の一種として注目され、盛んに研究が行
われている。しかしながら、従来のリチウム電池では、
負極活物質としてのリチウムは箔状の如き単体で用いら
れることが多く、充放電を繰り返すうちに、樹枝状リチ
ウムが析出して両極が短絡するため充放電のサイクル寿
命が短いという欠点を有する。
として金属カルコゲン化物、金属酸化物を用い、電解液
として非プロトン性有機溶媒に種々の塩を溶解させたも
のを用いた、いわゆるリチウム二次電池は高エネルギー
密度型二次電池の一種として注目され、盛んに研究が行
われている。しかしながら、従来のリチウム電池では、
負極活物質としてのリチウムは箔状の如き単体で用いら
れることが多く、充放電を繰り返すうちに、樹枝状リチ
ウムが析出して両極が短絡するため充放電のサイクル寿
命が短いという欠点を有する。
【０００３】そこで、アルミニウムや、鉛、カドミウム
及びインジウムを含む可融性合金を用い、充電時にリチ
ウムを合金として析出させ、放電時には合金からリチウ
ムを溶解させる方法が提案されている［米国特許第４０
０２４９号（１９７７）参照］。しかし、このような方
法では、樹枝状リチウムの析出は抑止できるが、エネル
ギー密度は、低下する。さらに、放電容量を向上させる
ことを目的に、リチウムをカーボン材に担持させようと
いう試みも種々行われている。例えば、種々の繊維状、
あるいは粉末状のカーボン材を用いる試みがなされてい
る。
及びインジウムを含む可融性合金を用い、充電時にリチ
ウムを合金として析出させ、放電時には合金からリチウ
ムを溶解させる方法が提案されている［米国特許第４０
０２４９号（１９７７）参照］。しかし、このような方
法では、樹枝状リチウムの析出は抑止できるが、エネル
ギー密度は、低下する。さらに、放電容量を向上させる
ことを目的に、リチウムをカーボン材に担持させようと
いう試みも種々行われている。例えば、種々の繊維状、
あるいは粉末状のカーボン材を用いる試みがなされてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カーボ
ン材をリチウムの担持体に用いた従来のリチウム二次電
池では、充放電による電極の損傷やバインダーに由来す
る性能低下が指摘されていた。即ち、層状構造を有する
カーボン材の層間にリチウムが侵入する際に結晶子が膨
張するため、充放電サイクルを繰り返すうちに歪みが生
じ、ついには結晶子の破壊が起こる。また、通常のカー
ボン材を平板状（薄膜状）の電極に加工するにはバイン
ダーの添加が必要であり、添加量に応じて放電容量が低
下するとか、あるいは充放電時におけるバインダーの分
解により電極寿命が短縮されるという問題がある。従っ
て、これらの点をさらに改良したリチウム二次電池の出
現が要望されていた。
ン材をリチウムの担持体に用いた従来のリチウム二次電
池では、充放電による電極の損傷やバインダーに由来す
る性能低下が指摘されていた。即ち、層状構造を有する
カーボン材の層間にリチウムが侵入する際に結晶子が膨
張するため、充放電サイクルを繰り返すうちに歪みが生
じ、ついには結晶子の破壊が起こる。また、通常のカー
ボン材を平板状（薄膜状）の電極に加工するにはバイン
ダーの添加が必要であり、添加量に応じて放電容量が低
下するとか、あるいは充放電時におけるバインダーの分
解により電極寿命が短縮されるという問題がある。従っ
て、これらの点をさらに改良したリチウム二次電池の出
現が要望されていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる事情に鑑み、本発
明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特徴的な微細構造を
有するフィルム状カーボン材を活物質の担持体として用
いることにより、意外にも前記課題を解決できることを
見い出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明
は、二次元構造を有するフィルム状カーボン材を活物質
の担持体として用いたことを特徴とする二次電池用電極
を提供するものである。
明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特徴的な微細構造を
有するフィルム状カーボン材を活物質の担持体として用
いることにより、意外にも前記課題を解決できることを
見い出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明
は、二次元構造を有するフィルム状カーボン材を活物質
の担持体として用いたことを特徴とする二次電池用電極
を提供するものである。
【０００６】まず、本発明電極で用いる特別のカーボン
材について説明する。かかるカーボン材は二次元構造を
有するフィルム状カーホン材である。従来の活物質担持
体としてのカーボン材はたとえシート状等に加工しても
本発明におけるごとき二次元構造を付与することはでき
ず、後記する本発明の顕著なる効果はかかる特別の構造
を有するカーボン材の採用により初めて奏されるもので
ある。ここに、本明細書中で用いる「二次元構造」なる
語は、炭素六角網面がカーボン材フィルムの膜面と平行
して面状に配向している構造を意味する。この二次元構
造の存在は、例えば、光学的に走査型電子顕微鏡または
Ｘ線極点図形法によって確認し評価できる。
材について説明する。かかるカーボン材は二次元構造を
有するフィルム状カーホン材である。従来の活物質担持
体としてのカーボン材はたとえシート状等に加工しても
本発明におけるごとき二次元構造を付与することはでき
ず、後記する本発明の顕著なる効果はかかる特別の構造
を有するカーボン材の採用により初めて奏されるもので
ある。ここに、本明細書中で用いる「二次元構造」なる
語は、炭素六角網面がカーボン材フィルムの膜面と平行
して面状に配向している構造を意味する。この二次元構
造の存在は、例えば、光学的に走査型電子顕微鏡または
Ｘ線極点図形法によって確認し評価できる。
【０００７】以下、図面を参照し、このような特別の構
造を有するカーボン材の製造について説明する。図１は
カーボン材の製造に用いる押出装置の概略を示す斜視図
であり、図２はその正面図である。また、図３は図１に
示す装置のノズルと気流吹出口との概略を示す断面図で
ある。カーボン材を製造するための前駆体原料として
は、石炭系または石油系のメソフェーズピッチが使用で
き、等方性ピッチをある程度含んでいても差し支えな
い。
造を有するカーボン材の製造について説明する。図１は
カーボン材の製造に用いる押出装置の概略を示す斜視図
であり、図２はその正面図である。また、図３は図１に
示す装置のノズルと気流吹出口との概略を示す断面図で
ある。カーボン材を製造するための前駆体原料として
は、石炭系または石油系のメソフェーズピッチが使用で
き、等方性ピッチをある程度含んでいても差し支えな
い。
【０００８】最初の工程では、溶融したピッチをスリッ
ト状ノズルから押し出して、フィルム状ないしはシート
状の形状を付与する。かかる工程用の特別の装置が図１
〜３に示す押出装置である。まず、図１を参照し、溶融
ピッチを装置(１)に供給し、スリット型ノズル(４)（図
３参照）からシート状に押し出し、次いで押し出された
シート状ピッチ(２)を巻取装置(３)に牽引して巻取る。
装置(１)には、フィルム状ないしはシート状にて巻き取
ることができるように工夫がなされている。
ト状ノズルから押し出して、フィルム状ないしはシート
状の形状を付与する。かかる工程用の特別の装置が図１
〜３に示す押出装置である。まず、図１を参照し、溶融
ピッチを装置(１)に供給し、スリット型ノズル(４)（図
３参照）からシート状に押し出し、次いで押し出された
シート状ピッチ(２)を巻取装置(３)に牽引して巻取る。
装置(１)には、フィルム状ないしはシート状にて巻き取
ることができるように工夫がなされている。
【０００９】即ち、装置(１)には、シート状ピッチ(２)
の幅方向両端面近傍に向けて且つスリット中央点Ｃを通
るスリット長さ方向に垂直な仮想面Ｐに対称な方向に、
外向成分および下向成分の分力を有する気流を吹き付け
るための少なくとも２個の気流吹出口(５)が装備されて
いる。図１および図３を参照し、気流吹出口(５)は、ス
リット型ノズル(４)の片面側に２個の気流吹出口(５)
と、その反対側面に図２と同様の配置で２個の気流吹出
口(５)が設けられている。
の幅方向両端面近傍に向けて且つスリット中央点Ｃを通
るスリット長さ方向に垂直な仮想面Ｐに対称な方向に、
外向成分および下向成分の分力を有する気流を吹き付け
るための少なくとも２個の気流吹出口(５)が装備されて
いる。図１および図３を参照し、気流吹出口(５)は、ス
リット型ノズル(４)の片面側に２個の気流吹出口(５)
と、その反対側面に図２と同様の配置で２個の気流吹出
口(５)が設けられている。
【００１０】このように複数の気流吹出口を配すること
により、スリット型ノズル(４)から出て巻取装置(３)に
牽引されつつあるシート状ピッチ(２)が十分に固化する
前に、換言すればまだスリット型ノズル(４)の直下に位
置する時点で、シート状ピッチ(２)の幅方向両端部近傍
に気流を吹き付けて当該シート状ピッチ(２)を幅方向に
広げる分力を作用させることにより、ネックダウン現象
が抑制されて、広幅のテープ状ピッチフィルム(６)が得
られるのである。
により、スリット型ノズル(４)から出て巻取装置(３)に
牽引されつつあるシート状ピッチ(２)が十分に固化する
前に、換言すればまだスリット型ノズル(４)の直下に位
置する時点で、シート状ピッチ(２)の幅方向両端部近傍
に気流を吹き付けて当該シート状ピッチ(２)を幅方向に
広げる分力を作用させることにより、ネックダウン現象
が抑制されて、広幅のテープ状ピッチフィルム(６)が得
られるのである。
【００１１】吹付気体は５０〜１００ｍ／秒程度の速度
（気流吹出口の出口での速度）で吹き付けることが好ま
しく、また、吹付量は気流吹出口１箇所当たり０.４〜
０.５リットル／分とするのが好ましい。吹付気体の種
類としては、空気、窒素、ガス燃焼廃ガス等を使用する
ことができる。その温度は、通常、シート状ピッチ(２)
が巻取によって延伸され得る２００〜４００℃の範囲と
し、好ましくは２５０〜３５０℃の範囲とする。気流吹
出口(５)は、シート状ピッチ(２)の両端部近傍に両面か
ら気流を吹き付けることができるように、各端部近傍に
少なくとも２箇所づつ、合計して少なくとも４箇所に設
けるのが好ましい。
（気流吹出口の出口での速度）で吹き付けることが好ま
しく、また、吹付量は気流吹出口１箇所当たり０.４〜
０.５リットル／分とするのが好ましい。吹付気体の種
類としては、空気、窒素、ガス燃焼廃ガス等を使用する
ことができる。その温度は、通常、シート状ピッチ(２)
が巻取によって延伸され得る２００〜４００℃の範囲と
し、好ましくは２５０〜３５０℃の範囲とする。気流吹
出口(５)は、シート状ピッチ(２)の両端部近傍に両面か
ら気流を吹き付けることができるように、各端部近傍に
少なくとも２箇所づつ、合計して少なくとも４箇所に設
けるのが好ましい。
【００１２】次の工程では、炭素繊維の製造で採用され
ている常法に準じ、先の工程で得られたピッチフィルム
（通常厚さ１２〜５０μｍ、幅２〜４５ｍｍ）を不融化
する。この不融化工程は後の炭素化、黒鉛化においてフ
ィルムないしシート形状を保持することを目的とする。
不融化は、例えば、空気雰囲気中、２８０〜３４０℃の
範囲の温度で行うことができる。不融化に要する時間は
シート状ピッチの厚みに応じて適宜選択することがで
き、薄い程短時間で完了できる。
ている常法に準じ、先の工程で得られたピッチフィルム
（通常厚さ１２〜５０μｍ、幅２〜４５ｍｍ）を不融化
する。この不融化工程は後の炭素化、黒鉛化においてフ
ィルムないしシート形状を保持することを目的とする。
不融化は、例えば、空気雰囲気中、２８０〜３４０℃の
範囲の温度で行うことができる。不融化に要する時間は
シート状ピッチの厚みに応じて適宜選択することがで
き、薄い程短時間で完了できる。
【００１３】最後の工程となる前記不融化物の焼成は、
所望するカーボン材フィルムの電気抵抗に応じた温度に
て行うことができる。即ち、焼成温度が高くなるにつれ
て、炭化度、黒鉛化度が高くなり、電気抵抗の小さな炭
素化は、不活性雰囲気（窒素、二酸化炭素、アルゴン等
の雰囲気）中、１０００〜２０００℃の範囲の温度で行
うことができる。また、不融化物の黒鉛化は、アルゴン
等の雰囲気中、２０００〜３０００℃の範囲の温度で行
うことができる。
所望するカーボン材フィルムの電気抵抗に応じた温度に
て行うことができる。即ち、焼成温度が高くなるにつれ
て、炭化度、黒鉛化度が高くなり、電気抵抗の小さな炭
素化は、不活性雰囲気（窒素、二酸化炭素、アルゴン等
の雰囲気）中、１０００〜２０００℃の範囲の温度で行
うことができる。また、不融化物の黒鉛化は、アルゴン
等の雰囲気中、２０００〜３０００℃の範囲の温度で行
うことができる。
【００１４】以上の工程により、本発明の電極で用いる
ことができる、通常は厚みが１０〜４０μｍ、幅が１.
５〜４０ｍｍ程度の特別のカーボン材が得られる。この
カーボン材に、例えば電解法によって活物質を担持させ
ることにより本発明の二次電池用電極が得られる。実際
の電池への使用に際しては、電極への加工を行う上で、
フィルムの幅が２ｍｍ以上となる平板状またはリボン状
（テープ状）の形状にて使用するのが好ましい。
ことができる、通常は厚みが１０〜４０μｍ、幅が１.
５〜４０ｍｍ程度の特別のカーボン材が得られる。この
カーボン材に、例えば電解法によって活物質を担持させ
ることにより本発明の二次電池用電極が得られる。実際
の電池への使用に際しては、電極への加工を行う上で、
フィルムの幅が２ｍｍ以上となる平板状またはリボン状
（テープ状）の形状にて使用するのが好ましい。
【００１５】かくして、本発明の二次電池用電極は、殊
にリチウム二次電池用負極として、通常用いられるプロ
ピレンカーボネート、エテレンカーボネート、γ−ブチ
ロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒ
ドロフラン、ジオキソラン、４−メチルジオキソラン、
スルホラン、アセトニトリル等の電解液、ＭｎＯ2、Ｖ2
Ｏ5等の正極と組み合わせて、常法により、二次電池に
組み立てることができ、ポータブル電子機器等の電源、
その他各種メモリーやソーラーのバックアップ等に好適
に使用することができる。
にリチウム二次電池用負極として、通常用いられるプロ
ピレンカーボネート、エテレンカーボネート、γ−ブチ
ロラクトン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒ
ドロフラン、ジオキソラン、４−メチルジオキソラン、
スルホラン、アセトニトリル等の電解液、ＭｎＯ2、Ｖ2
Ｏ5等の正極と組み合わせて、常法により、二次電池に
組み立てることができ、ポータブル電子機器等の電源、
その他各種メモリーやソーラーのバックアップ等に好適
に使用することができる。
【００１６】ところで、本発明の電極を用いた二次電池
はエネルギー密度、放電特性、サイクル特性に優れたも
のであるが、これは前記した特別なカーボン材に由来す
るものであり、以下にかかる効果が奏される理由を説明
する。結晶子に層状構造をもつカーボン材を二次電池の
電極に用いた場合、充放電の際に層間に化学種が侵入・
脱離するが、それに伴って結晶子のｃ軸方向への膨張・
収縮が起こる。この膨張・収縮が繰り返されると、電極
面と平行方向に歪みが増加し、ついには電極の破壊が起
こる。しかるに、本発明における二次元構造のカーボン
材では結晶子のａ軸方向が電極面と平行に配向している
ため、その膨張・収縮が電極面と垂直方向に起こること
になり、電極は破壊されにくい。
はエネルギー密度、放電特性、サイクル特性に優れたも
のであるが、これは前記した特別なカーボン材に由来す
るものであり、以下にかかる効果が奏される理由を説明
する。結晶子に層状構造をもつカーボン材を二次電池の
電極に用いた場合、充放電の際に層間に化学種が侵入・
脱離するが、それに伴って結晶子のｃ軸方向への膨張・
収縮が起こる。この膨張・収縮が繰り返されると、電極
面と平行方向に歪みが増加し、ついには電極の破壊が起
こる。しかるに、本発明における二次元構造のカーボン
材では結晶子のａ軸方向が電極面と平行に配向している
ため、その膨張・収縮が電極面と垂直方向に起こること
になり、電極は破壊されにくい。
【００１７】また、通常のカーボン材のようなアスペク
ト比の小さい粉体材料を電池用電極として平板状・薄膜
状・ブロック状に加工する場合には、適量の高分子バイ
ンダーの添加を要する。そのため、バインダーの添加量
に相当する分だけカーボン量が減少するため、単位重量
または単位体積当たりの電池放電容量が低下するという
問題、および充放電時における電解反応によってバイン
ダー部分が分解して電極寿命が短縮されるという問題が
生じる。しかしながら、本発明で使用するごときフィル
ム状カーボン材では、バインダーの添加が必要なく、ま
た平板状またはリボン状に裁断してそのまま使用できる
ので特に電極用に加工する必要がないため、電池放電容
量・電池寿命・生産性を著しく向上させることができ
る。
ト比の小さい粉体材料を電池用電極として平板状・薄膜
状・ブロック状に加工する場合には、適量の高分子バイ
ンダーの添加を要する。そのため、バインダーの添加量
に相当する分だけカーボン量が減少するため、単位重量
または単位体積当たりの電池放電容量が低下するという
問題、および充放電時における電解反応によってバイン
ダー部分が分解して電極寿命が短縮されるという問題が
生じる。しかしながら、本発明で使用するごときフィル
ム状カーボン材では、バインダーの添加が必要なく、ま
た平板状またはリボン状に裁断してそのまま使用できる
ので特に電極用に加工する必要がないため、電池放電容
量・電池寿命・生産性を著しく向上させることができ
る。
【００１８】さらに、電池特性に大きく影響を及ぼす因
子として、電気伝導性や熱伝導性が挙げられる。カーボ
ンのπ電子は炭素原子の六角網目構造による共役系の中
で移動するため、カーボン結晶の配向の乱れは電気伝導
性の低下やジュール熱の増加をもたらす原因となる。し
かるに、本発明で使用する二次元構造のカーボン材で
は、結晶子のａ軸が二次元平面（電極面）と平行に配向
しているため、電気・熱伝導性に対する異方性が顕著に
発現する。その結果、集電効果を高める方向の電気伝導
とジュール熱の移動・放熱を容易にする方向の熱伝導性
の両特性を電池用電極に付与することができる。
子として、電気伝導性や熱伝導性が挙げられる。カーボ
ンのπ電子は炭素原子の六角網目構造による共役系の中
で移動するため、カーボン結晶の配向の乱れは電気伝導
性の低下やジュール熱の増加をもたらす原因となる。し
かるに、本発明で使用する二次元構造のカーボン材で
は、結晶子のａ軸が二次元平面（電極面）と平行に配向
しているため、電気・熱伝導性に対する異方性が顕著に
発現する。その結果、集電効果を高める方向の電気伝導
とジュール熱の移動・放熱を容易にする方向の熱伝導性
の両特性を電池用電極に付与することができる。
【００１９】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。 ［二次元構造を有するカーボン材の調製］軟化点１００
℃、キノリン不溶分＝０.２％、ベンゼン不溶分３０％
のコールタールピッチに２倍量の水素化アントラセン油
を加え、４３０℃で６０分間加熱し、さらに減圧下３０
０℃で水素化アントラセン油を除去して還元ピッチを得
た。次いで、この還元ピッチに窒素ガスを導入して、低
分子量成分を除去し、４００℃で５時間熱重合して、軟
化点３１０℃、キノリン不溶分５０℃、ベンゼン不溶分
９８％、メソフェーズ含有量９０％以上の押出用メソフ
ェーズピッチを得た。
説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。 ［二次元構造を有するカーボン材の調製］軟化点１００
℃、キノリン不溶分＝０.２％、ベンゼン不溶分３０％
のコールタールピッチに２倍量の水素化アントラセン油
を加え、４３０℃で６０分間加熱し、さらに減圧下３０
０℃で水素化アントラセン油を除去して還元ピッチを得
た。次いで、この還元ピッチに窒素ガスを導入して、低
分子量成分を除去し、４００℃で５時間熱重合して、軟
化点３１０℃、キノリン不溶分５０℃、ベンゼン不溶分
９８％、メソフェーズ含有量９０％以上の押出用メソフ
ェーズピッチを得た。
【００２０】次に、図１〜図３に示した装置を使用し、
前記ピッチを溶融状態にてスリット型ノズル(４)から押
し出し、空気を吹き付けつつ巻き取ることによって、シ
ート状ピッチ系フィルムを得た。次いで、該ピッチ系フ
ィルムを空気中３℃／分の昇温速度で３００℃まで加熱
した後、同温度に２時間保持することによって不融化処
理を行った。その後、アルゴン中、２８００℃で加熱焼
成してテープ状ピッチ系カーボンフィルムを得た。具体
的製造条件と、得られたテープ状ピッチ系カーボン材フ
ィルムの性状とを表１に示す。
前記ピッチを溶融状態にてスリット型ノズル(４)から押
し出し、空気を吹き付けつつ巻き取ることによって、シ
ート状ピッチ系フィルムを得た。次いで、該ピッチ系フ
ィルムを空気中３℃／分の昇温速度で３００℃まで加熱
した後、同温度に２時間保持することによって不融化処
理を行った。その後、アルゴン中、２８００℃で加熱焼
成してテープ状ピッチ系カーボンフィルムを得た。具体
的製造条件と、得られたテープ状ピッチ系カーボン材フ
ィルムの性状とを表１に示す。
【００２１】
【表１】 ノズル寸法 １５ｍｍ×０.０８ｍｍ 成型時のピッチ温度 ３４０℃ 成型時のノズル温度 ３２０℃ ノズル部への吹付空気温度 ２８０℃ 巻取速度 １５ｍｍ／分 不融化温度 ３００℃ 黒鉛化フィルムの寸法 ５.２ｍｍ×１５μｍ
【００２２】［負極の作成］次に、得られた二次元構造
カーボン材フィルムを陰極とし、１モル／Ｌの濃度にＬ
ｉＣｌＯ4を溶解させたプロピレンカーボネート中で陽
極をリチウム金属に選定し、電流密度０.５ｍＡ／ｃ
ｍ2、電解時間１２時間の条件でカソード還元すること
によりリチウムを担持させて本発明のリチウム二次電池
用負極を得た。
カーボン材フィルムを陰極とし、１モル／Ｌの濃度にＬ
ｉＣｌＯ4を溶解させたプロピレンカーボネート中で陽
極をリチウム金属に選定し、電流密度０.５ｍＡ／ｃ
ｍ2、電解時間１２時間の条件でカソード還元すること
によりリチウムを担持させて本発明のリチウム二次電池
用負極を得た。
【００２３】［電池の作成］次に、前記にて得られた本
発明の負極の他、正極として電解二酸化マンガンを、電
解液として１モル／Ｌの濃度にＬｉＣｌＯ4を溶解させ
たプロピレンカーボネートを用い、その他通常の電池構
成要素を用いてリチウム二次電池を作成した。得られた
電池の断面図を図４に示す。図４中、(７)は正極体、
(８)はセパレータ、(９)は負極体、(１０)はケース、
(１１)は封口板、(１２)は絶縁パッキングである。この
電池は約３.０Ｖの平均作動電圧を示した。
発明の負極の他、正極として電解二酸化マンガンを、電
解液として１モル／Ｌの濃度にＬｉＣｌＯ4を溶解させ
たプロピレンカーボネートを用い、その他通常の電池構
成要素を用いてリチウム二次電池を作成した。得られた
電池の断面図を図４に示す。図４中、(７)は正極体、
(８)はセパレータ、(９)は負極体、(１０)はケース、
(１１)は封口板、(１２)は絶縁パッキングである。この
電池は約３.０Ｖの平均作動電圧を示した。
【００２４】［電池特性の測定］次に、本実施例で得ら
れたリチウム二次電池の放電特性を測定した。測定は、
通常、０.６３６ｍＡ（０.５ｍＡ／ｃｍ2、０.９ｃｍ
φ）の定電流充放電下で行った。放電容量は、電池電圧
が２.０Ｖに低下するまでの容量とした。対照として、
二次元構造を有しない繊維状カーボン材のバインダー添
加成型品をリチウム担持体として用いた従来のリチウム
二次電池についても同条件下で測定を行った。結果を表
２に示す。
れたリチウム二次電池の放電特性を測定した。測定は、
通常、０.６３６ｍＡ（０.５ｍＡ／ｃｍ2、０.９ｃｍ
φ）の定電流充放電下で行った。放電容量は、電池電圧
が２.０Ｖに低下するまでの容量とした。対照として、
二次元構造を有しない繊維状カーボン材のバインダー添
加成型品をリチウム担持体として用いた従来のリチウム
二次電池についても同条件下で測定を行った。結果を表
２に示す。
【００２５】
【表２】 カーボン材 エネルギー密度 放電容量 サイクル数 （Ｗｈ／ｋｇ） （Ａｈ／ｋｇ） （回） 二次元構造炭素フィルム ７００ ２５０ ５００ 繊維状 ５００ １９０ ２３０
【００２６】表２から明らかなごとく、従来のリチウム
二次電池と比較して、本発明の電極を負極に使用したリ
チウム二次電池はエネルギー密度、放電容量、およびサ
イクル特性に優れる。
二次電池と比較して、本発明の電極を負極に使用したリ
チウム二次電池はエネルギー密度、放電容量、およびサ
イクル特性に優れる。
【００２７】
【発明の効果】本発明により、エネルギー密度が大で、
単位体積（重量）当たりの容量が増大し、サイクル特性
が向上した二次電池用電極が提供される。
単位体積（重量）当たりの容量が増大し、サイクル特性
が向上した二次電池用電極が提供される。
【図１】 図１は本発明で使用するカーボン材の製造に
用いる押出装置の概略を示す斜視図である。
用いる押出装置の概略を示す斜視図である。
【図２】 図２は図１に示した装置の正面図である。
【図３】 図３は図１に示す装置のノズルと気流吹出口
との概略を示す断面図である。
との概略を示す断面図である。
【図４】 図４は実施例で作成したリチウム二次電池の
断面図である。
断面図である。
図中の符号は以下の意味を有する。 １：押出装置、２：シート状ピッチ、３：巻取装置、
４：スリット型ノズル、５：気流吹出口、６：テープ状
ピッチフィルム、７：正極体、８：セパレータ、９：負
極体、１０：ケース、１１：封口板、１２：絶縁パッキ
ング
４：スリット型ノズル、５：気流吹出口、６：テープ状
ピッチフィルム、７：正極体、８：セパレータ、９：負
極体、１０：ケース、１１：封口板、１２：絶縁パッキ
ング
Claims (3)
- 【請求項１】 二次元構造を有するフィルム状カーボン
材を活物質の担持体として用いたことを特徴とする二次
電池用電極。 - 【請求項２】 該フィルム状カーボン材の厚みが４０μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項第１記載の二次電
池用電極。 - 【請求項３】 負極活物質がリチウム金属またはリチウ
ムイオンであることを特徴とする請求項第１または第２
記載の二次電池用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065687A JPH05242880A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 二次電池用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3065687A JPH05242880A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 二次電池用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05242880A true JPH05242880A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=13294172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3065687A Pending JPH05242880A (ja) | 1991-03-05 | 1991-03-05 | 二次電池用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05242880A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003534636A (ja) * | 2000-05-24 | 2003-11-18 | リテック，リミテッド ライアビリテイ カンパニー | リチウムイオン電気化学電池及び蓄電池 |
-
1991
- 1991-03-05 JP JP3065687A patent/JPH05242880A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003534636A (ja) * | 2000-05-24 | 2003-11-18 | リテック，リミテッド ライアビリテイ カンパニー | リチウムイオン電気化学電池及び蓄電池 |
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