JPH0935752A - Lithium secondary battery - Google Patents
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- JPH0935752A JPH0935752A JP7187356A JP18735695A JPH0935752A JP H0935752 A JPH0935752 A JP H0935752A JP 7187356 A JP7187356 A JP 7187356A JP 18735695 A JP18735695 A JP 18735695A JP H0935752 A JPH0935752 A JP H0935752A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素質材料を含む
負極を改良したリチウム二次電池に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium secondary battery having an improved negative electrode containing a carbonaceous material.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、小型
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な二次電池の開発が要望されている。このよう
な二次電池としては、リチウムまたはリチウム合金を活
物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあ
るいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物
を活物質とする正極とを具備したリチウム二次電池が知
られている。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of electronic equipment, there has been a demand for the development of a secondary battery that is small, lightweight, has a high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. As such a secondary battery, a lithium secondary battery including a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material and a positive electrode using an oxide, sulfide, or selenide such as molybdenum, vanadium, titanium, or niobium as an active material is used. Secondary batteries are known.
【0003】しかしながら、リチウムまたはリチウム合
金を活物質とする負極を備えた二次電池は、充放電サイ
クルを繰り返すと負極にリチウムのデンドライトが発生
するため、充放電サイクル寿命が短いという問題点があ
る。However, a secondary battery provided with a negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material has a problem of short charge / discharge cycle life because dendrite of lithium is generated in the negative electrode when the charge / discharge cycle is repeated. .
【0004】このようなことから、負極に、例えばコー
クス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素の
ようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を用い
たリチウム二次電池が提案されている。前記リチウム二
次電池は、デンドライト析出による負極特性の劣化を改
善することができるため、電池寿命と安全性を向上する
ことができる。特に、リチウム塩と二酸化マンガンを主
原料とするリチウムマンガン複合酸化物を含む正極と、
前記炭素質材料を含む負極とを備えたリチウム二次電池
は、作動電圧が高く、かつ充放電サイクル寿命を大幅に
向上することが可能であるという理由により注目されて
いる。From the above, a lithium secondary battery using a carbonaceous material which absorbs and releases lithium ions such as coke, graphite, carbon fiber, a resin fired body and pyrolysis vapor phase carbon for the negative electrode is proposed. Has been done. Since the lithium secondary battery can improve the deterioration of the negative electrode characteristics due to the dendrite deposition, the battery life and safety can be improved. In particular, a positive electrode containing a lithium manganese composite oxide whose main raw material is a lithium salt and manganese dioxide,
The lithium secondary battery including the negative electrode containing the carbonaceous material has been attracting attention because it has a high operating voltage and can significantly improve the charge / discharge cycle life.
【0005】しかしながら、前記炭素質材料を含む負極
を備えたリチウム二次電池は、リチウムまたはリチウム
合金を活物質とする負極を備えた二次電池に比べて自己
放電が起き易いという問題点があった。However, the lithium secondary battery having the negative electrode containing the carbonaceous material has a problem that self-discharge is more likely to occur than the secondary battery having the negative electrode using lithium or a lithium alloy as an active material. It was
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、負極
の炭素質材料を改良することにより高容量で、かつ自己
放電が抑制されたリチウム二次電池を提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having a high capacity and suppressing self-discharge by improving the carbonaceous material of the negative electrode.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明のリチウム二次電
池は、正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質
材料を含む負極と、リチウムイオン伝導性電解液とを備
えたリチウム二次電池において、前記炭素質材料は平均
繊維径が2μm〜40μmで、平均長さが10μm〜1
00μmで、比表面積が0.5m2 /g〜1.5m2 /
gであるメソフェーズピッチ系炭素繊維からなることを
特徴とするものである。なお、炭素繊維の比表面積は、
窒素吸着によるB.E.T.1点法で測定されたもので
ある。The lithium secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode containing a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions, and a lithium ion conductive electrolyte. In, the carbonaceous material has an average fiber diameter of 2 μm to 40 μm and an average length of 10 μm to 1
In 00μm, specific surface area of 0.5m 2 /g~1.5m 2 /
g of the mesophase pitch carbon fiber. The specific surface area of carbon fiber is
B. by nitrogen adsorption E. FIG. T. It is measured by the one-point method.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るリチウム二次
電池(例えばコイン形リチウム二次電池)を図1を参照
して説明する。例えばステンレス鋼からなる正極缶1に
は、正極集電体2を介してペレット状の正極3が収納さ
れている。セパレータ4は、前記正極3上に配置されて
いる。ペレット状の負極5は、前記セパレータ4上に配
置されている。負極集電体6(例えば、ニッケル製エキ
スパンドメタルなど)は、前記負極5上に配置されてい
る。例えばステンレス鋼からなる負極缶7は、前記正極
缶1の開口部に絶縁パッキング8を介して取り付けられ
ている。リチウムイオン伝導性電解液は、前記正極3,
前記負極5及び前記セパレータ4に含浸されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A lithium secondary battery (for example, a coin type lithium secondary battery) according to the present invention will be described below with reference to FIG. For example, a positive electrode 3 in the form of a pellet is accommodated in a positive electrode can 1 made of stainless steel via a positive electrode current collector 2. The separator 4 is disposed on the positive electrode 3. The pellet-shaped negative electrode 5 is arranged on the separator 4. A negative electrode current collector 6 (for example, nickel expanded metal or the like) is arranged on the negative electrode 5. A negative electrode can 7 made of, for example, stainless steel is attached to the opening of the positive electrode can 1 via an insulating packing 8. The lithium ion conductive electrolytic solution is used for the positive electrode 3,
The negative electrode 5 and the separator 4 are impregnated.
【0009】次に、前記正極3、前記負極5,前記セパ
レータ4及び前記リチウムイオン伝導性電解液について
説明する。 1)ペレット状正極3 この正極3は、例えば、活物質,導電性材料及び結着剤
を混練し、これを加圧成形でペレット状にすることによ
り作製される。Next, the positive electrode 3, the negative electrode 5, the separator 4, and the lithium ion conductive electrolytic solution will be described. 1) Pellet-shaped positive electrode 3 The positive electrode 3 is produced by, for example, kneading an active material, a conductive material, and a binder, and forming the mixture into a pellet by pressure molding.
【0010】前記活物質としては、種々の酸化物(例え
ば、リチウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガン、リ
チウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化
物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウムを
含む非晶質五酸化バナジウムなど)や、カルコゲン化合
物(例えば、二硫化チタン、二硫化モリブテンなど)等
を挙げることができる。特に、リチウムマンガン複合酸
化物を用いるのが好ましい。かかるリチウムマンガン複
合酸化物の中でも、組成式がLix MnOy (但し、x
及びyは原子比で、0.05≦x≦0.35、1.8≦
y≦2.0を満たす)で表されるものを用いることが好
ましい。このような組成のリチウムマンガン複合酸化物
を含む正極を備えた二次電池は、放電容量を向上するこ
とができる。As the active material, various oxides (for example, lithium-manganese composite oxide, manganese dioxide, lithium-containing nickel oxide, lithium-containing cobalt oxide, lithium-containing nickel-cobalt oxide, and amorphous containing lithium) are used. Vanadium pentoxide), chalcogen compounds (eg, titanium disulfide, molybdenum disulfide, etc.) and the like. In particular, it is preferable to use a lithium manganese composite oxide. Among such lithium manganese composite oxides, the composition formula is Li x MnO y (however, x
And y are atomic ratios, 0.05 ≦ x ≦ 0.35, 1.8 ≦
It is preferable to use those represented by (y ≦ 2.0). The secondary battery including the positive electrode containing the lithium-manganese composite oxide having such a composition can improve the discharge capacity.
【0011】前記導電性材料としては、例えば、人造黒
鉛、カーボンブラック(例えばアセチレンブラックな
ど)、ニッケル粉末等を挙げることができる。前記結着
剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸、ポリメ
タアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリメタアクリル酸
塩、ポリアクリル酸エステル、ポリメタアクリル酸エス
テル、アクリル酸又はメタアクリル酸のいずれか一方と
アクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルのいず
れか一方との共重合体、アクリル酸エステル又はメタア
クリル酸エステルのいずれか一方と他のモノマーとの共
重合体等を挙げることができる。 2)ペレット状負極5 この負極5は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出す
る炭素質材料と結着剤とを混練し、これを加圧成形によ
りペレット状にした後、電解含浸法によってリチウムイ
オンを含有させることにより作製される。前記炭素質材
料は、平均繊維径が2μm〜40μmで、平均長さが1
0μm〜100μmで、比表面積が0.5m2 /g〜
1.5m2 /gであるメソフェーズピッチ系炭素繊維か
らなる。Examples of the conductive material include artificial graphite, carbon black (for example, acetylene black, etc.), nickel powder and the like. Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylate, polymethacrylate, and acrylic. Copolymer of either acid or methacrylic acid and either acrylic acid ester or methacrylic acid ester, copolymer of any one of acrylic acid ester or methacrylic acid ester and other monomer, etc. Can be mentioned. 2) Pelletized Negative Electrode 5 The negative electrode 5 is prepared by, for example, kneading a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions and a binder, pressurizing the mixture into pellets, and then electrolytically impregnating the lithium ions. It is produced by containing. The carbonaceous material has an average fiber diameter of 2 μm to 40 μm and an average length of 1
0 μm to 100 μm with a specific surface area of 0.5 m 2 / g
It is composed of mesophase pitch carbon fiber of 1.5 m 2 / g.
【0012】メソフェーズピッチ系炭素繊維とは、石油
ピッチ、コールタール、重質油などを原料として作製さ
れた繊維を不活性ガス気流中もしくは大気中で焼成し、
炭素化することにより作製された炭素質の繊維である。
かかる炭素繊維は、例えば、以下の(1)及び(2)に
示す方法により作製することができる。The mesophase pitch carbon fiber is a fiber produced from petroleum pitch, coal tar, heavy oil, etc. as a raw material and is fired in an inert gas stream or in the atmosphere,
It is a carbonaceous fiber produced by carbonization.
Such a carbon fiber can be produced, for example, by the methods shown in (1) and (2) below.
【0013】(1)石油ピッチ、コールタール、重質
油、有機樹脂または合成高分子材料等を原料とし、これ
を窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中において8
00℃〜1000℃の温度で、常圧もしくは加圧下で炭
素化した後、必要に応じて不活性ガス中において100
0℃〜3200℃の温度で、常圧もしくは加圧下で黒鉛
化することにより炭素繊維を作製する。(1) Petroleum pitch, coal tar, heavy oil, organic resin, synthetic polymer material or the like is used as a raw material, and this is used in an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.
After carbonization at a temperature of 00 ° C. to 1000 ° C. under normal pressure or under pressure, if necessary, 100 in an inert gas.
A carbon fiber is produced by graphitizing at a temperature of 0 ° C. to 3200 ° C. under normal pressure or under pressure.
【0014】(2)メソフェーズピッチ系の原料を溶融
後、紡糸して作製される繊維を不融化し、これを窒素ガ
ス、アルゴンガス等の不活性ガス中において2000℃
以下、より好ましくは600℃〜1500℃の温度で、
常圧もしくは加圧下で炭素化した後、必要に応じて不活
性ガス中において1000℃〜3200℃、より好まし
くは2500℃〜3200℃の温度で、常圧もしくは加
圧下で黒鉛化することにより炭素繊維を作製する。(2) Melting a mesophase pitch-based raw material and then spinning the resulting fiber to infusibilize it, and 2,000 ° C. in an inert gas such as nitrogen gas or argon gas.
Below, more preferably at a temperature of 600 ℃ ~ 1500 ℃,
After carbonization under atmospheric pressure or pressure, if necessary, carbonization is carried out in an inert gas at a temperature of 1000 ° C to 3200 ° C, more preferably 2500 ° C to 3200 ° C, and graphitized under atmospheric pressure or pressure. Make fibers.
【0015】前記(1)及び(2)の方法の中でも前記
(2)の方法で作製された炭素繊維を用いることが好ま
しい。前記炭素繊維の平均繊維径を前記範囲に限定する
のは次のような理由によるものである。前記平均繊維径
を2μm未満にすると、炭素繊維がセパレータの孔を通
過し易くなって正極との間で短絡を生じる。一方、前記
平均繊維径が40μmを越えると、炭素繊維の比表面積
が低減し、リチウムイオンの吸蔵・放出量が低下する。
より好ましい平均繊維径は4μm〜20μmである。Among the methods (1) and (2), it is preferable to use the carbon fiber produced by the method (2). The reason for limiting the average fiber diameter of the carbon fibers to the above range is as follows. When the average fiber diameter is less than 2 μm, the carbon fibers easily pass through the pores of the separator, which causes a short circuit with the positive electrode. On the other hand, when the average fiber diameter exceeds 40 μm, the specific surface area of the carbon fibers is reduced and the amount of occlusion / release of lithium ions is reduced.
A more preferable average fiber diameter is 4 μm to 20 μm.
【0016】前記炭素繊維の平均長さを前記範囲に限定
するのは次のような理由によるものである。前記平均長
さを10μm未満にすると、炭素繊維がセパレータの孔
を通過し易くなって正極との間で短絡を生じる。一方、
前記平均長さが100μmを越えると、炭素繊維の比表
面積が低減し、リチウムイオンの吸蔵・放出量が低下す
る。より好ましい平均長さは20μm〜60μmであ
る。The reason why the average length of the carbon fiber is limited to the above range is as follows. When the average length is less than 10 μm, the carbon fibers easily pass through the pores of the separator, which causes a short circuit with the positive electrode. on the other hand,
If the average length exceeds 100 μm, the specific surface area of the carbon fibers is reduced, and the amount of lithium ions stored and released is reduced. A more preferable average length is 20 μm to 60 μm.
【0017】前記炭素繊維の比表面積を前記範囲に限定
するのは次のような理由によるものである。前記比表面
積を0.5m2 /g未満にすると、リチウムイオンの吸
蔵・放出量が低下する。一方、前記比表面積が1.5m
2 /gを越えると、負極表面で副反応が生じ、自己放電
による放電容量の大幅な低下を招く。より好ましい比表
面積は0.7m2 /g〜1.2m2 /gである。The specific surface area of the carbon fiber is limited to the above range for the following reason. When the specific surface area is less than 0.5 m 2 / g, the amount of lithium ions stored and released decreases. On the other hand, the specific surface area is 1.5 m
When it exceeds 2 / g, a side reaction occurs on the surface of the negative electrode, which causes a significant decrease in discharge capacity due to self-discharge. More preferred specific surface area of 0.7m 2 /g~1.2m 2 / g.
【0018】前記炭素繊維は、黒鉛結晶の配向に規則性
を有していても、乱れがあっても、あるいは規則性を有
する部分と乱れを有する部分とが混在していても良い。
炭素繊維の縦断面の黒鉛結晶の配向としては、例えば、
放射状配向、表面付近が放射状配向を有し、かつ内部に
おいて配向性に乱れを有するもの、短冊状配向、ラメラ
型配向等を挙げることができる。The carbon fibers may have regularity or disorder in the orientation of the graphite crystals, or may have a regularity portion and a disordered portion.
As the orientation of the graphite crystal in the longitudinal section of the carbon fiber, for example,
Radial orientation, radial orientation in the vicinity of the surface and disordered orientation in the interior, strip orientation, lamella orientation and the like can be mentioned.
【0019】前記炭素繊維としては、X線回折法により
得られる黒鉛構造の(002)面の面間隔d002 の平均
値が0.336nm〜0.380nmであり、かつX線
回折法により得られるc軸方向の結晶子の長さLcの平
均値が1nm〜70nmであるものが好ましい。面間隔
d002 の平均値及び結晶子の長さLcが前記範囲を外れ
た炭素繊維を含む負極は、リチウムイオンの吸蔵放出量
の減少、黒鉛構造の劣化、非水電解液の還元分解による
ガス発生等を招き、二次電池の容量が低下する恐れがあ
る。As the carbon fiber, the average value of the interplanar spacing d 002 of the (002) plane of the graphite structure obtained by the X-ray diffraction method is 0.336 nm to 0.380 nm, and the carbon fiber is obtained by the X-ray diffraction method. It is preferable that the average value of the crystallite length Lc in the c-axis direction is 1 nm to 70 nm. The negative electrode containing the carbon fiber having the average value of the interplanar spacing d 002 and the crystallite length Lc outside the above range has a decrease in the amount of lithium ions stored and released, deterioration of the graphite structure, and a gas caused by the reductive decomposition of the non-aqueous electrolyte. This may cause the generation of the secondary battery and reduce the capacity of the secondary battery.
【0020】前記結着剤としては、前述した正極3と同
様なものを用いることができる。 3)セパレータ4 このセパレータ4としては、例えば、ポリオレフィン繊
維製不織布や、ポリオレフィン繊維製多孔膜などを挙げ
ることができる。前記ポリオレフィン繊維としては、例
えば、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などを挙
げることができる。 4)リチウムイオン伝導性電解液 この電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより
調製される。As the binder, the same binder as the above-mentioned positive electrode 3 can be used. 3) Separator 4 Examples of the separator 4 include a polyolefin fiber nonwoven fabric and a polyolefin fiber porous membrane. Examples of the polyolefin fiber include a polypropylene fiber and a polyethylene fiber. 4) Lithium ion conductive electrolytic solution This electrolytic solution is prepared by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.
【0021】前記非水溶媒としては、エチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スル
ホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシメタン、
1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テト
ラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、炭酸
ジメチル、炭酸ジエチル及びエチルメチルカーボネート
から選ばれる1種以上の溶媒を挙げることができる。特
に、炭酸エチルメチルと、炭酸ジエチルと、炭酸ジメチ
ルと、炭酸エチレンとからなる混合溶媒に炭酸プロピレ
ンを添加した非水溶媒を用いることが好ましい。かかる
非水溶媒を含む非水電解液を備えた二次電池は、高温環
境下における連続充電の際、低温環境下における使用
時、さらには高温環境下における貯蔵の際においても高
い放電容量と優れた電池特性を維持することができる。As the non-aqueous solvent, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxymethane,
There may be mentioned one or more solvents selected from 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylmethyl carbonate. In particular, it is preferable to use a non-aqueous solvent prepared by adding propylene carbonate to a mixed solvent of ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, and ethylene carbonate. A secondary battery provided with a non-aqueous electrolytic solution containing such a non-aqueous solvent is excellent in high discharge capacity during continuous charging in a high temperature environment, during use in a low temperature environment, and even during storage in a high temperature environment. It is possible to maintain excellent battery characteristics.
【0022】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム(LiClO4 )、六フッ化リン酸リチウム(L
iPF6 )、ホウフッ化リチウム(LiBF4 )、六フ
ッ化砒素リチウム(LiAsF6 )、トリフルオロメタ
ンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )等のリチウ
ム塩を挙げることができる。Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (L
iPF 6), lithium borofluoride (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium salts such as lithium trifluoromethane sulfonate (LiCF 3 SO 3) may be mentioned.
【0023】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、0.5mol/l〜1.5mol/lとすることが
望ましい。なお、前記二次電池において前記リチウムイ
オン伝導性電解液と前記セパレータ4を用いる代りにセ
パレータ兼ねるリチウムイオン伝導性固体電解質を用い
ることができる。かかる固体電解質としては、例えば、
リチウム塩を複合化させた高分子化合物からなる高分子
固体電解質等を挙げることができる。The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 mol / l to 1.5 mol / l. Instead of using the lithium ion conductive electrolytic solution and the separator 4 in the secondary battery, a lithium ion conductive solid electrolyte that also serves as a separator can be used. As such a solid electrolyte, for example,
Examples thereof include a polymer solid electrolyte made of a polymer compound in which a lithium salt is complexed.
【0024】本発明のリチウム二次電池によれば、平均
繊維径が2μm〜40μmで、平均長さが10μm〜1
00μmで、比表面積が0.5m2 /g〜1.5m2 /
gであるメソフェーズピッチ系炭素繊維を含む負極を備
える。このような負極を備えた二次電池は、負極とリチ
ウムイオン伝導性電解液との副反応を低減できるために
自己放電を抑制することができ、かつ放電容量を向上す
ることができる。According to the lithium secondary battery of the present invention, the average fiber diameter is 2 μm to 40 μm and the average length is 10 μm to 1.
In 00μm, specific surface area of 0.5m 2 /g~1.5m 2 /
and a negative electrode containing mesophase pitch-based carbon fiber of g. The secondary battery including such a negative electrode can suppress the side reaction between the negative electrode and the lithium ion conductive electrolytic solution, so that self-discharge can be suppressed and the discharge capacity can be improved.
【0025】[0025]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例1 水酸化リチウムと二酸化マンガンをLiとMnのモル比
が1:3となるように混合し、この混合物を400℃で
20時間加熱することにより組成式がLi0.30MnO
1.89で表されるリチウムマンガン複合酸化物を作製し
た。このリチウムマンガン複合酸化物と、導電性材料と
しての人造黒鉛と、結着剤としてのポリテトラフルオロ
エチレンとを活物質,導電性材料及び結着剤の重量比が
90:10:5になるように混合して混練した後、この
混合物を加圧プレス機により2ton/cm2 の圧力で
ペレット状に成形することにより直径が15mmで、厚
さが0.80mmの正極を作製した。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. Example 1 Lithium hydroxide and manganese dioxide were mixed so that the molar ratio of Li and Mn was 1: 3, and this mixture was heated at 400 ° C. for 20 hours to give Li 0.30 MnO.
A lithium manganese composite oxide represented by 1.89 was produced. The lithium manganese composite oxide, artificial graphite as a conductive material, and polytetrafluoroethylene as a binder are used so that the weight ratio of the active material, the conductive material and the binder is 90: 10: 5. After mixing and kneading, the mixture was molded into a pellet with a pressure press at a pressure of 2 ton / cm 2 to prepare a positive electrode having a diameter of 15 mm and a thickness of 0.80 mm.
【0026】一方、メソフェーズピッチ系の原料を溶融
後、紡糸して作製される繊維を不融化し、これを不活性
ガス中において650℃〜950℃,常圧下で炭素化し
た。得られた炭素繊維を細かく粉砕し、不活性ガス雰囲
気下で2800℃,常圧下にて黒鉛化することにより平
均繊維径が8μm〜10μmで、平均繊維長が20μm
〜40μmで、窒素吸着によるB.E.T.1点法で測
定された比表面積が0.5m2 /gのメソフェーズピッ
チ系炭素繊維を得た。得られた炭素繊維は、X線回折法
により得られる黒鉛構造の(002)面の面間隔d002
の平均値が0.338nmであった。また、X線回折法
により得られるc軸方向の結晶子の長さLcの平均値が
30nmであった。このような炭素繊維95重量部に結
着剤としてスチレンブタジエンゴム5重量部を混合して
混練し、これを加圧プレス機を用いて3ton/cm2
の圧力で直径が15mmで、厚さが0.96mmのペレ
ット状に加圧成形した。On the other hand, a fiber produced by melting a mesophase pitch-based raw material and then spinning it was made infusible and carbonized in an inert gas at 650 ° C to 950 ° C under normal pressure. The obtained carbon fibers are finely pulverized and graphitized under an inert gas atmosphere at 2800 ° C. under normal pressure to have an average fiber diameter of 8 μm to 10 μm and an average fiber length of 20 μm.
.About.40 μm, B. E. FIG. T. A mesophase pitch carbon fiber having a specific surface area of 0.5 m 2 / g measured by the one-point method was obtained. The obtained carbon fiber has an interplanar spacing d 002 of the (002) plane of the graphite structure obtained by the X-ray diffraction method.
Was 0.338 nm. In addition, the average value of the crystallite length Lc in the c-axis direction obtained by the X-ray diffraction method was 30 nm. 95 parts by weight of such carbon fiber was mixed with 5 parts by weight of styrene-butadiene rubber as a binder and kneaded, and this was kneaded with a press machine at 3 ton / cm 2.
The pressure was used to form a pellet having a diameter of 15 mm and a thickness of 0.96 mm.
【0027】エチルメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、ジメチルカーボネート及びエチレンカーボネ
ートが体積比で40:30:10:20の割合で混合さ
れた溶媒に炭酸プロピレンを1体積%添加し、その非水
溶媒に電解質としての過塩素酸リチウムをその濃度が1
mol/lになるように溶解させてリチウムイオン伝導
性電解液を調製した。1 volume% of propylene carbonate was added to a solvent in which ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethylene carbonate were mixed at a volume ratio of 40: 30: 10: 20, and the non-aqueous solvent was used as an electrolyte. The concentration of lithium perchlorate is 1
A lithium ion conductive electrolytic solution was prepared by dissolving so as to have a mol / l.
【0028】内面に正極集電体であるコロイダルカーボ
ンが塗布された正極缶に前記正極を収納した。一方、負
極缶の内面にニッケル製エキスパンドメタルからなる集
電体を溶接し、この容器と絶縁パッキングを一体化し
た。前記負極缶内の前記集電体に直径が15mmで、厚
さが0.19mmの金属リチウム板を圧着させ、この上
に作製した負極ペレットを載置した。前記負極ペレット
上に前記電解液が含浸されたポリプロピレン繊維製不織
布からなるセパレータを載置した。この負極缶と前記正
極缶とを前記絶縁パッキングを介して嵌め合わせること
により前述した図1に示す外径が20mmで、厚さが
2.5mmのコイン形リチウム二次電池を組み立てた。
なお、前記金属リチウムは、組み立て後に行われる貯蔵
エージングにより前記負極ペレットにリチウムイオンと
して吸蔵される。 実施例2 メソフェーズピッチ系炭素繊維の窒素吸着によるB.
E.T.1点法で測定された比表面積を1.0m2 /g
にしたこと以外は実施例1と同様な構成で前述した図1
に示す構造のコイン形リチウム二次電池を組み立てた。 実施例3 メソフェーズピッチ系炭素繊維の窒素吸着によるB.
E.T.1点法で測定された比表面積を1.5m2 /g
にしたこと以外は実施例1と同様な構成で前述した図1
に示す構造のコイン形リチウム二次電池を組み立てた。 比較例1 メソフェーズピッチ系炭素繊維の窒素吸着によるB.
E.T.1点法で測定された比表面積を0.4m2 /g
にしたこと以外は実施例1と同様な構成で前述した図1
に示す構造のコイン形リチウム二次電池を組み立てた。 比較例2 メソフェーズピッチ系炭素繊維の窒素吸着によるB.
E.T.1点法で測定された比表面積を2.0m2 /g
にしたこと以外は実施例1と同様な構成で前述した図1
に示す構造のコイン形リチウム二次電池を組み立てた。The positive electrode was housed in a positive electrode can whose inner surface was coated with colloidal carbon as a positive electrode current collector. On the other hand, a current collector made of expanded metal made of nickel was welded to the inner surface of the negative electrode can to integrate the container and the insulating packing. A metal lithium plate having a diameter of 15 mm and a thickness of 0.19 mm was pressure-bonded to the current collector in the negative electrode can, and the prepared negative electrode pellet was placed thereon. A separator made of a polypropylene fiber non-woven fabric impregnated with the electrolytic solution was placed on the negative electrode pellet. By fitting the negative electrode can and the positive electrode can through the insulating packing, the coin-type lithium secondary battery having an outer diameter of 20 mm and a thickness of 2.5 mm shown in FIG. 1 was assembled.
The metallic lithium is stored in the negative electrode pellets as lithium ions by storage aging performed after assembly. Example 2 B. by nitrogen adsorption of mesophase pitch carbon fiber
E. FIG. T. The specific surface area measured by the one-point method is 1.0 m 2 / g
1 having the same configuration as that of the first embodiment except that
A coin-type lithium secondary battery having the structure shown in was assembled. Example 3 B. by nitrogen adsorption of mesophase pitch carbon fiber
E. FIG. T. The specific surface area measured by the one-point method is 1.5 m 2 / g
1 having the same configuration as that of the first embodiment except that
A coin-type lithium secondary battery having the structure shown in was assembled. Comparative Example 1 B. by nitrogen adsorption of mesophase pitch carbon fiber.
E. FIG. T. The specific surface area measured by the one-point method is 0.4 m 2 / g
1 having the same configuration as that of the first embodiment except that
A coin-type lithium secondary battery having the structure shown in was assembled. Comparative Example 2 B. Deposition by Nitrogen Adsorption of Mesophase Pitch-Based Carbon Fiber
E. FIG. T. The specific surface area measured by the one-point method is 2.0 m 2 / g
1 having the same configuration as that of the first embodiment except that
A coin-type lithium secondary battery having the structure shown in was assembled.
【0029】得られた実施例1〜3及び比較例1,2の
二次電池について、室温で7日〜14日間貯蔵エージン
グを施すことにより負極の炭素繊維にリチウムイオンを
吸蔵させた。エージング後の電池開路電圧は3.2Vで
あった。The secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 thus obtained were subjected to storage aging at room temperature for 7 to 14 days to occlude lithium ions in the carbon fiber of the negative electrode. The battery open circuit voltage after aging was 3.2V.
【0030】貯蔵エージングが施された実施例1〜3及
び比較例1,2の二次電池について、250μAの定電
流で放電させた際の放電容量を測定し、その結果を下記
表1に示す。これらの二次電池を60℃の温度で20日
間貯蔵した後、250μAの定電流で2.0Vまで放電
させ、残存容量を測定し、その結果を表1に併記する。The discharge capacities of the secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 which had been subjected to storage aging when discharged at a constant current of 250 μA were measured, and the results are shown in Table 1 below. . After these secondary batteries were stored at a temperature of 60 ° C. for 20 days, they were discharged at a constant current of 250 μA to 2.0 V and the residual capacity was measured. The results are also shown in Table 1.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】表1から明らかなように、実施例1〜3の
二次電池は、比較例1,2の二次電池に比べて高温貯蔵
後の放電容量の低下度合いが少なく、自己放電を抑制で
きることがわかる。As is clear from Table 1, the secondary batteries of Examples 1 to 3 showed less decrease in discharge capacity after high temperature storage than the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2, and suppressed self-discharge. I know that I can do it.
【0033】なお、前記実施例ではコイン形リチウム二
次電池に適用した例を説明したが、偏平形,円筒形及び
角形リチウム二次電池にも同様に適用できる。また、正
極及び負極は前述したペレット形状のもの以外に、正極
としては活物質,導電材料及び結着剤を適当な溶媒に懸
濁し、この懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、プレ
スすることにより作製されるものを用いることができ、
負極としては前記炭素繊維及び結着剤を適当な溶媒に懸
濁し、この懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、プレ
スすることにより作製されるものを用いることができ
る。In addition, although the example applied to the coin type lithium secondary battery has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to flat type, cylindrical type and prismatic type lithium secondary batteries. In addition to the pellet-shaped positive electrode and negative electrode described above, as the positive electrode, an active material, a conductive material and a binder are suspended in an appropriate solvent, and the suspension is applied to a current collector and dried. , Those produced by pressing can be used,
As the negative electrode, one prepared by suspending the carbon fiber and the binder in an appropriate solvent, applying the suspension to a current collector, drying and then pressing can be used.
【0034】[0034]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、繊
維径,繊維長さ及び比表面積が前記範囲にある炭素繊維
を負極に用いることにより高容量で、かつ自己放電の少
ないリチウム二次電池を提供することができる。As described above in detail, according to the present invention, by using carbon fiber having a fiber diameter, a fiber length and a specific surface area within the above ranges for a negative electrode, a lithium battery having a high capacity and a small self-discharge can be obtained. A secondary battery can be provided.
【図1】本発明に係るリチウム二次電池(例えばコイン
形リチウム二次電池)を示す縦断面図。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a lithium secondary battery (for example, a coin-type lithium secondary battery) according to the present invention.
1…正極缶、3…正極ペレット、4…セパレータ、5…
負極ペレット、7…負極缶、8…絶縁パッキング。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode can, 3 ... Positive electrode pellet, 4 ... Separator, 5 ...
Negative electrode pellet, 7 ... Negative electrode can, 8 ... Insulating packing.
Claims (1)
る炭素質材料を含む負極と、リチウムイオン伝導性電解
液とを備えたリチウム二次電池において、前記炭素質材
料は平均繊維径が2μm〜40μmで、平均長さが10
μm〜100μmで、比表面積が0.5m2 /g〜1.
5m2 /gであるメソフェーズピッチ系炭素繊維からな
ることを特徴とするリチウム二次電池。1. A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions, and a lithium ion conductive electrolyte, wherein the carbonaceous material has an average fiber diameter of 2 μm to 40 μm with an average length of 10
μm to 100 μm and specific surface area of 0.5 m 2 / g to 1.
A lithium secondary battery comprising a mesophase pitch carbon fiber of 5 m 2 / g.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7187356A JPH0935752A (en) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | Lithium secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7187356A JPH0935752A (en) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | Lithium secondary battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0935752A true JPH0935752A (en) | 1997-02-07 |
Family
ID=16204569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7187356A Pending JPH0935752A (en) | 1995-07-24 | 1995-07-24 | Lithium secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0935752A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10261395A (en) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Lithium ion secondary battery |
JP2001015170A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-19 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte battery |
US20170133679A1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative active material for rechargeable lithium battery, negative electrode for rechargeable lithium battery including same and rechargeable lithium battery including same |
-
1995
- 1995-07-24 JP JP7187356A patent/JPH0935752A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10261395A (en) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | Lithium ion secondary battery |
JP2001015170A (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-19 | Sony Corp | Nonaqueous electrolyte battery |
US20170133679A1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative active material for rechargeable lithium battery, negative electrode for rechargeable lithium battery including same and rechargeable lithium battery including same |
US9905848B2 (en) * | 2015-11-10 | 2018-02-27 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Negative active material for rechargeable lithium battery, negative electrode for rechargeable lithium battery including same and rechargeable lithium battery including same |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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