JP2000228222A - 二次電源 - Google Patents
二次電源Info
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- JP2000228222A JP2000228222A JP11028575A JP2857599A JP2000228222A JP 2000228222 A JP2000228222 A JP 2000228222A JP 11028575 A JP11028575 A JP 11028575A JP 2857599 A JP2857599 A JP 2857599A JP 2000228222 A JP2000228222 A JP 2000228222A
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- JP
- Japan
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- secondary power
- activated carbon
- power supply
- lithium
- positive electrode
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高耐電圧、高容量、かつ急速充放電特性に優れ
た二次電源の提供。 【解決手段】活性炭を含む正極と、活性炭とリチウムイ
オンを吸蔵、脱離しうる炭素材料を含む負極と、第４級
オニウム塩とリチウム塩とを含む有機電解液と、を有す
る二次電源。
た二次電源の提供。 【解決手段】活性炭を含む正極と、活性炭とリチウムイ
オンを吸蔵、脱離しうる炭素材料を含む負極と、第４級
オニウム塩とリチウム塩とを含む有機電解液と、を有す
る二次電源。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐電圧が高く、容
量が大きく、急速充放電サイクル信頼性の高い二次電源
に関する。
量が大きく、急速充放電サイクル信頼性の高い二次電源
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気二重層キャパシタの電極に
は、正極、負極ともに活性炭を主体とする分極性電極が
使用されている。電気二重層キャパシタの耐電圧は、水
系電解液を使用すると１．２Ｖ、有機系電解液を使用す
ると２．５〜３．３Ｖである。電気二重層キャパシタの
エネルギは耐電圧の２乗に比例するので、耐電圧の高い
有機電解液の方が水系電解液より高エネルギである。
は、正極、負極ともに活性炭を主体とする分極性電極が
使用されている。電気二重層キャパシタの耐電圧は、水
系電解液を使用すると１．２Ｖ、有機系電解液を使用す
ると２．５〜３．３Ｖである。電気二重層キャパシタの
エネルギは耐電圧の２乗に比例するので、耐電圧の高い
有機電解液の方が水系電解液より高エネルギである。
【０００３】しかし、有機電解液を使用した電気二重層
キャパシタでもそのエネルギ密度は鉛蓄電池等の二次電
池の１／１０以下であり、さらなるエネルギ密度の向上
が必要とされている。電気二重層キャパシタのエネルギ
密度向上には電圧を高くすることが最も効果的である
が、電圧を高くすると電解液の分解が起こり寿命に大き
く影響を及ぼす。
キャパシタでもそのエネルギ密度は鉛蓄電池等の二次電
池の１／１０以下であり、さらなるエネルギ密度の向上
が必要とされている。電気二重層キャパシタのエネルギ
密度向上には電圧を高くすることが最も効果的である
が、電圧を高くすると電解液の分解が起こり寿命に大き
く影響を及ぼす。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高耐
電圧かつ高容量でエネルギ密度が高く、充放電サイクル
信頼性の高い二次電源を提供することを目的とする。
電圧かつ高容量でエネルギ密度が高く、充放電サイクル
信頼性の高い二次電源を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性炭を含む
正極と、活性炭とリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭
素材料とを含む負極と、第４級オニウム塩とリチウム塩
とを含む有機電解液と、を有することを特徴とする二次
電源を提供する。
正極と、活性炭とリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭
素材料とを含む負極と、第４級オニウム塩とリチウム塩
とを含む有機電解液と、を有することを特徴とする二次
電源を提供する。
【０００６】本明細書において、活性炭又は活性炭とリ
チウム含有遷移金属酸化物を含む正極と集電体とを接合
して一体化させたものを正極体という。負極体について
も同様の定義とする。また、二次電池も電気二重層キャ
パシタも二次電源の１種であるが、本明細書では、正極
に活性炭を含み、負極に活性炭とリチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料を含む特定の構成の二次電源を
単に二次電源という。
チウム含有遷移金属酸化物を含む正極と集電体とを接合
して一体化させたものを正極体という。負極体について
も同様の定義とする。また、二次電池も電気二重層キャ
パシタも二次電源の１種であるが、本明細書では、正極
に活性炭を含み、負極に活性炭とリチウムイオンを吸
蔵、脱離しうる炭素材料を含む特定の構成の二次電源を
単に二次電源という。
【０００７】本発明の二次電源では、充電時には、正極
では電解液中のアニオンが活性炭に吸着し、負極では活
性炭にリチウムイオンと第４級オニウムイオンが吸着
し、リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料にリチ
ウムイオンが吸蔵される。なお、本明細書では、吸着と
は充電時に電気二重層形成によるイオンの活性炭への吸
着をいい、イオンが電極に取り込まれると同時に電荷移
動を伴う反応を吸蔵という。また、放電時に活性炭から
イオンが離れることを脱着といい、イオンが離れると同
時に電荷移動を伴うものを脱離という。
では電解液中のアニオンが活性炭に吸着し、負極では活
性炭にリチウムイオンと第４級オニウムイオンが吸着
し、リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料にリチ
ウムイオンが吸蔵される。なお、本明細書では、吸着と
は充電時に電気二重層形成によるイオンの活性炭への吸
着をいい、イオンが電極に取り込まれると同時に電荷移
動を伴う反応を吸蔵という。また、放電時に活性炭から
イオンが離れることを脱着といい、イオンが離れると同
時に電荷移動を伴うものを脱離という。
【０００８】この二次電源の放電時には、正極では活性
炭に吸着しているアニオンの脱着が起こり、負極では活
性炭に吸着しているリチウムイオンと第４級オニウムイ
オンの脱着が起こる。第４級オニウムイオンは活性炭か
ら脱着しやすいが、リチウムイオンは全ては脱着せず
に、活性炭に一部残存する。そのため、放電終了時の負
極の電位は、初めの充電前の負極の自然電位より卑にな
る。
炭に吸着しているアニオンの脱着が起こり、負極では活
性炭に吸着しているリチウムイオンと第４級オニウムイ
オンの脱着が起こる。第４級オニウムイオンは活性炭か
ら脱着しやすいが、リチウムイオンは全ては脱着せず
に、活性炭に一部残存する。そのため、放電終了時の負
極の電位は、初めの充電前の負極の自然電位より卑にな
る。
【０００９】その後、再び充電すると、上記活性炭には
活性炭本来の自然電位より卑な電位から第４級オニウム
イオンの吸着が起こる。すなわち、自然電位より卑な電
位で負極の充電ができるので、二次電源の耐電圧を高め
られる。
活性炭本来の自然電位より卑な電位から第４級オニウム
イオンの吸着が起こる。すなわち、自然電位より卑な電
位で負極の充電ができるので、二次電源の耐電圧を高め
られる。
【００１０】リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材
料は、一般に負極活物質として使用すると、リチウムイ
オンが炭素材料へ吸蔵及び脱離する電気化学反応により
大容量が得られるが、大電流で放電すると容量低下が著
しい。ところが、本発明における負極のリチウムイオン
を吸蔵、脱離しうる炭素材料は、比較的小電流による充
電時及び放電時はそれぞれリチウムイオンを吸蔵及び脱
離するが、大電流による充放電の場合はほとんど反応し
ない。本発明の二次電源では、大電流による充放電の場
合は、活性炭に対するイオンの吸脱着の物理反応が起こ
る。物理反応の場合、容量は小さいが大電流充放電を繰
り返しても容量低下が少ない。
料は、一般に負極活物質として使用すると、リチウムイ
オンが炭素材料へ吸蔵及び脱離する電気化学反応により
大容量が得られるが、大電流で放電すると容量低下が著
しい。ところが、本発明における負極のリチウムイオン
を吸蔵、脱離しうる炭素材料は、比較的小電流による充
電時及び放電時はそれぞれリチウムイオンを吸蔵及び脱
離するが、大電流による充放電の場合はほとんど反応し
ない。本発明の二次電源では、大電流による充放電の場
合は、活性炭に対するイオンの吸脱着の物理反応が起こ
る。物理反応の場合、容量は小さいが大電流充放電を繰
り返しても容量低下が少ない。
【００１１】すなわち、本発明では、高容量のリチウム
イオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料と、低容量ではある
が大電流充放電に対し容量低下が少ない活性炭との混合
物を負極に使用することにより、高容量でありかつ大電
流放電による容量低下が少ない負極となりうる。
イオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料と、低容量ではある
が大電流充放電に対し容量低下が少ない活性炭との混合
物を負極に使用することにより、高容量でありかつ大電
流放電による容量低下が少ない負極となりうる。
【００１２】負極に含まれる活性炭の量は、活性炭とリ
チウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料との合量中に
１０〜８０重量％が好ましい。１０重量％未満では、大
電流放電による二次電源の容量の低下が著しい。８０重
量％超では、負極自体の容量が小さくなり、二次電源の
容量を大きくできない。活性炭の量は、特に３０〜７０
重量％が好ましい。
チウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料との合量中に
１０〜８０重量％が好ましい。１０重量％未満では、大
電流放電による二次電源の容量の低下が著しい。８０重
量％超では、負極自体の容量が小さくなり、二次電源の
容量を大きくできない。活性炭の量は、特に３０〜７０
重量％が好ましい。
【００１３】本発明では、有機電解液中にはカチオンと
して第４級オニウムイオンとリチウムイオンが含まれ
る。第４級オニウムイオンとしては、第４級アンモニウ
ムイオン又は第４級ホスホニウムイオンが好ましく、特
に（Ｃ2Ｈ5）4Ｐ+イオン、（Ｃ 2Ｈ5）4Ｎ+イオン、（Ｃ
2Ｈ5）3（ＣＨ3）Ｎ+イオン等が好ましい。
して第４級オニウムイオンとリチウムイオンが含まれ
る。第４級オニウムイオンとしては、第４級アンモニウ
ムイオン又は第４級ホスホニウムイオンが好ましく、特
に（Ｃ2Ｈ5）4Ｐ+イオン、（Ｃ 2Ｈ5）4Ｎ+イオン、（Ｃ
2Ｈ5）3（ＣＨ3）Ｎ+イオン等が好ましい。
【００１４】また、第４級オニウム塩及びリチウム塩の
アニオンであって有機電解液中に含まれるアニオンは、
ＰＦ6 -、ＢＦ4 -、ＣｌＯ4 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -、ＣＦ
3ＳＯ3 -、Ｃ（ＳＯ2ＣＦ3）3 -、ＡｓＦ6 -及びＳｂＦ6 -
からなる群から選ばれる１種類以上が好ましく、特にＢ
Ｆ4 -が好ましい。なお、第４級オニウム塩のアニオンと
リチウム塩のアニオンは同じでも異なっていてもよい。
アニオンであって有機電解液中に含まれるアニオンは、
ＰＦ6 -、ＢＦ4 -、ＣｌＯ4 -、Ｎ（ＣＦ3ＳＯ2）2 -、ＣＦ
3ＳＯ3 -、Ｃ（ＳＯ2ＣＦ3）3 -、ＡｓＦ6 -及びＳｂＦ6 -
からなる群から選ばれる１種類以上が好ましく、特にＢ
Ｆ4 -が好ましい。なお、第４級オニウム塩のアニオンと
リチウム塩のアニオンは同じでも異なっていてもよい。
【００１５】有機電解液に含まれる第４級オニウム塩及
びリチウム塩の濃度は、第４級オニウム塩が０．５〜
２．５ｍｏｌ／Ｌ、リチウム塩が０．５〜２．０ｍｏｌ
／Ｌであることが好ましく、特にリチウム塩が０．８〜
１．５ｍｏｌ／Ｌ、リチウム塩が０．８〜１．５ｍｏｌ
／Ｌであることが好ましい。
びリチウム塩の濃度は、第４級オニウム塩が０．５〜
２．５ｍｏｌ／Ｌ、リチウム塩が０．５〜２．０ｍｏｌ
／Ｌであることが好ましく、特にリチウム塩が０．８〜
１．５ｍｏｌ／Ｌ、リチウム塩が０．８〜１．５ｍｏｌ
／Ｌであることが好ましい。
【００１６】有機電解液の溶媒は、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、エチルメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、スルホラン及びジメトキシエタン
からなる群から選ばれる１種以上が好ましい。
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、エチルメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、スルホラン及びジメトキシエタン
からなる群から選ばれる１種以上が好ましい。
【００１７】正極及び負極に含まれる活性炭は同じでも
異なっていてもよいが、いずれも比表面積が３００〜３
０００ｍ2／ｇであることが好ましい。活性炭の原料、
賦活条件は特に限定されず、例えば原料としてはやしが
ら、フェノール樹脂、石油コークス等が挙げられ、賦活
方法としては水蒸気賦活法、溶融アルカリ賦活法等が挙
げられる。
異なっていてもよいが、いずれも比表面積が３００〜３
０００ｍ2／ｇであることが好ましい。活性炭の原料、
賦活条件は特に限定されず、例えば原料としてはやしが
ら、フェノール樹脂、石油コークス等が挙げられ、賦活
方法としては水蒸気賦活法、溶融アルカリ賦活法等が挙
げられる。
【００１８】本発明の二次電源の容量を高めるには、正
極にリチウム含有遷移金属酸化物が含まれることが好ま
しい。Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｗ及びＺｎからな
る群から選ばれる１種以上とリチウムとのリチウム含有
遷移金属酸化物が好ましく、特にはＬｉxＣｏyＮｉ1-y
Ｏ2又はＬｉzＭｎ2Ｏ4（ただし、０＜ｘ＜２、０≦ｙ≦
１、０＜ｚ＜２。）が好ましい。リチウム含有遷移金属
酸化物が含まれることにより正極の容量が高まり、それ
に合わせて負極のリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭
素材料の量を増大させると、二次電源はより高容量にで
きる。
極にリチウム含有遷移金属酸化物が含まれることが好ま
しい。Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｗ及びＺｎからな
る群から選ばれる１種以上とリチウムとのリチウム含有
遷移金属酸化物が好ましく、特にはＬｉxＣｏyＮｉ1-y
Ｏ2又はＬｉzＭｎ2Ｏ4（ただし、０＜ｘ＜２、０≦ｙ≦
１、０＜ｚ＜２。）が好ましい。リチウム含有遷移金属
酸化物が含まれることにより正極の容量が高まり、それ
に合わせて負極のリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭
素材料の量を増大させると、二次電源はより高容量にで
きる。
【００１９】正極中のリチウム含有遷移金属酸化物の量
は、活性炭とリチウム含有遷移金属酸化物の合量の５〜
８０重量％が好ましい。５重量％未満であると、リチウ
ム含有遷移金属酸化物が正極に含まれる効果が小さく、
二次電源の電圧を高められない。８０重量％を超える
と、相対的に正極中の活性炭の量が少なくなるため、充
放電サイクルにおける容量減少が著しくなる。より好ま
しくは１０〜６０重量％である。
は、活性炭とリチウム含有遷移金属酸化物の合量の５〜
８０重量％が好ましい。５重量％未満であると、リチウ
ム含有遷移金属酸化物が正極に含まれる効果が小さく、
二次電源の電圧を高められない。８０重量％を超える
と、相対的に正極中の活性炭の量が少なくなるため、充
放電サイクルにおける容量減少が著しくなる。より好ま
しくは１０〜６０重量％である。
【００２０】また、正極の抵抗を低くするために、正極
中に導電材として導電性のカーボンブラック又は黒鉛が
含まれることが好ましい。このとき、導電材は正極中に
０．１〜２０重量％含まれることが好ましい。
中に導電材として導電性のカーボンブラック又は黒鉛が
含まれることが好ましい。このとき、導電材は正極中に
０．１〜２０重量％含まれることが好ましい。
【００２１】本発明において負極に含まれるリチウムイ
オンを吸蔵脱離しうる炭素材料は、Ｘ線回折測定による
［００２］面の面間隔が０．３３５〜０．４１０ｎｍで
あることが好ましい。面間隔が０．４１０ｎｍ超の炭素
材料は充放電サイクルにおいて劣化しやすい。具体的に
は石油コークス、メソフェーズピッチ系炭素材料又は気
相成長炭素繊維を８００〜３０００℃で熱処理した材
料、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛性炭素材料等が挙げら
れる。
オンを吸蔵脱離しうる炭素材料は、Ｘ線回折測定による
［００２］面の面間隔が０．３３５〜０．４１０ｎｍで
あることが好ましい。面間隔が０．４１０ｎｍ超の炭素
材料は充放電サイクルにおいて劣化しやすい。具体的に
は石油コークス、メソフェーズピッチ系炭素材料又は気
相成長炭素繊維を８００〜３０００℃で熱処理した材
料、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛性炭素材料等が挙げら
れる。
【００２２】正極体の作製方法としては、例えば活性炭
粉末と導電材としてのカーボンブラックとバインダとし
てのポリテトラフルオロエチレンとの混合物を混練した
後、シート状に成形して正極とし、この正極を集電体に
導電性接着剤を用いて固定する方法がある。また、バイ
ンダとしてポリフッ化ビニリデン、ポリアミドイミド、
ポリイミド等を溶解したワニスに、活性炭粉末とカーボ
ンブラックを分散させ、これをドクターブレード法等に
よって集電体上に塗工し、乾燥して得てもよい。正極に
リチウム含有遷移金属酸化物が含まれる場合は、上記の
活性炭粉末のかわりに活性炭粉末とリチウム含有遷移金
属酸化物粉末との混合物を用いて同様に作製できる。
粉末と導電材としてのカーボンブラックとバインダとし
てのポリテトラフルオロエチレンとの混合物を混練した
後、シート状に成形して正極とし、この正極を集電体に
導電性接着剤を用いて固定する方法がある。また、バイ
ンダとしてポリフッ化ビニリデン、ポリアミドイミド、
ポリイミド等を溶解したワニスに、活性炭粉末とカーボ
ンブラックを分散させ、これをドクターブレード法等に
よって集電体上に塗工し、乾燥して得てもよい。正極に
リチウム含有遷移金属酸化物が含まれる場合は、上記の
活性炭粉末のかわりに活性炭粉末とリチウム含有遷移金
属酸化物粉末との混合物を用いて同様に作製できる。
【００２３】正極に含まれるバインダの量は、正極体の
強度と容量等の特性とのバランスから１〜２０重量％で
あることが好ましい。また、負極体も正極体と同様にし
て作製することが好ましく、負極体に含まれるバインダ
の量も１〜２０重量％が好ましい。
強度と容量等の特性とのバランスから１〜２０重量％で
あることが好ましい。また、負極体も正極体と同様にし
て作製することが好ましく、負極体に含まれるバインダ
の量も１〜２０重量％が好ましい。
【００２４】
【実施例】次に、実施例（例１〜４）及び比較例（例
５）により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明
はこれらにより限定されない。なお、例１〜５における
セルの作製及び測定はすべて露点が−６０℃以下のアル
ゴングローブボックス中で行った。
５）により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明
はこれらにより限定されない。なお、例１〜５における
セルの作製及び測定はすべて露点が−６０℃以下のアル
ゴングローブボックス中で行った。
【００２５】［例１］フェノール樹脂を原料として水蒸
気賦活法によって得られた比表面積２０００ｍ2／ｇの
活性炭を８０重量％、導電性カーボンブラックを１０重
量％、及びバインダとしてポリテトラフルオロエチレン
を１０重量％からなる混合物をエタノールを加えて混練
し、圧延した後、２００℃で２時間真空乾燥して厚さ１
５０μｍの電極シートを得た。このシートをポリアミド
イミドをバインダとする導電性接着剤を用いてアルミニ
ウム箔に接合し、減圧下で３００℃で２時間熱処理し、
正極体とした。なお、電極面積は２４ｃｍ2とした。
気賦活法によって得られた比表面積２０００ｍ2／ｇの
活性炭を８０重量％、導電性カーボンブラックを１０重
量％、及びバインダとしてポリテトラフルオロエチレン
を１０重量％からなる混合物をエタノールを加えて混練
し、圧延した後、２００℃で２時間真空乾燥して厚さ１
５０μｍの電極シートを得た。このシートをポリアミド
イミドをバインダとする導電性接着剤を用いてアルミニ
ウム箔に接合し、減圧下で３００℃で２時間熱処理し、
正極体とした。なお、電極面積は２４ｃｍ2とした。
【００２６】正極体に使用した活性炭を７０重量％、石
油コークスを熱処理することによって得られる［００
２］面の面間隔が０．３４４ｎｍでありリチウムイオン
を吸蔵、脱離しうる炭素材料を１０重量％、カーボンブ
ラックを１０重量％、及びバインダとしてポリテトラフ
ルオロエチレンを１０重量％からなる混合物をエタノー
ルを加えて混練し、正極と同様の方法で厚さ１５０μｍ
の電極シートを作製した。このシートを正極同様、ポリ
アミドイミドをバインダとする導電性接着剤を用いて銅
箔に接合し、減圧下で３００℃で２時間熱処理し、負極
体とした。なお、電極面積は２４ｃｍ2とした。
油コークスを熱処理することによって得られる［００
２］面の面間隔が０．３４４ｎｍでありリチウムイオン
を吸蔵、脱離しうる炭素材料を１０重量％、カーボンブ
ラックを１０重量％、及びバインダとしてポリテトラフ
ルオロエチレンを１０重量％からなる混合物をエタノー
ルを加えて混練し、正極と同様の方法で厚さ１５０μｍ
の電極シートを作製した。このシートを正極同様、ポリ
アミドイミドをバインダとする導電性接着剤を用いて銅
箔に接合し、減圧下で３００℃で２時間熱処理し、負極
体とした。なお、電極面積は２４ｃｍ2とした。
【００２７】上記正極体と上記負極体とを、ポリプロピ
レン製不織布セパレータを介して対向させ挟持して素子
を作製した。プロピレンカーボネートに１ｍｏｌ／Ｌの
（Ｃ 2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢＦ4と１ｍｏｌ／ＬのＬｉＢ
Ｆ4を溶解した溶液を電解液とし、該電解液に前記素子
を充分に含浸させ、初めに３．２Ｖで２４時間充電し、
その後１Ｖまで放電した。次に３．２Ｖから１Ｖまでの
範囲で初期容量を測定した。その後、充放電電流２４０
ｍＡで、３．２Ｖから１Ｖまでの範囲で充放電サイクル
試験を行い、２０００サイクル後の容量を測定し、容量
変化率を算出した。結果を表１に示す。
レン製不織布セパレータを介して対向させ挟持して素子
を作製した。プロピレンカーボネートに１ｍｏｌ／Ｌの
（Ｃ 2Ｈ5）3（ＣＨ3）ＮＢＦ4と１ｍｏｌ／ＬのＬｉＢ
Ｆ4を溶解した溶液を電解液とし、該電解液に前記素子
を充分に含浸させ、初めに３．２Ｖで２４時間充電し、
その後１Ｖまで放電した。次に３．２Ｖから１Ｖまでの
範囲で初期容量を測定した。その後、充放電電流２４０
ｍＡで、３．２Ｖから１Ｖまでの範囲で充放電サイクル
試験を行い、２０００サイクル後の容量を測定し、容量
変化率を算出した。結果を表１に示す。
【００２８】［例２］負極の電極シートの混合比を、活
性炭を４０重量％、リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる
炭素材料を４０重量％、カーボンブラックを１０重量
％、及びバインダとしてポリテトラフルオロエチレンを
１０重量％に変更した以外は例１と同様にして負極体を
得た。この負極体を用いた以外は例１と同様にして素子
を作製し、例１と同様に電解液を含浸させた。この素子
を用いて例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
性炭を４０重量％、リチウムイオンを吸蔵、脱離しうる
炭素材料を４０重量％、カーボンブラックを１０重量
％、及びバインダとしてポリテトラフルオロエチレンを
１０重量％に変更した以外は例１と同様にして負極体を
得た。この負極体を用いた以外は例１と同様にして素子
を作製し、例１と同様に電解液を含浸させた。この素子
を用いて例１と同様に評価した。結果を表１に示す。
【００２９】［例３］活性炭を８０重量％、導電性カー
ボンブラックを１０重量％及びポリテトラフルオロエチ
レンを１０重量％の混合物のかわりに、活性炭を６０重
量％、ＬｉＣｏＯ2を２０重量％、導電性カーボンブラ
ックを１０重量％及びポリテトラフルオロエチレンを１
０重量％の混合物を使用した以外は例１と同様にして正
極体を得た。
ボンブラックを１０重量％及びポリテトラフルオロエチ
レンを１０重量％の混合物のかわりに、活性炭を６０重
量％、ＬｉＣｏＯ2を２０重量％、導電性カーボンブラ
ックを１０重量％及びポリテトラフルオロエチレンを１
０重量％の混合物を使用した以外は例１と同様にして正
極体を得た。
【００３０】上記正極体を用いた以外は例１と同様にし
て素子を作製し、例１と同様に評価した。結果を表１に
示す。
て素子を作製し、例１と同様に評価した。結果を表１に
示す。
【００３１】［例４］ＬｉＣｏＯ2のかわりにＬｉＣｏ
0.2Ｎｉ0.8Ｏ2を用いた以外は例３と同様にして正極体
を得た。この正極体を用いた以外は例１と同様にして素
子を作製し、例１と同様に評価した。結果を表１に示
す。
0.2Ｎｉ0.8Ｏ2を用いた以外は例３と同様にして正極体
を得た。この正極体を用いた以外は例１と同様にして素
子を作製し、例１と同様に評価した。結果を表１に示
す。
【００３２】［例５］正極体にも負極体にも例１で得ら
れた正極体を用いた以外は例１と同様にして素子を作製
し、例１と同様にして容量を測定し、例１と同様に評価
した。結果を表１に示す。
れた正極体を用いた以外は例１と同様にして素子を作製
し、例１と同様にして容量を測定し、例１と同様に評価
した。結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【発明の効果】本発明の二次電源は、負極において、比
較的大きな電流での充放電では第４級オニウムイオンが
吸着、脱着し、比較的小さな電流での充放電ではリチウ
ムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料にリチウムイオン
が吸蔵、脱離する。そのため、大きな電流での充放電に
よるリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料の劣化
が少なく、急速充放電特性に優れている。
較的大きな電流での充放電では第４級オニウムイオンが
吸着、脱着し、比較的小さな電流での充放電ではリチウ
ムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料にリチウムイオン
が吸蔵、脱離する。そのため、大きな電流での充放電に
よるリチウムイオンを吸蔵、脱離しうる炭素材料の劣化
が少なく、急速充放電特性に優れている。
【００３５】また、負極に含まれる活性炭の電位は自然
電位より卑になっているので、本発明の二次電源は耐電
圧が高い。さらに、負極にリチウムイオンを吸蔵、脱離
しうる炭素材料が含まれているため、高容量である。
電位より卑になっているので、本発明の二次電源は耐電
圧が高い。さらに、負極にリチウムイオンを吸蔵、脱離
しうる炭素材料が含まれているため、高容量である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｈ０１Ｇ 9/00 ３０１Ｄ 4/58 ３０１Ａ Ｆターム(参考） 5H003 AA01 AA02 AA04 AA10 BB01 BB05 BD00 BD04 BD06 5H014 AA02 EE08 EE10 HH00 HH01 HH08 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ12 AK03 AL06 AM03 AM04 AM07 DJ09 HJ10
Claims (6)
- 【請求項１】活性炭を含む正極と、活性炭とリチウムイ
オンを吸蔵、脱離しうる炭素材料とを含む負極と、第４
級オニウム塩とリチウム塩とを含む有機電解液と、を有
することを特徴とする二次電源。 - 【請求項２】負極中に活性炭は、活性炭と前記炭素材料
との合量中に１０〜８０重量％含まれる請求項１に記載
の二次電源。 - 【請求項３】有機電解液には、第４級オニウム塩が０．
５〜２．５ｍｏｌ／Ｌ、リチウム塩が０．５〜２．０ｍ
ｏｌ／Ｌ含まれる請求項１又は２に記載の二次電源。 - 【請求項４】正極には、Ｖ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、
Ｗ及びＺｎからなる群から選ばれる１種以上とリチウム
とを含むリチウム含有遷移金属酸化物が含まれる請求項
１、２又は３に記載の二次電源。 - 【請求項５】リチウム含有遷移金属酸化物が、ＬｉxＣ
ｏyＮｉ1-yＯ2又はＬｉzＭｎ2Ｏ4（ただし、０＜ｘ＜
２、０≦ｙ≦１、０＜ｚ＜２。）である請求項４に記載
の二次電源。 - 【請求項６】リチウム含有遷移金属酸化物は、正極中に
５〜８０重量％含まれる請求項４又は５に記載の二次電
源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028575A JP2000228222A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 二次電源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11028575A JP2000228222A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 二次電源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228222A true JP2000228222A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12252419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11028575A Pending JP2000228222A (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 二次電源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000228222A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001351688A (ja) * | 2000-06-07 | 2001-12-21 | Fdk Corp | 電池・キャパシタ複合素子 |
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-
1999
- 1999-02-05 JP JP11028575A patent/JP2000228222A/ja active Pending
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