JPH02265174A - 非水電解液エネルギー貯蔵装置 - Google Patents

非水電解液エネルギー貯蔵装置

Info

Publication number
JPH02265174A
JPH02265174A JP1084648A JP8464889A JPH02265174A JP H02265174 A JPH02265174 A JP H02265174A JP 1084648 A JP1084648 A JP 1084648A JP 8464889 A JP8464889 A JP 8464889A JP H02265174 A JPH02265174 A JP H02265174A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
energy storage
negative electrode
storage device
condensation polymer
electrolyte energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1084648A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Morimoto
剛 森本
Naoki Yoshida
直樹 吉田
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.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP1084648A priority Critical patent/JPH02265174A/ja
Publication of JPH02265174A publication Critical patent/JPH02265174A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は非水電解液エネルギー貯蔵装置、特に自己放電
の少ない、充放電サイクル特性に優れた非水電解液エネ
ルギー貯蔵装置に係るものである。
[従来の技術] 近年、小型、軽量、高エネルギー密度の高性能エネルギ
ー貯蔵装置としてアルカリ金属、特にリチウムを負極活
物質に用いた二次電池が注目されている。
この場合、負極材料としてリチウム−次電池のようにア
ルカリ金属をそのまま負極に用いると、充電時にアルカ
リ金属がデンドライト状に析出することにより、電池の
内部短絡や活物質の脱落による充放電効率の低下を引き
起す。
この様な欠点を改良する為、例えば■アルカリ金属とア
ルミニウムとの合金を負極に用いること、■ポリアセチ
レンに代表される導電性高分子を負極とし、アルカリ金
属イオンをドープ、脱ドープさせることで充放電を行な
う、■黒鉛を負極材料として、電気化学的に生成させた
アルカリ金属の黒鉛層間化合物を用いることが夫々提案
されている。
一方、正極材料としては、■TiS2. MO32,V
2O5等の金属カルコゲン化合物が提案されている。
これはアルカリ金属イオンと金属カルコゲン化合物の層
間化合物を利用するもので、電気化学的にアルカリ金属
イオンを放出、挿入することにより充放電を行なうもの
である。
又、■負極と同様に導電性高分子を正極とし、ClO4
−、BF4−等のアニオンをドープ、脱ドープさせるこ
とで充放電を行なう、■電解液とは反応せずに電極表面
に電気二重層を形成する活性炭素繊維を正極に使用する
ことも夫々提案されている。
[発明の解決しようとする課題] しかしなから、前記■の提案にあっては、合金が充放電
によりアルカリ金属の吸蔵、放出を繰り返すことで負極
の脱落を生じ、サイクル寿命の低下の原因となる欠点を
有している。
又■の提案にあっては、放電状態(ドープした状態)が
不安定な為、電池としての自己放電が太き(、又サイク
ル特性が不十分である欠点を有している。■にあっては
、この様な化合物は不安定であり、自己放電が大きく、
サイクル特性も不十分である欠点を有している。
■にあっては、一般に電池起電力が低く、容量も小さく
、サイクル特性も劣る等未だ満足な特性が得られていな
い。
■にあっては、導電性高分子が酸化されやすく、充電状
態(ドープ状態)が化学的に不安定な為自己放電が大き
く、又サイクル寿命が短い欠点を有している。
■にあっては、実用には程遠いと言っても過言でない程
容量が小さい欠点を有している。
[課題を解決するための手段] 本発明者はこれら従来法が有する諸欠点を排除し、自己
放電が少なく、充放電サイクル特性に優れた非水電解エ
ネルギー貯蔵装置を見出すことを目的として種々研究、
検討した結果、正極が活性炭粉末または繊維の成型物か
らなり、負極が芳香族系縮合高分子化合物の炭素化物と
アルカリ金属とからなる夫々電極を用いることにより、
前記目的を達成し得ることを見出し、本発明はこれを要
旨とするものである。
本発明において、非水電解液エネルギー貯蔵装置の一方
の電極である負極材料の原料となる芳香族系縮合高分子
化合物としては、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂な
どがあるが、フェノール、キシレノール、クレゾール等
のフェノール性水酸基を有する芳香族炭化水素化合物と
、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド
類の縮合したフェノール樹脂が好ましい。
そして負極材料は、上記芳香族系縮合高分子化合物を炭
素化して得られたものであり、水素/炭素の原子比が0
.35以下、好ましくは0.1以下であり、かつX線回
折法により求めた炭素の(002)面の面間隔が3.3
7Å以上、好ましくは3.40Å以上でかつ3.80Å
以下であるものが適当である。このような材料を得るた
めの芳香族系縮合高分子化合物の炭素化方法は、その高
分子化合物を真空中また窒素、アルゴン等の不活性雰囲
気中で熱処理する。熱処理の温度は原料高分子化合物に
よって異なるが、750〜3000℃であることが好ま
しい。
さらに、この材料を用いる場合、芳香族系縮合高分子化
合物をあらかじめフィルム、板、布等の使用に適した形
状とした後、炭素化してもよく、その高分子化合物を炭
素化した後粉砕して粉末とし、必要ならば適宜バインダ
ー等を添加して好ましい形状に成型してもよい。
もう一つの負極材料であるアルカリ金属としては、特に
リチウムが好ましい。
上記芳香族系縮合高分子化合物を炭素化して得られた材
料とアルカリ金属とから負極を成型する方法は、それぞ
れをシート状、板状、ベレット状等好ましい形状に成型
したのち積層してもよいし、それぞれの粉末を必要なら
ば適宜バインダー等を添加して好ましい形状に成型して
もよい。
次に本発明の正極は、比表面積が好ましくは、1500
〜3500m2/gの活性炭粉末または繊維好ましくは
粉末のシート状の成型物である。このような比表面積を
有する活性炭粉末の原料には、ヤシガラ、オガクズ、石
炭コークス等があるが、高比表面積で不純物の少ない活
性炭粉末が得られる点で石油コークスが特に好ましい。
本発明に用いられる正極は、活性炭粉末または繊維を電
解液と混合してペースト化した物を電極として用いるこ
とも可能である。しかしながら、単位体積当りの容量と
、機械的強度のさららに良好な電極としては、ポリテト
ラフルオロエチレン(以下PTFEと略称する)などの
耐化学薬品性の優れた粘着剤を用いて活性炭粉末をシー
ト化してなる電極があげられる。このようなシート状電
極としては、まず活性炭微粉末に対して好ましくは1〜
50重量%、さらに好ましくは5〜30重量%のPTF
E分散液を混合し、得られた粘稠な混合物を圧縮、押し
出し、もしくは圧延、またはこれらの手段を組み合わせ
ることによってシート状に成型した物が好適に使用でき
る。
このシート状成型体は、さらに必要に応じて一軸方向、
または二軸方向に延伸処理される。
この延伸処理は、20〜380℃、好ましくは20〜2
00℃において、好ましくは冗長の1.1〜5.0倍特
に好ましくは1.2〜2.0倍になるように公知の方法
(例えば特開昭59−166541号公報)により行な
われる。このようにして得られた延伸処理物は、そのま
ま使用することもできるが必要に応じて、さらにロール
プレスなどにより圧延または圧縮処理したのち、焼成ま
たは半焼成処理して使用する。
本発明の非水電解液エネルギー貯蔵装置に使用される電
解液は特に限定されるものではなく、リチウム電池、電
気二重層コンデンサなどの非水電解液を用いる電気化学
装置に使用されつるものが適宜使用される。このような
非水電解液としては、例えば過塩素酸、六フッ化リン酸
、四フッ化ホウ酸、バーアルキルスルホン酸または、ト
リフルオロメタンスルホン酸などのアニオンとリチウム
イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカ
リ金属カチオンとを組み合わせた溶質を、プロピレンカ
ーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクト
ン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、1.2−
ジメトキシエタン、スルホラン、ニトロメタン、テトラ
ヒドロフランなどの極性有機溶媒に0.3〜1.5モル
/β程度溶解させた物があげられる。
前述の負極及び正極を装置の形状に合わせて加工、成型
し、両電極間に多孔質のセパレータをはさみ、前記のよ
うな電解液を含浸または満たしてケース中に密閉するこ
とによって本発明による非水電解液エネルギー貯蔵装置
が得られる。多孔質セパレータとしては、たとえば、ポ
リプロピレン繊維不織布、ガラス繊維混抄不織布などが
好適である。また、セパレータの厚みは50〜200μ
mが適当であり、 100〜150μmとするのが特に
好適である。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。
実施例1 クレゾールとホルムアルデヒドより生成せしめたクレゾ
ール樹脂粉末を窒素雰囲気中で700℃に加熱して熱分
解し、さらに3000℃まで加熱処理してクレゾール樹
脂の炭素化を行った。得られた炭素材料を微粉末に粉砕
して負極材料とした。この材料の水素/炭素原子比は0
.03で、(002)面の面間隔は3.419人であっ
た。この負極用炭素粉末90重量%、ポリエチレン粉末
10重量%を■型ブレレダー中で混合した。この混合物
を厚さ0.4mm 、直径15mmのペレットにプレス
成型した。この成型物に、厚さ0.1mmのリチウム箔
を圧着して負極2とした。
石油コークスを40メツシユに粉砕し、これに重量比で
約3倍の苛性カリを加えて窒素雰囲気中において、38
5℃で1時間仮焼し、850℃で2時間本焼成を行った
。得られた活性炭粉末を冷却後、水で洗浄して乾燥し、
最終的に110℃で真空乾燥して正極用の活性炭を得た
。この活性炭は比表面積3000m2/gを有していた
この活性炭70重量%、カーボンブラック20重量%及
びPTFE粉末lO重量%よりなる粉末混合物100 
@滑部に対して水20(l M置部を添加し、■型ブレ
レダー中で混和した。得られたペースト状混和物をロー
ル成型機を用いて圧延し、厚さ1.4mmのシートとし
た。このシートを300℃に予熱した状態で一軸方向に
1.1倍の倍率で延伸処理して、厚さ0.9mmのシー
ト状成型体を得た。このシート状成型体を直径15mm
の円盤状に打ち抜いて正極1とした。
正極1と負極2とをポリプロピレン繊維不織布よりなる
セパレータ3を介してステンレス鋼製のキャップ4およ
びステンレス鋼製のケース5からなる外装容器に収納す
る。次に、ユニットセル中に電解液として1モル/I2
の過塩素酸リチウムを含むプロピレンカーボネート溶液
を注入して、正極1、負極2、及びセパレータ3中に電
解液を充分に含浸後、ポリプロピレン製バッキング6を
介してキャップ4及びケース5の端部をかしめて封口し
た。上記のように製作した非水電解液エネルギー貯蔵装
置の起電力を測定した。またこの装置を用いて充放電サ
イクル試験を行い、充電終止電圧を3,5v、放電終止
電圧を1.0■とした。50サイクルまで充放電を繰り
返し5サイクル目と50サイクル目の放電容量を測定し
た。結果は表1に示す。
実施例2 実施例1の負極材料のクレゾール樹脂をフェノール樹脂
に代えた以外は、実施例1と同様に作成した。フェノー
ル樹脂を炭素化して得られた負極用炭素材料の水素/炭
素原子比は0.04であり、炭素(002)面の面間隔
は3.460人であった。非水電解液エネルギー貯蔵装
置としての特性を表1に示した。
実施例3 実施例1の負極材料のクレゾール樹脂をp−t−ブチル
フェノール樹脂に代えた以外は、実施例1と同様に作成
した。p−t−ブチルフェノール樹脂を炭素化して得ら
れた負極用炭素材料の水素/炭素原子比は0.03であ
り、炭素の(002)面の面間隔は3.430人であっ
た。非水電解液エネルギー貯蔵装置としての特性を表1
に示した。
実施例4 実施例3の炭素化の温度を2000℃に代えた以外は、
実施例3と同様に作成した。得られた負極用炭素材料の
水素/炭素原子比は0,08であり、炭素の(002)
面の面間隔は3.547人であった。非水電解液エネル
ギー貯蔵装置としての特性を表1に示した。
実施例5 実施例3の炭素化の温度を800℃に代えた以外は、実
施例3と同様に作成した。得られた負極用炭素材料の水
素/炭素原子比は0.34であり、炭素の(002)面
の面間隔は3.805人であった。非水電解液エネルギ
ー貯蔵装置としての特性を表1に示した。
表  1
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による非水電解液エネルギー貯蔵装置の
一実施例を示す部分断面図である。 1・・・正極 2・・・負極 3・・・セパレータ 4・・・キャップ 5・・・ケース 6・・・バッキング

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)正極が活性炭粉末または繊維の成型物からなり、
    負極が芳香族系縮合高分子化合物の炭素化物とアルカリ
    金属とからなることを特徴とする非水電解エネルギー貯
    蔵装置。
  2. (2)芳香族系縮合高分子化合物の炭素化物が、水素/
    炭素の原子比が0.35以下であって、X線回折法によ
    り求めた炭素の(002)面の面間隔が3.37Å以上
    を有する特許請求の範囲第1項記載の非水電解液エネル
    ギー貯蔵装置。
  3. (3)芳香族系縮合高分子化合物が、フェノール性水酸
    基を有する芳香族炭化水素化合物と、ホルムアルデヒド
    の縮合物である特許請求の範囲第1項記載の非水電解液
    エネルギー貯蔵装置。
  4. (4)負極が芳香族系縮合高分子化合物の炭素化物の成
    型物とシート状アルカリ金属との積層物である特許請求
    の範囲第1項記載の非水電解液エネルギー貯蔵装置。
  5. (5)正極が1500〜3500m^2/gの比表面積
    の活性炭のシート状成型物である特許請求の範囲第1項
    記載の非水電解液エネルギー貯蔵装置。
JP1084648A 1989-04-05 1989-04-05 非水電解液エネルギー貯蔵装置 Pending JPH02265174A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1084648A JPH02265174A (ja) 1989-04-05 1989-04-05 非水電解液エネルギー貯蔵装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1084648A JPH02265174A (ja) 1989-04-05 1989-04-05 非水電解液エネルギー貯蔵装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02265174A true JPH02265174A (ja) 1990-10-29

Family

ID=13836523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1084648A Pending JPH02265174A (ja) 1989-04-05 1989-04-05 非水電解液エネルギー貯蔵装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02265174A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002298849A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Asahi Glass Co Ltd 二次電源
CN105679550A (zh) * 2016-03-07 2016-06-15 苏文电能科技有限公司 一种新型高倍率超级电容器电极片及超级电容器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002298849A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Asahi Glass Co Ltd 二次電源
WO2002082568A1 (en) * 2001-04-02 2002-10-17 Asahi Glass Company, Limited Secondary power source and its manufacture method
CN105679550A (zh) * 2016-03-07 2016-06-15 苏文电能科技有限公司 一种新型高倍率超级电容器电极片及超级电容器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0249331B1 (en) Method of manufacturing a secondary battery
US5919589A (en) Rechargeable battery
JP4929182B2 (ja) 蓄電素子
WO2004001880A1 (ja) 電極およびそれを用いた電池
EP2808300A1 (en) Method for producing hardly-graphitizable carbon material, hardly-graphitizable carbon material, negative electrode material for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery
KR101503807B1 (ko) 리튬 금속 분체를 이용한 리튬이온커패시터 제조방법
JP2001345100A (ja) リチウム二次電池負極用炭素質粒子、その製造方法、リチウム二次電池負極及びリチウム二次電池
JP2002260742A (ja) 非水電解質二次電池
JP2001085016A (ja) 非水電解質電池
KR102736386B1 (ko) 고에너지 밀도를 갖는 리튬 이차전지
JP2012089823A (ja) リチウムイオンキャパシタ及びその製造方法
JP2002110233A (ja) 非水電解質二次電池
JPH02265174A (ja) 非水電解液エネルギー貯蔵装置
JP3167767B2 (ja) リチウム二次電池用負極及びその製造方法
CN119731797A (zh) 二次电池用负极、二次电池、以及二次电池用负极的制造方法
JPH0782839B2 (ja) 二次電池負極
JPH0580791B2 (ja)
KR20220152141A (ko) 리튬 이차전지용 양극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP2002134111A (ja) リチウムイオン二次電池負極用炭素材料およびリチウムイオン二次電池
JP2000164211A (ja) 正極材料およびそれを用いた電池
JPH04190557A (ja) リチウム二次電池
JP2003045487A (ja) 電 池
JPH01186555A (ja) 非水電解液二次電池
JPS63155568A (ja) 非水電解液エネルギ−貯蔵装置
JP2761212B2 (ja) 非水電解液を用いたエネルギー貯蔵装置