JPH0652860A - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

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JPH0652860A
JPH0652860A JP4220733A JP22073392A JPH0652860A JP H0652860 A JPH0652860 A JP H0652860A JP 4220733 A JP4220733 A JP 4220733A JP 22073392 A JP22073392 A JP 22073392A JP H0652860 A JPH0652860 A JP H0652860A
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JP
Japan
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graphite powder
negative electrode
battery
particle size
present
Prior art date
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JP4220733A
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English (en)
Inventor
Masahisa Fujimoto
正久 藤本
Koji Nishio
晃治 西尾
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】リチウムを吸蔵放出可能な負極材料として黒鉛
粉末が使用されており、当該黒鉛粉末は10μm未満の
粒径の黒鉛粉末を実質的に含有していない。 【効果】粒径が小さく活性点が数多く存在する黒鉛粉末
を含まない黒鉛粉末が使用されているので、黒鉛と電解
液との反応に因る自己放電が少なく、このため保存特性
に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、黒鉛粉末を負極材料と
するリチウム二次電池に係わり、特に保存特性の向上を
目的とした当該黒鉛粉末の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
リチウム二次電池の負極材料として、可撓性に優れるこ
と、モッシー状のリチウムが電析するおそれがないこと
などの理由から、黒鉛粉末などの炭素材料が、従前のリ
チウムやリチウム合金に代わる負極材料として検討され
ている。特に、黒鉛粉末は、リチウムを吸蔵・放出可能
な量(容量)が多いため最近とみにその実用化が検討さ
れている負極材料である。
【0003】しかしながら、黒鉛粉末にはコークスに比
し数多くの活性点が存在するため、黒鉛粉末を負極材料
とする電池には、黒鉛が電解液と反応して自己放電し易
く、保存特性が良くないという問題があった。
【0004】本発明は、この問題を解決するべくなされ
たものであって、その目的とするところは、自己放電の
少ない、すなわち保存特性に優れたリチウム二次電池を
提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵放
出可能な負極材料として黒鉛粉末が使用されてなるリチ
ウム二次電池であって、前記黒鉛粉末が粒径10μm未
満の黒鉛粉末を実質的に含有していないことを特徴とす
る。
【0006】本発明における負極材料たる黒鉛粉末は、
天然黒鉛であるか人造黒鉛であるかを問われないが、次
に挙げる物性を有するものが好ましい。 X線回折における格子面(002)面のd値
(d002 ):3.35〜3.40Å X線回折におけるc軸方向の結晶子の大きさ(L
c):150Å以上 BET法による比表面積:0.5〜50m2 /g 真密度:1.9〜2.3g/cm3
【0007】本発明においては、10μm未満の粒径の
黒鉛粉末を実質的に含まない黒鉛粉末が負極材料として
使用される。従来種々の平均粒径の黒鉛粉末が上市され
ているが、これらの上市品は、一般に粒径1〜40μm
の黒鉛粉末の混合物である。したがって、本発明におい
ては、たとえば上市品を篩いにかけて10μm未満の粒
径の黒鉛粉末を除去したものが使用されることとなる。
【0008】このように本発明において10μm未満の
粒径の黒鉛粉末を含まない黒鉛粉末を使用することとし
たのは、黒鉛粉末はその粒径が小さくなるにつれて活性
点の数が多くなるので、黒鉛と電解液との反応による自
己放電を実際上問題とならない程度にまで抑制するため
には、10μm未満の粒径の黒鉛粉末を含まない比較的
低活性の黒鉛粉末を使用することが好ましいからであ
る。
【0009】本発明における黒鉛粉末は、ポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン
(PVDF)等の結着剤と混練して合剤として負極に使
用される。
【0010】本発明は、リチウムを吸蔵放出可能な負極
材料として黒鉛粉末が使用されたリチウム二次電池の保
存特性を改良するために、10μm未満の黒鉛粉末を含
まない黒鉛粉末を負極材料として使用した点に特徴を有
する。それゆえ、電池を構成する他の要素、たとえば正
極材料、電解液などについては、従来リチウム二次電池
用として使用され、或いは提案されている種々の材料を
使用することが可能である。
【0011】正極材料としては、リチウムを吸蔵放出可
能な化合物であれば特に制限なく使用することができ
る。たとえば無機化合物としては、TiO2 、V2 O5
などの所謂トンネル状の空孔を有する酸化物や、TiS
2 、MoS2 等の層状構造の金属カルコゲン化物が例示
されるが、組成式Lix MO2 又はLiy M2 O4 (た
だし、Mは遷移元素、0≦x≦1、0≦y≦2)で表さ
れる複合酸化物が好適である。かかる複合酸化物の具体
例としては、LiCoO2 、LiMnO2 、LiNiO
2 、LiCrO2 、LiMn2 O4 が挙げられる。
【0012】その他、ポリアニリン等の導電性ポリマー
や導電性ポリマーにポルフィリンなどの陰イオンをドー
プしてなるドーパント含有導電性ポリマーを使用するこ
とも可能である。
【0013】上記正極材料は、アセチレンブラック、カ
ーボンブラック等の導電剤及びポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
等の結着剤と混練して合剤として正極に使用される。
【0014】電解液についても、特に制限されず、エチ
レンカーボネート、ジメチルカーボネート又はこれらの
混合溶媒に、LiPF6 、LiBF4 、LiCF3 SO
3 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiC(CF3 SO
2 )3 、LiN(CF3 SO2 )2 等のフッ素含有リチ
ウム塩を溶かした溶液など、従来リチウム二次電池用の
電解液として提案され、或いは実用されている種々の電
解液を使用することができる。
【0015】
【作用】本発明電池においては、10μm未満の粒径の
黒鉛粉末を含まない活性点の数が比較的少ない黒鉛粉末
が負極材料として使用されているので、黒鉛粉末と電解
液との反応が起こりにくい。このため、自己放電も起こ
りにくい。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【0017】(実施例1) 〔正極の作製〕LiCoO2 と、導電剤としてのアセチ
レンブラックと、結着剤としてのフッ素樹脂ディスパー
ジョンとを、重量比85:10:5で混合して正極合剤
を得た。この正極合剤を集電体としてのアルミニウム箔
に圧延し、250°Cで2時間真空下で加熱処理して正
極を作製した。
【0018】〔負極の作製〕平均粒径20μmの天然黒
鉛を、粒径10μm未満パスの篩いにかけて、粒径10
μm以上の黒鉛粉末を得た。この篩い操作により、除去
された粒径10μm未満の黒鉛粉末は天然黒鉛の総量に
対して約10重量%であった。このようにして得た粒径
10μm以上の黒鉛粉末に、結着剤としてのフッ素樹脂
ディスパージョンを、重量比95:5の比率で混合して
負極合剤を得た。この負極合剤を集電体としての銅箔に
圧延し、250°Cで2時間真空下で加熱処理して負極
を作製した。
【0019】〔電解液の調製〕エチレンカーボネートと
ジメチルカーボネートとの等体積混合溶媒に、溶質とし
てのLiPF6 を1モル/リットル溶かして電解液を調
製した。
【0020】〔本発明電池の作製〕以上の正負両極及び
電解液を用いて円筒型の本発明電池BA1を作製した
(電池寸法:直径14.2mm;長さ50.0mm)。
なお、セパレータとしては、ポリプロピレン製の微孔性
薄膜(ポリプラスチックス社製、商品名「セルガード3
401」)を用いた。
【0021】図1は作製した本発明電池BA1の断面図
であり、図示の本発明電池BA1は、正極1及び負極
2、これら両電極を離隔するセパレータ3、正極リード
4、負極リード5、正極外部端子6、負極缶7などから
なる。正極1及び負極2は電解液が注入されたセパレー
タ3を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極缶7内
に収容されており、正極1は正極リード4を介して正極
外部端子6に、また負極2は負極リード5を介して負極
缶7に接続され、電池BA1内部で生じた化学エネルギ
ーを電気エネルギーとして外部へ取り出し得るようにな
っている。
【0022】(比較例1)実施例1で使用した天然黒鉛
と同じ天然黒鉛を、篩いにかけずにそのまま使用したこ
と以外は実施例1と同様にして、比較電池BC1を作製
した。
【0023】(保存特性試験)本発明電池BA1及び比
較電池BC1について、充電後保存せずに直ちに放電し
た場合及び充電後室温(25°C)にて1月保存した後
に放電した場合のそれぞれについて、充電電流200m
Aで充電終止電圧4.1Vまで充電した後、放電電流2
00mAで放電終止電圧3.0Vまで放電して、各電池
の放電特性を調べた。
【0024】図2は、各電池の放電特性を、縦軸に電池
電圧(V)を、横軸に放電容量(mAh)をとって示し
たグラフである。
【0025】同図より、充電後保存せずに直ちに放電し
た場合は、両電池間に差異はないが、充電後室温にて1
月保存した後に放電した場合は、本発明電池BA1では
475mAh程度にしか容量低下しておらず自己放電率
が5%/月と小さいのに対して、比較電池BC1では4
50mAh程度にまで容量が低下しており自己放電率が
10%/月と、保存による容量低下が大きいことが分か
る。
【0026】叙上の実施例では本発明を円筒型電池を例
に挙げて説明したが、電池の形状に特に制限はなく、本
発明は扁平型、角型等、種々の形状のリチウム二次電池
に適用し得るものである。
【0027】
【発明の効果】本発明電池では、負極材料として、粒径
が小さく活性点が数多く存在する黒鉛粉末を含まない黒
鉛粉末が使用されているので、黒鉛と電解液との反応に
因る自己放電が少なく、このため保存特性に優れるな
ど、本発明は優れた特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】円筒型の本発明電池BA1の断面図である。
【図2】放電特性図である。
【符号の説明】
BA1 円筒型の本発明電池 1 正極 2 負極 3 セパレータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リチウムを吸蔵放出可能な負極材料として
    黒鉛粉末が使用されてなるリチウム二次電池であって、
    前記黒鉛粉末が粒径10μm未満の黒鉛粉末を実質的に
    含有していないことを特徴とするリチウム二次電池。
JP4220733A 1992-07-27 1992-07-27 リチウム二次電池 Pending JPH0652860A (ja)

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