JPH0722019A - Battery electrode and secondary battery using the same - Google Patents
Battery electrode and secondary battery using the sameInfo
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- JPH0722019A JPH0722019A JP5166907A JP16690793A JPH0722019A JP H0722019 A JPH0722019 A JP H0722019A JP 5166907 A JP5166907 A JP 5166907A JP 16690793 A JP16690793 A JP 16690793A JP H0722019 A JPH0722019 A JP H0722019A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】(1) 非晶質炭素フィルムからなる電池用電極。
(2) 上記1記載の電極を用いた二次電池。
【効果】本発明により、炭素フィルム化することによ
り、粉末や繊維のようにシート化する工程が省略された
二次電池を提供することができる。(57) [Summary] [Structure] (1) A battery electrode made of an amorphous carbon film. (2) A secondary battery using the electrode described in 1 above. [Effect] According to the present invention, it is possible to provide a secondary battery in which the step of forming a sheet such as powder and fibers is omitted by forming a carbon film.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、炭素フィルムから構成
される電極、および該電極を用いた二次電池に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode composed of a carbon film and a secondary battery using the electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ビデオカメラやノート型パソコン
などのポータブル機器の普及に伴い、小型高容量の二次
電池に対する需要が高まっている。現在使用されている
二次電池のほとんどはアルカリ電解液を用いたニッケル
−カドミウム電池であるが、電池電圧が約1.2Vと低
く、エネルギー密度の向上は困難である。そのため、負
極に最も卑な金属であるリチウム金属を使用して、高エ
ネルギー二次電池の検討が行われてきた。2. Description of the Related Art In recent years, with the widespread use of portable devices such as video cameras and notebook computers, demand for small and high capacity secondary batteries has increased. Most of the secondary batteries currently used are nickel-cadmium batteries using an alkaline electrolyte, but the battery voltage is low at about 1.2 V, and it is difficult to improve the energy density. Therefore, high-energy secondary batteries have been studied using lithium metal, which is the base metal, as the negative electrode.
【0003】ところが、リチウム金属を負極に使用する
二次電池では、充放電の繰り返しによってリチウムが樹
枝状(デンドライト)に成長し、短絡を起こして発火す
る危険性がある。また、活性の高い金属リチウムを使用
するので、本質的に危険性が高く、民生用として使用す
るには問題が多い。近年、このような安全性の問題を解
決し、かつリチウム電極特有の高エネルギーが可能なも
のとして、各種炭素質材料を用いたリチウムイオン二次
電池が考案されている。この方法では、充電時、炭素質
材料が、リチウムイオンをドーピングされ、金属リチウ
ムと同電位になるので、金属リチウムの変わりに負極に
使用することができることを利用したものである。ま
た、放電時には、ドープされたリチウムイオンが負極か
ら脱ドーピングされて、もとの炭素質材料に戻る。この
ような、リチウムイオンがドーピングされた炭素質材料
を負極として用いた場合には、デンドライト生成の問題
もなく、また金属リチウムが存在しないため、安全性に
も優れていると言う特長があり、現在、研究開発が活発
に行われている。However, in a secondary battery in which lithium metal is used for the negative electrode, there is a risk that lithium will grow into dendrites due to repeated charging and discharging, causing a short circuit and igniting. In addition, since highly active metallic lithium is used, it is inherently dangerous, and there are many problems in using it for consumer use. In recent years, a lithium ion secondary battery using various carbonaceous materials has been devised as a device that solves such a safety problem and enables high energy peculiar to a lithium electrode. This method utilizes the fact that the carbonaceous material is doped with lithium ions during charging and has the same potential as that of metallic lithium, so that it can be used for the negative electrode instead of metallic lithium. In addition, during discharge, the doped lithium ions are dedoped from the negative electrode and return to the original carbonaceous material. When such a carbonaceous material doped with lithium ions is used as the negative electrode, there is no problem of dendrite generation, and since there is no metallic lithium, there is a feature that it is also excellent in safety, Currently, research and development are actively carried out.
【0004】上記の炭素質材料へのリチウムイオンのド
ーピングを利用した電極を利用した二次電池としては、
特開昭57−208079号公報、特開昭58−931
76号公報、特開昭58−192266号公報、特開昭
62−90863号公報、特開昭62−122066号
公報、特開平2−66856号公報等が公知である。こ
のような炭素質材料は、一般には粉末の形状をとってお
り、電極成型のためにはテフロンやフッ化ビニリデン等
のポリマの結着剤が必要である。その改善技術として炭
素質材料として、粉末でなく炭素繊維あるいは炭素繊維
構造体を用いると、結着剤を用いずに、あるいは、僅か
の量で電極を作成することが可能となる。さらには、電
解質に対する化学的安定性、ドーピングによる体積膨張
に対する構造安定性、繰り返し充放電特性などの点から
も、炭素繊維あるいは炭素繊維構造体が優れているとさ
れる。このような電極を用いた二次電池としては、特開
昭60−36315号公報、特開昭60−54181号
公報、特開昭62−103991号公報、特開昭62−
154564号公報、特開昭63−58763号公報、
特開平2−82466号公報等が公知である。As a secondary battery using an electrode using the above-mentioned carbonaceous material doped with lithium ions,
JP-A-57-208079, JP-A-58-931
76, JP-A-58-192266, JP-A-62-90863, JP-A-62-122066 and JP-A-2-66856 are known. Such a carbonaceous material is generally in the form of powder, and a polymer binder such as Teflon or vinylidene fluoride is required for molding the electrode. If carbon fiber or a carbon fiber structure is used as the carbonaceous material instead of powder as an improvement technique, it is possible to prepare an electrode without using a binder or in a small amount. Further, the carbon fiber or the carbon fiber structure is said to be excellent in terms of chemical stability with respect to the electrolyte, structural stability against volume expansion due to doping, and repeated charge / discharge characteristics. Secondary batteries using such electrodes include JP-A-60-36315, JP-A-60-54181, JP-A-62-103991, and JP-A-62-
154564, JP-A-63-58763,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-82466 and the like are known.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リチウ
ムなどのイオンをドープした従来の炭素質材料を利用し
た電極では、リチウム金属の場合と比べ、重量当りのイ
オン濃度が低いので、充放電容量がリチウム金属の場合
と比べまだ低いという問題がある。充放電容量を高める
には最適の構造を持つ炭素質材料を得ることが必須であ
る。加えるに実用高性能電池とするためには各構成要素
を電池として組み立て完成品で単位重量当たりあるいは
単位体積当たり高容量であることは言うまでもない。However, in the electrode using the conventional carbonaceous material doped with ions such as lithium, the ion concentration per weight is lower than that in the case of lithium metal. There is a problem that it is still lower than that of metal. In order to increase the charge / discharge capacity, it is essential to obtain a carbonaceous material having an optimum structure. In addition, it goes without saying that in order to make a practical high-performance battery, each component is assembled into a battery and a completed product has a high capacity per unit weight or unit volume.
【0006】すなわち、本発明においては、炭素フィル
ム化することにより、粉末や繊維のようにシート化する
工程を省略するとともに、より高性能化をはかることを
目的とする。That is, in the present invention, it is an object of the present invention to eliminate the step of forming a sheet such as powder or fiber by forming a carbon film, and to further improve the performance.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために以下の構成を有するものである。The present invention has the following constitution in order to achieve the above object.
【0008】「(1) 配向度の低い非晶質炭素フィルムか
らなる電池用電極。[(1) A battery electrode made of an amorphous carbon film having a low degree of orientation.
【0009】(2) 上記1記載の電極を用いた二次電
池。」炭素材へのインターカレーション(または、ドー
ピング)については、古くから研究がなされ、多くの知
見が蓄積されているが、従来、インターカレーションが
可能な炭素材は、グラファイト化度(結晶化度)の高い
ものに限られると考えられてきた。しかし、近年、有機
物の焼成体のような、非晶性の炭素材にもインターカレ
ーションが可能なことが判明し、しかもそのような有機
物焼成体へのインターカレーションを利用した高性能二
次電池が実現して以来、非晶性の炭素材への関心が高ま
りつつある。有機物焼成体へのリチウムのインターカレ
ーションを利用した二次電池は、リチウム電池の安全性
の問題を克服でき、かつリチウム電池の特長である高容
量二次電池となることから、新型高性電池として注目さ
れている。(2) A secondary battery using the electrode described in 1 above. The intercalation (or doping) of carbon materials has been studied for a long time, and much knowledge has been accumulated. Conventionally, carbon materials that can be intercalated have a graphitization degree (crystallinity). It has been considered that it is limited to high quality items. However, in recent years, it has been found that intercalation is possible even for an amorphous carbon material such as a fired body of an organic material, and a high-performance secondary material utilizing intercalation into such a fired body of an organic material is used. Since the realization of batteries, there has been an increasing interest in amorphous carbon materials. Rechargeable batteries that utilize intercalation of lithium into a fired organic material can overcome the safety problems of lithium batteries and become high-capacity secondary batteries, which is a feature of lithium batteries. Is being watched as.
【0010】しかし、非晶性の炭素材へのインターカレ
ーションの機構については、まだ不明な点が多く、二次
電池用の高性能炭素材を探索する指針はまだ確立してお
らず、試行錯誤を繰り返しながら炭素材を開発している
のが現状である。現在、高性能炭素材の探索の方向とし
ては、材質的には非晶性炭素材を目指す方向と結晶性の
炭素材を目指す方向とがあり、形態的には粉末と繊維、
その他の形状が検討されている。本発明者らは高容量炭
素材について鋭意検討した結果、炭素フィルムが高容量
炭素材として優れていることを見出した。However, there are still many unclear points about the mechanism of intercalation into an amorphous carbon material, and a guideline for searching for a high-performance carbon material for a secondary battery has not been established yet. The current situation is that carbon materials are being developed with repeated mistakes. At present, as a direction of searching for high-performance carbon materials, there are a direction aiming at an amorphous carbon material in terms of material and a direction aiming at a crystalline carbon material.
Other shapes are being considered. As a result of diligent studies on the high capacity carbon material, the present inventors have found that the carbon film is excellent as the high capacity carbon material.
【0011】以下、本発明にいう電池電極を構成する炭
素フィルムについて、具体例を挙げながら詳述する。本
発明における炭素フィルムとしては、特に限定されるも
のではなく、一般に有機物を焼成したものが用いられ
る。具体的には、ポリアクリロニトリル(PAN)、セ
ルロース、ポリブタジエンなどが挙げられるが、そのほ
かに、石炭もしくは石油などのピッチ、ポリビニルアル
コール、リグニン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリ
イミド、フェノール樹脂、フルフリルアルコールなどを
焼成して得られる炭素フィルムでも構わない。これらの
炭素フィルムの中で、炭素フィルムが用いられる電極お
よび電池の特性に応じて、その特性を満たす炭素フィル
ムが適宜選択されることが必要となる。上記炭素フィル
ムの中で、アルカリ金属塩を含む非水電解液を用いた二
次電池の負極に使用する場合には、PAN、セルロー
ス、ポリブタジエンが好ましい。特に、アルカリ金属イ
オン、特にリチウムイオンのドーピングが良好であると
いう点で、PANが好ましく用いられる。Hereinafter, the carbon film constituting the battery electrode according to the present invention will be described in detail with reference to specific examples. The carbon film in the present invention is not particularly limited, and a film obtained by firing an organic material is generally used. Specific examples thereof include polyacrylonitrile (PAN), cellulose, polybutadiene, and the like. In addition, pitches such as coal or petroleum, polyvinyl alcohol, lignin, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, phenol resin, furfuryl alcohol, etc. A carbon film obtained by firing is also acceptable. Among these carbon films, it is necessary to appropriately select a carbon film satisfying the characteristics according to the characteristics of the electrode and the battery in which the carbon film is used. Among the above carbon films, PAN, cellulose, and polybutadiene are preferable when used in the negative electrode of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing an alkali metal salt. In particular, PAN is preferably used because the doping of alkali metal ions, particularly lithium ions is good.
【0012】一般にフィルム状素材は、その用途に応じ
た厚み、強さを付与するために一軸あるいは二軸方向に
延伸される。このためこのようなフィルムの焼成体であ
る炭素フィルムも当然、配向性を持つが、この場合には
配向性を持つことは、炭素層面がほぼフィルム面と平行
に並んでいることを示している。活電極素材として炭素
フィルムを利用する場合には、配向性が高過ぎると構造
的に異方性が強く、方向によってインターカレーション
の起こりやすさが異なるために、容量が高くならない傾
向がある。また、配向性が高過ぎると、焼成後の結晶化
度が一般に高く、そのため高容量が得られない可能性が
ある。そのため、本発明においては、配向度の低い非晶
質炭素フィルムを用いることが好ましく、例えば、配向
度が80%以下の非晶質フィルムを用いることが好まし
い。さらに、比表面積の大きな非晶質炭素フィルムが高
容量炭素材としては好ましい。In general, a film material is uniaxially or biaxially stretched in order to give it thickness and strength according to its use. For this reason, the carbon film, which is a fired body of such a film, naturally has orientation, but in this case having orientation indicates that the carbon layer surface is aligned substantially parallel to the film surface. . When a carbon film is used as the active electrode material, if the orientation is too high, structural anisotropy is strong and intercalation easily occurs depending on the direction, so that the capacity tends not to increase. On the other hand, if the orientation is too high, the crystallinity after firing is generally high, so that a high capacity may not be obtained. Therefore, in the present invention, it is preferable to use an amorphous carbon film having a low orientation degree, for example, an amorphous film having an orientation degree of 80% or less. Further, an amorphous carbon film having a large specific surface area is preferable as the high capacity carbon material.
【0013】炭素フィルムを製造する方法としては、特
開昭60−179102号公報、特公平1−49642
号公報等の公知の方法が挙げられる。しかし、本発明に
おける炭素フィルムは前述のように配向度が低いことが
重要であるから、公知の技術に若干の改良を加える必要
がある。配向を低く制御する技術としては、製膜は湿式
法が好ましく凝固条件は後の延伸工程のプロセス性の極
度の低下をきたさない程度であって、出来るだけ粗な構
造となる条件を選定することが好ましい。粗な構造にす
ることによりフィルム面と平行な炭素層面が減少出来
る。As a method for producing a carbon film, Japanese Patent Laid-Open No. 60-179102 and Japanese Examined Patent Publication No. 1-49642 are available.
Known methods such as Japanese Patent Publication can be used. However, since it is important that the carbon film of the present invention has a low degree of orientation as described above, it is necessary to improve the known technique to some extent. As a technique for controlling the orientation to be low, a wet method is preferable for film formation, and the coagulation conditions are such that the processability of the subsequent stretching step is not extremely deteriorated, and the condition that the structure is as coarse as possible is selected. Is preferred. The rough structure can reduce the carbon layer surface parallel to the film surface.
【0014】本発明における炭素フィルムを電極にする
際の形態としてはロール巻状あるいは積層状にすること
が電池の高性能化に好適である。The carbon film of the present invention is preferably used in the form of a roll or a laminate in order to improve the performance of the battery.
【0015】本発明において用いられる炭素フィルムの
厚みは、比表面積を大きくするために出来るだけ薄くす
ることが好ましく、その上で製造時のプロセス性および
電池組み立て時のハンドリング性の制約により決定され
るが、好ましくは10μm以下の厚みの炭素フィルムが
用いられ、1 〜7μmがさらに好ましい。また非晶質で
あるために炭化温度は900〜1500℃の範囲が適切
である。The thickness of the carbon film used in the present invention is preferably made as thin as possible in order to increase the specific surface area, and is determined by the restrictions on processability during manufacturing and handleability during battery assembly. However, a carbon film having a thickness of 10 μm or less is preferably used, and 1 to 7 μm is more preferable. Further, since it is amorphous, the carbonization temperature is suitably in the range of 900 to 1500 ° C.
【0016】本発明の、炭素フィルムから構成される電
極は、各種電池の活電極として利用可能であり、一次電
池、二次電池など、どのような電池に利用されるかは特
に限定されるものではない。この中で、二次電池の負極
に好ましく用いられる。特に好ましい二次電池として
は、過塩素酸リチウム、硼フッ化リチウム、6フッ化リ
ン・リチウムのようにアルカリ金属塩を含む非水電解液
を用いた二次電池を挙げることができる。The electrode composed of the carbon film of the present invention can be used as an active electrode of various batteries, and what kind of battery such as a primary battery or a secondary battery is used is not particularly limited. is not. Among these, it is preferably used as a negative electrode of a secondary battery. As a particularly preferable secondary battery, a secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution containing an alkali metal salt such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, and phosphorus hexafluoride / lithium can be mentioned.
【0017】本発明の電極をアルカリ金属塩を含む非水
電解液二次電池に用いる場合には、炭素フィルムへのカ
チオンあるいはアニオンのドーピングを利用したもので
あり、カチオンがドープされる炭素アィルムを負極に、
アニオンがドープされる炭素フィルムを正極に用いるこ
ととなる。これらは、炭素アィルムの各種特性によっ
て、正極あるいは負極に使用され得るべきものである
が、必ずしも両極を本発明の電極にする必要はなく、本
発明の炭素フィルムより構成される電極を負極に、炭素
フィルムを含まない電極を正極にすることも好ましい実
施態様となる。When the electrode of the present invention is used in a non-aqueous electrolyte secondary battery containing an alkali metal salt, the cation or anion doping in the carbon film is utilized, and the cation-doped carbon film is used. On the negative electrode,
A carbon film doped with anions will be used for the positive electrode. These are those which should be able to be used for the positive electrode or the negative electrode depending on various characteristics of the carbon film, but it is not always necessary to use both electrodes as the electrodes of the present invention, and an electrode composed of the carbon film of the present invention for the negative electrode, It is also a preferred embodiment to use an electrode not containing a carbon film as a positive electrode.
【0018】炭素フィルムを含まない電極を正極に用い
る際には、フィルム以外の炭素質材料の他に、人造ある
いは天然の黒鉛粉末、炭素繊維、フッ化カーボン、金属
あるいは金属酸化物などの無機化合物や有機高分子化合
物などを正極として用いることできる。この場合、金属
あるいは金属酸化物などの無機化合物を正極は、カチオ
ンのドープと脱ドープを利用して充放電反応が生じる。
有機高分子化合物の際には、アニオンのドープと脱ドー
プにより充放電反応が生じる。このように、物質により
様々な充放電反応様式を採るものであり、これらは必要
とされる電池の正極特性に応じて適宜選択されるもので
ある。When an electrode containing no carbon film is used for the positive electrode, in addition to carbonaceous materials other than the film, artificial or natural graphite powder, carbon fiber, fluorinated carbon, inorganic compounds such as metal or metal oxides. An organic polymer compound or the like can be used as the positive electrode. In this case, in the positive electrode made of an inorganic compound such as a metal or a metal oxide, charge / discharge reaction occurs by utilizing cation doping and dedoping.
In the case of an organic polymer compound, a charge / discharge reaction occurs due to anion doping and undoping. As described above, various charging / discharging reaction modes are adopted depending on the substance, and these are appropriately selected according to the required positive electrode characteristics of the battery.
【0019】炭素フィルムを含まない正極としては、ア
ルカリ金属を含む遷移金属酸化物や遷移金属カルコゲン
などの無機化合物、ポリアセチレン、ポリパラフェニレ
ン、ポリフェニレンビニレン、ポリアニリン、ポリピロ
ール、ポリチオフェンなどの共役系高分子、ジスルフィ
ド結合を有する架橋高分子、塩化チオニルなど、通常の
二次電池において用いられる正極を挙げることができ
る。これらの中で、リチウム塩を含む非水電解液を用い
た二次電池の場合には、コバルト、マンガン、モリブデ
ン、バナジウム、クロム、鉄、銅、チタンなどの遷移金
属酸化物や遷移金属カルコゲンが好ましく用いられる。The positive electrode containing no carbon film includes inorganic compounds such as transition metal oxides and transition metal chalcogens containing alkali metals, conjugated polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylenevinylene, polyaniline, polypyrrole, and polythiophene. Examples of the positive electrode used in ordinary secondary batteries include crosslinked polymers having a disulfide bond and thionyl chloride. Among these, in the case of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, transition metal oxides and transition metal chalcogens such as cobalt, manganese, molybdenum, vanadium, chromium, iron, copper and titanium are It is preferably used.
【0020】本発明の電極を用いた二次電池の電解液と
しては、特に限定されることなく従来の電解液が用いら
れ、例えば酸あるいはアルカリ水溶液、または非水溶媒
などが挙げられる。この中で、上述のアルカリ金属塩を
含む非水電解液からなる二次電池の電解液としては、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ-ブ
チロラクトン、N- メチルピロリドン、アセトニトリ
ル、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォ
キシド、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、
ギ酸メチル、スルホラン、オキサゾリドン、塩化チオニ
ル、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレンカーボネー
トや、これらの誘導体や混合物などが好ましく用いられ
る。電解液に含まれる電解質としては、アルカリ金属、
特にリチウムのハロゲン化物、過塩素酸塩、チオシアン
塩、ホウフッ化塩、リンフッ化塩、砒素フッ化塩、アル
ミニウムフッ化塩、トリフルオロメチル硫酸塩などが好
ましく用いられる。The electrolytic solution of the secondary battery using the electrode of the present invention is not particularly limited, and a conventional electrolytic solution may be used, and examples thereof include an acid or alkaline aqueous solution or a non-aqueous solvent. Among these, as the electrolytic solution of the secondary battery composed of the above-mentioned non-aqueous electrolytic solution containing an alkali metal salt, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, Dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane,
Methyl formate, sulfolane, oxazolidone, thionyl chloride, 1,2-dimethoxyethane, diethylene carbonate, derivatives and mixtures of these are preferably used. The electrolyte contained in the electrolytic solution is an alkali metal,
Particularly, lithium halides, perchlorates, thiocyanates, borofluorides, phosphorous fluorides, arsenic fluorides, aluminum fluorides, trifluoromethylsulfates and the like are preferably used.
【0021】本発明の電極を用いた二次電池の用途とし
ては、軽量かつ高容量で高エネルギー密度の特徴を利用
して、ビデオカメラ、パソコン、ワープロ、ラジカセ、
携帯電話などの携帯用小型電子機器に広く利用可能であ
る。The secondary battery using the electrode of the present invention can be used as a video camera, a personal computer, a word processor, a radio-cassette, by utilizing the features of light weight, high capacity and high energy density.
It is widely applicable to portable small electronic devices such as mobile phones.
【0022】[0022]
【実施例】本発明の具体的実施態様を以下に実施例をも
って述べるが、本発明はこれに限定されるものではな
い。EXAMPLES Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
【0023】実施例1 アクリロニトリル99.2モル%、メタアクリル酸0.
8モル%よりなる厚み6μmのポリアクリロニトリルフ
ィルムを空気中で自由収縮を抑制した緊張下で200℃
から250℃で耐炎化する。耐炎化されたフィルムの原
料フィルムに対する面積保持率は61%であった。続い
て窒素中無緊張下で1100℃で焼成することにより炭
素フィルムを作製した。Example 1 Acrylonitrile 99.2 mol%, methacrylic acid 0.
A polyacrylonitrile film having a thickness of 8 μm and having a thickness of 6 μm is heated to 200 ° C. under tension while suppressing free shrinkage
To flameproof at 250 ° C. The area retention of the flameproofed film with respect to the raw material film was 61%. Then, a carbon film was produced by firing at 1100 ° C. in nitrogen without tension.
【0024】次に上記炭素フィルムを用いて電極を作製
し、充電評価を行った。電解液は1M過塩素酸リチウム
を含むプロピレンカーボネート、対極および参照極には
金属リチウム箔を用いる、3極式セルで評価した。炭素
繊維重量当たりの電流密度は40mA/gの定電流で、0V(v
s.Li+ /Li)まで充電した。充電後に放電した電荷量から
求められる炭素フィルム電極の放電容量を測定した。結
果を表1に示す。Next, an electrode was prepared using the above carbon film, and the charge was evaluated. The electrolytic solution was evaluated by a three-electrode cell using propylene carbonate containing 1M lithium perchlorate, and a metal lithium foil for the counter electrode and the reference electrode. The current density per weight of carbon fiber is 40V / g at a constant current of 0V (v
s.Li + / Li). The discharge capacity of the carbon film electrode, which was obtained from the amount of charge discharged after charging, was measured. The results are shown in Table 1.
【0025】実施例2 市販の炭酸リチウム(Li 2 CO3 ) と塩基性炭酸コバルト
(2CoCO3 ・3Co(OH) 2) を、モル比でLi/Co=1/1 となる
ように秤量、ボールミルにて混合後、900 ℃で20時間熱
処理してLiCoO 2 を得た。これをボールミルにて粉砕
し、導電材として人造黒鉛、結着材としてポリフッ化ビ
ニリデン(PVdF)、溶媒としてN−メチルピロリドンを用
い、重量比でLiCoO 2 / 人造黒鉛/PVdF =80/15/5 とな
るように混合し正極スラリーを調製し、このスラリーを
アルミ箔上に塗布、乾燥、プレスして正極を得た。Example 2 Commercially available lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and basic cobalt carbonate
(2CoCO 3 .3Co (OH) 2 ) was weighed so that the molar ratio was Li / Co = 1/1, mixed in a ball mill, and then heat-treated at 900 ° C. for 20 hours to obtain LiCoO 2 . This was crushed with a ball mill, and artificial graphite was used as a conductive material, polyvinylidene fluoride (PVdF) was used as a binder, and N-methylpyrrolidone was used as a solvent. The weight ratio of LiCoO 2 / artificial graphite / PVdF = 80/15/5 To prepare a positive electrode slurry, which was applied on an aluminum foil, dried and pressed to obtain a positive electrode.
【0026】実施例1にて作製した炭素フィルム電極を
負極にし、多孔質ポリプロピレンフィルム(セルガード
#2500、ダイセル化学製)のセパレーターを介し
て、上記にて作成した正極とを重ね合わせて、単三サイ
ズの二次電池を作製した。電解液は、1M過塩素酸リチ
ウムを含むプロピレンカーボネートを用いた。The carbon film electrode prepared in Example 1 was used as a negative electrode, and the positive electrode prepared as described above was superposed through a separator made of a porous polypropylene film (Celguard # 2500, manufactured by Daicel Chemical Industries) to form an AA size. A secondary battery of a size was produced. As the electrolytic solution, propylene carbonate containing 1M lithium perchlorate was used.
【0027】上記にて作製した二次電池の充電評価を行
った。炭素フィルム重量当たりの電流密度は40mA/gの定
電流で、4.3Vまで充電した。充電後に放電した電荷
量から求められた該二次電池の放電容量は、この電池に
使用された炭素フィルムの重量当たりおよび電池単位重
量当たりの放電容量を測定した。結果を表1に示す。 比較例1 ノボラック樹脂を1100℃で炭化し、粉砕して得た4
00メッシュ以下の炭素粉末90重量部、結合材として
ポリフッ化ビニリデン10重量部にジメチルアミドを用
いてペースト状にし、アルミ箔上に塗布圧着し、乾燥後
電極として実施例1と同じ方法で評価した。結果を表1
に示す。The charging evaluation of the secondary battery produced above was performed. The current density per weight of carbon film was 40 mA / g, and the battery was charged to 4.3 V at a constant current. As the discharge capacity of the secondary battery obtained from the amount of charge discharged after charging, the discharge capacity per weight of the carbon film used in this battery and per unit weight of the battery was measured. The results are shown in Table 1. Comparative Example 1 Novolak resin was obtained by carbonizing at 1100 ° C. and crushing.
90 parts by weight of carbon powder having a size of 00 mesh or less and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were made into a paste using dimethylamide, applied on an aluminum foil and pressure-bonded, and after drying, an electrode was evaluated in the same manner as in Example 1. . The results are shown in Table 1.
Shown in.
【0028】比較例2 市販の炭酸リチウム(Li 2 CO3 ) と塩基性炭酸コバルト
(2CoCO3 ・3Co(OH) 2) を、モル比でLi/Co=1/1 となる
ように秤量、ボールミルにて混合後、900 ℃で20時間熱
処理してLiCoO 2 を得た。これをボールミルにて粉砕
し、導電材として人造黒鉛、結着材としてポリフッ化ビ
ニリデン(PVdF)、溶媒としてN−メチルピロリドンを用
い、重量比でLiCoO 2 / 人造黒鉛/PVdF =80/15/5 とな
るように混合し正極スラリーを調製し、このスラリーを
アルミ箔上に塗布、乾燥、プレスして正極を得た。Comparative Example 2 Commercially available lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and basic cobalt carbonate
(2CoCO 3 .3Co (OH) 2 ) was weighed so that the molar ratio was Li / Co = 1/1, mixed in a ball mill, and then heat-treated at 900 ° C. for 20 hours to obtain LiCoO 2 . This was crushed with a ball mill, and artificial graphite was used as a conductive material, polyvinylidene fluoride (PVdF) was used as a binder, and N-methylpyrrolidone was used as a solvent. The weight ratio of LiCoO 2 / artificial graphite / PVdF = 80/15/5 To prepare a positive electrode slurry, which was applied on an aluminum foil, dried and pressed to obtain a positive electrode.
【0029】比較例1にて作製した炭素粉末成形シート
電極を負極にし、多孔質ポリプロピレンフィルム(セル
ガード#2500、ダイセル化学製)のセパレーターを
介して、上記にて作成した正極とを重ね合わせて、単三
サイズの二次電池を作製した。電解液は、1M過塩素酸
リチウムを含むプロピレンカーボネートを用いた。The carbon powder molded sheet electrode prepared in Comparative Example 1 was used as a negative electrode, and the positive electrode prepared as described above was superposed with a porous polypropylene film (Celguard # 2500, manufactured by Daicel Chemical Industries) separator interposed therebetween. AA size secondary battery was prepared. As the electrolytic solution, propylene carbonate containing 1M lithium perchlorate was used.
【0030】上記にて作製した二次電池の充電評価を行
った。炭素粉末成形シート重量当たりの電流密度は40mA
/gの定電流で、4.3Vまで充電した。充電後に放電し
た電荷量から求められた該二次電池の放電容量は、この
電池に使用された炭素粉末成形シートの重量当たりおよ
び電池単位重量当たりの放電容量を測定した。結果を表
1に示す。The charging evaluation of the secondary battery manufactured as described above was performed. Current density per weight of carbon powder molded sheet is 40mA
It was charged to 4.3 V with a constant current of / g. Regarding the discharge capacity of the secondary battery obtained from the amount of charge discharged after charging, the discharge capacity per weight of the carbon powder molded sheet used in this battery and per unit weight of the battery was measured. The results are shown in Table 1.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明により、炭素フィルム化すること
により、粉末や繊維のようにシート化する工程が省略さ
れた二次電池を提供することができる。According to the present invention, a secondary battery can be provided by forming a carbon film and omitting the step of forming a sheet such as powder and fibers.
Claims (4)
900℃から1500℃で焼成することによって得られ
たものである請求項1記載の電池用電極。2. The battery electrode according to claim 1, wherein the carbon film is obtained by firing polyacrylonitrile at 900 ° C. to 1500 ° C.
900℃から1500℃で焼成することによって得られ
たものである請求項3記載の二次電池。4. The secondary battery according to claim 3, wherein the carbon film is obtained by firing polyacrylonitrile at 900 ° C. to 1500 ° C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5166907A JPH0722019A (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Battery electrode and secondary battery using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5166907A JPH0722019A (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Battery electrode and secondary battery using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722019A true JPH0722019A (en) | 1995-01-24 |
Family
ID=15839857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5166907A Pending JPH0722019A (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Battery electrode and secondary battery using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722019A (en) |
-
1993
- 1993-07-06 JP JP5166907A patent/JPH0722019A/en active Pending
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