JPH0831409A - Battery electrode and secondary battery using the same - Google Patents

Battery electrode and secondary battery using the same

Info

Publication number
JPH0831409A
JPH0831409A JP6160177A JP16017794A JPH0831409A JP H0831409 A JPH0831409 A JP H0831409A JP 6160177 A JP6160177 A JP 6160177A JP 16017794 A JP16017794 A JP 16017794A JP H0831409 A JPH0831409 A JP H0831409A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
battery
secondary battery
carbon fiber
carbon fibers
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
JP6160177A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeji Nakae
武次 中江
Jun Tsukamoto
遵 塚本
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.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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 Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP6160177A priority Critical patent/JPH0831409A/en
Publication of JPH0831409A publication Critical patent/JPH0831409A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】(1) 電極板の巻き込み方向の略垂直の方向に炭
素繊維が配列されてなる電池用電極。 (2) 上記電極を用いた二次電池。 【効果】本発明により、容量の高い電池用電極およびそ
れを用いた二次電池を提供することができた。
(57) [Summary] [Structure] (1) An electrode for a battery in which carbon fibers are arranged in a direction substantially perpendicular to the winding direction of the electrode plate. (2) A secondary battery using the above electrode. [Effect] According to the present invention, a high capacity battery electrode and a secondary battery using the same can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭素繊維を用いた電
極、およびそれ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 using carbon fiber 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3−66856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。ところが、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62−1545
64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-3-66856 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. However, when carbon fiber or a carbon fiber structure is used as the carbonaceous material instead of powder, an electrode can be prepared 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. A secondary battery using such an electrode is disclosed in JP-A-60-
No. 36315, No. 60-54181, No. 62-103991, No. 62-1545.
64, JP-A-63-58763, JP-A-2
No. 82,466, etc. are known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素繊
維を利用した電極の場合には、取り出し電極である金属
との電気的接続が困難となる。従来、炭素粉末電極で
は、粉末を結着剤と混合して金属網に圧着したり、スラ
リーにして金属箔上に塗布する方法をとるために、この
金属網や金属箔を集電体として端子に接続することがで
きる。
However, in the case of an electrode using carbon fiber, it is difficult to electrically connect it to the metal which is the extraction electrode. Conventionally, in the carbon powder electrode, in order to adopt a method in which powder is mixed with a binder and pressure-bonded to a metal net, or slurry is applied to the metal foil, the metal net or the metal foil is used as a current collector for a terminal. Can be connected to.

【0006】それに対して、炭素繊維を用いた場合、炭
素繊維自身が高い導電性を示すため、集電体を用いない
編み物状、フェルト状等の形態を有するものとし、金属
集電体で挟むなどの方法が考えられるが、炭素繊維を金
属集電体で挟んだだけでは、接触抵抗のために過電圧が
大きくなり、容量が低くなるという問題がある。
On the other hand, when carbon fibers are used, since the carbon fibers themselves have high conductivity, they should have a knitted shape or a felt shape without using a current collector, and they should be sandwiched between metal current collectors. However, if the carbon fiber is sandwiched between the metal current collectors, there is a problem that the overvoltage becomes large due to the contact resistance and the capacity becomes low.

【0007】本発明は、接触抵抗が小さく、容量の高い
電池用電極およびそれを用いた二次電池を提供すること
を目的とする。
It is an object of the present invention to provide a battery electrode having a small contact resistance and a high capacity, and a secondary battery using the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決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 solve the above problems.

【0009】「(1) 電極板の巻き込み方向の略垂直の方
向に炭素繊維が配列されてなる電池用電極。
[(1) A battery electrode in which carbon fibers are arranged in a direction substantially perpendicular to the winding direction of the electrode plate.

【0010】(2) 上記電極を用いた二次電池。」 炭素繊維を電極材として用いた場合、炭素繊維自身の抵
抗は金属と比べると1桁以上低いので、本発明において
は、電極が大型化した場合や、高電流放電をしようとす
る場合を考慮して、集電体としての電極板を用いる。
(2) A secondary battery using the above electrode. When carbon fiber is used as the electrode material, the resistance of the carbon fiber itself is lower than that of metal by one digit or more. Therefore, in the present invention, consideration is given to the case where the electrode becomes large and the case where high current discharge is attempted. Then, an electrode plate as a current collector is used.

【0011】かかる炭素繊維を用いた長繊維をランダム
に電極板の表裏に密着させた場合には、電極の巻き込み
の際に、炭素繊維が集電体から剥離しやすいという問題
がある。本発明者らは、この課題について鋭意検討して
きた結果、電極板の巻き込み方向に垂直に炭素繊維を配
列された構造の電極板によって上記の課題を解決できる
ことを見い出した。
When the long fibers using such carbon fibers are randomly adhered to the front and back surfaces of the electrode plate, there is a problem that the carbon fibers are easily separated from the current collector when the electrode is wound. As a result of earnest studies on this problem, the present inventors have found that the above problem can be solved by an electrode plate having a structure in which carbon fibers are arranged perpendicularly to the winding direction of the electrode plate.

【0012】巻き込み方向に略垂直に配置されたシート
状の炭素繊維構造体は、並行に配置されたシート状の炭
素繊維構造体と比べて、炭素繊維への張力や圧縮がかか
りにくいので、電極の巻き込みの際にも剥離しにくい。
また、一軸方向に配置されたシート状の構造をとるので
充填密度を大きくできるという特長も有している。さら
には、巻き込み方向に並行に配置されたシート状の炭素
繊維構造体では炭素繊維が張力や圧縮によって折れて、
セパレータを貫通するという短絡の危険性もあるが、本
発明の構造体ではこのような危険性を飛躍的に低減でき
る。
Since the sheet-like carbon fiber structures arranged substantially perpendicular to the winding direction are less likely to apply tension or compression to the carbon fibers as compared with the sheet-like carbon fiber structures arranged in parallel, the electrode It is difficult to peel off when it is rolled up.
Further, since it has a sheet-like structure arranged in the uniaxial direction, it has a feature that the packing density can be increased. Furthermore, in the sheet-shaped carbon fiber structure arranged in parallel in the winding direction, the carbon fibers are broken by tension or compression,
Although there is a risk of short-circuiting, which penetrates the separator, such a risk can be dramatically reduced in the structure of the present invention.

【0013】本発明電池用電極の概略図を図1に示し
た。図1中、1は炭素繊維を、2は電極板を示す。
A schematic view of the battery electrode of the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a carbon fiber and 2 is an electrode plate.

【0014】本発明においては、略垂直方向に均一に配
置した炭素繊維の目付けは、特に限定されるものではな
いが、500g/m2 以下、10g/m2 以上、さらに
は150g/m2 以下、50g/m2 以上のものが好ま
しく使用される。目付けが大きい場合は、炭素繊維の構
造体の厚みが厚くなり、厚さ方向の抵抗が大きくなるた
めにドーピングの不均一が生じたり、高出力での使用が
難しくなるという傾向がある。また、目付けが小さい場
合は、負極全体に占める活物質の炭素繊維の量が少なく
なるために、電池に充填できる炭素繊維の量が少なくな
り、電池のエネルギー密度が低下する傾向がある。
In the present invention, the basis weight of the carbon fibers uniformly arranged in the substantially vertical direction is not particularly limited, but is 500 g / m 2 or less, 10 g / m 2 or more, and further 150 g / m 2 or less. , 50 g / m 2 or more are preferably used. When the basis weight is large, the thickness of the carbon fiber structure becomes large, and the resistance in the thickness direction becomes large, so that uneven doping occurs, and it tends to be difficult to use at high output. When the basis weight is small, the amount of carbon fibers of the active material in the whole negative electrode is small, so that the amount of carbon fibers that can be filled in the battery is small and the energy density of the battery tends to be low.

【0015】上記、炭素繊維を配置する電極板の巻き込
み方向に対して略垂直方向とは、配列した炭素繊維の方
向が巻き込み方向に対し、ほぼ90度をなす方向を意味
し、さらには、90度±10度であることが好ましい。
The above-mentioned direction substantially perpendicular to the winding direction of the electrode plate on which the carbon fibers are arranged means a direction in which the arranged carbon fibers are substantially 90 degrees with respect to the winding direction. It is preferably ± 10 degrees.

【0016】また、上記炭素繊維と電極板を一体化する
方法も特に限定されるものではないが、例えば、まず、
炭素繊維を一軸方向に引きそろえることによりシート状
にし、ロールプレス等によってシート状となった炭素繊
維を金属箔に圧着する方法、また、結着剤を用いてシー
ト状となった炭素繊維を金属箔に接着する方法等があ
る。結着剤としては、テフロンやポリフッ化ビニリデン
などに代表される、フッ素系樹脂、カルボキシメチルセ
ルロースに代表されるセルロース類等の熱可塑性樹脂
や、ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの
熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。
The method of integrating the carbon fiber and the electrode plate is not particularly limited, but, for example, first,
A method in which carbon fibers are uniaxially aligned to form a sheet, and the sheet-shaped carbon fibers are pressure-bonded to a metal foil by a roll press or the like. There is a method of adhering to foil. As the binder, a fluororesin typified by Teflon or polyvinylidene fluoride, a thermoplastic resin such as celluloses typified by carboxymethyl cellulose, or a thermosetting resin such as polyimide, epoxy resin, or phenol resin. It is preferably used.

【0017】このように炭素繊維と電極板とを一体化し
た電極とすることによって、接触抵抗が低減でき、さら
に金属集電体と炭素繊維の距離が小さいために、炭素繊
維の抵抗による電位差も小さくなる。したがって、接触
抵抗に起因する過電圧による容量低下や炭素繊維の抵抗
による電位差から生じる不均一なドーピングの問題も解
消できる。
By thus forming the electrode in which the carbon fiber and the electrode plate are integrated, the contact resistance can be reduced, and since the distance between the metal current collector and the carbon fiber is small, the potential difference due to the resistance of the carbon fiber also occurs. Get smaller. Therefore, it is possible to solve the problem of non-uniform doping caused by a decrease in capacity due to overvoltage due to contact resistance and a potential difference due to resistance of carbon fibers.

【0018】本発明における炭素繊維としては、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(PA
N)から得られるPAN系炭素繊維、石炭もしくは石油
などのピッチから得られるピッチ系炭素繊維、セルロー
スから得られるセルロース系炭素繊維、低分子量有機物
の気体から得られる気相成長炭素繊維などが挙げられる
が、そのほかに、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
繊維でも構わない。これらの炭素繊維の中で、炭素繊維
が用いられる電極および電池の特性に応じて、その特性
を満たす炭素繊維が適宜選択されることが好ましい。
The carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, and a carbonized organic material is generally used. Specifically, polyacrylonitrile (PA
N), PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers obtained from pitch such as coal or petroleum, cellulose-based carbon fibers obtained from cellulose, vapor-grown carbon fibers obtained from a gas of a low molecular weight organic substance, and the like. However, in addition thereto, carbon fibers obtained by baking polyvinyl alcohol, lignin, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, phenol resin, furfuryl alcohol, etc. may be used. Among these carbon fibers, it is preferable to appropriately select carbon fibers satisfying the characteristics according to the characteristics of the electrode and the battery in which the carbon fibers are used.

【0019】上記炭素繊維の中で、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系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭
素繊維が好ましい。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、P
AN系炭素繊維が好ましく用いられる。
Among the above carbon fibers, when used as a negative electrode of a secondary battery using a non-aqueous electrolyte containing an alkali metal salt, PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers and vapor-grown carbon fibers are used. preferable. In particular, in terms of good doping with alkali metal ions, especially lithium ions, P
AN-based carbon fiber is preferably used.

【0020】本発明における炭素繊維を電極にする際に
は、どのような形態をとっても構わないが、上述したよ
うに、布帛状やフェルト状、もしくは一軸方向に配置し
たシート状の構造体が好ましい形態となる。布帛状ある
いはフェルト状などの構造体としては、織物、編物、組
物、レース、網、フェルト、紙、不織布、マットなどが
挙げられる。炭素繊維の性質や電極特性などの点から、
織物やフェルト、一方向配列体などが好ましい。
When the carbon fiber in the present invention is used as an electrode, it may take any form, but as described above, a cloth-like or felt-like structure or a sheet-like structure arranged in a uniaxial direction is preferable. Form. Examples of fabric-like or felt-like structures include woven fabrics, knitted fabrics, braids, laces, nets, felts, papers, nonwoven fabrics, and mats. In terms of the properties of carbon fiber and electrode characteristics,
Fabrics, felts, unidirectional arrays, etc. are preferred.

【0021】本発明において用いられる炭素繊維の直径
は、それぞれの形態を採り易いように決められるべきで
あるが、好ましくは1 〜1000μmの直径の炭素繊維が用
いられ、1 〜20μmがさらに好ましい。また、異なった
直径の炭素繊維を数種類用いることも好ましいものであ
る。
The diameter of the carbon fibers used in the present invention should be determined so that each form can be easily adopted, but carbon fibers having a diameter of 1 to 1000 μm are preferably used, and 1 to 20 μm is more preferable. It is also preferable to use several kinds of carbon fibers having different diameters.

【0022】電極板としては、金属箔、金属織物、金属
メッシュなどが用いられるが、金属箔としては、電気抵
抗の小さいものが好ましく、さらに、電池内に活物質で
ある炭素体をたくさん充填するために厚みの薄いものが
好ましい。金属箔として具体的には、例えば、金、銀、
銅、白金、アルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、マン
ガン、鉛、タングステン、チタンなどが挙げられ、さら
にステンレススチールなど、上記金属の合金などを用い
ても良い。電気抵抗、金属箔の厚さやコストから、銅箔
が最も好ましく用いられる。
As the electrode plate, a metal foil, a metal woven fabric, a metal mesh or the like is used. As the metal foil, one having a low electric resistance is preferable, and moreover, the battery is filled with a lot of carbon material as an active material. For this reason, a thin material is preferable. Specifically as the metal foil, for example, gold, silver,
Examples thereof include copper, platinum, aluminum, iron, nickel, chromium, manganese, lead, tungsten, titanium, and the like, and alloys of the above metals such as stainless steel may be used. Copper foil is most preferably used in terms of electrical resistance, thickness of metal foil, and cost.

【0023】本発明の、炭素繊維と電極板とから構成さ
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 carbon fiber and electrode plate of the present invention can be used as an active electrode of various batteries,
What kind of battery such as a primary battery or a secondary battery is used is not particularly limited. 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.

【0024】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、炭素繊維へのカチオ
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繊維を負極に、アニオ
ンがドープされる炭素繊維を正極に用いることとなる。
本発明の電極を用いた場合、炭素繊維の各種特性によっ
て、正極あるいは負極のどちらにも使用されることがで
きるが、必ずしも両極を本発明の電極にする必要はな
く、本発明の炭素繊維より構成される電極を負極に、炭
素繊維とは異なる他の正極物質からなる電極を使用する
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 of carbon fiber is utilized, and the carbon fiber doped with cation is used. Carbon fiber doped with anions will be used for the negative electrode.
When the electrode of the present invention is used, it can be used as either the positive electrode or the negative electrode depending on various characteristics of the carbon fiber, but it is not always necessary to use both electrodes as the electrode of the present invention. It is also a preferred embodiment to use an electrode composed of another positive electrode material different from carbon fiber as the negative electrode of the constituted electrode.

【0025】他の正極物質としては、人造あるいは天然
の黒鉛粉末、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が好ましく用
いられる。この場合、金属あるいは金属酸化物などの無
機化合物を用いた正極においては、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ことが好ましい。
As other positive electrode materials, artificial or natural graphite powder, carbon fluoride, inorganic compounds such as metals or metal oxides, and organic polymer compounds are preferably used. In this case, in a positive electrode using an inorganic compound such as a metal or a metal oxide, a 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 it is preferable that these are appropriately selected according to the required positive electrode characteristics of the battery.

【0026】正極物質の具体例としては、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。LiCo
2 、LiNiO2 は、電圧が高く、エネルギー密度も
大きいために、最も好ましく使用される。
Specific examples of the positive electrode material include inorganic compounds such as transition metal oxides containing alkali metals and transition metal chalcogens, conjugated polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyphenylene vinylene, polyaniline, polypyrrole and polythiophene, disulfides. Examples of the positive electrode used in ordinary secondary batteries include crosslinked polymers having a bond and thionyl chloride. Among these, in the case of a secondary battery using a non-aqueous electrolytic solution 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. LiCo
O 2 and LiNiO 2 are most preferably used because they have a high voltage and a large energy density.

【0027】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 is used, and examples thereof include an acid or alkaline aqueous solution or a non-aqueous solvent. Among them, 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.

【0028】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.

【0029】[0029]

【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.

【0030】実施例1 (1)負極の作成 PAN系炭素繊維 トレカ T300(東レ(株)製)
を一軸方向に引きそろえ、均一に配列したシート材を作
成した。このときの炭素繊維目付けは60g/m2 であ
った。このシート材をN−メチルピロリドンで濡らし、
ローラーにて平滑化したのち、厚さ15μm,幅4cm、
長さ28cmの銅箔上の両面に、長さ方向(巻き込み方
向)に対してほぼ垂直に張り合わせて電極を作製した。
Example 1 (1) Preparation of negative electrode PAN-based carbon fiber Torayca T300 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
Were aligned in a uniaxial direction to form a sheet material uniformly arranged. At this time, the carbon fiber areal weight was 60 g / m 2 . Wet this sheet material with N-methylpyrrolidone,
After smoothing with a roller, thickness 15μm, width 4cm,
An electrode was produced by laminating both surfaces of a copper foil having a length of 28 cm substantially perpendicularly to the length direction (winding direction).

【0031】(2)正極の作成 市販の炭酸リチウム(Li2 CO3 )と塩基性炭酸コバ
ルト(2CoCO3 3Co(OH)2 )をモル比=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LiCoO2 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、結着剤とし
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LiCoO2 /人造黒
鉛/結着剤=80/15/5となるように混合し正極ス
ラリーを調整し、このスラリーを厚さ15μmのアルミ
箔上に塗布、乾燥、プレスして正極を得た。
(2) Preparation of positive electrode Commercially available lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and basic cobalt carbonate (2CoCO 3 3Co (OH) 2 ) were used in a molar ratio of 1 /.
Weigh to 1 and mix in ball mill, then 900 ℃
And heat treated for 20 hours to obtain LiCoO 2 . This is crushed with a ball mill, artificial graphite as a conductive material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N- as a solvent.
Methylpyrrolidone was used to mix LiCoO 2 / artificial graphite / binder = 80/15/5 to prepare a positive electrode slurry, which was coated on a 15 μm thick aluminum foil, dried and pressed. The positive electrode was obtained.

【0032】(3)電池の作成 上記(1)(2)で作成した2枚の電極を多孔質ポリプ
ロピレンフイルム(セルガード#2500、ダイセル化
学(株)製)のセパレータを介して重ね合わせ、内容積
5ccの電池缶に入るように巻き取り、一昼夜真空乾燥
して円筒状の電極体を得た。1M過塩素酸リチウムを含
むプロピレンカーボネートの電解液入れたガラス製セル
に上記電極体を浸し、銅箔とアルミ箔から電極端子を取
り出して二次電池を得た。
(3) Preparation of Battery The two electrodes prepared in the above (1) and (2) were superposed with a separator made of porous polypropylene film (Celguard # 2500, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) on top of each other, and the internal volume was increased. It was wound into a 5 cc battery can and vacuum dried for a whole day and night to obtain a cylindrical electrode body. The above electrode body was immersed in a glass cell containing an electrolyte solution of propylene carbonate containing 1M lithium perchlorate, and electrode terminals were taken out from the copper foil and aluminum foil to obtain a secondary battery.

【0033】同様に繰り返して、電池を10個作製し
た。正負極間の導通の有無を市販の抵抗計を用いて調べ
ることによって、歩留がどの程度か調べた。良品につい
てはその電池を用いて二次電池の充放電評価を行った。
充電電圧を4.3V、放電終止電圧を2.7Vで容量評
価を行った。充電は100mA、8時間の定電位充電を
行い、放電は50mA及び1000mAで行った。サイ
クル特性の充電条件は上述条件とし、放電電流は800
mAにて100回行った。結果を表1に示す。
By repeating the same procedure, 10 batteries were produced. The yield was examined by examining the presence or absence of conduction between the positive and negative electrodes using a commercially available ohmmeter. For non-defective products, the battery was used to evaluate the charge / discharge of the secondary battery.
The capacity was evaluated at a charging voltage of 4.3V and a discharge end voltage of 2.7V. Charging was performed at 100 mA for 8 hours at a constant potential, and discharging was performed at 50 mA and 1000 mA. The charging condition of the cycle characteristics is the above-mentioned condition, and the discharging current is 800
It was performed 100 times at mA. The results are shown in Table 1.

【0034】実施例2 (1)負極の作成 PAN系炭素繊維 トレカ T300(東レ(株)製)
を、一軸方向に引きそろえ、均一に配列したシート材を
作成した。そのときの炭素繊維目付けは60g/m2
あった。結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVD
F)をN−メチルピロリドンに溶解して重量濃度10%
の溶液を作製した。この溶液に上述一軸方向に均一配列
した炭素繊維を浸漬し、PVDFが炭素繊維重量当たり
6重量%をになるように均一に塗布し、炭素繊維をロー
ラーにて平滑化した。次に、このシート材を厚さ15μ
m,幅4cm、長さ28cmの銅箔上の両面に、長さ方向
(巻き込み方向)に対してほぼ垂直に張り合わせ、乾燥
して電極を作製した。
Example 2 (1) Preparation of negative electrode PAN-based carbon fiber Torayca T300 (manufactured by Toray Industries, Inc.)
Were aligned in a uniaxial direction to prepare a sheet material uniformly arranged. The carbon fiber areal weight at that time was 60 g / m 2 . Polyvinylidene fluoride (PVD as binder
F) is dissolved in N-methylpyrrolidone to give a weight concentration of 10%.
A solution of was prepared. The carbon fibers uniformly arranged in the above-mentioned uniaxial direction were immersed in this solution, and PVDF was uniformly applied so as to be 6% by weight based on the weight of the carbon fibers, and the carbon fibers were smoothed by a roller. Next, the thickness of this sheet material is 15μ.
An electrode was prepared by laminating both sides of a copper foil having a length of m, a width of 4 cm, and a length of 28 cm substantially perpendicularly to the length direction (winding direction) and drying.

【0035】(2)正極、および電池の作成 実施例1と同様の方法で作成した。(2) Preparation of positive electrode and battery Preparation was carried out in the same manner as in Example 1.

【0036】実施例3 (1)負極の作成 結着剤PVDFに代えて、導電剤としての人造黒鉛を用
いた以外は、実施例2と同様にして電極を作成した。
Example 3 (1) Preparation of Negative Electrode An electrode was prepared in the same manner as in Example 2 except that artificial graphite was used as a conductive agent instead of the binder PVDF.

【0037】(2)正極、および電池の作成 実施例1と同様の方法で電極を作成した。(2) Preparation of Positive Electrode and Battery An electrode was prepared in the same manner as in Example 1.

【0038】実施例1と同様の方法で評価した結果を表
1に示した。
Table 1 shows the results evaluated in the same manner as in Example 1.

【0039】実施例4 (1)負極の作成 実施例2において、導電剤としての人造黒鉛を、塗布
量,炭素繊維重量当り3重量%部の割合で追加添加した
以外は、実施例2と同様の方法で電極を作成した。
Example 4 (1) Preparation of Negative Electrode Same as Example 2 except that artificial graphite as a conductive agent was additionally added at a ratio of 3% by weight based on the coating amount and the weight of carbon fiber. An electrode was prepared by the method of.

【0040】(2)正極、および電池の作成 実施例1と同様の方法で作成した。(2) Preparation of Positive Electrode and Battery Preparation was carried out in the same manner as in Example 1.

【0041】実施例1と同様の方法で評価した結果を表
1に示した。
The results of evaluation by the same method as in Example 1 are shown in Table 1.

【0042】比較例1 (1)負極の作成 一軸方向に均一配列した炭素繊維を銅箔の長さ方向に対
して並行に張り合わせるた以外は、実施例1と同様の方
法で電極を作成した。
Comparative Example 1 (1) Preparation of Negative Electrode An electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that carbon fibers uniformly arranged in the uniaxial direction were laminated in parallel with the length direction of the copper foil. .

【0043】(2)正極、および電池の作成 実施例1と同様の方法で作成した。(2) Preparation of positive electrode and battery Preparation was carried out in the same manner as in Example 1.

【0044】実施例1と同様の方法で評価した結果を表
1に示した。
The results evaluated in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明により、容量の高い電池用電極お
よびそれを用いた二次電池を提供することができた。
According to the present invention, a high capacity battery electrode and a secondary battery using the same can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明電極の概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic view of an electrode of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:炭素繊維 2:電極板 1: Carbon fiber 2: Electrode plate

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電極板の巻き込み方向の略垂直の方向に炭
素繊維が配列されてなる電池用電極。
1. A battery electrode in which carbon fibers are arranged in a direction substantially perpendicular to the winding direction of an electrode plate.
【請求項2】該電極板が、金属箔である請求項1記載の
電池用電極。
2. The battery electrode according to claim 1, wherein the electrode plate is a metal foil.
【請求項3】該炭素繊維の1m2 当たりの重量が30g
以上、500g以下である請求項1記載の電池用電極。
3. The weight of the carbon fiber per 1 m 2 is 30 g.
The electrode for a battery according to claim 1, which is 500 g or less.
【請求項4】導電性粉末が該炭素繊維に対して50体積
%以下含有されてなる請求項1記載の電池用電極。
4. The battery electrode according to claim 1, wherein the conductive powder is contained in an amount of 50% by volume or less based on the carbon fiber.
【請求項5】該導電性粉末が炭素粉末である請求項4記
載の電池用電極。
5. The battery electrode according to claim 4, wherein the conductive powder is carbon powder.
【請求項6】熱可塑性樹脂からなる結着剤を含有してな
る請求項1記載の電池用電極。
6. The battery electrode according to claim 1, further comprising a binder made of a thermoplastic resin.
【請求項7】該結着剤がポリフッ化ビニリデンである請
求項6記載の電池用電極。
7. The battery electrode according to claim 6, wherein the binder is polyvinylidene fluoride.
【請求項8】熱硬化性樹脂からなる結着剤を含有してな
る請求項1記載の電池用電極。
8. The battery electrode according to claim 1, which contains a binder made of a thermosetting resin.
【請求項9】請求項1〜8記載の電極を用いた二次電
池。
9. A secondary battery using the electrode according to claim 1.
【請求項10】該電極を負極として用いた請求項9記載
の二次電池。
10. The secondary battery according to claim 9, wherein the electrode is used as a negative electrode.
【請求項11】正極として、遷移金属酸化物を用いた請
求項10記載の二次電池。
11. The secondary battery according to claim 10, wherein a transition metal oxide is used as the positive electrode.
【請求項12】該遷移金属酸化物が、LiCoO2 であ
ることを特徴とする請求項11記載の二次電池。
12. The secondary battery according to claim 11, wherein the transition metal oxide is LiCoO 2 .
JP6160177A 1994-07-12 1994-07-12 Battery electrode and secondary battery using the same Pending JPH0831409A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6160177A JPH0831409A (en) 1994-07-12 1994-07-12 Battery electrode and secondary battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6160177A JPH0831409A (en) 1994-07-12 1994-07-12 Battery electrode and secondary battery using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0831409A true JPH0831409A (en) 1996-02-02

Family

ID=15709512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6160177A Pending JPH0831409A (en) 1994-07-12 1994-07-12 Battery electrode and secondary battery using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0831409A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003509818A (en) * 1999-09-09 2003-03-11 ユニバット リミテッド Rechargeable electrochemical cell
JP2004535652A (en) * 2001-01-19 2004-11-25 アトラバーダ リミテッド Battery electrode

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003509818A (en) * 1999-09-09 2003-03-11 ユニバット リミテッド Rechargeable electrochemical cell
JP2004535652A (en) * 2001-01-19 2004-11-25 アトラバーダ リミテッド Battery electrode
JP4790205B2 (en) * 2001-01-19 2011-10-12 アトラバーダ リミテッド Battery electrode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9214697B2 (en) Lithium secondary battery
US6534214B1 (en) Lithium secondary cell
JP3512549B2 (en) Negative electrode for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the negative electrode
KR19980071000A (en) Electrode for Lithium Ion Secondary Battery and Lithium Ion Secondary Battery Using It
US5677084A (en) Electrode and secondary battery using the same
JPH08195199A (en) Battery electrode and secondary battery using the same
JPH07122262A (en) Electrode, method for manufacturing the same, and secondary battery using the same
JPH11102729A (en) Manufacturing method of non-aqueous solvent secondary battery
JPH08306354A (en) Electrode and non-aqueous solvent secondary battery using the same
JP2001283861A (en) Battery electrode and non-aqueous electrolyte battery
JP4003276B2 (en) Battery electrode and secondary battery using the same
JPH09274934A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JPH1092415A (en) Electrode and secondary battery using the same
JPH08287953A (en) Battery
JPH09320599A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH0831409A (en) Battery electrode and secondary battery using the same
JP3618022B2 (en) Electric double layer capacitor and EL element
JP2014216242A (en) Combined power storage element
JP3575131B2 (en) Method for producing electrode sheet for battery
JPH1064546A (en) Electrode and secondary battery using the same
JP2001283811A (en) Separator and non-aqueous electrolyte battery
JPH06275267A (en) Electrode, battery using the same, and its manufacture
JPH1173996A (en) Non-aqueous secondary battery
JPH09161838A (en) Battery
Appetecchi et al. Plastic power sources