JPS6127064A - 電池活物質 - Google Patents
電池活物質Info
- Publication number
- JPS6127064A JPS6127064A JP14841384A JP14841384A JPS6127064A JP S6127064 A JPS6127064 A JP S6127064A JP 14841384 A JP14841384 A JP 14841384A JP 14841384 A JP14841384 A JP 14841384A JP S6127064 A JPS6127064 A JP S6127064A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- fluorine
- battery active
- surface area
- carbon black
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection 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
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/5835—Comprising fluorine or fluoride salts
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (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。
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、比表面積が１００〜５００ＴｒＬ／ｇのカー
ボンブラックをフッ素と反応させてえられるフッ化黒鉛
からなり、放電特性とくに放電電圧の高い電池活物質に
関す、る。
ボンブラックをフッ素と反応させてえられるフッ化黒鉛
からなり、放電特性とくに放電電圧の高い電池活物質に
関す、る。
［従来の技術］
フッ化黒鉛が電池活物質としてすぐれた放電特性を有す
ることが見出されて以来、その放電電圧を高く、放電時
間を長くするべく種々研究が重ねられている。
ることが見出されて以来、その放電電圧を高く、放電時
間を長くするべく種々研究が重ねられている。
それらの研究では原料炭素材料の面からの検討も行なわ
れており、その結果、比表面積の小さい炭素材料をフッ
素と反応させてえられるフッ化黒鉛は、放電電圧の平坦
性にはすぐれているが放電初期に放電電圧が低下し、か
つ放電電圧自体もそれほど高くないものであり、−力比
表面積の大きい炭素材料、例えば活性炭をフッ素と反応
させてえられるフッ化黒鉛は、放電初期の放電電圧の低
下がなくかつ放電電圧も高いが、放電時間が短く、しか
も放電電圧の平坦性に劣っているとされている（たとえ
ば特開昭５８−１４０９７２号公報の２頁右上欄１３〜
１８行、３真心下欄１５〜４頁左上欄１１行および第３
図参照）。
れており、その結果、比表面積の小さい炭素材料をフッ
素と反応させてえられるフッ化黒鉛は、放電電圧の平坦
性にはすぐれているが放電初期に放電電圧が低下し、か
つ放電電圧自体もそれほど高くないものであり、−力比
表面積の大きい炭素材料、例えば活性炭をフッ素と反応
させてえられるフッ化黒鉛は、放電初期の放電電圧の低
下がなくかつ放電電圧も高いが、放電時間が短く、しか
も放電電圧の平坦性に劣っているとされている（たとえ
ば特開昭５８−１４０９７２号公報の２頁右上欄１３〜
１８行、３真心下欄１５〜４頁左上欄１１行および第３
図参照）。
［発明の概要］
しかるに、本発明者らはフッ化黒鉛の原料として比表面
積の大きい炭素材料についてさらに検査したところ、比
表面積の大きい炭素材料のうちでも比表面積が１００〜
５００Ｔｄ／９のカーボンブラックを原料として用いる
ときは、ＣＦ型のフッ化黒鉛よりも高電圧を示すといわ
れているＣ２ Ｆよりもはるかに高い電圧をもつフッ化
黒鉛がえられることを見出し、本発明の電池活物質を完
成した。
積の大きい炭素材料についてさらに検査したところ、比
表面積の大きい炭素材料のうちでも比表面積が１００〜
５００Ｔｄ／９のカーボンブラックを原料として用いる
ときは、ＣＦ型のフッ化黒鉛よりも高電圧を示すといわ
れているＣ２ Ｆよりもはるかに高い電圧をもつフッ化
黒鉛がえられることを見出し、本発明の電池活物質を完
成した。
［実施例］
本発明における原料は比表面積が１００〜５００ＴＩｔ
／ｇのカーボンブラックでなければならず、比表面積が
１００ゴ／ｇ未満の炭素材料からは、たとえカーボンブ
ラックであっても放電電圧の高くないフッ化黒鉛しかえ
られない。またカーボンブラック以外の炭素材料からは
、たとえ比表面積が１００〜５００ＴＩｉ／ｇの炭素材
料、たとえば活性炭であっても、放電電圧の平坦性、放
電電圧の高さおよび放電時間において劣ったフッ化黒鉛
しかえられない。
／ｇのカーボンブラックでなければならず、比表面積が
１００ゴ／ｇ未満の炭素材料からは、たとえカーボンブ
ラックであっても放電電圧の高くないフッ化黒鉛しかえ
られない。またカーボンブラック以外の炭素材料からは
、たとえ比表面積が１００〜５００ＴＩｉ／ｇの炭素材
料、たとえば活性炭であっても、放電電圧の平坦性、放
電電圧の高さおよび放電時間において劣ったフッ化黒鉛
しかえられない。
本願のカーボンブラックはファーネスブラックであるこ
とが好ましい。例えばチャンネルブラックでは一般にい
って不純物が多く好ましくない。
とが好ましい。例えばチャンネルブラックでは一般にい
って不純物が多く好ましくない。
また見掛密度は０．２以上であることが好ましい。５０
０Ｔｄ／ｇ以上の比表面積をもつカーボンブラックは、
一般的に見掛密度が０．２より小さく、生産性が非常に
低い欠点がある。見掛密度が０．２以上の場合、限られ
た容積の反応器に充填できるカーボンブラックの量が多
く、生産性が高くなる。
０Ｔｄ／ｇ以上の比表面積をもつカーボンブラックは、
一般的に見掛密度が０．２より小さく、生産性が非常に
低い欠点がある。見掛密度が０．２以上の場合、限られ
た容積の反応器に充填できるカーボンブラックの量が多
く、生産性が高くなる。
本発明の電池活物質は、かかるカーボンブラックをフッ
素ガスと反応させることによりえられる。
素ガスと反応させることによりえられる。
フッ素ガスとしては純粋なフッ素ガスでもよく、希釈ガ
スとの混合ガスでもよい。混合ガスを用いるばあいは、
フッ素ガスの濃度が０．１容量％以上、好ましくは１〜
５０容量％となるように調節する。本発明においては混
合ガスを用いるのが好ましく、混合ガスを用いるときは
反応条件を幅広く調節することができるほか、装置面で
の利点、たとえば製造装置の消耗を押えることができる
、製造装置を簡略化できるなどの利点を有する。希釈ガ
スはフッ素および炭素と反応しないガスであればよく、
たとえばチッ素ガス、パーフルオロカーボンガス、希ガ
スなどがあげられる。
スとの混合ガスでもよい。混合ガスを用いるばあいは、
フッ素ガスの濃度が０．１容量％以上、好ましくは１〜
５０容量％となるように調節する。本発明においては混
合ガスを用いるのが好ましく、混合ガスを用いるときは
反応条件を幅広く調節することができるほか、装置面で
の利点、たとえば製造装置の消耗を押えることができる
、製造装置を簡略化できるなどの利点を有する。希釈ガ
スはフッ素および炭素と反応しないガスであればよく、
たとえばチッ素ガス、パーフルオロカーボンガス、希ガ
スなどがあげられる。
本発明に用いるカーボンブラックとフッ素ガス（混合ガ
スも含む、以下同様）の反応は、たとえばカーボンブラ
ックが入れられている反応器にフッ素ガスを室温で導入
し、徐々に昇温し、目的とする反応温度、すなわち１８
０〜５５０℃、好ましくは２５０〜５００℃保持するこ
とによって行なわれる。また、あらかじめ原料のみを反
応一温度に保持しておき、そこにフッ素ガスを導入する
ことでもできる。
スも含む、以下同様）の反応は、たとえばカーボンブラ
ックが入れられている反応器にフッ素ガスを室温で導入
し、徐々に昇温し、目的とする反応温度、すなわち１８
０〜５５０℃、好ましくは２５０〜５００℃保持するこ
とによって行なわれる。また、あらかじめ原料のみを反
応一温度に保持しておき、そこにフッ素ガスを導入する
ことでもできる。
原料炭素は通常反応温度で脱気し、水分を除去しておく
ことが好ましい。
ことが好ましい。
かかる反応によってえられる本発明の電池活物質は、フ
ッ素含有量が５０〜６４重量％、好ましくは６０〜６４
重量％のものである。
ッ素含有量が５０〜６４重量％、好ましくは６０〜６４
重量％のものである。
本発明の電池活物質にバインダ、導電材を配合して、電
極材かえられる。それらの配合割合は、フッ化黒鉛１０
部ｌ１部、以下同様）、バインダ１〜４部、導電材０．
５〜２部であるのが好ましい。本発明の電池活物質は単
独で用いてもよいし、他の方法によってえられるフッ化
黒鉛と混合して用いてもよい。
極材かえられる。それらの配合割合は、フッ化黒鉛１０
部ｌ１部、以下同様）、バインダ１〜４部、導電材０．
５〜２部であるのが好ましい。本発明の電池活物質は単
独で用いてもよいし、他の方法によってえられるフッ化
黒鉛と混合して用いてもよい。
バインダとしては、たとえばポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）などがあげられ、導電材としてはたとえ
ばアセチレンブラック、ケッチェンブラックなどの高電
気伝導性カーボンブラックあるいは天然黒鉛などがあげ
られる。
ン（ＰＴＦＥ）などがあげられ、導電材としてはたとえ
ばアセチレンブラック、ケッチェンブラックなどの高電
気伝導性カーボンブラックあるいは天然黒鉛などがあげ
られる。
本発明の電池活物質を電池に用いるばあい、本発明の電
池活物質を正極とし、負極に、たとえばリチウム、マグ
ネシウム、カルシウム、アルミニウムを単独またはこれ
らを主成分とする合金を用いることが好ましい。電解質
としては用いる負極の種類にもよるが、通常非水系を用
いる。
池活物質を正極とし、負極に、たとえばリチウム、マグ
ネシウム、カルシウム、アルミニウムを単独またはこれ
らを主成分とする合金を用いることが好ましい。電解質
としては用いる負極の種類にもよるが、通常非水系を用
いる。
つぎに本発明の電池活物質を実施例に基づいて説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。
実施例１
ファーネスブラック（比表面積３２５Ｔｄ／ｇ、平均粒
径１７庫、見掛密度０．３４ ） ５．０ｇを反応器
に入れ、２００℃で３０分間脱気して水分を除去したの
ち、温度を２００℃に維持しつつ１気圧でフッ素ガスを
徐々に導入してフッ素濃度を２容量％にしたのち、フッ
素ガス（フッ素濃度２容量％）の流通下で１時間反応さ
せた。その後フッ素ガス濃度を５容量％にあげさらに１
時間反応させ、最終的に温度を３７５℃にあげ１時間反
応させた。生成物は灰色の粉末で、このもののフッ素含
有量は５３．５％であった。
径１７庫、見掛密度０．３４ ） ５．０ｇを反応器
に入れ、２００℃で３０分間脱気して水分を除去したの
ち、温度を２００℃に維持しつつ１気圧でフッ素ガスを
徐々に導入してフッ素濃度を２容量％にしたのち、フッ
素ガス（フッ素濃度２容量％）の流通下で１時間反応さ
せた。その後フッ素ガス濃度を５容量％にあげさらに１
時間反応させ、最終的に温度を３７５℃にあげ１時間反
応させた。生成物は灰色の粉末で、このもののフッ素含
有量は５３．５％であった。
ついでこの生成物１０部、ＰＴＦＥ ３部およびアセチ
レンブラック１部を充分混練してニッケル網上にプレス
し、表面積１．５７ｃｄの正極を作製した。負極として
はリチウムのブロックから表面積約１ａｄ１厚さ１馴に
切り出し、それをニッケル網で保持したものを用い、電
解質には１モル／ｌのホウフッ化リチウムのγ−ブチロ
ラクトン溶液を用いた。放電電圧の測定は２５℃にて１
０にΩの体抵抗放電で行なった。えられた端子電圧の経
時変化を第１図に示す。
レンブラック１部を充分混練してニッケル網上にプレス
し、表面積１．５７ｃｄの正極を作製した。負極として
はリチウムのブロックから表面積約１ａｄ１厚さ１馴に
切り出し、それをニッケル網で保持したものを用い、電
解質には１モル／ｌのホウフッ化リチウムのγ−ブチロ
ラクトン溶液を用いた。放電電圧の測定は２５℃にて１
０にΩの体抵抗放電で行なった。えられた端子電圧の経
時変化を第１図に示す。
実施例２
ファーネスブラック（比表面＠ １１０ＴＩｔ／ｙ、平
均粒径２３Ｊｓｌ、見掛密度０．３５ ）を実施例１と
同様にして反応を行ない、淡灰色の粉末を得た。
均粒径２３Ｊｓｌ、見掛密度０．３５ ）を実施例１と
同様にして反応を行ない、淡灰色の粉末を得た。
このもののフッ素含有量は５６．１％であった。
このものを用い実施例１と同様にして電池を作製し、そ
の端子電圧の経時変化を測定した。
の端子電圧の経時変化を測定した。
結果を第１図に示す。
比較例１
ファーネスブラック（比表面積８４ｆ／ｇ、平均粒子径
０．０３ ｎ）５．０！Ｊを反応器に入れ、３３０℃で
３０分間脱気して水分を除去したのち、室温に冷却した
。
０．０３ ｎ）５．０！Ｊを反応器に入れ、３３０℃で
３０分間脱気して水分を除去したのち、室温に冷却した
。
ついで３３０℃に昇温し、フッ素濃度１容量％のフッ素
ガスの流通下に８時間反応させ、その後フッ素ガスのフ
ッ素濃度を４容量％に上げてさらに２１時間反応させて
淡灰色の粉末をえた。
ガスの流通下に８時間反応させ、その後フッ素ガスのフ
ッ素濃度を４容量％に上げてさらに２１時間反応させて
淡灰色の粉末をえた。
この生成物のフッ素含有量は６３．８重量％であった。
このものを用いて実施例１と同様にして電池を作製し、
その端子電圧の経時変化を測定した。
その端子電圧の経時変化を測定した。
結果を第１図に示す。
比較例２
石油コークス（比表面積８．６ｍ”／ｇ、平均粒径１０
７．ｌ、見掛密度０．５５）１０．０＋Ｉｔを反応器に
入れ、４００℃で３０分間脱気して水分を除去したのち
、フッ素ガスを導入し、フッ素濃度１０容量％のフッ素
ガスの流通下、４．５時間反応させた。えられたものは
白色の粉末で、フッ素含有量は６２，０重量％であった
。このものを用いて実施例１と同様にして電池を作製し
、その端子電圧の経時変化を測定した。結果を第１図に
示す。
７．ｌ、見掛密度０．５５）１０．０＋Ｉｔを反応器に
入れ、４００℃で３０分間脱気して水分を除去したのち
、フッ素ガスを導入し、フッ素濃度１０容量％のフッ素
ガスの流通下、４．５時間反応させた。えられたものは
白色の粉末で、フッ素含有量は６２，０重量％であった
。このものを用いて実施例１と同様にして電池を作製し
、その端子電圧の経時変化を測定した。結果を第１図に
示す。
比較例３
人造黒鉛１０．ＯＱを反応器に入れ３８０℃で３０分間
脱気して水分を除去したのち、室温に冷却した。
脱気して水分を除去したのち、室温に冷却した。
ついでフッ素ガス（９０％）をｉａｔｍで反応器に導入
し、３８０℃にまで常温して１５．５時間反応せしめた
。生成物は黒褐色の粉末状であり、そのフッ素含有１１
１５１．６％であった。このものを粉末Ｘ線回折法によ
って分析したところ、（００１）面の回折角２θ（以下
、単に２θという）において１０．５０度にピークが現
われた。このことから、この生成物はＣ２Ｆを主成分と
するフッ化黒鉛と考えられる。
し、３８０℃にまで常温して１５．５時間反応せしめた
。生成物は黒褐色の粉末状であり、そのフッ素含有１１
１５１．６％であった。このものを粉末Ｘ線回折法によ
って分析したところ、（００１）面の回折角２θ（以下
、単に２θという）において１０．５０度にピークが現
われた。このことから、この生成物はＣ２Ｆを主成分と
するフッ化黒鉛と考えられる。
第１図は実施例１〜２および比較例１〜３でえられた端
子電圧の経時変化を示すグラフである。
子電圧の経時変化を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 比表面積が１００〜５００ｍ＾２／ｇのカーボンブ
ラックをフッ素と反応させてえられるフッ化黒鉛からな
る電池活物質。 ２ カーボンブラックがファーネスブラックである特許
請求の範囲第１項記載の電池活物質。 ３ カーボンブラックの見掛密度が０．２以上である特
許請求の範囲第１項記載の電池活物質。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14841384A JPS6127064A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 電池活物質 |
| EP84113334A EP0142113A3 (en) | 1983-11-07 | 1984-11-06 | Active material for batteries |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14841384A JPS6127064A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 電池活物質 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6127064A true JPS6127064A (ja) | 1986-02-06 |
Family
ID=15452235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14841384A Pending JPS6127064A (ja) | 1983-11-07 | 1984-07-16 | 電池活物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6127064A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55128147U (ja) * | 1979-03-05 | 1980-09-10 |
-
1984
- 1984-07-16 JP JP14841384A patent/JPS6127064A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55128147U (ja) * | 1979-03-05 | 1980-09-10 |
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