JPH08180878A - Lithium secondary battery - Google Patents

Lithium secondary battery

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JPH08180878A
JPH08180878A JP6336449A JP33644994A JPH08180878A JP H08180878 A JPH08180878 A JP H08180878A JP 6336449 A JP6336449 A JP 6336449A JP 33644994 A JP33644994 A JP 33644994A JP H08180878 A JPH08180878 A JP H08180878A
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JP
Japan
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negative electrode
lithium
secondary battery
active material
lithium secondary
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Application number
JP6336449A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Kato
尚之 加藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE: To improve the cycle characteristic of a lithium secondary battery without losing mass productivity. CONSTITUTION: This lithium secondary battery uses a lithium-contained compound as a positive electrode active material and a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material. In such a lithium secondary battery, a metal fiber sheet material is used as a negative electrode current collector 1.

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、正極活物質としてリチ
ウム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムを
ドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウ
ム二次電池に関する。より詳しくは、負極集電体に金属
繊維シート材料を使用することにより、より高いサイク
ル特性を実現したリチウム二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery using a lithium-containing compound as a positive electrode active material and a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material. More specifically, the present invention relates to a lithium secondary battery that achieves higher cycle characteristics by using a metal fiber sheet material for a negative electrode current collector.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電子技術の進歩に伴い、カメラ一
体型VTR、携帯電話、ラップトップコンピューター等
の小型のポータブル電子機器が開発され、それらに使用
するためのポータブル電源として小型且つ軽量で高エネ
ルギー密度の二次電池の開発が強く要請されている。
2. Description of the Related Art With the progress of electronic technology in recent years, small portable electronic devices such as VTRs with built-in cameras, mobile phones, laptop computers, etc. have been developed. There is a strong demand for the development of energy density secondary batteries.

【0003】このような要請に応える二次電池として、
近年、リチウム非水電解液二次電池が開発され、一部が
上市されるようになっている。
As a secondary battery that meets such demands,
In recent years, lithium non-aqueous electrolyte secondary batteries have been developed and some of them have been put on the market.

【0004】このようなリチウム非水電解液二次電池の
負極活物質としては、金属リチウムを用いることなく、
リチウムをドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を用
い、負極集電体として、8〜30μm厚の帯状の銅箔を
使用している。これにより、負極に金属リチウムを使用
した場合に比して安全性を向上させ、サイクル特性の劣
化を抑制し、更に自己放電を低減させ、メモリー効果も
抑制している。
As a negative electrode active material for such a lithium non-aqueous electrolyte secondary battery, metallic lithium is not used,
A carbonaceous material that can be doped and dedoped with lithium is used, and a strip-shaped copper foil having a thickness of 8 to 30 μm is used as a negative electrode current collector. This improves safety, suppresses deterioration of cycle characteristics, reduces self-discharge, and suppresses memory effect as compared with the case where metallic lithium is used for the negative electrode.

【0005】また、正極活物質としては、LiCoO2
などの酸化還元電位の高いリチウム複合酸化物を用い、
正極集電体として10〜30μm厚の帯状のアルミニウ
ム箔を使用している。これにより二次電池の出力電圧を
向上させている。
Further, as the positive electrode active material, LiCoO 2
Using a lithium composite oxide with a high redox potential, such as
A strip-shaped aluminum foil having a thickness of 10 to 30 μm is used as the positive electrode current collector. This improves the output voltage of the secondary battery.

【0006】非水電解液としては、プロピレンカーボネ
ート、エチレンカーボネートなどの高誘電率溶媒と1,
2−ジメトキシエタン(DME)などの低粘度溶媒との
混合溶媒に、LiClO、LiAsF、LiP
、LiBF、LiCFSOあるいはLiN
(CFSOなどの支持電解質を溶解させたもの
を使用している。
As the non-aqueous electrolyte, a high dielectric constant solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate and 1,
LiClO 4 , LiAsF 6 , LiP in a mixed solvent with a low-viscosity solvent such as 2-dimethoxyethane (DME).
F 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 or LiN
A solution in which a supporting electrolyte such as (CF 3 SO 2 ) 2 is dissolved is used.

【0007】ところで、ポータブル電子機器用電源に使
用するための二次電池に対しては、比較的大きな電流で
放電したり急速充電できるように重負荷特性に優れてい
ることや、冬季の屋外での使用も想定されるために低温
特性にも優れていることが望まれる。しかし、リチウム
二次電池に使用する非水電解液は、二次電池として旧く
から一般的なニッケルカドミウム二次電池や鉛電池など
において使用されている水溶液系の電解液に比べ、導電
率が1/40程度しかなく、そのため重負荷特性と低温
特性とが不十分になるという問題があった。
By the way, a secondary battery for use as a power source for portable electronic equipment has excellent heavy load characteristics such that it can be discharged with a relatively large current or can be rapidly charged, and can be used outdoors in winter. Since it is also expected to be used, it is desired that it has excellent low-temperature characteristics. However, the non-aqueous electrolyte used in a lithium secondary battery has a conductivity of 1 compared to an aqueous electrolyte that has been used in nickel cadmium secondary batteries and lead batteries that have been used as secondary batteries for a long time. Since there is only about / 40, there is a problem that the heavy load characteristic and the low temperature characteristic become insufficient.

【0008】この問題に対し、電極集電体として50μ
m以下の厚さの金属箔を使用して電極を薄膜化し、それ
により電池の有効反応面積を増大させることにより、放
電容量を損ねることなく重負荷特性と低温特性とを向上
させることが提案されている(電池技術,、100頁
(1991))。
To solve this problem, an electrode current collector of 50 μm
It has been proposed to improve the heavy load characteristics and the low temperature characteristics without deteriorating the discharge capacity by thinning the electrodes by using a metal foil having a thickness of m or less, thereby increasing the effective reaction area of the battery. (Battery Technology, 3 , page 100 (1991)).

【0009】この薄い金属箔からなる電極集電体をリチ
ウム非水電解液二次電池に適用した場合、使用する電極
体はいわゆる巻回構造を採る。このような巻回電極体
は、通常、金属薄膜電極集電体の両面に正極活物質を含
有する正極合剤が塗工されてなる正極と、別の金属薄膜
電極集電体の両面に負極活物質を含有する負極合剤が塗
工されてなる負極とを多孔性ポリプロピレンフィルムな
どのセパレーターを介して巻き回すことにより作製され
る。
When the electrode current collector made of this thin metal foil is applied to a lithium non-aqueous electrolyte secondary battery, the electrode body used has a so-called winding structure. Such a spirally wound electrode body is usually manufactured by coating a positive electrode mixture containing a positive electrode active material on both sides of a metal thin film electrode current collector and a negative electrode on both sides of another metal thin film electrode current collector. It is prepared by winding a negative electrode coated with a negative electrode mixture containing an active material and a separator such as a porous polypropylene film around the negative electrode.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな金属薄膜電極集電体を使用したリチウム非水電解液
二次電池は、充放電の繰り返しに従って電池容量が低下
するというサイクル特性の低下がなお問題となってい
た。これは、主に電池の充放電時に負極の炭素質材料に
リチウムが均一にドープ・脱ドープされないためと考え
られる。
However, the lithium non-aqueous electrolyte secondary battery using such a metal thin film electrode current collector is still deteriorated in cycle characteristics, that is, the battery capacity decreases as charging and discharging are repeated. It was a problem. This is probably because lithium is not uniformly doped or dedoped into the carbonaceous material of the negative electrode during charge / discharge of the battery.

【0011】この問題に対し、巻回電極体の負極又は正
極の集電体の外周側の活物質量を、内周側の活物質量よ
りも多くすることによりサイクル特性を向上させること
が提案されている(特開平4−12471号公報)。し
かし、外周側の活物質層の厚みを内周側の活物質層の厚
みよりも厚くする必要があり、活物質の塗工操作が繁雑
となり、電池の量産性が低下するという問題がある。
To solve this problem, it is proposed that the amount of active material on the outer peripheral side of the current collector of the negative electrode or the positive electrode of the wound electrode body is made larger than that on the inner peripheral side to improve cycle characteristics. (JP-A-4-12471). However, it is necessary to make the thickness of the active material layer on the outer peripheral side thicker than the thickness of the active material layer on the inner peripheral side, which complicates the coating operation of the active material and reduces the mass productivity of the battery.

【0012】本発明は、以上の従来技術の課題を解決し
ようとするものであり、正極活物質としてリチウム含有
化合物を使用し、負極活物質としてリチウムをドープ且
つ脱ドープ可能な炭素材料を使用するリチウム二次電池
において、量産性に適した手段で電池のサイクル特性を
向上させることを目的とする。
The present invention is intended to solve the above problems of the prior art, and uses a lithium-containing compound as a positive electrode active material and a carbon material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material. An object of the present invention is to improve cycle characteristics of a lithium secondary battery by means suitable for mass production.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者は、負極集電体
として金属繊維シート材料を使用することにより上述の
目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに
至った。
The present inventor has found that the above object can be achieved by using a metal fiber sheet material as a negative electrode current collector, and has completed the present invention.

【0014】即ち、本発明は、正極活物質としてリチウ
ム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムをド
ープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウム
二次電池において、負極集電体として金属繊維シート材
料を使用することを特徴とするリチウム二次電池を提供
する。
That is, according to the present invention, in a lithium secondary battery using a lithium-containing compound as a positive electrode active material and a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material, a metal is used as a negative electrode current collector. Provided is a lithium secondary battery using a fiber sheet material.

【0015】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0016】本発明においては、負極集電体として金属
繊維シート材料を使用する。これにより、非水電解液二
次電池のサイクル特性を量産性を犠牲にすることなく向
上させることができる。この理由を図1(本発明におけ
る負極の断面図)及び図2(従来の負極の断面図)を参
照しながら説明する。
In the present invention, a metal fiber sheet material is used as the negative electrode current collector. Thereby, the cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be improved without sacrificing mass productivity. The reason for this will be described with reference to FIG. 1 (cross-sectional view of the negative electrode in the present invention) and FIG. 2 (cross-sectional view of a conventional negative electrode).

【0017】即ち、図2に示すように、金属箔からなる
負極集電体1の両面に、リチウムをドープ・脱ドープで
きる炭素質材料を含有する外周活物質層2と内周活物質
層3とが形成された従来の負極20においては、負極集
電体1によりその両面の活物質層2及び3が完全に隔離
されている。このため、負極に対するリチウムのドープ
・脱ドープが、外周活物質層2と内周活物質層3とで不
均一となり、サイクル特性が低下すると考えられる。
That is, as shown in FIG. 2, an outer peripheral active material layer 2 and an inner peripheral active material layer 3 containing a carbonaceous material capable of being doped and dedoped with lithium on both surfaces of a negative electrode current collector 1 made of a metal foil. In the conventional negative electrode 20 formed with and, the active material layers 2 and 3 on both surfaces thereof are completely separated by the negative electrode current collector 1. Therefore, it is considered that the doping / dedoping of lithium with respect to the negative electrode is not uniform in the outer peripheral active material layer 2 and the inner peripheral active material layer 3, and the cycle characteristics are deteriorated.

【0018】一方、本発明における負極10の場合に
は、図1に示すように、金属繊維シート材料からなる負
極集電体1の内部にも負極活物質が入り込み、そのため
負極集電体1を介して外周活物質層2と内周活物質層3
とが一体化する。よって、負極に対するリチウムのドー
プ・脱ドープが、外周活物質層2と内周活物質層3とに
対し均一に行われるようになり、サイクル特性が向上と
すると考えられる。
On the other hand, in the case of the negative electrode 10 of the present invention, as shown in FIG. 1, the negative electrode active material also enters the inside of the negative electrode current collector 1 made of a metal fiber sheet material. Outer peripheral active material layer 2 and inner peripheral active material layer 3
And are integrated. Therefore, it is considered that the doping and dedoping of lithium with respect to the negative electrode is performed uniformly on the outer peripheral active material layer 2 and the inner peripheral active material layer 3, and the cycle characteristics are improved.

【0019】また、負極集電体として金属繊維シート材
料を使用することにより、外周活物質層2と内周活物質
層3とにおけるリチウムの均一なドープ・脱ドープが可
能となるので、金属繊維シート材料の両面に形成する外
周活物質層2と内周活物質層3との厚みを変える必要も
ない。従って、繁雑な操作を要せずに従来と同様に負極
を高い量産性で作製することができる。
Further, by using the metal fiber sheet material as the negative electrode current collector, lithium can be uniformly doped / dedope in the outer peripheral active material layer 2 and the inner peripheral active material layer 3, so that the metal fiber can be used. It is not necessary to change the thicknesses of the outer peripheral active material layer 2 and the inner peripheral active material layer 3 formed on both sides of the sheet material. Therefore, the negative electrode can be manufactured with high mass productivity as in the conventional case without requiring complicated operations.

【0020】本発明において使用する金属繊維シート材
料としては、リチウムと合金を形成しない金属を使用す
る限り限定されることがない。例えば、ニッケル繊維、
銅繊維、ステンレス繊維などの金属又は合金繊維をその
ままシート状に成型した材料や、それらの金属繊維を有
機バインダーに分散させ、その分散物をシート状に成形
し焼結して得られた不織布様のシート材料を使用するこ
とができる。また、そのようなシート材料に、その構成
金属よりも導電性の良好な金属等を用いてメッキ処理を
施したシート材料、例えばステンレス繊維シート材料に
ニッケルメッキを施した材料も使用することができる。
更に、炭素繊維シートにニッケルなどの金属メッキを施
したシート材料や、合成繊維やガラス繊維からなるシー
ト材料に無電解ニッケルメッキなどを施したものを使用
することができる。
The metal fiber sheet material used in the present invention is not limited as long as a metal that does not form an alloy with lithium is used. For example, nickel fiber,
A material obtained by directly molding a metal or alloy fiber such as copper fiber or stainless fiber into a sheet shape, or a non-woven fabric obtained by dispersing these metal fibers in an organic binder, molding the dispersion into a sheet shape and sintering. Sheet material can be used. Further, a sheet material obtained by plating such a sheet material with a metal or the like having better conductivity than its constituent metal, for example, a material obtained by nickel-plating a stainless fiber sheet material can also be used. .
Further, a sheet material obtained by plating a carbon fiber sheet with a metal such as nickel, or a sheet material made of synthetic fiber or glass fiber and subjected to electroless nickel plating can be used.

【0021】なお、本発明の金属繊維シート材料の厚み
や多孔率、あるいは使用する金属繊維の繊維径や繊維
長、また、メッキ金属の種類、メッキ方法、メッキ厚な
どは、電池の電解液の有機溶媒や電解質の種類、正極や
負極の活物質の種類や電池の使用目的に応じて適宜決定
することができる。
The thickness and porosity of the metal fiber sheet material of the present invention, the fiber diameter and fiber length of the metal fiber to be used, the type of plating metal, the plating method, the plating thickness, etc., depend on the electrolytic solution of the battery. It can be appropriately determined according to the type of organic solvent or electrolyte, the type of active material of the positive electrode or the negative electrode, and the purpose of use of the battery.

【0022】本発明において、負極活物質としては、リ
チウムをドープ且つ脱ドープできる炭素質材料を使用す
る。このような炭素質材料としては、熱分解炭素類、コ
ークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コ
ークス等)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合
物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度
で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等を例示
することができる。中でも、(002)面の面間隔が
3.70オングストローム以上で真密度が1.70g/
cc未満で、且つ空気気流中における示差熱分析で70
0℃以上に発熱ピークを有さない炭素質材料を好ましく
使用することができる。
In the present invention, a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium is used as the negative electrode active material. Examples of such carbonaceous materials include pyrolytic carbons, cokes (pitch cokes, needle cokes, petroleum cokes, etc.), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired products (phenolic resins, furan resins, etc.). Carbonized by firing at an appropriate temperature), carbon fiber, activated carbon and the like. Among them, the (002) plane spacing is 3.70 angstroms or more and the true density is 1.70 g /
less than cc and 70 by differential thermal analysis in air flow
A carbonaceous material having no exothermic peak at 0 ° C or higher can be preferably used.

【0023】本発明において正極活物質としては、充放
電が可能なリチウム含有化合物を使用する。好ましく
は、LiMO(式中、Mは1種以上の遷移金属を表
し、0.05≦x≦1.10である)を主体とするリチ
ウム複合酸化物を使用することができる。これにより、
電池のエネルギー密度を向上させることが可能となる。
なお、遷移金属Mとしては、Co、Ni、Mnの少なく
とも1種を使用することが好ましく、このようなリチウ
ム複合酸化物としては、LiCoO、LiNiO
LiNiCo1−y、LiMnなどを好ま
しく例示することができる。
In the present invention, a lithium-containing compound that can be charged and discharged is used as the positive electrode active material. Preferably, a lithium composite oxide mainly composed of Li x MO 2 (wherein M represents one or more kinds of transition metals, and 0.05 ≦ x ≦ 1.10) can be used. This allows
It is possible to improve the energy density of the battery.
It is preferable to use at least one of Co, Ni, and Mn as the transition metal M, and as such a lithium composite oxide, LiCoO 2 , LiNiO 2 ,
LiNi y Co 1-y O 2 , LiMn 2 O 4 , etc. can be preferably exemplified.

【0024】以上のリチウム複合酸化物は、リチウムの
炭酸塩、硝酸塩、酸化物あるいは水酸化物と、コバル
ト、マンガンあるいはニッケルなどの炭酸塩、硝酸塩、
酸化物、あるいは水酸化物とを所望の組成に応じて粉砕
混合し、酸素雰囲気下で600〜1000℃の温度範囲
で焼成することにより調製することができる。
The above lithium composite oxide includes lithium carbonate, nitrate, oxide or hydroxide, and carbonate, nitrate such as cobalt, manganese or nickel,
It can be prepared by pulverizing and mixing an oxide or a hydroxide according to a desired composition and firing the mixture in an oxygen atmosphere at a temperature range of 600 to 1000 ° C.

【0025】本発明においては、両極間に、支持電解質
を非水有機溶媒に溶解させた非水電解液を充填してもよ
い。非水電解液を形成するための有機溶媒としては、従
来よりリチウム非水電解液二次電池において用いられて
いるような有機溶媒を使用することができ、例えば、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2
−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒド
ロフラン、2−メチル−テトラヒドロフラン、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジプロピルカーボネート等を使用すること
ができ、2種以上を混合して使用してもよい。
In the present invention, a non-aqueous electrolyte solution prepared by dissolving a supporting electrolyte in a non-aqueous organic solvent may be filled between both electrodes. As the organic solvent for forming the non-aqueous electrolyte, it is possible to use an organic solvent such as conventionally used in lithium non-aqueous electrolyte secondary batteries, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, 1, Two
-Dimethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like can be used, and two or more kinds may be mixed and used.

【0026】また、支持電解質としては、従来のリチウ
ム非水電解液二次電池の支持電解質として用いられてい
る電解質、例えば、LiClO、LiAsF、Li
BF、LiPF等を単独で、もしくは2種以上を混
合して使用することができる。
The supporting electrolyte is an electrolyte used as a supporting electrolyte of a conventional lithium non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, LiClO 4 , LiAsF 6 , Li.
BF 4 , LiPF 6 and the like can be used alone or in admixture of two or more.

【0027】なお、本発明において使用する非水電解液
は液体状に限定されず、固体状であってもよい。この場
合、固体電解質としては公知のものを使用することがで
きる。
The non-aqueous electrolytic solution used in the present invention is not limited to a liquid state and may be a solid state. In this case, a known solid electrolyte can be used.

【0028】本発明のリチウム二次電池の形状について
も特に限定されることはなく、円筒形、角形、コイン
形、ボタン形等の種々の形状にすることができる。ま
た、電池を密閉型とする場合には、より高い安全性を確
保するために、過充電時の異常時に電池内圧の上昇に応
じて電流を遮断させる装置を設けることが好ましい。
The shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape and a button shape can be used. Further, when the battery is a sealed type, in order to ensure higher safety, it is preferable to provide a device that shuts off the current in accordance with an increase in the internal pressure of the battery when an abnormality occurs during overcharging.

【0029】[0029]

【作用】本発明のリチウム二次電池においては、負極集
電体として金属繊維シート材料を使用する。このため、
負極集電体の両面の負極活物質層を一体化することがで
きる。従って、リチウムの均一なドープ・脱ドープが可
能となる。しかも、量産性を低下させずに負極を作製す
ることが可能となる。
In the lithium secondary battery of the present invention, a metal fiber sheet material is used as the negative electrode current collector. For this reason,
The negative electrode active material layers on both surfaces of the negative electrode current collector can be integrated. Therefore, it becomes possible to uniformly dope and dedope lithium. Moreover, it is possible to manufacture the negative electrode without lowering the mass productivity.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明を以下の実施例と図3とにより
具体的に説明する。ここで、図3は、実施例又は比較例
の電池の断面図である。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to the following examples and FIG. Here, FIG. 3 is a cross-sectional view of a battery of an example or a comparative example.

【0031】実施例1〜5及び比較例1〜2 (1)負極の作製 負極活物質を得るために、まず、石油ピッチを出発原料
とし、これに酸素を含む官能基を10〜20%導入(酸
素架橋)し、その後に不活性ガス気流中1000℃で焼
成することにより、ガラス状炭素材料に近い性質の難黒
鉛炭素質材料を得た。
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 (1) Preparation of Negative Electrode In order to obtain a negative electrode active material, first, petroleum pitch was used as a starting material, and 10 to 20% of a functional group containing oxygen was introduced therein. (Oxygen crosslinking) and then firing at 1000 ° C. in an inert gas stream to obtain a non-graphite carbonaceous material having properties close to those of a glassy carbon material.

【0032】この難黒鉛炭素質材料のX線回折を行った
ところ、(002)面の面間隔は3.76オングストロ
ームで、真密度は1.58g/ccであった。
When X-ray diffraction of this non-graphite carbonaceous material was conducted, the spacing between (002) planes was 3.76 angstroms and the true density was 1.58 g / cc.

【0033】得られた難黒鉛炭素質材料を粉砕して平均
粒径10μmの粉末とし、この粉末90重量%と結着剤
としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)10重量%と
を混合して負極合剤を調製した。この負極合剤をN−メ
チル−2−ピロリドンに分散させてスラリー状にした。
The obtained non-graphite carbonaceous material was pulverized into a powder having an average particle size of 10 μm, and 90% by weight of this powder was mixed with 10% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder to prepare a negative electrode mixture. Was prepared. This negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry.

【0034】次に、得られたスラリーを、ニッケル繊維
を結着剤とともにシート化し焼結することにより得られ
た20μm厚の負極集電体31aの両面に均一に塗布
し、乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成型することに
より帯状の負極31を得た。
Next, the obtained slurry is uniformly applied to both sides of a 20 μm thick negative electrode current collector 31a obtained by forming nickel fibers into a sheet together with a binder and sintering, and after drying, rolls A band-shaped negative electrode 31 was obtained by compression molding with a pressing machine.

【0035】(2)正極の作製 正極活物質を得るために、まず、炭酸リチウムと炭酸コ
バルトとをLi/Co比=1となるように混合し、空気
中で900℃で5時間焼成してLiCoO(X線回折
測定の結果、JCPDSカードと一致)を得た。
(2) Preparation of Positive Electrode To obtain a positive electrode active material, first, lithium carbonate and cobalt carbonate were mixed so that the Li / Co ratio was 1 and calcined in air at 900 ° C. for 5 hours. LiCoO 2 (according to the JCPDS card as a result of X-ray diffraction measurement) was obtained.

【0036】得られたLiCoO91重量%と、導電
剤としてグラファイト6重量%と、結着剤としてポリフ
ッ化ビニリデン(PVDF)3重量%とを混合して正極
合剤を調製した。この正極合剤をN−メチル−2−ピロ
リドンに分散させてスラリー状にした。次に、このスラ
リーを正極集電体32aである厚さ20μmの帯状のア
ルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、ロールプ
レス機で圧縮成型し、帯状の正極32を得た。
91 wt% of the obtained LiCoO 2 , 6 wt% of graphite as a conductive agent, and 3 wt% of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed to prepare a positive electrode mixture. This positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry. Next, this slurry was uniformly applied to both surfaces of a 20 μm-thick strip-shaped aluminum foil as the positive electrode current collector 32a, dried, and compression-molded with a roll press machine to obtain a strip-shaped positive electrode 32.

【0037】(3)リチウム非水電解液二次電池の作製 得られた正極32、負極31及び厚さ25μmの微孔性
ポリプロピレンフィルムからなるセパレーター33を順
に積層してセンターピン34を中心として多数巻回する
ことにより渦巻式電極体を作製した。
(3) Preparation of lithium non-aqueous electrolyte secondary battery The obtained positive electrode 32, negative electrode 31, and separator 33 composed of a microporous polypropylene film having a thickness of 25 μm are laminated in this order, and a large number are centered on the center pin 34. The spirally wound electrode body was produced by winding.

【0038】次に、ニッケルメッキが施された鉄製の電
池缶35を用意し、この缶35の内部底に絶縁板36a
を配置した。この電池缶35の中に、前述の渦巻式電極
体を収納し、その上に絶縁板36bを配置した。そし
て、負極31の集電をとるために、ニッケル製の負極リ
ード37の一端を負極31に圧着し、他端を電池缶35
に溶接した。また、正極32の集電をとるために、アル
ミニウム製の正極リード38の一端を正極32に取り付
け、他端を電池内圧力に応じて電流を遮断する電流遮断
用薄板39及びPTC素子40とを介して電池蓋41に
電気的に接続した。
Next, a battery can 35 made of iron plated with nickel is prepared, and an insulating plate 36a is provided on the inner bottom of the can 35.
Was placed. The above-mentioned spiral electrode body was housed in the battery can 35, and the insulating plate 36b was placed thereon. Then, in order to collect the current of the negative electrode 31, one end of a negative electrode lead 37 made of nickel is pressure-bonded to the negative electrode 31 and the other end is a battery can 35.
Welded to. Further, in order to collect the current of the positive electrode 32, one end of a positive electrode lead 38 made of aluminum is attached to the positive electrode 32, and the other end of the thin plate 39 for current interruption for interrupting the current according to the internal pressure of the battery and the PTC element 40. It was electrically connected to the battery lid 41 via the.

【0039】次に、この電池缶35の中に、プロピレン
カーボネートとジエチルカーボネートとの等容量混合溶
媒中に、支持電解質としてLiPFを1モル/lの割
合で溶解させた電解液を注入した。そして、アスファル
トを塗布した絶縁封口ガスケット42を介して電池缶3
5をかしめ、電池蓋41を固定し、直径18mm、高さ
65mmの円筒型リチウム非水電解液二次電池を作製し
た。
Next, an electrolyte solution in which LiPF 6 as a supporting electrolyte was dissolved at a rate of 1 mol / l in a mixed solvent of equal volume of propylene carbonate and diethyl carbonate was injected into the battery can 35. Then, the battery can 3 is inserted through the insulating sealing gasket 42 coated with asphalt.
5 was crimped, the battery lid 41 was fixed, and a cylindrical lithium nonaqueous electrolyte secondary battery having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm was produced.

【0040】実施例2 負極集電体31aとして、20μm厚の銅繊維シート材
料を使用する以外は、実施例1と同様にして円筒型リチ
ウム非水電解液二次電池を作製した。
Example 2 A cylindrical lithium non-aqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a 20 μm thick copper fiber sheet material was used as the negative electrode current collector 31a.

【0041】実施例3 負極集電体31aとして、20μm厚のステンレス繊維
シート材料を使用する以外は、実施例1と同様にして円
筒型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
Example 3 A cylindrical lithium non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a 20 μm thick stainless fiber sheet material was used as the negative electrode current collector 31a.

【0042】実施例4 負極集電体31aとして、ステンレス繊維シート材料に
ニッケルメッキを施した40μm厚のメッキ処理ステン
レス繊維シート材料を使用する以外は、実施例1と同様
にして円筒型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
Example 4 Cylindrical lithium non-aqueous solution was used in the same manner as in Example 1 except that a 40 μm-thick plated stainless steel fiber sheet material obtained by plating a stainless fiber sheet material was used as the negative electrode current collector 31a. An electrolyte secondary battery was produced.

【0043】実施例5 負極集電体31aとして、厚さ40μmの炭素繊維シー
ト材料にニッケルメッキを施したメッキ処理炭素繊維シ
ート材料を使用する以外は、実施例1と同様にして円筒
型リチウム非水電解液二次電池を作製した。
Example 5 As the negative electrode current collector 31a, the same procedure as in Example 1 was carried out except that a plated carbon fiber sheet material obtained by plating a carbon fiber sheet material having a thickness of 40 μm with nickel was used. A water electrolyte secondary battery was produced.

【0044】比較例1 負極集電体31aとして、厚さ40μmの炭素繊維シー
ト材料を使用する以外は、実施例1と同様にして円筒型
リチウム非水電解液二次電池を作製した。
Comparative Example 1 A cylindrical lithium non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a carbon fiber sheet material having a thickness of 40 μm was used as the negative electrode current collector 31a.

【0045】比較例2 負極集電体31aとして、厚さ20μmの銅箔を使用す
る以外は、実施例1と同様にして円筒型リチウム非水電
解液二次電池を作製した。
Comparative Example 2 A cylindrical lithium non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a 20 μm thick copper foil was used as the negative electrode current collector 31a.

【0046】(4)評価 以上のようにして作製した実施例1〜5及び比較例1〜
2の円筒型リチウム非水電解液二次電池について、ま
ず、充電電圧4.20V、充電電流1500mA、充電
時間2.5時間、充電温度23℃という条件で充電を行
い、次に、放電定電流500mA、終止電圧2.75
V、放電温度23℃という条件で放電を行った。この充
放電サイクルを繰り返し、初期2サイクル目の電池容量
に対する300サイクル目の容量保持率を求めた。その
結果を表1(サイクル寿命試験結果)に示す。
(4) Evaluation Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 1 produced as described above
Regarding the cylindrical lithium non-aqueous electrolyte secondary battery of No. 2, first, charging was performed under the conditions of a charging voltage of 4.20 V, a charging current of 1500 mA, a charging time of 2.5 hours, and a charging temperature of 23 ° C. 500mA, final voltage 2.75
The discharge was performed under the conditions of V and a discharge temperature of 23 ° C. This charge / discharge cycle was repeated, and the capacity retention rate at the 300th cycle relative to the battery capacity at the initial second cycle was determined. The results are shown in Table 1 (results of cycle life test).

【0047】[0047]

【表1】 表1からわかるように、実施例の電池のサイクル特性は
非常に優れていた。一方、比較例の電池はサイクル特性
が不十分であった。
[Table 1] As can be seen from Table 1, the cycle characteristics of the batteries of the examples were very good. On the other hand, the battery of Comparative Example had insufficient cycle characteristics.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば、正極活物質としてリチ
ウム含有化合物を使用し、負極活物質としてリチウムを
ドープ且つ脱ドープ可能な炭素質材料を使用するリチウ
ム二次電池を、高い量産性で作製することができ、しか
もサイクル特性を向上させることができる。
According to the present invention, a lithium secondary battery using a lithium-containing compound as a positive electrode active material and a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material can be manufactured with high mass productivity. It can be manufactured and the cycle characteristics can be improved.

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

【図1】本発明で使用する負極の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a negative electrode used in the present invention.

【図2】従来の負極の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional negative electrode.

【図3】実施例及び比較例で作製した電池の断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of batteries manufactured in Examples and Comparative Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 負極 31a 負極集電体 32 正極 32a 正極集電体 33 セパレーター 34 センターピン 35 電池缶 36a,36b 絶縁板 37 負極リード 38 正極リード 39 電流遮断用薄板 40 PTC素子 41 電池蓋 42 封口ガスケット 31 Negative Electrode 31a Negative Electrode Current Collector 32 Positive Electrode 32a Positive Electrode Current Collector 33 Separator 34 Center Pin 35 Battery Can 36a, 36b Insulation Plate 37 Negative Electrode Lead 38 Positive Electrode Lead 39 Current Cutoff Thin Plate 40 PTC Element 41 Battery Lid 42 Seal Gasket

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極活物質としてリチウム含有化合物を
使用し、負極活物質としてリチウムをドープ且つ脱ドー
プ可能な炭素質材料を使用するリチウム二次電池におい
て、負極集電体として金属繊維シート材料を使用するこ
とを特徴とするリチウム二次電池。
1. A lithium secondary battery using a lithium-containing compound as a positive electrode active material and a carbonaceous material capable of doping and dedoping lithium as a negative electrode active material, wherein a metal fiber sheet material is used as a negative electrode current collector. A lithium secondary battery characterized by being used.
【請求項2】 金属繊維シート材料を構成する金属繊維
が、ニッケル繊維、銅繊維及びステンレス繊維の少なく
とも一種である請求項1記載のリチウム二次電池。
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the metal fiber constituting the metal fiber sheet material is at least one of nickel fiber, copper fiber and stainless fiber.
【請求項3】 金属繊維シート材料が金属メッキ処理さ
れている請求項1又は2記載のリチウム二次電池。
3. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the metal fiber sheet material is metal-plated.
【請求項4】 金属繊維シート材料が炭素繊維シートを
金属メッキ処理したものである請求項1記載のリチウム
二次電池。
4. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the metal fiber sheet material is a carbon fiber sheet metal-plated.
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