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JP2003100284A - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

Info

Publication number
JP2003100284A
JP2003100284A JP2001291043A JP2001291043A JP2003100284A JP 2003100284 A JP2003100284 A JP 2003100284A JP 2001291043 A JP2001291043 A JP 2001291043A JP 2001291043 A JP2001291043 A JP 2001291043A JP 2003100284 A JP2003100284 A JP 2003100284A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
negative electrode
pores
carbon
secondary battery
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
JP2001291043A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Hirae
貴之 平重
Masahiro Kasai
昌弘 葛西
Hidetoshi Honbou
英利 本棒
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001291043A priority Critical patent/JP2003100284A/ja
Publication of JP2003100284A publication Critical patent/JP2003100284A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】リチウムの吸蔵・放出に伴い負極材料に膨張・
収縮が起こり、応力歪が生じて微細化が進むことによ
り、導電材との密着性が低下し、サイクル劣化が起こ
る。 【解決手段】炭素材料は例えば活性炭10には複数の孔
例えば1,2,3を形成しており、この活性炭10の表
面及び孔内にケイ素粒子4を加水分解により付着し、リ
チウムイオンの吸蔵・放出に伴いケイ素化合物が膨張・
収縮にしても、ケイ素化合物4が活性炭10の表面及び
細孔内に密着しているので、放電容量特性を一定値に維
持するサイクル特性を良くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高容量・長寿命の
リチウム二次電池の負極材料を改良したリチウム二次電
池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話、ラップトップコンピュ
ーター等の移動体通信機器や携帯電子機器が数多く登場
しており、その電源として主にリチウム二次電池が用い
られている。リチウム二次電池は、ニッケルカドミウム
電池等の他の二次電池と比較して、大きなエネルギー密
度をもっているが、移動体通信機器や携帯電子機器のさ
らなる小型軽量化に伴い、そのエネルギー密度やサイク
ル特性の向上が求められている。
【0003】現在の一般的なリチウム二次電池では、負
極材料として黒鉛を代表とする炭素材料が用いられてい
る。しかし、黒鉛からなる負極材料では、リチウムがL
iC 6の組成までしか挿入できず、理論容量372mA
h/gが限度であり、高容量化への障害になっている。
【0004】炭素以外の負極材料として、アルミニウ
ム、ケイ素、スズ等のリチウムと合金化する負極材料の
研究も行われている。これらの負極材料は、炭素材料に
比べて高容量であることが特徴である。特に、ケイ素は
理論容量が4200mAh/gであり、黒鉛の理論容量
372mAh/gより遥かに大きく、また、リチウムと
合金化する負極材料の中で最も容量が大きい。しかし、
リチウムと合金化する負極材料は、サイクル劣化が非常
に大きいという欠点を持っていた。
【0005】リチウムと合金化する負極材料を用いる場
合には、リチウムと合金化する負極材料と、炭素材料な
どの導電材、及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)な
どの結着剤を混合しスラリー状にしたものを、銅箔など
の集電体上に塗布し、乾燥プレスしたものを負極として
いる。
【0006】リチウムと合金化する負極材料を用いた際
のサイクル劣化の原因として、これまで用いられていた
リチウムと合金化する負極材料の粒径は、10μm以上
と大きく比表面積が小さいために、導電材との接触面積
が小さく、十分に導電性が確保できないといった点があ
げられる。
【0007】人造黒鉛のような一般に用いられている導
電材は、塊状であるために、リチウムと合金化する負極
材料との接触が点接触でしかなく、リチウムと合金化す
る負極材料の粒径が大きい場合には、接触面積が小さく
なり十分な導電性が確保できない。
【0008】また、もう一つのサイクル劣化の原因とし
て、リチウムのドープ・脱ドープつまり吸蔵・放出に伴
い、リチウムと合金化する負極材料の体積変化が大き
く、微細化が起こることが挙げられる。例えば、リチウ
ムはケイ素にLi44Siの組成までドープ可能である
が、体積はケイ素の約4倍となる。このようにリチウム
のドープ・脱ドープに伴い非常に大きな格子体積の膨張
・収縮が起こり、応力歪が生じて微細化が進むことによ
り、導電材との密着性が低下し、サイクル劣化が起こる
ものである。
【0009】リチウムのドープ・脱ドープに伴う体積変
化が起こっても十分に導電性を確保できるようにする方
法として、例えば、特開平2000−173612号公
報には、導電材として繊維状炭素を用いることが開示さ
れている。また、特開平10−3920号公報には、炭
素質物層を活物質表面に形成させることにより、また、
特開平6−279112号公報には、炭素質物で活物質
を包含させることで導電性を向上させることが開示され
ている。
【0010】また、特開平2000−357514号公
報には、リチウムと合金化する非炭素材料と、炭素材料
の混合物からなる負極材料のうち、リチウムと合金化す
る非炭素材料の平均粒径をRM、炭素材料の平均粒径を
Cとした時、RMとRCとの比RM/RCを1以下に規定
することにより、導電性を向上させることが開示されて
いる。
【0011】これらの方法では、導電材とリチウムと合
金化する負極材料との接触を多くすることができ、リチ
ウムのドープ・脱ドープに伴う体積変化が起こっても十
分な導電性を保つことができるため、サイクル特性をあ
る程度向上させることができる。
【0012】しかし、上記のいずれの方法を用いても、
正極にLiCoO2を用いた電池のサイクル特性は、3
00サイクル後の容量維持率が80%以下であり、未だ
十分な寿命を得るには至ってない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、サイ
クル特性を向上させたリチウム二次電池を提供すること
にある。
【0014】
【課題を解決するたの手段】上記の目的を達成するため
に、本発明では、負極には複数の孔を有する活性炭を使
用し、活性炭の表面及び孔内にリチウムイオンを吸蔵・
放出するケイ素化合物を付着させ、活性炭とケイ素化合
物との間の密着性を保つことが出来るようになり、サイ
クル特性を向上させることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】一般に、リチウム二次電池は、正
極、負極及びこれを分離するセパレーターを具備し、正
極と負極の間に電解液を介在させたものから構成されて
いる。
【0016】正極活物質としては、リチウムコバルト酸
化物(LiCoO2)、リチウムニッケル酸化物(Li
NiO2)、リチウムマンガン酸化物(LiMn
24)、リチウム含有バナジウム酸化物などを用いる。
これらと、人造黒鉛、アセチレンブラック等の導電材及
びポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの結着剤を混
合してスラリー状にしたものを、アルミニウム箔などの
集電体上に塗布し、乾燥プレスすることにより正極とす
る。
【0017】負極活物質としては、一般に、人造黒鉛、
天然黒鉛、非晶質炭素などの、リチウムの挿入・脱離可
能な炭素材料を用いる。これらと、ポリフッ化ビニリデ
ン(PVDF)やポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)などの結着剤を混合してスラリー状にしたものを、
銅箔などの集電体上に塗布し、乾燥プレスすることによ
り負極とする。
【0018】また、正極と負極を分離するセパレーター
としては、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレ
ン多孔質フィルムなどを用いるのが一般的である。
【0019】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、エチルメチルカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど
の混合溶媒に、LiPF6、LiClO4などの電解質を
溶解させたものを用いる。
【0020】負極の活物質として、ケイ素やアルミニウ
ムなどのリチウムと合金化するものを用いた場合、リチ
ウムのドープ・脱ドープに伴い非常に大きな格子体積の
膨張・収縮が起こり、応力歪が生じて微細化が進む。こ
のため、活物質と導電材との密着性或いは活物質と集電
体との密着性が低下してサイクル劣化が起こる。
【0021】このサイクル劣化を軽減することを目的と
して、本発明は、リチウム二次電池用負極材料が、リチ
ウムをドープ・脱ドープ可能な、炭素以外の無機化合物
を、粒子内部に細孔構造を有する多孔質炭素の表面及び
細孔内に付着させたものから構成されることを特徴とす
るリチウム二次電池を提供するものである。
【0022】本発明では、上記粒子内部に細孔構造を有
する多孔質炭素材料として、カーボンブラック、非晶質
炭素、活性炭等を用いたものである。より好ましくは、
粒径が1〜100μm、比表面積が100〜3000m
2/gであり、ミクロ孔と呼ばれる直径0.002μm
以下の細孔、メソ孔と呼ばれる直径0.002〜0.0
5μmの細孔、及びマクロ孔と呼ばれる直径0.05μ
m以上の細孔を有する活性炭を用いるものである。
【0023】また、リチウムをドープ・脱ドープ可能な
炭素以外の無機化合物として、アルミ化合物、スズ化合
物、ケイ素化合物等のリチウムと合金化するものや、L
4Ti512等のリチウムイオンを構造内にインターカ
レーションするものを用いた。より好ましくは、理論容
量の大きいケイ素化合物を用いるものである。
【0024】また、上記炭素材料の平均粒径をRC、上
記リチウムをドープ・脱ドープ可能なケイ素化合物の平
均粒径をRSiとする時、RSi/RC<0.1であること
が望ましい。また、そのケイ素化合物の粒径は、0.0
01μm〜10μmの範囲にあることが望ましい。
【0025】リチウムをドープ・脱ドープ可能な、炭素
以外の無機化合物を、炭素材料表面及び細孔内に付着さ
せた負極材料の製造工程を以下に示す。リチウムをドー
プ・脱ドープ可能な、炭素以外の無機化合物源として、
有機金属、或いは無機化合物塩を溶解させた水溶液等の
液体状の物質を用いる。これらの液体状の無機化合物源
と、活性炭などの炭素材料とを混合させて、無機化合物
源を、炭素材料の表面及び細孔内に付着させる。
【0026】その後、ArやN2等の不活性ガス雰囲気
中で熱処理し、無機化合物源を熱分解させることで、リ
チウムをドープ・脱ドープ可能な、炭素以外の無機化合
物を、炭素材料表面に分散或いは炭素材料の細孔内に含
有させることができる。この時の熱処理温度としては、
100℃から、炭素材料の黒鉛化が起こる3500℃ま
でが望ましい。熱処理時間としては、30分から10時
間が望ましい。
【0027】リチウムをドープ・脱ドープ可能な、炭素
以外の無機化合物源として、金属アルコキシドを用いた
場合の製造工程を以下に示す。まず、金属アルコキシド
と炭素材料を混合させて、金属アルコキシドを炭素材料
表面に分散或いは炭素材料の細孔内に含有させる。
【0028】次に、H2Oを加えて金属アルコキシドを
加水分解させる。そして、過剰のH2Oを空気中60〜
100℃で乾燥させる。その後、ArやN2等の不活性
ガス雰囲気中で熱処理することにより、リチウムをドー
プ・脱ドープ可能な、炭素以外の無機化合物を、炭素材
料表面に分散或いは炭素材料の細孔内に含有させること
ができる。
【0029】リチウムをドープ・脱ドープ可能な、炭素
以外の無機化合物源として、無機化合物塩を用いた場合
の製造工程を以下に示す。まず、H2O、無機化合物塩
及び炭素材料を混合させる。そして、pH調整すること
により、炭素材料表面或いは炭素材料の細孔内に、無機
化合物塩を析出させる。
【0030】そして、H2Oを空気中60〜100℃で
乾燥させる。その後、ArやN2等の不活性ガス雰囲気
中で熱処理することにより、リチウムをドープ・脱ドー
プ可能な、炭素以外の無機化合物を、炭素材料表面に分
散或いは炭素材料の細孔内に含有させることができる。
【0031】リチウムをドープ・脱ドープ可能な、炭素
以外の無機化合物の中で、最も大きな容量を示すのがケ
イ素である。以下に、ケイ素を炭素材料表面及び細孔内
に付着させた負極材料の製造工程を詳しく示す。
【0032】ケイ素源としての、液体状のケイ素化合物
は、Si(OCH34やSi(OC 254のような金
属アルコキシドや、C332−CH2CH(OH)CH
2O(CH23Si(OCH33などのようなポリシラ
ン等を用いることができる。
【0033】炭素材料は、粒径が1〜100μm、比表
面積が100〜3000m2/gであり、ミクロ孔と呼
ばれる直径0.002μm以下の細孔、メソ孔と呼ばれ
る直径0.002〜0.05μmの細孔、及びマクロ孔
と呼ばれる直径0.05μm以上の細孔を有する活性炭
を用いることができる。
【0034】まず、上記液体状のケイ素化合物及び上記
活性炭を混合させ、ケイ素化合物を、活性炭の表面及び
細孔内に分散付着させる。
【0035】次にH2Oを加えて、ケイ素化合物を加水
分解して、活性炭の表面に分散或いは活性炭の細孔内に
含有したSi(OH)4を得る。
【0036】そして、過剰のH2O及び加水分解による
副生成物を空気中で乾燥させる。その時の乾燥温度は、
60〜100℃、乾燥時間は、2時間〜12時間が望ま
しい。
【0037】次に、ArやN2等の不活性ガス気流中
で、活性炭の表面に分散或いは活性炭の細孔内に含有し
たSi(OH)4を熱処理することにより、OH基を脱
離させて、活性炭の表面に分散或いは活性炭の細孔内に
含有させたケイ素を得ることができる。この時の熱処理
温度としては、100℃から、活性炭の黒鉛化が起こる
3500℃までが望ましい。熱処理時間としては、30
分から10時間が望ましい。
【0038】以上の方法により製造したケイ素を炭素材
料表面或いは炭素材料の細孔内に付着させた負極材料の
表面及び細孔部分の概略図を図1に示す。ケイ素を炭素
材料表面或いは炭素材料の細孔内に含有させることによ
り、ケイ素と炭素材料との密着性を向上させることがで
きる。
【0039】リチウムをドープ・脱ドープ可能な、炭素
以外の無機化合物を、炭素材料表面に分散及び炭素材料
の細孔内に付着させることにより、リチウムをドープ・
脱ドープ可能な、炭素以外の無機化合物と炭素材料との
密着性を高めることができるため、サイクル特性を向上
させることが可能である。
【0040】以下、本発明について実施例を用いて詳細
に説明する。尚、本発明は下記実施例に限定されるもの
ではない。 (実施例1)本実施例においては、ケイ素源として、S
i(OC254で表されるテトラエトキシシリコンを
用い、多孔質炭素材料として、平均粒径が1μm、比表
面積が1270m2/gである活性炭を用いた。
【0041】5mlのテトラエトキシシリコンを磁製容
器に入れ、かき混ぜながら1gの活性炭を投入し、テト
ラエトキシシリコンを、活性炭の表面及び細孔内に付着
させた。その後、磁製容器内に水を投入し、テトラエト
キシシリコンを加水分解させ、Si(OH)4で表され
る水酸化シリコンを活性炭の表面及び細孔内に分散付着
させた。
【0042】そして、空気中80℃で12時間乾燥し、
過剰の水及び加水分解で生じたC25OHを取り除い
た。その後、Arガス気流中1000℃で8時間焼成し
て、水酸基を脱離させて、図1に示すケイ素を炭素材料
表面或いは炭素材料の細孔内に含有させることにより、
ケイ素と炭素材料との密着性を向上させることができ
る。
【0043】図1において、炭素材料は例えば活性炭1
0には複数の多孔を形成しており、この多孔にはマクロ
孔1とマクロ孔1の径より小さい枝状にメソ孔2を有
し、メソ孔2の先端にミクロ孔3を有する。これらの孔
内及び活性炭10の表面にはケイ素粒子4を加水分解に
より付着している。SEM、TEM観察等により、活性
炭10の平均粒径RCとケイ素4の平均粒径RSiの比
は、RSi/RC<0.1であった。
【0044】電極特性を調べるために、以下のように電
極を作製した。ケイ素を含有させた活性炭と結着剤とし
てのポリフッ化ビニリデン(PVDF)を、95:5の
重量比で混合した後、N−メチル−2−ピロリドンに分
散させてスラリー状とした。このスラリーを、負極集電
体である銅箔上に均一に塗布し、80℃で2時間乾燥
後、油圧プレス機でプレスした。それを直径15mmの
円形状に打ち抜いたものを電極とした。
【0045】電極特性は、対極、参照極に金属リチウム
を用いた3極式セルを用いて測定した。電解液は、エチ
レンカーボネートとジメチルカーボネートを1:2で混
合した溶液にLiPF6を1.0M溶解させたものを用
いた。充放電は、0.5mA/cm2の定電流で、2.
0〜0.01Vの範囲でおこなった。
【0046】このように、実施例1によれば、ケイ素化
合物であるテトラエトキシシリコンを容器に入れ、かき
混ぜながら活性炭を投入し、その後、容器内に水を投入
し、ケイ素化合物を加水分解させ、Si(OH)4で表
される水酸化シリコンを活性炭の表面及び細孔内に分散
付着させた後、乾燥し、水分を蒸発してケイ素化合物を
活性炭の表面及び細孔内に効率良く分散付着させること
ができるようになった。
【0047】またリチウムイオンの吸蔵・放出に伴いケ
イ素化合物が膨張・収縮にしても、ケイ素化合物が活性
炭の表面及び細孔内に密着して剥離しにくいので、活性
炭とケイ素化合物との間の接触抵抗が増加せず、導電性
が良くなり、図2及び図3に示す放電容量特性図及び充
電容量特性図を得た。
【0048】図2に本発明の充電容量特性A・放電容量
特性Bを示す。この特性図によれば、初充電容量は18
90mAh/g、初放電容量は1650mAh/gであ
り、不可逆容量は240mAh/gであった。平均放電
電圧は0.5Vであった。
【0049】図3にサイクル特性図を示す。300サイ
クル後の容量は1470mAh/gであり、容量維持率
は90%であった。本発明の放電容量特性Bにおける初
放電容量は1650mAh/gであるが、2回以降のサ
イクル特性は一定値を維持している。これに対して、従
来技術の放電容量特性A1における初放電容量は大きい
が、2回目以降の放電容量であるサイクル特性は一定値
を維持できないで、減少して行く。
【0050】更に、ケイ素化合物の粒径が、0.001
μm〜10μmの範囲を使用するとよい。それはケイ素
化合物の粒径が、10μm以上になると、粒径が大きく
なり、多孔質炭素とケイ素化合物との間の密着性が悪く
なり、接触抵抗が増し、導電性が低下し、サイクル特性
を向上することができないからである。又0.001μ
m以下になると、製造しにくくなり、コスト高となり、
使用できないからである。 (実施例2)本実施例においては、ケイ素源として、S
i(OC254で表されるテトラエトキシシリコンを
用い、多孔質炭素材料として、平均粒径が10μm、比
表面積が700m2/gである活性炭を用いた。実施例
1と同様の方法で、ケイ素を活性炭の表面及び細孔内に
分散付着させた。SEM、TEM観察等により、活性炭
の平均粒径RCとケイ素の平均粒径RSiの比は、RSi
C<0.1であった。
【0051】実施例1と同様の方法で、電極を作製し、
電極特性を調べた。初充電容量は、1045mAh/
g、初放電容量は845mAh/gであり、不可逆容量
は200mAh/gであった。300サイクル後の放電
容量は786mAh/gであり、容量維持率は93%で
あった。 (比較例1)本比較例においては、負極活物質として平
均粒径10μmからなるケイ素を用い、導電材として平
均粒径20μmからなる人造黒鉛を用いた。ケイ素と人
造黒鉛、及び結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(P
VDF)を混合後、N−メチル−2−ピロリドンに分散
させてスラリー状とした。
【0052】このスラリーを、負極集電体である銅箔上
に均一に塗布し、80℃で2時間乾燥後、油圧プレス機
でプレスした。それを直径15mmの円形状に打ち抜い
たものを電極とした。電極特性は、対極、参照極に金属
リチウムを用いた3極式セルを用いて測定した。
【0053】電解液は、エチレンカーボネートとジメチ
ルカーボネートを1:2で混合した溶液にLiPF6
1.0M溶解させたものを用いた。充放電は、0.5m
A/cm2の定電流で、2.0〜0.01Vの範囲でお
こなった。
【0054】初期放電容量は、2200mAh/gだっ
たものの、300サイクル後の容量は、48mAh/g
であり、容量維持率は2%であった。
【0055】
【表1】 表1に示すように、実施例1や実施例2のようにケイ素
を活性炭の表面及び細孔内に分散付着させた負極材料に
比べて、比較例1のように製造した負極材料では、1サ
イクル目の放電容量は大きくなるものの、300サイク
ル後の放電容量維持率は遥かに低いものとなった。 (実施例3)実施例1、実施例2、比較例1に記載した
方法で製造した負極を用いて、図4に示すような円筒型
リチウム二次電池を作製した。図4の円筒型リチウム二
次電池は、帯状正極41と帯状負極42を、セパレータ
ー43を挟んで重ねあわせて、渦巻き状に捲回した渦巻
き状電極を電池缶44に収容した構成である。電池缶4
4内には、電解液が注入されている。また、渦巻き状電
極の上下には、電池缶44との間に絶縁板45が配置さ
れている。帯状負極42としては実施例1の負極材料を
使用した。
【0056】正極活物質にはLiCoO2を用いた。正
極は、LiCoO2と、導電材としての人造黒鉛、及び
結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)を、
80:13:7の重量比で混合した後、N−メチル−2
−ピロリドンに分散させてスラリー状とした。このスラ
リーを、正極集電体であるアルミニウム箔上に均一に塗
布し、80℃で2時間乾燥後、油圧プレス機でプレスし
たものを正極とした。
【0057】電解液は、エチレンカーボネートとジメチ
ルカーボネートを1:2で混合した溶液にLiPF6
1.0M溶解させたものを用いた。セパレーターには、
ポリエチレン多孔質フィルムを用いた。
【0058】各電池に対して、充電を1Aの定電流で
4.2Vまで行い、放電を0.5Aの定電流で2.5V
まで行った。以上の工程を1サイクルとして、300サ
イクルまで行った。
【0059】
【表2】 表2に示すように、比較例1により製造した負極を用い
た電池と比較して、実施例1、実施例2により製造した
負極を用いた電池では、放電容量維持率が飛躍的に向上
した。
【0060】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、充電及
び放電を繰り返しても導電性の確保ができる容量を有
し、サイクル特性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例として示した活性炭の表面及び
細孔内にケイ素を付着させた負極材料の概略図。
【図2】図1の負極材料の初回充電及び放電特性図。
【図3】図1の負極材料におけるサイクル特性図。
【図4】図1の負極材料を使用したリチウム二次電池の
構成を示す断面図。
【符号の説明】
1…活性炭細孔(マクロ孔)、2…活性炭細孔(メソ
孔)、3…活性炭細孔(ミクロ孔)、4…ケイ素粒子、
10…活性炭、41…帯状正極、42…帯状負極、43
…セパレーター、44…電池缶、45…絶縁板、46…
電流引き出し用タブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本棒 英利 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 5H029 AJ05 AK03 AL01 AL02 AL03 AL06 AL08 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ14 CJ22 HJ05 5H050 AA07 BA17 CA08 CA09 CB01 CB02 CB03 CB07 CB09 DA19 FA05 GA22 HA05

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウム複合酸化物を含有する正極と、
    リチウムイオンを吸蔵・放出する負極と、前記正極と負
    極との間に介在させた電解液とを備えたリチウム二次電
    池において、前記負極に多孔質炭素を使用し、前記多孔
    質炭素の表面及び孔内に前記リチウムイオンを吸蔵・放
    出する無機化合物(但し炭素を省く)を付着させること
    を特徴とするリチウム二次電池。
  2. 【請求項2】 前記無機化合物としてケイ素化合物を使
    用することを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次
    電池。
  3. 【請求項3】 リチウム複合酸化物を含有する正極と、
    リチウムイオンを吸蔵・放出する負極と、前記正極と負
    極との間に介在させた電解液とを備えたリチウム二次電
    池において、前記負極に多孔質炭素を使用し、前記多孔
    質炭素の表面及び孔内に前記リチウムイオンを吸蔵・放
    出するケイ素化合物を付着させ、そのケイ素化合物の粒
    径が、0.001μm〜10μmの範囲にあることを特
    徴とするリチウム二次電池。
  4. 【請求項4】 前記無機化合物としてケイ素化合物を使
    用することを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次
    電池。
  5. 【請求項5】 前記多孔質炭素の平均粒径をRC、前記
    リチウムを吸蔵・放出するケイ素化合物の平均粒径をR
    Siとする時、RSi/RC<0.1であることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載のリチウム二次電池。
  6. 【請求項6】 正極と負極との間にセパレーターを配置
    することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に
    記載のリチウム二次電池。
  7. 【請求項7】 リチウム複合酸化物を含有する正極と、
    リチウムイオンを吸蔵・放出する負極と、前記正極と負
    極との間に介在させた電解液とを備えたリチウム二次電
    池において、前記負極として複数の孔を有する活性炭と
    リチウムイオンを吸蔵・放出する液体状のケイ素化合物
    を混合させることにより、前記活性炭表面及び孔内にケ
    イ素化合物を付着させたものを用いることを特徴とする
    リチウム二次電池。
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