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JP2886296B2 - Secondary battery electrode - Google Patents
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JP2886296B2 - Secondary battery electrode - Google Patents

Secondary battery electrode

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JP2886296B2
JP2886296B2 JP2227976A JP22797690A JP2886296B2 JP 2886296 B2 JP2886296 B2 JP 2886296B2 JP 2227976 A JP2227976 A JP 2227976A JP 22797690 A JP22797690 A JP 22797690A JP 2886296 B2 JP2886296 B2 JP 2886296B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] 本発明は、高容量で充放電特性が優れたアルカリ金属
二次電池、とくにリチウム二次電池の電極に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] The present invention relates to an alkali metal secondary battery having high capacity and excellent charge / discharge characteristics, and particularly to an electrode of a lithium secondary battery.

[従来の技術] リチウム二次電池の電極として、ポリアセチレンなど
の導電性高分子を用いることが提案されている。しか
し、導電性高分子はLiイオンのドープ量、すなわち電極
容量及び安定な充放電特性に欠ける。
[Related Art] It has been proposed to use a conductive polymer such as polyacetylene as an electrode of a lithium secondary battery. However, the conductive polymer lacks the doping amount of Li ions, that is, the electrode capacity and stable charge / discharge characteristics.

また、リチウム金属をリチウム二次電池の負極電極に
用いることも試みられているが、この場合には充放電サ
イクル特性が極めて悪いものになる。
Attempts have also been made to use lithium metal for the negative electrode of a lithium secondary battery, but in this case, the charge / discharge cycle characteristics are extremely poor.

すなわち、電池の放電時には負極体からリチウムがLi
イオンとなって電解液中に移動し、充電時にはこのLiイ
オンが金属リチウムとなって再び負極体に電析するが、
この充放電サイクルを反復させると、それに伴って電析
する金属リチウムはデンドライト状となる。このデンド
ライト状の金属リチウムは極めて活性な物質であるた
め、電解液を分解せしめ、その結果、電池の充放電サイ
クル特性が劣化するという不都合が生ずる。さらにこれ
が成長していくと、最後には、このデンドライト状の金
属リチウム電析物がセパレーターを貫通して正極体に達
し、短絡現象を起こすという問題を生ずる。換言すれ
ば、充放電サイクル寿命が短いという問題が生ずる。
That is, when discharging the battery, lithium is discharged from the negative electrode body to Li.
The lithium ions move into the electrolyte as ions, and at the time of charging, these Li ions become metallic lithium and are deposited again on the negative electrode body.
When this charge / discharge cycle is repeated, the metal lithium deposited in accordance with the cycle becomes dendritic. Since the dendritic metallic lithium is an extremely active substance, it decomposes the electrolytic solution, and as a result, there is a disadvantage that the charge / discharge cycle characteristics of the battery deteriorate. When this further grows, finally, a problem arises that the dendritic lithium metal deposit penetrates through the separator to reach the positive electrode body, causing a short circuit phenomenon. In other words, there is a problem that the charge / discharge cycle life is short.

このような問題を回避するために、負極電極として有
機化合物を焼成した炭素質物を担持体とし、これにアル
カリ金属、特にリチウムを活物質として担持せしめて構
成することが試みられている。このような負極体を用い
ることにより、負極の充放電サイクル特性は飛躍的に改
良されるが、しかし一方で、この炭素質物を担持体とし
た負極電極成形体は、まだ電極容量が不充分であり、可
撓性に乏しく、シート状ないし渦巻状の電極としては満
足できるものが得られなかった。
In order to avoid such a problem, an attempt has been made to use a carbonaceous material obtained by calcining an organic compound as a support as a negative electrode, and to support an alkali metal, particularly lithium, as an active material. By using such a negative electrode body, the charge / discharge cycle characteristics of the negative electrode are remarkably improved, but on the other hand, the negative electrode molded body using the carbonaceous material as a carrier still has insufficient electrode capacity. There was a lack of flexibility, and no satisfactory electrode could be obtained as a sheet or spiral electrode.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は、かかる技術的背景の下に、電極容量が大き
く、充放電サイクル特性が優れ、自己放電特性の改良さ
れたアルカリ金属、とくにリチウム二次電池用負極電極
を提供することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] Under such technical background, the present invention provides an alkali metal having a large electrode capacity, excellent charge / discharge cycle characteristics, and improved self-discharge characteristics, particularly a negative electrode for a lithium secondary battery. It is intended to provide an electrode.

[課題を解決するための手段] 本発明者らは上記の問題を解決すべく、負極電極に関
して鋭意研究を重ねた結果、後述する物性値を有する炭
素質物の粒子と、特定の有機高分子の粒子との混合物か
らなる担持体に、アルカリ金属、好ましくはリチウム活
物質として担持させて電極を構成すると、上述の目的の
達成のために極めて有効であることを見出して、本発明
をなすに至った。
[Means for Solving the Problems] The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the negative electrode in order to solve the above-described problems, and as a result, it has been found that particles of a carbonaceous material having physical properties described below and particles of a specific organic polymer are used. The present invention has been found to be extremely effective for achieving the above-mentioned object when an electrode is constituted by supporting an alkali metal, preferably a lithium active material, on a support made of a mixture with particles, and led to the present invention. Was.

すなわち本発明は、 (1)次の特性を満たす炭素質物の粒子と (イ)水素/炭素の原子比が0.15未満、 (ロ)X線広角回折法による(002)面の面間隔
(d002)が3.37Å以上、及び (ハ)体積平均粒径が2〜150μm; (2)ジエン化合物重合体エラストマー、アルケニル芳
香族化合物−ジエン化合物共重合体、ビニル化合物
((メタ)アクリル酸エステルを除く)−ジエン化合物
共重合体、(メタ)アクリル酸エステルの重合体又はこ
れと重合可能な他のモノマーとの共重合体及び酢酸ビニ
ルの重合体又はこれと重合可能な他のモノマーとの共重
合体からなる群より選ばれる、体積平均粒径が5μm以
下であり、かつ上記(1)の炭素質物の粒子の体積平均
粒径より小さい、1種又は2種以上の有機高分子の粒
子; から形成される担持体成形物に、 (3)アルカリ金属 を活物質として担持したことを特徴とする二次電池電極
に関する。
That is, the present invention provides (1) a carbonaceous material particle satisfying the following characteristics and (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon of less than 0.15, and (b) a plane spacing (d 002 ) between (002) planes by X-ray wide-angle diffraction. ) Is 3.37 ° or more, and (c) volume average particle diameter is 2 to 150 μm; (2) diene compound polymer elastomer, alkenyl aromatic compound-diene compound copolymer, vinyl compound (excluding (meth) acrylate) ) -Diene compound copolymer, (meth) acrylate polymer or copolymer with other polymerizable monomer, and vinyl acetate polymer or copolymer with other polymerizable monomer One or more organic polymer particles having a volume average particle size of 5 μm or less and smaller than the volume average particle size of the carbonaceous material particles of (1); For the formed carrier molding (3) a secondary battery electrode, characterized in that carrying an alkali metal as an active material.

本発明の二次異電池電極は、上記の負極電極の構成に
特徴があり、他の要素は従来の二次電池電極と同じよう
に構成することができる。
The secondary battery electrode of the present invention is characterized by the configuration of the above-described negative electrode, and the other elements can be configured in the same manner as the conventional secondary battery electrode.

本発明にかかる負極電極において、活物質はアルカリ
金属、好ましくはリチウムである。この活物質は、電池
の充放電に対応して、電極体を出入する。
In the negative electrode according to the present invention, the active material is an alkali metal, preferably lithium. The active material enters and exits the electrode body in response to charging and discharging of the battery.

本発明において、電極体を構成する活物質の担持体に
用いる炭素質物は、 (イ)水素/炭素の原子比(H/C)が0.15未満であり; (ロ)X線広角回折法により(002)面の面間隔
(d002)が3.37Å以上;かつ (ハ)体積平均粒径が2〜150μm という特性を有する。この炭素質物には、他の原子、例
えば窒素、酸素、ハロゲン等の原子が好ましくは7モル
%以下、さらに好ましくは4モル%以下、特に好ましく
は2モル%以下の割合で存在していてもよい。
In the present invention, the carbonaceous material used for the active material carrier constituting the electrode body has (a) an atomic ratio of hydrogen / carbon (H / C) of less than 0.15; (002) The surface spacing (d 002 ) is 3.37 ° or more; and (c) the volume average particle diameter is 2 to 150 μm. In the carbonaceous material, other atoms, for example, atoms of nitrogen, oxygen, halogen and the like are preferably present in a proportion of 7 mol% or less, more preferably 4 mol% or less, particularly preferably 2 mol% or less. Good.

H/Cは好ましくは0.10未満、さらに好ましくは0.07未
満、特に好ましくは0.05未満である。
H / C is preferably less than 0.10, more preferably less than 0.07, particularly preferably less than 0.05.

(002)面の面間隔(d002)は好ましくは3.38Å以
上、より好ましくは3.39〜3.75Å、さらに好ましくは3.
41〜3.70Å、特に好ましくは3.45〜3.70Åである。
The spacing (d 002 ) of the (002) plane is preferably at least 3.38 °, more preferably 3.39 to 3.75 °, and even more preferably 3.
It is 41 to 3.70 °, particularly preferably 3.45 to 3.70 °.

これらのパラメータ、すなわちH/C、d002のいずれか
が上記範囲から逸脱している場合は、電極体における充
放電時の過電圧が大きくなり、その結果、電極体からガ
スが発生して電池の安全性が著しく損なわれるばかりで
なく、充放電サイクル特性も低下する。
If any of these parameters, that is, H / C or d002 , deviates from the above range, the overvoltage at the time of charging / discharging at the electrode body becomes large, and as a result, gas is generated from the electrode body and the battery is discharged. Not only is safety significantly impaired, but also the charge / discharge cycle characteristics are degraded.

さらに、この炭素質物の粒子は、その体積平均粒径
が、好ましくは5〜80μmであり、より好ましくは7〜
50μm、さらに好ましくは8〜30μm、とくに好ましく
は10〜20μmである。
Further, the particles of the carbonaceous material have a volume average particle diameter of preferably 5 to 80 μm, more preferably 7 to 80 μm.
It is 50 μm, more preferably 8 to 30 μm, and particularly preferably 10 to 20 μm.

また、この炭素質物の粒子はBET法を用いて測定した
比表面積が、好ましくは1〜100m2/g、より好ましくは
2〜80m2/g、さらに好ましくは3〜70m2/gである。
The specific surface area of the carbonaceous material particles measured by the BET method is preferably 1 to 100 m 2 / g, more preferably 2 to 80 m 2 / g, and still more preferably 3 to 70 m 2 / g.

さらに、本発明にかかる電極体の担持体に用いる炭素
質物は、次に述べる特性を有することが好ましい。
Further, the carbonaceous material used for the support of the electrode body according to the present invention preferably has the following characteristics.

すなわち、c軸方向の結晶子の大きさLcは好ましくは
220Å以下、より好ましくは180Å以下、さらに好ましく
は5〜150Å、とくに好ましくは10〜80Å、最も好まし
くは12〜70Åである。
That is, the crystallite size Lc in the c-axis direction is preferably
220 ° or less, more preferably 180 ° or less, still more preferably 5 to 150 °, particularly preferably 10 to 80 °, and most preferably 12 to 70 °.

また、波長5,145Åのアルゴンイオンレーザ光を用い
たラマンスペクトル分析において、下記式: で定義されるG値が2.5未満であることが好ましく、さ
らに好ましくは2.0未満であり、特に好ましくは0.2以上
1.2未満、最も好ましくは0.3以上1.0未満である。
In Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam having a wavelength of 5,145 °, the following formula: Is preferably less than 2.5, more preferably less than 2.0, particularly preferably 0.2 or more
It is less than 1.2, most preferably 0.3 or more and less than 1.0.

ここでG値とは、上述の炭素質物に対して波長5,145
Åのアルゴンイオンレーザ光を用いてラマンスペクトル
分析を行った際にチャートに記録されているスペクトル
強度曲線において、波数1,580±100cm-1の範囲内のスペ
クトル強度の積分値(面積強度)を、波数1,360±100cm
-1の範囲内の面積強度で除した値を指し、その炭素質物
の黒鉛化度の尺度に相当するものである。
Here, the G value refers to a wavelength of 5,145
In the spectrum intensity curve recorded in the chart when the Raman spectrum analysis was performed using the argon ion laser light of Å, the integrated value (area intensity) of the spectrum intensity within the range of the wave number of 1,580 ± 100 cm −1 was calculated as the wave number 1,360 ± 100cm
The value divided by the area intensity within the range of -1 corresponds to a measure of the degree of graphitization of the carbonaceous material.

すなわち、この炭素質物は結晶質部分と非結晶質部分
を有していて、G値はこの炭素質組織における結晶質部
分の割合を示すパラメータてあるといえる。
That is, the carbonaceous material has a crystalline portion and an amorphous portion, and the G value is a parameter indicating the ratio of the crystalline portion in the carbonaceous structure.

さらに、本発明にかかる電極体の担持体に用いる炭素
質物にあっては、次の条件を満足していることが望まし
い。すなわち、X線広角回折分析における(110)面の
面間隔d110の2倍の距離a0(2d110)が2.38〜2.47Å、
さらに好ましくは2.39〜2.46Å:a軸方向の結晶子の大き
さLaが好ましくは10Å以上、さらに好ましくは15〜150
Å、特に好ましくは19〜70Åである。
Further, the carbonaceous material used for the support of the electrode body according to the present invention preferably satisfies the following conditions. That is, the distance a 0 (2d 110 ) twice as large as the plane distance d 110 of the (110) plane in the X-ray wide-angle diffraction analysis is 2.38 to 2.47 °,
More preferably 2.39 ~ 2.46 °: the crystallite size La in the a-axis direction is preferably 10 ° or more, more preferably 15 ~ 150
Å, particularly preferably 19 to 70 °.

さらに、本発明に用いる炭素質物は、水銀ポロシメー
ターによる細孔容積が、好ましくは0.1ml/g以上、より
好ましくは0.2ml/g以上、さらに好ましくは0.4ml/g以
上、とくに好ましくは0.5ml/g以上である。この細孔容
積が大きい程、後述する液相において炭素質物の細孔に
活物質と合金を形成しうる金属ないし活物質の合金が含
浸されやすいからである。
Further, the carbonaceous material used in the present invention has a pore volume measured by a mercury porosimeter of preferably 0.1 ml / g or more, more preferably 0.2 ml / g or more, still more preferably 0.4 ml / g or more, and particularly preferably 0.5 ml / g or more. g or more. This is because the larger the pore volume, the more likely it is that the pores of the carbonaceous material will be impregnated with a metal or an alloy of the active material that can form an alloy with the active material in the liquid phase described later.

さらに、この炭素質物は窒素ガスの吸着量より求めた
全細孔容積が1.5×10-3ml/g以上であることが好まし
い。より好ましくは全細孔容積が2.0×10-3ml/g以上、
さらに好ましくは3.0×10-2〜8×10-2ml/g、とくに好
ましくは4.0×10-3〜3×10-2ml/gである。
Further, the carbonaceous material preferably has a total pore volume of 1.5 × 10 −3 ml / g or more, as determined from the amount of nitrogen gas adsorbed. More preferably, the total pore volume is 2.0 × 10 −3 ml / g or more,
More preferably, it is 3.0 × 10 −2 to 8 × 10 −2 ml / g, particularly preferably 4.0 × 10 −3 to 3 × 10 −2 ml / g.

全細孔容積及び後述の平均細孔半径は、定容法を用い
て、幾つかの平衡圧力下で資料への吸着ガス量(ないし
は脱離ガス量)を測定しながら、試料に吸着しているガ
ス量を測定することにより求める。
The total pore volume and the average pore radius described below are determined by measuring the amount of adsorbed gas (or desorbed gas) on the sample under several equilibrium pressures using the constant volume method, It is determined by measuring the amount of gas present.

全細孔容積は、細孔が液体窒素により充填されている
と仮定して、相対圧力P/P0=0.995で吸着したガスの全
量から求める。
The total pore volume is determined from the total amount of gas adsorbed at a relative pressure P / P 0 = 0.995, assuming that the pores are filled with liquid nitrogen.

P:吸着ガスの蒸気圧(mmHg) P0:冷却温度での吸着ガスの飽和蒸気圧(mmHg) さらに吸着した窒素ガス量(Vads)より下記(1)式
を用いて細孔中に充填されている液体窒素量(Vliq)に
換算することで、全細孔容積を求める。
P: Vapor pressure of the adsorbed gas (mmHg) P 0 : Saturated vapor pressure of the adsorbed gas at the cooling temperature (mmHg) Further, from the amount of the adsorbed nitrogen gas (V ads ), fill the pores using the following formula (1) The total pore volume is determined by converting to the amount of liquid nitrogen (V liq ) used.

ここで、PaとTはそれぞれ大気圧力(kgf/cm2)と温
度(゜K)であり、Vmは吸着したガスの分子容積(窒素
では34.7cm3/mol)である。
Here, a P a and T, respectively atmospheric pressure (kgf / cm 2) Temperature (° K), the V m is the molecular volume of the gas adsorbed (34.7cm 3 / mol in nitrogen).

また、窒素ガスの吸着から求めた該炭素質物の平均細
孔半径(γ)は8〜100Åであることが好ましい。よ
り好ましくは10〜80Å、さらに好ましくは12〜60Å、と
くに好ましくは14〜40Åである。
Further, the average pore radius (γ P ) of the carbonaceous material determined from the adsorption of nitrogen gas is preferably from 8 to 100 °. It is more preferably 10 to 80 °, further preferably 12 to 60 °, and particularly preferably 14 to 40 °.

なお、平均細孔半径(γ)は、上述の(1)式より
求めたVliqと、BET比表面積Sから、下記(2)式を用
いて計算することで求めたものである。
The average pore radius (γ P ) is obtained by calculating from V liq obtained from the above equation (1) and the BET specific surface area S using the following equation (2).

ここで細孔は円筒状であると仮定する。 Here, it is assumed that the pores are cylindrical.

このような炭素質物は、たとえば有機化合物を通常の
不活性ガス流下に、300〜3,000℃の温度で加熱・分解
し、炭素化させて得ることができる。
Such a carbonaceous material can be obtained, for example, by heating and decomposing an organic compound at a temperature of 300 to 3,000 ° C. under a normal inert gas flow to carbonize it.

出発源となる有機化合物としては、例えばセルロー
ス;フェノール樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリ(α
−ハロゲン化アクリロニトリル)などのアクリル系樹
脂;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリ
塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル樹脂;ポリアミドイ
ミド樹脂;ポリアミド樹脂;ポリアセチレン、ポリ(p
−フェニレン)などの共役系樹脂のような任意の有機高
分子化合物;ナフタレン、フェナントレン、アントラセ
ン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ナフタセン、
ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ペンタセンのような
3員環以上の単環炭化水素化合物が互いに2個以上縮合
してなる縮合環式炭化水素化合物;又は上記化合物のカ
ルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸イミドのよう
な誘導体;上記各化合物の混合物を主成分とする各種の
ピッチ;インドール、イソインドール、キノリン、イソ
キノリン、キノサリン、フタラジン、カルバゾール、ア
クリジン、フェナジン、フェナントリジンのような3員
環以上の複素単環化合物が互いに少なくとも2個以上結
合するか、または1個以上の3員環以上の単環炭化水素
化合物と結合してなる縮合複素環化合物;上記各化合物
のカルボン酸、カルボン酸無水物、カルボン酸イミドの
ような誘導体;さらにベンゼンもしくはそのカルボン
酸、カルボン酸無水物、カルボン酸イミドのような誘導
体、例えば1,2,4,5−テトラカルボン酸、その二無水又
はそのジイミドなどの誘導体を挙げることができる。
Examples of the starting organic compound include cellulose; phenolic resin; polyacrylonitrile, and poly (α).
Acrylic resins such as halogenated acrylonitrile); halogenated vinyl resins such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride and chlorinated polyvinyl chloride; polyamide imide resins; polyamide resins; polyacetylene, poly (p
Any organic polymer compound such as a conjugated resin such as -phenylene); naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, chrysene, naphthacene,
A condensed cyclic hydrocarbon compound obtained by condensing two or more monocyclic hydrocarbon compounds having three or more rings with each other, such as picene, perylene, pentaphene, and pentacene; or a carboxylic acid, carboxylic anhydride, or carboxylic acid of the above compound Derivatives such as imides; various pitches whose main component is a mixture of the above compounds; 3- or more-membered rings such as indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinosaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine A condensed heterocyclic compound in which at least two heteromonocyclic compounds are bonded to each other or at least one monocyclic hydrocarbon compound having at least three membered rings; carboxylic acids and carboxylic anhydrides of the above compounds And derivatives such as carboxylic acid imides; furthermore, benzene or its carboxylic acids and carboxylic anhydrides Derivatives such as carboxylic acid imide, for example 1,2,4,5-tetracarboxylic acid, and derivatives such as its dianhydride or its diimide.

さらに、出発源としてカーボンブラック、コークス等
の炭素質物を用い、これをさらに加熱して炭素化を適当
に進めて、本発明にかかる電極体の担持体を構成する炭
素質物としてもよい。
Further, a carbonaceous material such as carbon black or coke may be used as a starting source, and the carbonaceous material may be further heated to appropriately promote carbonization to form a carbonaceous material constituting a support for the electrode body according to the present invention.

本発明の電極体を構成する担持体は、上述の炭素質物
の粒子と、特定の合成ゴム、天然ゴム、熱可塑性エラス
トマー又は軟質樹脂(以下、これらを総称して弾性体等
という)からなる結着剤との混合物からなる。
The carrier constituting the electrode body of the present invention is formed of the above-mentioned carbonaceous material particles and a specific synthetic rubber, natural rubber, thermoplastic elastomer, or soft resin (hereinafter, these are collectively referred to as an elastic body or the like). It consists of a mixture with an adhesive.

本発明に使用される弾性体等は、ジエン化合物重合体
エラストマー、(メタ)アクリル酸エステルの重合体又
はこれと重合可能な他のモノマーとの共重合体、酢酸ビ
ニル重合体又はこれと重合可能な他のモノマーとの共重
合体、アルケニル芳香族化合物−ジエン化合物共重合
体、ビニル化合物((メタ)アクリル酸エステルを除
く)−ジエン化合物共重合体である。
The elastomer used in the present invention may be a diene compound polymer elastomer, a polymer of (meth) acrylate or a copolymer of another polymerizable monomer, a vinyl acetate polymer or polymerizable with the same. Copolymers with other monomers, alkenyl aromatic compound-diene compound copolymers, and vinyl compound (excluding (meth) acrylate) -diene compound copolymers.

これらのうち共重合体は、ランダム共重合体、ブロッ
ク共重合体又はグラフト共重合体等、任意の分子構造の
ものが用いられる。アルケニル芳香族−ジエン化合物共
重合体と、ビニル化合物−ジエン化合物共重合体は、2
以上のセグメントを有するブロック共重合体が好まし
い。
Among these, a copolymer having an arbitrary molecular structure such as a random copolymer, a block copolymer or a graft copolymer is used. The alkenyl aromatic-diene compound copolymer and the vinyl compound-diene compound copolymer are 2
A block copolymer having the above segments is preferred.

これらの弾性体等は、体積平均粒径が5μm以下であ
り、好ましくは3μm以下、より好ましくは2μm以
下、さらに好ましくは0.02〜1.5μm、とくに好ましく
は0.05〜1μmである。
These elastic bodies and the like have a volume average particle size of 5 μm or less, preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, further preferably 0.02 to 1.5 μm, and particularly preferably 0.05 to 1 μm.

とくに、前述の炭素質物の粒子の体積平均粒径以下、
好ましくは1/2以下、より好ましくは1/3以下、さらに好
ましくは1/5以下の粒径の合成ゴム、天然ゴム、熱可塑
性エラストマー又は軟質樹脂が用いられる。
In particular, the volume average particle diameter of the carbonaceous material particles described above,
A synthetic rubber, a natural rubber, a thermoplastic elastomer or a soft resin having a particle size of preferably 1/2 or less, more preferably 1/3 or less, and still more preferably 1/5 or less is used.

前述の炭素質物の粒子と、弾性体等の粒子の混合比
は、炭素質物の粒子100重量部に対し、好ましくは30重
量部以下、より好ましくは20重量部以下、さらに好まし
くは0.1〜15重量部、とくに好ましくは0.5〜10重量部、
最も好ましくは1〜7重量部である。
The mixing ratio of the particles of the carbonaceous material and the particles of the elastic body is preferably 30 parts by weight or less, more preferably 20 parts by weight or less, and still more preferably 0.1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the particles of the carbonaceous material. Parts, particularly preferably 0.5 to 10 parts by weight,
Most preferably, it is 1 to 7 parts by weight.

上述の炭素質物の粒子と、弾性体等の混合形態として
は、たとえば炭素質物の粒子の表面に、弾性体等の粒子
が付着している形態がある。
As a mixed form of the above-described carbonaceous material particles and an elastic body, for example, there is a form in which particles such as an elastic body are attached to the surface of the carbonaceous material particles.

いづれにしても、前述の炭素質物の粒子の表面全体が
弾性体等でコーティングされた形態よりは、好ましくは
炭素質物の粒子の表面の4/5以下、さらに好ましくは3/5
以下、とくに好ましくは1/50〜1/2、最も好ましくは1/2
0〜2/5にわたって弾性体等の細かい粒子でコーティング
された形態が、電極性能を高くするという観点から好適
である。
In any case, the surface of the carbonaceous material particles is preferably 4/5 or less, more preferably 3/5 or less, of the surface of the carbonaceous material particles than the entire surface of the carbonaceous material particles coated with an elastic body or the like.
Hereinafter, particularly preferably 1/50 to 1/2, most preferably 1/2
A form coated with fine particles such as an elastic body over 0 to 2/5 is preferable from the viewpoint of improving electrode performance.

本発明の電極の担持体に用いる弾性体等は、通常、水
に乳化分散したラテックス状のものを用いる。
As the elastic body or the like used for the electrode carrier of the present invention, a latex-like material emulsified and dispersed in water is usually used.

前述の炭素質物の粒子と、弾性体等の粒子の混合は、
弾性体等が水に分散したラテックス中に、前述の炭素質
物の粒子を添加、機械的に混合し、その後水を蒸発させ
ることによって、炭素質物の粒子の表面に弾性体等の粒
子を付着させることができる。
The mixing of the above-described carbonaceous material particles and particles such as an elastic body,
The particles of the carbonaceous material are added to the latex in which the elastic body or the like is dispersed in water, and the particles are mechanically mixed, and then the water is evaporated to attach the particles of the elastic body or the like to the surface of the particle of the carbonaceous material. be able to.

本発明に用いられる弾性体等のラテックスとしては以
下のものがある。ジエン化合物重合体エラストマーのラ
テックスとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、
クロロプレンゴム、天然ゴムなどのラテックスがある。
アルケニル芳香族化合物−ジエン化合物共重合体のラテ
ックスとしては、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、
カルボキシ変性スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−
ブタジエン−ビニルピリジン共重合体などのラテックス
がある。ビニル化合物−ジエン化合物共重合体のラテッ
クスとしては、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、カ
ルボキシル変性アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブ
タジエン−ビニルピリジン共重合体などのラテックスが
ある。
Latexes such as elastic bodies used in the present invention include the following. As a latex of a diene compound polymer elastomer, isoprene rubber, butadiene rubber,
Latex such as chloroprene rubber and natural rubber.
As the latex of the alkenyl aromatic compound-diene compound copolymer, styrene-butadiene rubber (SBR),
Carboxy-modified styrene-butadiene rubber, styrene-
Latexes such as butadiene-vinylpyridine copolymers are available. Latexes of the vinyl compound-diene compound copolymer include latexes such as acrylonitrile-butadiene rubber, carboxyl-modified acrylonitrile-butadiene rubber, and butadiene-vinylpyridine copolymer.

また、(メタ)アクリル酸エステルの重合体又はこれ
と重合可能な他のモノマーとの共重合体のラテックスと
しては、ポリアクリル酸エステル、アクリル酸エステル
−スチレン共重合体、ブタジエン−(メタ)アクリル酸
エステル共重合体などのラテックスがある。酢酸ビニル
の重合体又はこれと重合可能な他のモノマーとの共重合
のラテックスとしては、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル−
アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸
エステル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体など
のラテックスである。
Examples of the latex of a polymer of (meth) acrylic acid ester or a copolymer thereof with another polymerizable monomer include polyacrylic acid ester, acrylate-styrene copolymer, butadiene- (meth) acrylic acid. Latexes such as acid ester copolymers are available. Examples of latex for copolymerization of a vinyl acetate polymer or another polymerizable monomer with the same include polyvinyl acetate and vinyl acetate.
Latexes such as acrylate copolymers, vinyl acetate-maleate copolymers, and vinyl acetate-ethylene copolymers.

また、上述のジエン化合物重合体、アルケニル芳香族
化合物−ジエン化合物共重合体の水素添加物、たとえば
スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水
素添加物、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共
重合体の水素添加物なども、本発明において弾性体等と
して用いることができる。
Further, hydrogenated products of the above-described diene compound polymer and alkenyl aromatic compound-diene compound copolymer, for example, hydrogenated products of styrene-butadiene-styrene block copolymer and hydrogenated styrene-isoprene-styrene block copolymer Additives and the like can also be used as the elastic body and the like in the present invention.

これらのうち、好ましいものとしては、スチレン−ブ
タジエン共重合ゴムラテックス、イソプレンゴムラテッ
クス、ブタジエンゴムラテックス、天然ゴムラテックス
が挙げられる。とくに好ましいものは、スチレン−ブタ
ジエン共重合ゴムラテックス、イソプレンゴムラテック
ス、ブタジエンゴムラテックスである。
Of these, preferred are styrene-butadiene copolymer rubber latex, isoprene rubber latex, butadiene rubber latex, and natural rubber latex. Particularly preferred are styrene-butadiene copolymer rubber latex, isoprene rubber latex, and butadiene rubber latex.

これらのラテックスの製造法としては、たとえば
(1)乳化重合により製造する方法(ブタジエンゴムラ
テックス、スチレン−ブタジエンゴムラテックス、カル
ボキシル変性スチレン−ブタジエンゴムラテックス、ブ
タジエン−スチレン−ビニルピリジンラテックス、クロ
ロプレンラテックス、アクリル系ラテックス、酢酸ビニ
ル系)がある。これは、水中でモノマーを適当な乳化剤
(脂肪酸ナトリウム、スルホン酸ナトリウム、ロジン酸
石けん等)で乳化して、重合する方法である。
Examples of the method for producing these latexes include (1) a method for producing by emulsion polymerization (butadiene rubber latex, styrene-butadiene rubber latex, carboxyl-modified styrene-butadiene rubber latex, butadiene-styrene-vinylpyridine latex, chloroprene latex, acrylic Latex, vinyl acetate). This is a method in which a monomer is emulsified in water with a suitable emulsifier (sodium fatty acid, sodium sulfonate, rosin acid soap, etc.) and polymerized.

また(2)溶液重合により得られた重合体溶液に乳化
剤(ロジン酸化カリウム等)及び水を加えて乳化した
後、溶剤を乾燥除去して製造する方法(イソプレンゴム
ラテックス等)がある。
There is also a method (2) in which a polymer solution obtained by solution polymerization is emulsified by adding an emulsifier (eg, rosin potassium oxide) and water and then the solvent is removed by drying (eg, isoprene rubber latex).

本発明の二次電池電極の担持体は、以下のようにして
成形することができる。
The support for the secondary battery electrode of the present invention can be formed as follows.

たとえば、前述の炭素質物の粒子の表面に弾性体等が
付着した粒状物を圧縮成形してシート状、フィルム状等
の任意の形状の電極に成形する。
For example, a granular material in which an elastic material or the like is adhered to the surface of the carbonaceous material particles is compression-molded to form an electrode having an arbitrary shape such as a sheet or a film.

圧縮成形温度は、好ましくは常温から150℃の温度で
ある。圧縮成形圧力は、好ましくは1〜200,000kg/c
m2、より好ましくは5〜100,000kg/cm2である。圧縮成
形時間は、好ましくは0.1秒〜30分、より好ましくは0.3
秒〜10分、さらに好ましくは0.5秒〜5分間である。
The compression molding temperature is preferably from room temperature to 150 ° C. The compression molding pressure is preferably 1 to 200,000 kg / c
m 2 , more preferably 5 to 100,000 kg / cm 2 . The compression molding time is preferably 0.1 seconds to 30 minutes, more preferably 0.3 seconds.
The time is from seconds to 10 minutes, more preferably from 0.5 seconds to 5 minutes.

本発明の二次電池電極は、さらにニッケルなどの金属
製鋼ないし薄膜(箔)を芯材として、これに前述の炭素
質物の粒子の表面に弾性体等が付着した粒子を圧着する
形で圧縮成形することで、柔軟性と強度のバランスを良
好に保つことができる。
The secondary battery electrode of the present invention is further formed by compression molding in such a manner that metal steel such as nickel or a thin film (foil) is used as a core material, and particles having an elastic body or the like attached to the surface of the above-mentioned carbonaceous material particles are pressed thereon. By doing so, a good balance between flexibility and strength can be maintained.

あるいは、炭素質物の粒子と、弾性体等の分散した液
との混合スラリーを、金属製鋼ないし箔に塗布し、乾燥
により水を除去した後、圧縮成形することによって、薄
いシート形の電極担持体を形成することができる。
Alternatively, a thin sheet-shaped electrode carrier is formed by applying a mixed slurry of particles of a carbonaceous material and a dispersed liquid of an elastic body or the like to metal steel or foil, removing water by drying, and compression molding. Can be formed.

シート状担持成形体の厚みは、好ましくは1.5mm以
下、より好ましくは1mm以下、さらに好ましくは5〜500
μm、とくに好ましくは50〜400μm、最も好ましくは7
0〜300μmである。
The thickness of the sheet-shaped support molding is preferably 1.5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and still more preferably 5-500.
μm, particularly preferably 50 to 400 μm, most preferably 7 μm.
It is 0 to 300 μm.

なお、本発明の電極の担持体においては、上述の炭素
質物と結着材との混合物に、膨張黒鉛、アルミニウム等
の金属粉などの導電剤を、通常50重量%未満、好ましく
は30重量%未満添加することができる。
In the electrode carrier of the present invention, a conductive agent such as a metal powder such as expanded graphite and aluminum is added to the mixture of the above-mentioned carbonaceous material and the binder, usually in an amount of less than 50% by weight, preferably 30% by weight. Less than can be added.

この担持体に担持する活物質としては、アルカリ金
属、好ましくはリチウムを用いる。
An alkali metal, preferably lithium, is used as the active material supported on the support.

担持体に活物質を担持させる方法としては、化学的方
法、電気化学的方法、物理的方法などがあり、例えば、
所定濃度のアルカリ金属カチオン、好ましくはLiイオン
を含む電解液中に担持体を浸漬し、かつ対極にリチウム
を用いてこの担持体を陽極にして電解含浸する方法、担
持体の成形体を得る過程でアルカリ金属の粉末、好まし
くはリチウム又はリチウム合金の粉末を混合する方法等
を適用することができる。
The method of supporting the active material on the carrier includes a chemical method, an electrochemical method, a physical method, and the like.
A method of immersing a carrier in an electrolytic solution containing a predetermined concentration of an alkali metal cation, preferably Li ion, and using lithium as a counter electrode to make the carrier an anode for electrolytic impregnation, and a process of obtaining a molded body of the carrier. And a method of mixing a powder of an alkali metal, preferably a powder of lithium or a lithium alloy.

あるいは、アルカリ金属、好ましくはリチウムのシー
トを担持体の成形体に貼り合わせて電極とし、これを電
池に組み込んでから充放電させて、アリカリ金属、好ま
しくはリチウムを担持させることができる。
Alternatively, a sheet of an alkali metal, preferably lithium, is bonded to a molded body of a carrier to form an electrode, which is incorporated in a battery and then charged and discharged to carry an alkali metal, preferably lithium.

このようにしてあらかじめ負極担持体に担持させたア
ルカリ金属、好ましくはリチウムの量は、担持体1重量
部あたり、好ましくは0.030〜0.25重量部、より好まし
くは0.060〜0.20重量部、さらに好ましくは0.070〜0.15
重量部、とくに好ましくは0.075〜0.12重量部以下、最
も好ましくは0.080〜010重量部である。
The amount of the alkali metal, preferably lithium, previously supported on the negative electrode support in this manner is preferably 0.030 to 0.25 parts by weight, more preferably 0.060 to 0.20 parts by weight, and even more preferably 0.070 parts by weight, per part by weight of the support. ~ 0.15
Parts by weight, particularly preferably 0.075 to 0.12 parts by weight or less, most preferably 0.080 to 010 parts by weight.

本発明の二次電池電極は、通常負極として用いられ、
セパレーターを介して正極と対峙される。
The secondary battery electrode of the present invention is usually used as a negative electrode,
It faces the positive electrode via the separator.

たとえば第1図のように正極体(1)と本発明の負極
体(2)をセパレーター(3)を介して対峙させた形で
渦巻状にまるめ、これを円筒形の缶に収納して、円筒形
二次電池とすることができる。
For example, as shown in FIG. 1, the positive electrode body (1) and the negative electrode body (2) of the present invention are spirally rounded in a state where they face each other via a separator (3), and this is housed in a cylindrical can. It can be a cylindrical secondary battery.

正極体は、とくに限定されないが、例えば、Liイオン
等のアルカリ金属カチオンを充放電反応に伴なって放出
もしくは獲得する金属カルコゲン化合物からなることが
好ましい。そのような金属カルコゲン化合物としてはバ
ナジウムの酸化物、バナジウムの硫化物、モリブデンの
酸化物、モリブデンの硫化物、マンガンの酸化物、クロ
ムの酸化物、チタンの酸化物、チタンの硫化物及びこれ
らの複合酸化物、複合硫化物等が挙げられる。好ましく
はCr3O8、V2O5、V6O13、VO2、Cr2O5、MnO2、TiO2、MoV2
O8、TiS2、V2S5、MoS2、MoS3、VS2、Cr0.250.75S2、C
r0.50.5S2等である。また、LiCoO2、WO3等の酸化物、
CuS、Fe0.250.75S2、Na0.1CrS2等の硫化物、NiPS3、F
ePS3等のリン、イオウ化合物、VSe2、NbSe3のセレン化
合物などを用いることもできる。
The cathode body is not particularly limited, but is preferably made of, for example, a metal chalcogen compound that releases or acquires an alkali metal cation such as Li ion along with a charge / discharge reaction. Such metal chalcogen compounds include vanadium oxide, vanadium sulfide, molybdenum oxide, molybdenum sulfide, manganese oxide, chromium oxide, titanium oxide, titanium sulfide and the like. Complex oxides, complex sulfides, and the like can be given. Preferably Cr 3 O 8 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , VO 2 , Cr 2 O 5 , MnO 2 , TiO 2 , MoV 2
O 8 , TiS 2 , V 2 S 5 , MoS 2 , MoS 3 , VS 2 , Cr 0.25 V 0.75 S 2 , C
r 0.5 V 0.5 S 2 etc. Oxides such as LiCoO 2 and WO 3 ;
Sulfides such as CuS, Fe 0.25 V 0.75 S 2 , Na 0.1 CrS 2 , NiPS 3 , F
phosphorus, such as EPS 3, sulfur compounds, can also be used such as selenium compounds VSe 2, NbSe 3.

また、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性ポリ
マーを用いることができる。
Further, a conductive polymer such as polyaniline or polypyrrole can be used.

電解液を保持するセパレーターは、保液性に優れた材
料、例えば、ポイオレフィン系樹脂の不織布よりなる。
そして、このセパレーターには、プロピレンカーボネー
ト、1,3−ジオキソラン、1,2−ジメトキシエタン等の非
プロトン性有機溶媒に、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiPF6
等の電解質を溶解させた所定濃度の非水電解液が含浸さ
れている。
The separator holding the electrolytic solution is made of a material having excellent liquid retaining properties, for example, a nonwoven fabric of a polyolefin resin.
And, in this separator, aprotic organic solvents such as propylene carbonate, 1,3-dioxolan, and 1,2-dimethoxyethane are added to LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6
And a predetermined concentration of a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte is dissolved.

また、Liイオン等のアルカリ金属カチオンの導電体で
ある固体電解質を正極体と負極体との間に介在させるこ
ともできる。
Further, a solid electrolyte which is a conductor of an alkali metal cation such as Li ion can be interposed between the positive electrode body and the negative electrode body.

[作用] このようにして構成された二次電池では、負極電極に
おいては充電時に担持体に活物質イオンが担持され、放
電時には担持体中の活物質イオンが放出されることによ
って、充放電の電極反応が進行する。
[Operation] In the secondary battery configured as described above, the active material ions are supported on the carrier at the time of charging, and the active material ions in the carrier are released at the time of discharging at the negative electrode. The electrode reaction proceeds.

一方、正極においては、金属カルコゲン化合物を用い
た場合、充電時に正極体に活物質イオンが放出され、放
電時に活物質イオンが担持されることで、充放電の電極
反応が進行する。
On the other hand, when the metal chalcogen compound is used in the positive electrode, the active material ions are released to the positive electrode body during charging, and the active material ions are carried during discharging, so that the charging / discharging electrode reaction proceeds.

あるいは、正極にポリアニリンなどの導電性ポリマー
を用いた場合には、充電時に活物質イオンの対イオンが
正極体に担持され、放電時に活物質幾オンの対イオンが
正極体から放出されることで電極反応が進行する。
Alternatively, when a conductive polymer such as polyaniline is used for the positive electrode, a counter ion of the active material ion is supported on the positive electrode body during charging, and a counter ion of the active material is released from the positive electrode body during discharging. The electrode reaction proceeds.

このような、正極体、負極体の電極反応の組み合わせ
で電池としての充放電に伴なう電池反応が進行する。
In such a combination of the electrode reactions of the positive electrode body and the negative electrode body, the battery reaction accompanying the charge and discharge of the battery proceeds.

[発明の効果] 本発明の二次電池電極は、前述の炭素質物の粒子と前
述の弾性体等の粒子との混合物からなる担持体に、アル
カリ金属、好ましくはリチウムを担持させたことによ
り、可撓性のあるシート状電極の系に賦形でき、さらに
これを渦巻状にして円筒系二次電池へ適用することがで
きる。また薄形のシート状電池、角型の電池の電極とし
ても適用することができる。
[Effects of the Invention] The secondary battery electrode of the present invention is obtained by supporting an alkali metal, preferably lithium, on a support made of a mixture of the above-mentioned carbonaceous material particles and the above-mentioned particles such as elastic bodies. It can be shaped into a flexible sheet-like electrode system, and can be formed into a spiral shape to be applied to a cylindrical secondary battery. Further, it can be applied as an electrode of a thin sheet battery or a square battery.

とくに本発明により、弾性体等を粒子状に炭素質物の
表面に付着せしめた電極は、充放電に伴ってリチウムイ
オンが炭素質物内部にドープされ、また脱ドープされる
ことを妨げないので、他のコーティング方法に比べてと
くに電極の電極性能を高くすることができる。そこで、
高容量・高出力で、かつ充放電サイクル特性が優れた二
次電池を可能とする電極を提供とするものである。
In particular, according to the present invention, an electrode in which an elastic body or the like is attached to the surface of a carbonaceous material in the form of particles according to the present invention does not prevent lithium ions from being doped into and dedoped from the inside of the carbonaceous material due to charge and discharge. In particular, the electrode performance of the electrode can be enhanced as compared with the above-mentioned coating method. Therefore,
An object of the present invention is to provide an electrode capable of providing a secondary battery having high capacity and high output and excellent charge / discharge cycle characteristics.

[実施例] 以下、本発明を実施例及び比較例によって説明する。
なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples.
Note that the present invention is not limited to this embodiment.

本発明において、元素分析及びX線広角回折の各測定
は、下記の方法により実施した。
In the present invention, each measurement of elemental analysis and X-ray wide angle diffraction was carried out by the following methods.

「元素分析」 サンプルを120℃で約15時間減圧乾燥し、その後ドラ
イボックス内のホットプレート上で100℃において1時
間乾燥した。ついで、アルゴン雰囲気中でアルミニウム
カップにサンプリングし、燃焼により発生するCO2ガス
の重量から炭素含有量を、また、発生するH2Oの重量か
ら水素含有量を求めた。なお、後述する本発明の実施例
では、パーキンエルマー240C型元素分析計を使用して測
定した。
“Elemental analysis” The sample was dried under reduced pressure at 120 ° C. for about 15 hours, and then dried at 100 ° C. for 1 hour on a hot plate in a dry box. Then, sampling was performed in an aluminum cup in an argon atmosphere, and the carbon content was determined from the weight of CO 2 gas generated by combustion, and the hydrogen content was determined from the weight of H 2 O generated. In the examples of the present invention described later, the measurement was performed using a Perkin Elmer 240C elemental analyzer.

「X線広角回折」 (1)(002)面の面間隔(d002)及び(110)面の面
間隔(d110) 炭素質材料が粉末の場合はそのまま、、微小片状の場
合にはメノウ乳鉢で粉末化し、試料に対して約15重量%
のX線標準用高純度シリコン粉末を内部標準物質として
加えて混合し、試料セルにつめ、グランファイトモノク
ロメーターで単色化したCuK α線を線源とし、反射式デ
ィフラクトメーター法によって広角X線回折曲線を測定
した。曲線の補正には、いわゆるローレンツ、偏向因
子、吸収因子、原子散乱因子等に関する補正は行なわ
ず、次の簡便法を用いた。即ち(002)及び(110)回折
に相当する曲線のベースラインを引き、ベースラインか
らの実質強度をプロットし直して(002)面及び(110)
面の補正曲線を得た。この曲線のピーク高さの3分の2
の高さに引いた角度軸に平行な線が回折曲線と交わる線
分の中点を求め、中点の角度を内部標準で補正し、これ
を回折角の2倍とし、CuK α線の波長λとから次式のブ
ラッグ式によってd002及びd110を求める。
"X-Ray Wide Angle Diffraction" (1) Spacing between ( 002 ) planes (d 002 ) and Spacing between (110) planes (d 110 ) When the carbonaceous material is powder, as it is, Powdered in an agate mortar, about 15% by weight based on the sample
X-ray standard high-purity silicon powder as an internal standard substance is added and mixed, packed in a sample cell, and a monochromatic CuK α-ray with a granite monochromator is used as a radiation source. The diffraction curve was measured. For the correction of the curve, the following simple method was used without correcting so-called Lorentz, deflection factor, absorption factor, atomic scattering factor and the like. That is, the base line of the curve corresponding to the (002) and (110) diffractions is drawn, and the substantial intensity from the base line is re-plotted to obtain the (002) plane and the (110) plane.
A surface correction curve was obtained. Two-thirds of the peak height of this curve
Find the midpoint of the line where the line parallel to the angle axis drawn at the height of the line intersects the diffraction curve, correct the angle of the midpoint with an internal standard, make this twice the diffraction angle, and calculate the wavelength of the CuK α ray From λ, d 002 and d 110 are obtained by the following Bragg equation.

λ:1.5418Å θ、θ′:d002、d110に相当する回折角 (2)c軸及びa軸方向の結晶子の大きさ:Lc;La 前項で得た補正回折曲線において、ピーク高さの半分
の位置におけるいわゆる半値幅βを用いてc軸及びa軸
方向の結晶子の大きさを次式より求める。
λ: 1.5418 ° θ, θ ′: diffraction angle corresponding to d 002 , d 110 (2) Crystallite size in c-axis and a-axis directions: Lc; La In the corrected diffraction curve obtained in the preceding section, the peak height The crystallite size in the c-axis and a-axis directions is obtained from the following equation using the so-called half-width β at half the position.

形状因子Kについては種々議論もあるが、K=0.90を
用いた。λ、θ及びθ′については前項と同じ意味であ
る。
Although there are various arguments about the shape factor K, K = 0.90 was used. λ, θ and θ ′ have the same meaning as in the previous section.

実施例1 (1)炭素質物の合成 結晶セルロースの顆粒物(平均半径1mm程度)を電気
加熱炉にセットし、窒素ガス流下250℃/時間の昇温速
度で1,000℃まで昇温し、さらに1,000℃に1時間保持し
た。
Example 1 (1) Synthesis of carbonaceous material A crystalline cellulose granule (average radius: about 1 mm) was set in an electric heating furnace, heated to 1,000 ° C at a heating rate of 250 ° C / hour under a nitrogen gas flow, and further heated to 1,000 ° C. For one hour.

その後、放冷し、得られた炭素質物の粒子を別の電気
炉にセットし、窒素ガス流下、1,000℃/時間の昇温速
度で1,800℃まで昇温し、さらに1,800℃に1時間保持し
た。
Thereafter, the mixture was allowed to cool, and the obtained carbonaceous material particles were set in another electric furnace, heated to 1,800 ° C. at a rate of 1,000 ° C./hour under a nitrogen gas flow, and further kept at 1,800 ° C. for 1 hour. .

こうして得られた炭素質物を500mlのメノウ製容器に
入れ、直径30mmのメノウ製ボール2個、直径25mmのメノ
ウ製ボール6個及び直径20mmのメノウ製ボール16個を入
れて15分間粉砕した。
The carbonaceous material thus obtained was placed in a 500 ml agate container, and two agate balls having a diameter of 30 mm, six agate balls having a diameter of 25 mm, and 16 agate balls having a diameter of 20 mm were charged and ground for 15 minutes.

得られた炭素質物は、元素分析、X線広角回折等の分
析及び粒度分布、比表面積等の測定の結果、以下の特性
を有していた。
The obtained carbonaceous material had the following characteristics as a result of analysis such as elemental analysis and X-ray wide-angle diffraction and measurement of particle size distribution and specific surface area.

水素/炭素(原子比)=0.04 d002=3.59Å、Lc=14Å a0(2d110)=2.41、La=25Å 体積平均粒径=35.8μm 比表面積(BET)=8.2m2/g (2)炭素質物の粒子の表面への弾性体等の粒子の付着 上述の炭素質物の粒子93重量部を、スチレン−ブタジ
エンゴム(以下、SBRという)ラテックス(SBR含有量40
重量%、SBR中のスチレン分23.5重量%、平均粒径0.07
μm)7重量部の中に分散させ、25℃で撹拌、混合し
た。
Hydrogen / carbon (atomic ratio) = 0.04 d 002 = 3.59Å, Lc = 14Å a 0 (2d 110 ) = 2.41, La = 25Å Volume average particle size = 35.8 μm Specific surface area (BET) = 8.2 m 2 / g (2 ) Attachment of particles such as elastic material to the surface of carbonaceous material particles 93 parts by weight of the carbonaceous material particles described above were mixed with styrene-butadiene rubber (hereinafter referred to as SBR) latex (SBR content 40%).
%, Styrene content in SBR 23.5% by weight, average particle size 0.07
μm), dispersed in 7 parts by weight, and stirred and mixed at 25 ° C.

(3)シート電極の成形 100メッシュのニッケル製金網を芯材として、この両
面に前述の混合液を塗布し、乾燥させた。さらに圧力10
0kg/cm2で圧縮し、厚み0.3mmのシート状電極を成形し
た。
(3) Formation of Sheet Electrode Using a 100 mesh nickel wire mesh as a core material, the above-mentioned mixed solution was applied to both surfaces thereof and dried. Further pressure 10
It was compressed at 0 kg / cm 2 to form a sheet-like electrode having a thickness of 0.3 mm.

このシート状電極は柔軟性を有し、折り曲げ強度のあ
る電極であった。
This sheet electrode had flexibility and bending strength.

(4)上記担持体へのリチウムの担持 上述の担持体を一方の電極に、対極にリチウム金属を
用いて、1モル/のLiClO4のプロピレンカーボネート
溶液中で電解処理して、活物質であるリチウムを担持さ
せて、負極体を製作した。電解処理条件は、浴温20℃、
電流密度0.7mA/cm2で、負極体に650mAhの相当のリチウ
ムが担持された。
(4) Supporting of Lithium on the Support The above-described support is subjected to an electrolytic treatment in a 1 mol / LiClO 4 propylene carbonate solution using lithium metal as one electrode and lithium metal as a counter electrode to form an active material. A negative electrode body was manufactured by supporting lithium. Electrolysis treatment conditions were as follows: bath temperature 20 ° C,
At a current density of 0.7 mA / cm 2 , 650 mAh of substantial lithium was carried on the negative electrode body.

(5)正極体の製造 MnO2粉末10gと、粉末状のポリテトラフルオロエチレ
ン1gとを混練し、得られた混練物をロール成形して厚み
0.2mmのシートとした。
(5) Production of positive electrode body 10 g of MnO 2 powder and 1 g of powdered polytetrafluoroethylene were kneaded, and the obtained kneaded product was roll-formed to a thickness.
It was a 0.2 mm sheet.

(6)電池の組立 上述の炭素質物の表面にSBRを付着させた粒子からな
る担持体にリチウムを担持させたシート状電極を負極と
し、ポリプロピレン製の不織布をセパレーターとして介
在させ、正極として上述のMnO2からなるシート状電極を
積層させ、これを渦巻状に第1図のようにまるめた形に
して、ステンレス製の円筒缶に収納した。
(6) Battery assembly A sheet-like electrode in which lithium is supported on a carrier made of particles having SBR adhered to the surface of the above-mentioned carbonaceous material is used as a negative electrode, a polypropylene nonwoven fabric is interposed as a separator, and the above-described positive electrode is used as a positive electrode. A sheet-like electrode made of MnO 2 was laminated, spirally rounded as shown in FIG. 1, and housed in a stainless steel cylindrical can.

セパレーターに、LiClO4の1モル/−プロピレンカ
ーボネート溶液を含浸させ、電池をシールして、第1図
のような電池を組み立てた。
A separator, 1 mol of LiClO 4 / - propylene carbonate solution impregnated, to seal the battery, and assembled into a battery, such as Figure 1.

(7)電池の特性 このように製作した電池について、20mAの定電流で、
電池電圧が1.0Vになるまで放電した。その後、20mAの定
電流で、電池電圧が3.3Vになるまで充電し、その後、上
限が3.3V、下限が1.8Vの電位規制で20mAの定電流で予備
的な充放電を5サイクル実施した。
(7) Battery characteristics For the battery manufactured in this way, at a constant current of 20 mA,
Discharged until the battery voltage reached 1.0V. Thereafter, the battery was charged at a constant current of 20 mA until the battery voltage reached 3.3 V. Thereafter, five cycles of preliminary charging and discharging were performed at a constant current of 20 mA under a potential regulation of an upper limit of 3.3 V and a lower limit of 1.8 V.

その後、3.3Vの定電圧で470mAhまで充電し、ついで抵
抗200Ωで放電することを繰り返し、サイクル評価を行
なった。8サイクル目と50サイクル目の性能を第1表に
示す。
Thereafter, the battery was charged to 470 mAh at a constant voltage of 3.3 V and then discharged at a resistance of 200 Ω, and cycle evaluation was performed. Table 1 shows the performance at the 8th cycle and the 50th cycle.

比較例1 実施例1の負極電池の代わりにリチウム金属シートを
用いた以外は、すべて実施例1と同様にして電池を構成
した。
Comparative Example 1 A battery was constructed in the same manner as in Example 1 except that a lithium metal sheet was used instead of the negative electrode battery of Example 1.

電池の特性を第1表に示す。 Table 1 shows the characteristics of the battery.

50サイクル目のクローン効率が、比較例1において著
しく低下したのに対して、実施例1では8サイクル目に
比べてほとんど変化しなかった。
The cloning efficiency at the 50th cycle was significantly reduced in Comparative Example 1, whereas the cloning efficiency in Example 1 was hardly changed as compared with the 8th cycle.

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

第1図は実施例1の電池の構成を示す説明図である。 1……正極体、 2……負極体 3……セパレーター(電解液を含む) FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the battery of Example 1. 1 ... cathode body, 2 ... anode body 3 ... separator (including electrolyte)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/02 H01M 4/62 H01M 10/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01M 4/02 H01M 4/62 H01M 10/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(1)次の特性を満たす炭素質物の粒子と (イ)水素/炭素の原子比が0.15未満、 (ロ)X線広角回折法による(002)面の面間隔
(d002)が3.37Å以上、及び (ハ)体積平均粒径が2〜150μm; (2)ジエン化合物重合体エラストマー、アルケニル芳
香族化合物−ジエン化合物共重合体、ビニル化合物
((メタ)アクリル酸エステルを除く)−ジエン化合物
共重合体、(メタ)アクリル酸エステルの重合体又はこ
れと重合可能な他のモノマーとの共重合体及び酢酸ビニ
ルの重合体又はこれと重合可能な他のモノマーとの共重
合体からなる群より選ばれる、体積平均粒径が5μm以
下であり、かつ上記(1)の炭素質物の粒子の体積平均
粒径より小さい、1種又は2種以上の有機高分子の粒
子; から形成される担持体成形物に、 (3)アルカリ金属 を活物質として担持したことを特徴とする二次電池電
極。
(1) The carbonaceous material particles satisfying the following characteristics and (a) the atomic ratio of hydrogen / carbon is less than 0.15, (b) the plane spacing (d 002 ) of the (002) plane by X-ray wide-angle diffraction ) Is 3.37 ° or more, and (c) the volume average particle diameter is 2 to 150 µm; (2) diene compound polymer elastomer, alkenyl aromatic compound-diene compound copolymer, vinyl compound (excluding (meth) acrylate) ) -Diene compound copolymer, (meth) acrylate polymer or copolymer with other polymerizable monomer, and vinyl acetate polymer or copolymer with other polymerizable monomer One or more organic polymer particles having a volume average particle size of 5 μm or less and smaller than the volume average particle size of the carbonaceous material particles of (1); (3) Secondary battery electrode, characterized in that carrying an alkali metal as an active material.
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