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JP3131408B2 - Carbon body - Google Patents
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JP3131408B2 - Carbon body - Google Patents

Carbon body

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JP3131408B2
JP3131408B2 JP09306745A JP30674597A JP3131408B2 JP 3131408 B2 JP3131408 B2 JP 3131408B2 JP 09306745 A JP09306745 A JP 09306745A JP 30674597 A JP30674597 A JP 30674597A JP 3131408 B2 JP3131408 B2 JP 3131408B2
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  • Inert Electrodes (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は炭素体に関し、さら
に詳しくは、非水系二次電池に用いることのできる炭素
に関する。
The present invention relates also relates to a carbon material, more particularly, can be used in the nonaqueous secondary battery carbons
About the body .

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器等、小型、省電力化に伴って、
リチウム等アルカリ金属を利用した二次電池が注目され
ている。負極にリチウム等アルカリ金属を単体で用いた
場合、充放電の繰り返しにより、金属上にデンドライト
が生成し、これが電池内部の短絡を誘発する問題があっ
た。アルカリ金属のかわりにアルカリ金属合金を二次電
池用の負極に用いると、単体にくらべ、デンドライトの
発生が抑制されることが判明した。しかし、合金を使用
しても、完全にデンドライトが生成しなくなるわけでは
なく、電池内部の短路がおこることもある。近年になっ
て、負極に、アルカリ金属や合金のような金属の溶解・
析出反応あるいは溶解・析出・固体内拡散反応を利用す
るかわりに、アルカリ金属イオンの吸収・放出反応を利
用した炭素や導電性高分子等の有機材料が開発された。
これにより、アルカリ金属や合金を用いた場合に起こる
デンドライトの生成がほとんど発生しなくなり、電池内
部の短絡の問題が激減するにいたった。
2. Description of the Related Art With the miniaturization and power saving of electronic devices,
A secondary battery using an alkali metal such as lithium has attracted attention. When an alkali metal such as lithium is used alone for the negative electrode, repetition of charge and discharge generates dendrites on the metal, which causes a short circuit inside the battery. It has been found that when an alkali metal alloy is used for a negative electrode for a secondary battery instead of an alkali metal, the generation of dendrite is suppressed as compared with a simple substance. However, even if an alloy is used, dendrite does not completely stop being generated, and a short path inside the battery may occur. In recent years, the anode has been used to dissolve metals such as alkali metals and alloys.
Instead of using a precipitation reaction or a dissolution / precipitation / diffusion reaction in a solid, organic materials such as carbon and conductive polymers using an absorption / release reaction of an alkali metal ion have been developed.
As a result, the generation of dendrite, which occurs when an alkali metal or alloy is used, hardly occurs, and the problem of a short circuit inside the battery has been drastically reduced.

【0003】炭素は化学的に安定であり、電子供与性物
質、電子受与性物質のいずれもドープすることが可能で
あるため、電極として、特に電池用電極として有望な材
料である。
[0003] Since carbon is chemically stable and can be doped with both an electron donating substance and an electron donating substance, it is a promising material as an electrode, particularly as a battery electrode.

【0004】炭素は、基本的に、層状構造部分と、SP
3混成軌道を含んだ無定形部分とから成り立っており、
これらの配置の仕方あるいは割合によって、易黒鉛化性
炭素から難黒鉛化性炭素まで多くの種類の炭素が存在す
る。このようにミクロな構造の異なった多くの種類の炭
素を製造するにも、多くの方法がある。炭素化の主な製
造方法としては、固相炭素化、液相炭素化、気相炭素化
がある。固相炭素化、つまり固体の有機化合物を出発原
料とする炭素化、においては、木質,フラン樹脂やフェ
ノール樹脂等の樹脂類、セルロース類,PAN,ピッ
チ,レーヨン等の高分子化合物などを用いている。液相
炭素化においては、ピッチ類やタール類の液状物質がよ
く知られている。気相炭素化においては、出発原料とし
て種々の炭化水素ガスを用いることができるが、主なも
のとして、メタン,プロパン,ベンゼンがある。
[0004] Carbon is basically composed of a layered structure part, SP
It consists of an amorphous part containing three hybrid orbitals,
There are many types of carbon ranging from graphitizable carbon to non-graphitizable carbon depending on the arrangement or ratio of these. There are many methods for producing many types of carbon having such different microstructures. The main production methods for carbonization include solid-phase carbonization, liquid-phase carbonization, and gas-phase carbonization. In solid-phase carbonization, that is, carbonization using a solid organic compound as a starting material, wood, resins such as furan resin and phenol resin, celluloses, and high molecular compounds such as PAN, pitch and rayon are used. I have. In liquid phase carbonization, liquid substances such as pitches and tars are well known. In the gas-phase carbonization, various hydrocarbon gases can be used as starting materials, but the main ones are methane, propane, and benzene.

【0005】気相からの炭素化で製造できる炭素として
主なものに、すすと熱分解炭素がある。すすは気相中で
原料が分解し結合してできた芳香族多核ラジカルを経由
し生成する。熱分解炭素は、すすの生成と同様に、芳香
族多核ラジカルあるいは芳香族ラジカルを経由し、反応
管中に設置した基板上にこれらが堆積し、生成すると考
えられている。熱分解炭素を製造する際、基板に金属や
金属酸化物を用いると他の異なった堆積挙動を示すもの
がある。例えば、Ti,Zn,Taを基板に用いると、
基板自体が炭素と反応し、炭化物をつくり、その上に炭
素が堆積してくる。また、ニッケル,コバルト,鉄を用
いた場合、これらは炭素堆積における触媒として働き、
300〜500℃という低温から炭素が堆積する。
[0005] The main carbon that can be produced by carbonization from the gas phase is pyrolytic carbon. Soot is generated via polynuclear aromatic radicals formed by the decomposition and bonding of raw materials in the gas phase. It is considered that pyrolytic carbon is generated by depositing on a substrate installed in a reaction tube via an aromatic polynuclear radical or an aromatic radical, similarly to the generation of soot. In the production of pyrolytic carbon, when a metal or a metal oxide is used for a substrate, some of them exhibit different deposition behavior. For example, if Ti, Zn, Ta is used for the substrate,
The substrate itself reacts with the carbon to form carbides, on which carbon is deposited. When nickel, cobalt and iron are used, they act as catalysts for carbon deposition,
Carbon is deposited from a low temperature of 300 to 500 ° C.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】炭素に対する電子供与
物質や電子受与性物質の吸収・放出は、主として炭素中
に存在する層状構造部分における、上述物質の層間への
インターカレーション,ディンターカレーションによっ
て起こっていると考えられている。したがって炭素を電
子供与性物質や電子受与性物質の吸収・放出を行うこと
のできる電極として使用する場合には、炭素中に存在す
る層状構造部分を多く有する物質、さらには、配向性の
良い炭素を選択する必要がある。
The absorption and emission of an electron-donating substance and an electron-accepting substance with respect to carbon are mainly caused by intercalation and intercalation between the above-mentioned substances in a layered structure existing in carbon. Is believed to be happening by. Therefore, when using carbon as an electrode capable of absorbing and emitting an electron-donating substance and an electron-accepting substance, a substance having a large number of layered structure parts existing in carbon, and further, having a good orientation You need to choose carbon.

【0007】しかしながら、固相炭素化においては、例
えば木質材料やフェノール樹脂等を用いると、生成する
炭素は出発原料である固体中での形体をそのまま受け縦
ぎ、無定形部分の多い炭素となるという不都合がある。
また、液相炭素化においては、メソフェーズと呼ばれる
芳香族多核体からなる液滴が炭素化途中で生成し、これ
が成長、合体により大きくなる過程を繰り返して炭素化
するため、固相炭素化により生成する炭素に比べ、層状
構造部分の多い炭素が生成するが、配向性は良くない。
However, in the solid-phase carbonization, for example, when a woody material or a phenol resin is used, the carbon produced is subjected to the shape in the solid as a starting material as it is, and becomes carbon having many amorphous portions. There is an inconvenience.
In liquid-phase carbonization, droplets composed of aromatic polynuclears called mesophases are generated during carbonization, and are repeatedly grown and coalesced to become carbonized. Although carbon having more layered structure parts is generated than carbon to be formed, the orientation is not good.

【0008】これらに対し、気相炭素化では、反応管中
に基板を設置すれば、この基板上に炭素が堆積し、層状
構造部分が多く、しかも配向性の良い熱分解炭素が生成
し、優れた電極として利用できるものの、膜厚を大きく
するとはがれやすく、強度上の問題がある。
On the other hand, in the case of gas phase carbonization, if a substrate is placed in a reaction tube, carbon is deposited on the substrate, and pyrolytic carbon having a large number of layered structure portions and good orientation is generated. Although it can be used as an excellent electrode, it tends to peel off when the film thickness is increased, and there is a problem in strength.

【0009】本発明は以上に鑑み、基材と炭素体との密
着性が良く、電極としての強度が大きく、かつ炭素体中
に層状構造部分の多く含まれる炭素電極とその製造方法
を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention provides a carbon electrode having good adhesion between a substrate and a carbon body, high strength as an electrode, and having a large number of layered structures in the carbon body, and a method for producing the same. The purpose is to:

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、非水系二次電
の電極に用いる炭素体であって、炭素と化合して炭化
物、あるいは、炭素との固溶体を形成する金属の存在下
で、固体または液体の有機化合物を焼成することによっ
て得られる炭素体を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a carbon material used for an electrode of a non-aqueous secondary battery , in the presence of a metal which combines with carbon to form a carbide or a solid solution with carbon. Provided is a carbon body obtained by calcining a solid or liquid organic compound.

【0011】さらに詳しくは、前記炭素体が、前記金属
との相互作用により得られた層状構造部分を含むことを
特徴とする炭素体を提供する。
More specifically, the carbon body is a metal
A carbon body characterized by including a layered structure obtained by the interaction with the carbonaceous material.

【0012】上記前記金属が多孔質であることを特徴と
する。金属として使用できるものは、炭化物あるいは炭
素との固溶体を形成する単一金属あるいはこれらの金属
を含む合金である。例えば、単一金属としては、チタ
ン、タングステン、タンタル、ジルコニウム、クロム、
ニオブ、モリブデン、バナジウム、鉄、コバルト、ニッ
ケル等がある。また、合金としては、これらを一種以上
含む二元系(Ni−Cu等)、三元系さらには多元系合
金がある。特に、ニッケル、コバルトまたは鉄の単体あ
るいはこれらの合金またはこれらを一種以上含んだ合金
が適している。金属酸化物として使用できるものは、上
述の金属を成分とする酸化物及びこれらの成分一種以上
を含む複合酸化物である。特にニッケル、コバルトまた
は鉄からなる酸化物もしくはこれらの複合酸化物または
これら一種類以上と他の金属酸化物とからなる複合酸化
物が適している。
[0012] The metal is porous.
I do. A metal that can be used is a single metal that forms a solid solution with carbide or carbon , or an alloy containing these metals. For example, as a single metal, titanium, tungsten, tantalum, zirconium, chromium,
There are niobium, molybdenum, vanadium, iron, cobalt, nickel and the like. In addition, as alloys, there are binary (Ni-Cu, etc.), ternary, and multi-element alloys containing one or more of these. In particular, a simple substance of nickel, cobalt, or iron, an alloy thereof, or an alloy containing at least one of them is suitable. What can be used as a metal oxide is an oxide containing the above-mentioned metal as a component and a composite oxide containing one or more of these components. In particular, an oxide composed of nickel, cobalt or iron, a composite oxide thereof, or a composite oxide composed of one or more of these and another metal oxide is suitable.

【0013】使用できる有機化合物は、固体または液体
であって、ペースト状、溶液状等種々の形態のものが使
用でき、また混合物でも良く、脂肪族化合物、脂環式化
合物、芳香族化合物、ヘテロ環化合物等のヘテロ原子を
含む有機化合物、樹脂等の高分子化合物、カルボン酸及
びその誘電体、ピッチ等である
The organic compound which can be used is a solid or a liquid, and can be used in various forms such as a paste or a solution , and may be a mixture of aliphatic compounds, alicyclic compounds, aromatic compounds and hetero compounds. Organic compounds containing heteroatoms such as ring compounds, polymer compounds such as resins , carboxylic acids and
And its dielectric and pitch .

【0014】金属粉体または金属粉体及び金属酸化物粉
体の混合物と有機化合物との混合比は、金属粉体等の粒
径及び有機化合物の種類等によってその最適値が変わる
が、焼成されて得られる電極体としての強度及び焼成後
の炭素量を考慮すると、体積比で1対9から9対1の間
にするのが好ましい。この混合物を焼成する方法として
は、非酸性雰囲気下(例えば減圧下、不活性ガス雰囲気
下)で300℃以上の温度で加熱・分解し炭素化する方
法を用いることができる。
The optimum mixing ratio of the metal powder or the mixture of the metal powder and the metal oxide powder to the organic compound varies depending on the particle size of the metal powder and the type of the organic compound. In consideration of the strength of the electrode body obtained by the above and the amount of carbon after firing, it is preferable that the volume ratio be between 1: 9 and 9: 1. As a method of firing this mixture, a method of heating and decomposing at a temperature of 300 ° C. or more in a non-acidic atmosphere (for example, under reduced pressure and an inert gas atmosphere) to carbonize can be used.

【0015】以上の方法により製造される電極は、金属
粉体等と有機化合物との混合比、その種類またはその他
の製造条件等により、例えば金属粉体または金属粉体の
焼結体と炭素体とが混じりあった混合体電極や金属粉体
の焼結体より成る多孔質金属体に炭素体が結着した電極
等の種々の形態の電極となる。そして、いずれの形態の
電極においても、金属体と炭素体との界面にはこの金属
体を構成する金属と炭素との化合物または固溶体が形成
れる
The electrodes manufactured by the above-described method may be, for example, a metal powder or a sintered body of a metal powder and a carbon body depending on the mixing ratio of the metal powder or the like and the organic compound, the type thereof, or other manufacturing conditions. And various types of electrodes such as an electrode in which a carbon body is bonded to a porous metal body made of a sintered body of a metal powder, or a mixed electrode in which the mixture is mixed. Then, in the electrode of any form, the interface between the metal body and the carbon body a compound or solid solution of the metal and the carbon constituting the metal body is formed <br/>.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】尚、多孔質金属基体は、上述の単一金属あ
るいは合金から成っており、その製法としては次の方法
がある。まず、金属基体に機械的に穴を開ける方法、上
述の金属粉体あるいは繊維の一種または二種以上を用い
て焼結により製造する方法、スポンジ状高分子に無電解
あるいは電解メッキをしたものを燃焼させることに発泡
状金属体を製造する方法、分散粒子に上述の金属の一種
あるいは二種以上を用いて無電解または電解メッキを施
すことにより分散メッキ被膜を形成し製造する方法等で
ある。
[0018] Incidentally, the porous metal substrate is formed of a single metal or alloy described above, the following method as a method. First, a method of mechanically piercing a metal substrate, a method of sintering using one or more of the above metal powders or fibers, and a method of electrolessly or electrolytically plating a sponge-like polymer are used. A method of producing a foamed metal body by burning, a method of forming a dispersed plating film by subjecting dispersed particles to electroless or electrolytic plating using one or more of the above-described metals to form a dispersed plating film, and the like.

【0019】金属と炭素との化合あるいは固溶により、
特にニッケル、コバルト、鉄の単体あるいはそれらの合
金又はそれらの一種以上を含む合金により、層状構造部
分の多い炭素体を作成できる。この炭素体は、電子供与
性物質・電子授与性物質を吸収・放出が可能である。こ
れに対する解釈としては、詳しいことは明らかでない
が、次のことが考えられる。有機化合物が炭化する過程
において、金属の存在しない場合は、有機化合物が分解
及び化合し、炭素が生成する。炭素と化合して炭化物を
形成するか、固溶体を形成する金属を基体として用いた
場合、有機化合物の分解及び化合時に金属と相互作用を
おこす。つまり、有機化合物が分解あるいは化合してで
きた炭素が金属と相互作用をおこし、化合物あるいは固
溶体をつくる。その後、炭素溶解の限界をこえると、化
合物あるいは固溶体上に炭素が析出する。この際、特
に、ニッケル、コバルト、鉄を用いると金属中に溶解・
化合していた炭素が析出する溶解−析出過程をとる。こ
の過程を経ることにより、いっそう層状構造部分の多い
炭素体ができあがることになると考えられる。
By the compound or solid solution of metal and carbon,
In particular, a carbon body having a large number of layered structures can be formed by a simple substance of nickel, cobalt, or iron, an alloy thereof, or an alloy containing at least one of them. This carbon body can absorb and release an electron donating substance and an electron donating substance. The interpretation of this is not clear, but the following may be considered. In the process of carbonizing the organic compound, if there is no metal, the organic compound is decomposed and combined to generate carbon. When a metal that combines with carbon to form a carbide or forms a solid solution is used as a substrate, the metal interacts with the metal when the organic compound is decomposed and combined. That is, carbon formed by the decomposition or combination of the organic compound interacts with the metal to form a compound or a solid solution. Thereafter, when the limit of carbon dissolution is exceeded, carbon precipitates on the compound or solid solution. In this case, especially when nickel, cobalt, or iron is used,
A dissolution-precipitation process in which the compounded carbon is precipitated is performed. Through this process, it is thought to become the high carbon bodies having more layered structure portion is completed.

【0020】金属酸化物を用いた場合は、酸化物の構成
部分である酸素が有機化合物の構成部分である炭素や硫
黄、窒素などの元素と結び付いて二酸化炭素や一酸化炭
素あるいは酸化硫黄、酸化窒素などの気体となり拡散す
る。これによって金属酸化物は還元され金属となり上述
のように作用すると思われる。
When a metal oxide is used, oxygen, which is a constituent part of the oxide, is combined with carbon, sulfur, nitrogen or the like which is a constituent part of an organic compound, so that carbon dioxide, carbon monoxide or sulfur oxide, It becomes gas such as nitrogen and diffuses. It is believed that this reduces the metal oxide to a metal and acts as described above.

【0021】本発明の金属体と炭素体との混合体から成
る電極は、金属体が電極の導電性向上に寄与し、その界
面の炭素との化合物または固溶体が金属体と炭素体との
結合を強くし、さらに固体または液体の有機化合物を用
いて上記のような炭素体を有する電極を形成するのに適
した形態となっている。
According to the electrode of the present invention comprising a mixture of a metal body and a carbon body, the metal body contributes to improving the conductivity of the electrode, and a compound or solid solution with carbon at the interface forms a bond between the metal body and the carbon body. And a form suitable for forming an electrode having a carbon body as described above using a solid or liquid organic compound.

【0022】また、多孔質金属基体を用いた電極では、
さらに、電極自体の強度、導電性共に大きくなる。
In the electrode using the porous metal substrate,
Furthermore, the strength of the electrode itself, conductive both larger ing.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to examples.

【0024】実施例1 200メッシュのニッケル粉末と、カルボキシメチルセ
ルロースを体積比で1対1にした混合物をペレット状に
プレスしたものを、アルゴン雰囲気下で20℃/時間の
昇温速度で900℃まで昇温し、900℃まで10時間
保つことにより焼成を行った。このときできたぺレット
は直径1.5cm、厚さ3mm、炭素量6.3mgであ
った。
Example 1 A mixture of 200 mesh nickel powder and carboxymethyl cellulose in a volume ratio of 1 to 1 was pressed into a pellet, and was heated to 900 ° C. at a heating rate of 20 ° C./hour in an argon atmosphere. The firing was performed by increasing the temperature and maintaining the temperature at 900 ° C. for 10 hours. The pellet thus formed had a diameter of 1.5 cm, a thickness of 3 mm, and a carbon content of 6.3 mg.

【0025】このペレットの断面の概略図を図1に示
す。ニッケル粉末は焼結体1を形成し、この焼結体1と
炭素体2との界面にはニッケルと炭素との固溶体または
化合物Ni3Cからなる層3が形成され、多数の空孔4
を有する構造となっている。尚、焼結体1の形成によ
り、ペレットの強度が増し、電極体として使用しやすく
なっている。
FIG. 1 shows a schematic view of a cross section of the pellet. The nickel powder forms a sintered body 1, and a layer 3 made of a solid solution of nickel and carbon or a compound Ni 3 C is formed at an interface between the sintered body 1 and the carbon body 2,
It has a structure having. Note that the formation of the sintered body 1 increases the strength of the pellet and facilitates use as an electrode body.

【0026】このペレットを電極とした場合の特性を表
1に示す。ペレットは200℃で10時間減圧乾燥した
後充放電測定に供し、測定は三極法を用いた。参照極に
はLi/Li+,電界液には1MLiClO4を含むプロ
ピレンカーボネートを用い、放電終止電圧を0V、充電
終止電圧を2Vとして充放電を行った。
Table 1 shows the characteristics when the pellets were used as electrodes. The pellet was dried under reduced pressure at 200 ° C. for 10 hours, and then subjected to charge / discharge measurement. The measurement was performed by a triode method. Charge / discharge was performed using propylene carbonate containing Li / Li + for the reference electrode and 1 M LiClO 4 for the electrolyte, setting the discharge end voltage to 0 V and the charge end voltage to 2 V.

【0027】実施例2 200メッシュのコバルト粉末とナフタレンを体積比で
1対2にした混合物をペレット状にプレスし、これをア
ルゴン雰囲気下で20℃/時間の昇温速度で900℃ま
で昇温し、900℃で10時間保つことにより焼成を行
った。このときできたペレットは直径1.5cm厚さ4
mm、炭素量2.6mgであった。
Example 2 A mixture of 200 mesh cobalt powder and naphthalene in a volume ratio of 1: 2 was pressed into pellets, which were heated to 900 ° C. at a rate of 20 ° C./hour in an argon atmosphere. Then, firing was performed by maintaining the temperature at 900 ° C. for 10 hours. The pellets obtained at this time are 1.5 cm in diameter and 4 in thickness.
mm, and the carbon content was 2.6 mg.

【0028】このペレットの断面概略図を図2に示す。
コバルト粉末は焼結体1を形成し、この焼結体1と炭素
体2との界面にはコバルトと炭素の固溶体の層33が形
成され、多数の空孔4を有する構造となっている。尚、
焼結体1内の空孔4は実施例1に比べて少ない。
FIG. 2 shows a schematic sectional view of the pellet.
The cobalt powder forms a sintered body 1, and a layer 33 of a solid solution of cobalt and carbon is formed at an interface between the sintered body 1 and the carbon body 2, and has a structure having many holes 4. still,
The number of holes 4 in the sintered body 1 is smaller than in the first embodiment.

【0029】このペレットを電極とした場合の特性を表
1に示す。測定方法は実施例1と同様である。
Table 1 shows the characteristics when the pellets were used as electrodes. The measuring method is the same as in Example 1.

【0030】実施例3 200メッシュのニッケル粉末と、粉末状のフェノール
樹脂とレゾール樹脂を混合し、ペースト状にしたものと
を混合し、これをアルゴン雰囲気下で20℃/時間の昇
温速度で900℃まで昇温し、900℃で10時間保つ
ことにより焼成を行った。このときできたものは、みか
けの表面積3.3cm2、厚さ2mm、炭素量7.6m
gであった。
Example 3 A 200-mesh nickel powder was mixed with a powdery phenol resin and a resole resin to form a paste, which was then mixed at a rate of 20 ° C./hour in an argon atmosphere. The temperature was raised to 900 ° C., and the firing was performed by maintaining the temperature at 900 ° C. for 10 hours. The resulting product had an apparent surface area of 3.3 cm 2 , a thickness of 2 mm, and a carbon content of 7.6 m.
g.

【0031】この断面概略図を図3に示す。実施例1の
ぺレットと同様の構造を有している。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view. It has the same structure as the pellet of the first embodiment.

【0032】これを電極とし、実施例1と同様の測定を
行った場合の特性を表1に示す。
Table 1 shows the characteristics when the same measurement as in Example 1 was carried out using this as an electrode.

【0033】突施例4 200メッシュのニッケル粉末と150メッシュの銅粉
末の混合物と、エポキシ樹脂と硬化剤ポリアミド樹脂と
を混合し、硬化させたものを、アルゴン雰囲気下で20
℃/時間の昇温速度で900℃で10時間保つことによ
り焼成を行った。このときできたものは、みかけの表面
積2.8cm2、厚さ4mm、炭素量5.3mgであっ
た。
Projection Example 4 A mixture of a 200-mesh nickel powder and a 150-mesh copper powder, an epoxy resin and a curing agent polyamide resin were mixed and cured, and the mixture was cured under argon atmosphere for 20 minutes.
The calcination was performed by maintaining the temperature at 900 ° C. for 10 hours at a rate of temperature rise of 10 ° C./hour. The resulting product had an apparent surface area of 2.8 cm 2 , a thickness of 4 mm, and a carbon content of 5.3 mg.

【0034】この断面概略図を図4に示す。ニッケル粉
末と銅粉末は一部で合金を形成し、また焼結体1を形成
し、この焼結体1と炭素体2との界面にはニッケル・銅
合金またはニッケルと炭素との固溶体または化合物Ni
3Cの層3が形成され、多数の空孔4を有する構造とな
っている。
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of this. The nickel powder and the copper powder partially form an alloy, and form a sintered body 1. At the interface between the sintered body 1 and the carbon body 2, a nickel-copper alloy or a solid solution or a compound of nickel and carbon is formed. Ni
A layer 3 of 3 C is formed, and has a structure having many holes 4.

【0035】これを電極とし、実施例1と同様の測定を
行った場合の特性を表1に示す。
Table 1 shows the characteristics when this was used as an electrode and the same measurement as in Example 1 was performed.

【0036】実施例5 200メッシュのニッケル粉末を重量部で5部と酸化鉄
(III)1部を混合したものとカルボキシメチルセルロ
ースを体積比で1対2にした混合物をペレットにし、ア
ルゴン雰囲気下で20℃/時間の昇温速度で900℃ま
で昇温し、900℃で10時間保つことにより焼成を行
った。このときできたペレットは、直径1.5cm、厚
さ3mm、炭素量5.4mgであった。
Example 5 A mixture of 5 parts by weight of 200 mesh nickel powder and 1 part of iron (III) oxide and a mixture of carboxymethylcellulose at a volume ratio of 1: 2 were pelletized under an argon atmosphere. The temperature was raised to 900 ° C. at a rate of 20 ° C./hour, and the firing was performed by maintaining the temperature at 900 ° C. for 10 hours. The resulting pellet had a diameter of 1.5 cm, a thickness of 3 mm, and a carbon content of 5.4 mg.

【0037】この断面概略図を図5に示す。ニッケル粉
末と酸化鉄粉末は一部で合金を形成し、また焼結体1を
形成し、この焼結体1と炭素体2との界面にはニッケ
ル,鉄またはニッケル・鉄合金と炭素との固溶体、化合
物Fe3C,Ni3Cの層3が形成され、多数の空孔4を
有する構造となっている。また、酸化鉄は焼成過程にお
いて還元され、鉄となる。他の金属酸化物粉末を用いた
場合も、焼成により還元され金属となる。
FIG. 5 is a schematic sectional view of this embodiment. The nickel powder and the iron oxide powder partially form an alloy and form a sintered body 1. An interface between the sintered body 1 and the carbon body 2 is formed of nickel, iron or a nickel-iron alloy and carbon. A layer 3 of a solid solution, compounds Fe 3 C and Ni 3 C is formed, and has a structure having many holes 4. Further, iron oxide is reduced in the firing process to become iron. When another metal oxide powder is used, it is reduced by firing to become a metal.

【0038】これを電極とし、実施例1と同様の測定を
行った場合の特性を表1に示す。
Table 1 shows the characteristics when this was used as an electrode and the same measurement as in Example 1 was performed.

【0039】実施例6 200メッシュのニッケル粉末と、粉末状のフェノール
樹脂とレゾール樹脂を混合しペースト状にしたものとを
混合し、これをアルゴン雰囲気下で20℃/時間の昇温
速度で900℃まで昇温し、900℃で10時間保つこ
とにより焼成を行った。この焼成物は見かけの表面積が
1.8cm2、厚さ0.75mm、炭素量39.4mg
であった。
Example 6 A mixture of 200 mesh nickel powder and a powdered phenol resin and resole resin which were made into a paste was mixed at a heating rate of 20 ° C./hour in an argon atmosphere at 900 ° C. The temperature was raised to 900C and the firing was performed by maintaining the temperature at 900C for 10 hours. This calcined product has an apparent surface area of 1.8 cm 2 , a thickness of 0.75 mm, and a carbon content of 39.4 mg.
Met.

【0040】この断面概略図を図6に示す。実施例1の
ぺレットと同様の構造を有しているが、炭素体2が焼結
体1よりも多くを占めている。
FIG. 6 shows a schematic sectional view of this. It has the same structure as the pellet of the first embodiment, but the carbon body 2 occupies more than the sintered body 1.

【0041】これを電極とし、実施例1と同様の測定を
行った場合の特性を表1に示す。
Table 1 shows the characteristics when the same measurement as in Example 1 was performed using this as an electrode.

【0042】比較例1 フェノール樹脂をアルゴン雰囲気下で20℃/時間の昇
温速度で900℃まで昇温し、900℃で10時間保つ
ことにより焼成を行った。これから5.7mgをとり分
けた。そして実施例1と同様の測定を行った場合の特性
を表1に示す。尚、集電をとるためにニッケルメッシュ
に挟み込んで測定を行った。
Comparative Example 1 A phenol resin was heated to 900 ° C. at a rate of 20 ° C./hour in an argon atmosphere, and calcined at 900 ° C. for 10 hours. From this, 5.7 mg was taken. Table 1 shows the characteristics when the same measurement as in Example 1 was performed. In addition, in order to collect electricity, the measurement was carried out by sandwiching between nickel meshes.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】実施例7 多孔度約95%の発泡状ニッケル基板(みかけの表面積
1.5cm2,厚さ5mm)に、カルボキシメチルセル
ロース50mgをぬり込んだものをアルゴン雰囲気下で
20℃/時間の昇温速度で900℃まで昇温し、900
℃で10時間保つことにより焼成を行った。このとき、
得られた炭素は4.2mgであった。
EXAMPLE 7 50 mg of carboxymethylcellulose was immersed in a foamed nickel substrate (apparent surface area: 1.5 cm 2 , thickness: 5 mm) having a porosity of about 95% at a rate of 20 ° C./hour in an argon atmosphere. The temperature is raised to 900 ° C at a rate of 900
Calcination was performed by maintaining at 10 ° C. for 10 hours. At this time,
The obtained carbon was 4.2 mg.

【0045】この断面概略図を図7に示す。発泡状ニッ
ケル基板11表面に炭素体2が結着し、これら界面には
ニッケルと炭素の固溶体または化合物からなる層3が形
成されている。
FIG. 7 shows a schematic sectional view of this. The carbon body 2 is bonded to the surface of the foamed nickel substrate 11, and a layer 3 made of a solid solution or a compound of nickel and carbon is formed at the interface between them.

【0046】これを電極とし、実施例1と同様の測定を
行った場合の特性を表2に示す。
Table 2 shows the characteristics when this was used as an electrode and the same measurement as in Example 1 was performed.

【0047】実施例8 コバルト粉末を分散粒子としたワット浴(NiSO4
7H2O 300g/l,NiC12・6H2O 45g
/l,H3BO3 35g/l,浴温60℃)を用いて、
コバルト粒子を取り込んだニッケル多孔体(みかけの表
面積4cm2,厚さ2mm)に、ポリアクリル酸水溶液
を数回含浸させた。これを、アルゴン雰囲気下で20℃
/時間の昇温速度で900℃まで昇温し、900℃で1
0時間保つことにより焼成を行った。このとき得られた
炭素は1.3mgであった。
Example 8 A Watts bath (NiSO 4.
7H 2 O 300g / l, NiC1 2 · 6H 2 O 45g
/ L, with H 3 BO 3 35g / l, the bath temperature 60 ° C.),
The nickel porous body (apparent surface area 4 cm 2 , thickness 2 mm) incorporating the cobalt particles was impregnated several times with an aqueous solution of polyacrylic acid. This is heated at 20 ° C. in an argon atmosphere.
The temperature is raised to 900 ° C at a heating rate of
The calcination was performed by keeping 0 hours. The carbon obtained at this time was 1.3 mg.

【0048】これを電極とし、実施例7と同様の測定を
行った場合の特性を表2に示す。
Table 2 shows the characteristics when this was used as an electrode and the same measurement as in Example 7 was performed.

【0049】実施例9 ニッケル粉末を焼結させた多孔度約50%の基板(みか
けの表面積2cm2,厚さ5mm)に、フェノール樹脂
とレゾール樹脂(液状フェノール樹脂)を混合したもの
をぬり込んで、アルゴン雰囲気下で20℃/時間の昇温
速度で900℃まで昇温し、900℃で10時間保つこ
とにより、焼成を行った。このとき得られた炭素は1
1.5mgであった。
Example 9 A mixture of a phenol resin and a resole resin (liquid phenol resin) was applied to a substrate (apparent surface area: 2 cm 2 , thickness: 5 mm) obtained by sintering nickel powder and having a porosity of about 50%. Then, in an argon atmosphere, the temperature was raised to 900 ° C. at a rate of 20 ° C./hour, and the temperature was maintained at 900 ° C. for 10 hours, thereby firing. The carbon obtained at this time is 1
1.5 mg.

【0050】これを電極とし、実施例7と同様の測定を
行った場合の特性を表2に示す。
Table 2 shows the characteristics when this was used as an electrode and the same measurement as in Example 7 was performed.

【0051】比軟例2 フェノール樹脂をアルゴン雰囲気下で20℃/時間の昇
温速度で900℃まで昇温し、900℃で10時間保つ
ことにより焼成を行った。これから、10mgをとりわ
けた。
Specific Softening Example 2 The phenol resin was heated to 900 ° C. at a heating rate of 20 ° C./hour in an argon atmosphere, and calcined at 900 ° C. for 10 hours. From this, 10 mg was taken in particular.

【0052】そして、実施例7と同様の測定を行った場
合の特性を表2に示す。尚、集電をとるためにニッケル
メッシュに挟み込んで測定を行った。
Table 2 shows the characteristics when the same measurement as in Example 7 was performed. In addition, in order to collect electricity, the measurement was carried out by sandwiching between nickel meshes.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、強度的に優れ、電子供
与性物質、電子受与性物質を多量に吸収放出できる電極
が提供される。
According to the present invention, there is provided an electrode which is excellent in strength and can absorb and discharge a large amount of an electron donating substance and an electron accepting substance.

【0055】また、本発明の製造方法によれば、本発明
の電極が容易に作製できる。
According to the manufacturing method of the present invention, the electrode of the present invention can be easily manufactured.

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

【図1】本発明の電極の第1の実施例を示す断面概略図
である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the electrode of the present invention.

【図2】本発明の電極の第2の実施例を示す断面概略図
である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the electrode of the present invention.

【図3】本発明の電極の第3の実施例を示す断面概略図
である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the electrode of the present invention.

【図4】本発明の電極の第4の実施例を示す断面概略図
である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment of the electrode of the present invention.

【図5】本発明の電極の第5の実施例を示す断面概略図
である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment of the electrode of the present invention.

【図6】本発明の電極の第6の実施例を示す断面概略図
である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a sixth embodiment of the electrode of the present invention.

【図7】本発明の電極の第7の実施例を示す断面概略図
である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a seventh embodiment of the electrode of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 焼結体 2 炭素体 3 固溶体または化合物の層 4 空孔 11 発泡状ニッケル基板 33 固溶体の層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sintered body 2 Carbon body 3 Solid solution or compound layer 4 Void 11 Foamed nickel substrate 33 Solid solution layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/00 - 4/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/00-4/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 非水系二次電池の電極に用いる炭素体で
あって、 炭素と化合して炭化物、あるいは、炭素との固溶体を形
成する金属の存在下で、固体または液体の有機化合物を
焼成することによって得られることを特徴とする炭素
体。
1. A carbon material used for an electrode of a non-aqueous secondary battery, wherein a solid or liquid organic compound is calcined in the presence of a metal which combines with carbon to form a carbide or a solid solution with carbon. A carbon body characterized in that it is obtained by:
【請求項2】 前記炭素体が、前記金属との相互作用に
より得られた層状構造部分を含むことを特徴とする請求
項1記載の炭素体。
2. The method according to claim 1, wherein the carbon body interacts with the metal.
The carbon body according to claim 1 , further comprising a layered structure obtained by the method .
【請求項3】 前記金属が多孔質体であることを特徴と
する請求項1又は2に記載の炭素体。
3. The carbon body according to claim 1, wherein the metal is a porous body.
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