[发明专利]二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及使用正极、负极、非水电解液的二次电池。

背景技术

近年来，伴随视频摄象机或笔记本式个人计算机等便携式机器的普及，对小型大容量的二次电池的需求增大。现在使用的二次电池几乎都是使用碱性电解液的镍-镉电池，但电池电压低到约为1.2V时，难以提高能量密度。因此，为了提高能量密度，研究出了一种负极采用锂的二次电池。

可是，在负极采用锂的二次电池中，由于反复充放电，锂呈树枝状(枝状晶)生长，容易产生引起短路、缩短寿命等不良情况。因此，提出了负极采用各种碳素材料、利用碳素材料对锂离子的吸附与释放性能的二次电池的方案。作为由这样的利用碳素材料吸附与释放锂离子的负极构成的二次电池，已知有特开昭57-208079号公报、特开昭58-93176号公报、特开昭58-192266号公报、特开昭62-90863号公报、特开昭62-122066号公报、特开平3-66856号公报等。

可是，在现有的技术中，充放电容量不够大。

实施发明用的最佳形态

本发明为了解决上述课题，具有以下结构。

「二次电池的特征在于使用含有平均长度小于100μm的碳素纤维和导电剂的电极。」

本发明的二次电池是涉及使用正极、负极、非水电解液的二次电池，二次电池的结构及其制造方法不特别限定。

在本发明的二次电池的优点在于良好地吸附与释放锂离子，在这方面最好使用碳素纤维。该碳素纤维的原料和制造方法能够不被特别限定地使用。作为原料，可以举出石油或煤等制成的焦炭或沥青、木材等的植物、天然气或低碳烃化合物等低分子有机化合物、聚丙烯腈、苯酚树脂或糠醇树脂等合成高分子等，根据这些原料或用途的不同，经过在700～3000℃的温度下进行烧成的碳素化或石墨化的处理，获得碳素材料。作为碳素纤维的性质，可以举出密度、结晶厚度(Lc)、结晶面间隔(d002)、电阻、强度、弹性模数等。可以根据作为目标的二次电池的电极特性适当地决定这些特性。例如，Lc最好在20μ以下，又如，d002最好在0.335～0.370nm左右。

在本发明中，与将碳素纤维制成长纤维使用的情况相比较，由于电极内的空隙增多，所以能令人相当满意地获得达到本发明的目的的充放电容量大的二次电池。再者，由于使用粉末状的碳素纤维，所以能与粘结剂、导电剂一起加溶剂中制成糊膏，通过涂刷该糊剂能容易地制成电极。作为这样的粉末状碳素纤维，其平均长度需要小于100μm，另外，在80μm以下、50μm以下则更好。平均长度在100μm以上时，制成糊剂涂刷时难以形成均匀的糊剂，不仅存在难以获得均匀的涂刷膜，而且存在即使涂成膜状时电极的容量也低的问题。估计这可能是由于平均长度在100μm以上时，则不容易填充，体积密度变小，活性物质之间的接触电阻变大的原因造成的。

作为将碳素纤维制成粉末状使用的二次电池，有特开平5-174820。在特开平5-174820中，记载着能使用纤维状的用丙烯腈类聚合物烧成的碳素，长度最好在100μm～1mm的范围内，这一点与本发明不同。

这里所说的＂平均长度＂可以如下求得，即例如通过SEM等的观察，测定出20个以上的粉末状碳素材料沿纤维轴方向的长度。另外，作为这种＂截断＂的方法不特别限定，可以采用切断、粉碎等方法。

另外，如果碳素纤维的平均长度比电极的涂刷厚度长，则通过隔离物与正极相对时容易发生短路，所以如果将电极的涂刷厚度设为A，将碳素纤维的平均长度设为B时，则这样的碳素纤维的平均长度最好是B≤A，更好的是1.5B≤A，或2B≤A。作为碳素纤维可以举出由聚丙烯腈(PAN)得到的PAN类碳素纤维、由石油或煤等的沥青得到的沥青类碳素纤维、由纤维素得到的纤维素类碳素纤维、由低分子有机化合物的气体得到的气相生长碳素纤维等，但除此之外，即使采用通过烧固聚乙烯醇、木质素、聚氯乙烯、聚酰亚胺、苯酚树脂、糠醇等获得的碳素纤维也没有关系。在这些碳素纤维中，可以根据所使用的电池特性，适当地选择满足这些特性的碳素纤维，但最好是PAN类碳素纤维、沥青类碳素纤维、气相生长碳素纤维。特别是从对锂离子的吸附与释放性能好这一点来说，最好是PAN类碳素纤维或沥青类碳素纤维，其中最好使用东丽(株)制造的＂トレカ＂T系列或M系列等的PAN类碳素纤维，或烧成中间相沥青焦碳获得的沥青类碳素纤维。