(57)【要約】【課題】本発明は、正極、負極および非水系電解液を有する非水系電解液蓄電素子であって高容量の非水系電解液蓄電素子を提供することを目的とする。【解決手段】正極、負極および非水系電解液を有する非水系電解液蓄電素子であって、前記正極が、黒鉛粒子と該黒鉛粒子を被覆する結晶性の炭素よりなる炭素層とからなる黒鉛−炭素複合粒子および活性炭を含む電極であり、少なくとも、アニオンを吸蔵及び放出可能であることを特徴とする非水系電解液蓄電子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極および非水系電解液を有する非水系電解液蓄電素子であって、
前記正極が、黒鉛粒子と該黒鉛粒子を被覆する結晶性の炭素よりなる炭素層とからなる黒鉛−炭素複合粒子および活性炭を含む電極であり、少なくとも、アニオンを吸蔵及び放出可能である
ことを特徴とする非水系電解液蓄電子。
【請求項２】
前記黒鉛粒子が鱗片状の黒鉛粒子であることを特徴とする請求項１に記載の非水系電解液蓄電素子。
【請求項３】
前記負極が、金属リチウム及び／又はリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な電極であり、前記非水系電解液が非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液であることを特徴とする請求項１または２に記載の非水系電解液蓄電素子。
【請求項４】
前リチウム塩がＬｉＢＦ４であることを特徴とする請求項３に記載の非水系電解液蓄電素子。
【請求項５】
前記非水系電解液が８０質量％以上のプロピレンカーボネートを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非水系電解液蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水系電解液蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電気製品の軽量化、小型化に伴い、高いエネルギー密度を持つ非水系電解液二次電池の開発が進められている。また、非水系電解液二次電池の適用分野が拡大するにつれて、その電池特性の改善が要望されている。
【０００３】
非水系電解液二次電池は、少なくとも、正極及び負極と、非水系溶媒にリチウム塩を溶解した非水系電解液とから構成される。その負極としては、金属リチウム、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な金属及び金属化合物（酸化物、リチウムとの合金などを含む）、炭素質材料が用いられている。
【０００４】
炭素質材料としては、例えばコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等が提案されている。このような非水系電解液二次電池では、リチウムが金属状態で存在しないためデンドライトの形成が抑制され、電池寿命と安全性を向上させることができる。特に人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛系炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池は、高容量化の要求に応えるものとして注目されている。
【０００５】
その２種類目は、導電性高分子や炭素質材料のような、正極において、主としてアニオンのみが挿入・脱離されるものであり、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、黒鉛等が挙げられる。
この２種類目の正極活物質を使用する電池では、電解液中から、正極に例えばＰＦ６−、ＢＦ４−等のアニオンが挿入され、負極にＬｉ＋が挿入されることにより充電が行われ、正極からＢＦ４−，ＰＦ６−等、負極からＬｉ＋が脱離することにより放電が行われる。
このような電池の例として正極に黒鉛、負極にピッチコークス、電解液にプロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒に過塩素酸リチウムを溶解させたものを用いたものが、デュアルカーボンセルとして知られている。
【０００６】
従来知られているもので、正極に対して高電圧まで充電し、かつ放電できた例として、非特許文献１に、黒鉛を正極とし、スルホランにＬｉＢＦ４を溶解した電解液を使用し、参照極をリチウムとした場合に５．２Ｖまで充電できた例が記載されているが、これ以上の電位までの充電は行われていないのが常識であった。
【０００７】
一方、正極材料に黒鉛を用い負極材料に炭素質材料を用いた電気二重層キャパシタは、従来の活性炭を電極に用いた蓄電デバイスと較べて電気容量並びに耐電圧性に優れたものである（特許文献１参照）。また、負極材料として、チタン酸化物を含有し、高容量化を達成した例が特許文献２に、電池の正極に共重合材を添加する例が特許文献３に開示されている。
【０００８】
以上のような技術背景の中、正極に黒鉛、負極にチタン酸リチウムを用いた検討が精力的に行われている（特許文献４〜１０）。
さらに、活性炭添加の影響を論じた文献として非特許文献２がある。本文献では、活性炭の添加により、導電性、密度の変化が報告されている。
さらに、活性炭を混合したリチウム二次電池に関する発明が出願されている。（特許文献１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に非水系電解液蓄電素子のさらなる容量の増加が期待されている。そこで、本発明は高容量の非水系電解液蓄電素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、次の（１）の発明によって解決される。
（１）正極、負極および非水系電解液を有する非水系電解液蓄電素子であって、前記正極が、黒鉛粒子と該黒鉛粒子を被覆する結晶性の炭素よりなる炭素層とからなる黒鉛−炭素複合粒子および活性炭を含む電極であり、少なくとも、アニオンを吸蔵及び放出可能であることを特徴とする非水系電解液蓄電子。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高容量の非水系電解液蓄電素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の蓄電素子の充電容量の関係を示す図。
【図２】比較例１の蓄電素子の充電容量の関係を示す図。
【図３】比較例３で用いた炭素材料のＸ線結晶解析チャートを示す図である。
【図４】炭素被覆装置の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
また、本発明は下記（１）の非水系電解液蓄電素子に係るものであるが、次の（２）〜（５）をも実施の形態として含むので、これらの実施形態についても合わせて説明する。
(１) 正極、負極および非水系電解液を有する非水系電解液蓄電素子であって、前記正極が、黒鉛粒子と該黒鉛粒子を被覆する結晶性の炭素よりなる炭素層とからなる黒鉛−炭素複合粒子および活性炭を含む電極であり、少なくとも、アニオンを吸蔵及び放出可能であることを特徴とする非水系電解液蓄電子。
(２)前記黒鉛粒子が鱗片状の黒鉛粒子であることを特徴とする上記（１）に記載の非水系電解液蓄電素子。
(３)前記負極が、金属リチウム及び／又はリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な電極であり、前記非水系電解液が非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の非水系電解液蓄電素子。
(４)前記リチウム塩がＬｉＢＦ４であることを特徴とする上記（３）に記載の非水系電解液蓄電素子。
(５)前記非水系電解液が８０質量％以上のプロピレンカーボネートを含むことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の非水系電解液蓄電素子。
【００１４】
＜正極＞
＜＜正極材＞＞
本発明で用いる正極材としては、黒鉛粒子および活性炭を含有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、必要に応じて結着剤、増粘剤、導電剤などを含むものが挙げられる。
【００１５】
−正極活物質−
前記正極活物質としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛（グラファイト）、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも人造黒鉛、天然黒鉛が特に好ましい。また、炭素質材料としては、結晶性が高い炭素質材料が好ましい。この結晶性はＸ線回折やラマン分光分析などで評価することができ、例えば、ＣｕＫα線を用いた粉末Ｘ線回折パターンにおいて、Ｉ２θ＝２２．３とＩ２θ＝２６．４の比（Ｉ２θ＝２２．３／Ｉ２θ＝２６．４）が０．４以下であることが好ましい。
なお、Ｉ２θ＝２２．３は、２θ＝２２．３°における回折ピーク強度であり、
Ｉ２θ＝２６．４は、２θ＝２６．４°における回折ピーク強度である。
前記炭素質材料の窒素吸着によるＢＥＴ比表面積は、１〜１００ｍ２／ｇが好ましく、レーザー回折・散乱法により求めた平均粒径（メジアン径）は、０．１〜１００μｍが好ましい。
【００１６】
正極の炭素質材料としては黒鉛−炭素複合粒子が好ましい。黒鉛−炭素複合粒子とは、黒鉛粒子の表面に炭素の被覆層つまりは炭素層を形成した複合体粒子を指す。この黒鉛−炭素複合粒子を正極に用いると、充放電速度が著しく向上する。
分極性電極では、炭素質材料の表面に電解質が吸着して静電容量が発現する。そのため静電容量の向上には炭素質材料の表面積の増大が有効と考えられている。この考え方は、本来多孔性である活性炭のみならず、黒鉛類似の微結晶炭素を有する非多孔性炭素にも当て嵌まる。非多孔性炭素が静電容量を発現するのは最初の充電（電界賦活）により不可逆的に膨張した後である。してみれば、この最初の充電によって電解質イオンや溶媒が層間をこじ開ける結果、非多孔性炭素も、理論上、多孔化されているからである。
【００１７】
他方、黒鉛は活性炭や非多孔性炭素と比べて比表面積が非常に小さく、結晶性が高い。
また、黒鉛は最初の充電時から静電容量を発現し、充電時の膨張も可逆的であり、膨張率も低い。したがって、黒鉛は電界賦活によっても多孔化されない挙動を示す。つまり、理論上、静電容量を発現するのに非常に不利な材料である。
【００１８】
黒鉛粒子の表面に被覆される炭素としては結晶性のものを用いる。粒子の表面に被覆される炭素が結晶性であると、イオンの吸脱着速度が向上するという利点が得られる。
なお、黒鉛粒子の表面に非結晶性炭素又は低結晶性炭素を被覆した材料は公知であり、例えば、化学蒸着法を用いて黒鉛を低結晶性炭素で被覆した複合材料、黒鉛を平均面間隔ｄ００２が０．３３７ｎｍ以上の炭素で被覆した複合材料、及び黒鉛をアモルファス炭素で被覆した複合材料等が挙げられる。
【００１９】
黒鉛粒子の表面に結晶性炭素を被覆する方法としては、流動床式の反応炉を用いる化学蒸着処理が優れている。化学蒸着処理の炭素源として使用する有機物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン等の芳香族炭化水素や、メタン、エタン、プロパン等の脂肪族炭化水素を挙げることができる。
【００２０】
流動床式反応炉には、これらの有機物を窒素等の不活性ガスと混合して導入する。混合ガス中の有機物の濃度は、２〜５０モル％が好ましく、５〜３３モル％がより好ましい。
化学蒸着処理温度は、８５０〜１２００℃が好ましく、９５０〜１１５０℃がより好ましい。このような条件で化学蒸着処理を行うことにより、黒鉛粒子の表面を結晶性炭素のＡＢ面（即ちベーサル面）で均一かつ完全に被覆することができる。
【００２１】
炭素層の形成に必要な炭素の量は、黒鉛粒子の粒子径及び形状によって異なるが、複合材料全体の０．１〜２４％質量％が好ましく、０．５〜１３質量％がより好ましく、４〜１３質量％が更に好ましい。０．１質量％未満では被覆の効果が得られず、逆に２４質量％より多いと、黒鉛の割合が低下するので、充放電量が低下する等の不都合を生じる。
【００２２】
原料に用いる黒鉛粒子は天然でも人造でもよいが、比表面積が１０ｍ２／ｇ以下のものが好ましく、より好ましくは７ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは５ｍ２／ｇ以下である。比表面積は吸着剤としてＮ２やＣＯ２などを用いたＢＥＴ法により決定することができる。  また、黒鉛は高結晶性のものが好ましい。例えば、００２面の結晶格子定数Ｃ０は０．６７〜０．６８ｎｍ、好ましくは０．６７１〜０．６７４のものがよい。
更に、ＣｕＫα線を用いたＸ線結晶回折スペクトルにおける００２ピークの半値幅は、
０．５未満、好ましくは０．１〜０．４、より好ましくは０．２〜０．３のものがよい。
黒鉛の結晶性が低いと電気二重層キャパシタの不可逆容量が増大する傾向がある。
【００２３】
黒鉛は、グラファイト層に適度な乱れを生じ、ベーサル面とエッジ面の比が、ある一定の範囲に入るものが好ましい。グラファイト層の乱れは、例えば、ラマン分光分析の結果に現れる。好ましい黒鉛は、ラマン分光スペクトルにおける１３６０ｃｍ−１のピーク強度「Ｉ（１３６０）」と、１５８０ｃｍ−１のピーク強度「Ｉ（１５８０）」の比「Ｉ（１３６０）／Ｉ（１５８０）」が０．０２〜０．５、好ましくは０．０５〜０．２５、より好ましくは０．１〜０．２、更に好ましくは、０．１３〜０．１７のものである。
【００２４】
なお、ＣＶＤ処理を施すと該強度比は成立せず、２．５以上の値を示す。被覆した炭素が基材よりも結晶性が低いためと見られる。
また、好ましい黒鉛はＸ線回折の結果で特定することもできる。つまり、Ｘ線結晶回折スペクトルにおける菱面体晶のピーク強度「Ｉｂ」と、六方晶のピーク強度「Ｉａ」の比「Ｉｂ／Ｉａ」が０．３以上、好ましくは０．３５〜１．３となる黒鉛である。
【００２５】
黒鉛粒子の形状や寸法は、得られる黒鉛−炭素複合粒子が分極性電極に成形できる範囲であれば特に限定されない。例えば、薄片状黒鉛粒子、圧密化黒鉛粒子及び球状化黒鉛粒子等を使用できる。これら黒鉛粒子の性状及び製造方法は公知である。
薄片状黒鉛粒子は一般に厚みが１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下であり、かつ、最大粒子長は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。
【００２６】
−−薄片状黒鉛粒子−−
薄片状黒鉛粒子は天然黒鉛や人造黒鉛を化学的又は物理的方法で粉砕して得られる。
例えば、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、高結晶性熱分解黒鉛等の人造黒鉛材料を硫酸と硝酸の混酸で処理、加熱して膨張黒鉛を得た後、超音波法などで粉砕して得る方法、硫酸中で電気化学的に黒鉛を酸化して得られる黒鉛−硫酸の層間化合物や、黒鉛−テトラヒドロフラン等の黒鉛−有機物の層間化合物を、外熱式炉、内熱式炉、レーザー加熱等により急速加熱処理して膨張化させ、粉砕する、等の公知の方法に従って製造することができる。
また天然黒鉛や人造黒鉛を例えばジェットミルなどで機械的に粉砕して得ることが出来る。
【００２７】
上記薄片状黒鉛粒子は、例えば、天然黒鉛や人造黒鉛を、薄片化及び粒子化することにより得られる。薄片化及び粒子化の方法としては、例えばこれらを超音波や各種粉砕機を用いて機械的又は物理的に粉砕する方法がある。
天然黒鉛や人造黒鉛をジェットミルなどシェアをかけない粉砕機で粉砕薄片化した黒鉛粒子は、ここでは特に鱗片状黒鉛粒子と呼ぶ。これに対し、膨張黒鉛を、超音波などを用いて粉砕、薄片化した黒鉛粒子をここでは特に葉片状黒鉛とよぶ。
薄片状黒鉛粒子は２０００℃〜２８００℃で０．１〜１０時間程度、不活性雰囲気中でアニーリングし、更に結晶性を高めてもよい。
【００２８】
−−圧密化黒鉛粒子−−
圧密化黒鉛粒子は嵩密度が高い黒鉛粒子であり、一般にタップ密度が０．７〜１．３ｇ／ｃｍ３である。ここでいう圧密化黒鉛粒子とは、アスペクト比が１〜５の紡錘状をなす黒鉛粒子を１０体積％以上含むか、又は、アスペクト比が１〜１０の円盤状の黒鉛粒子を５０体積％以上含むものをいう。
【００２９】
圧密化黒鉛粒子は、原料黒鉛粒子を圧密化することにより製造することができる。
原料黒鉛粒子としては、天然黒鉛、人造黒鉛のいずれを用いても良いが、結晶性の高さと入手の容易さとから、天然黒鉛が好ましい。黒鉛はそのまま粉砕して原料黒鉛粒子にすることができるが、上述の薄片状黒鉛粒子を原料黒鉛粒子としてもよい。
圧密化処理は、原料黒鉛粒子に衝撃を加えることにより行う。振動ミルを用いる圧密化処理は、特に圧密化を高くでき、より好ましいものである。振動ミルの例としては、振動ボールミル、振動ディスクミル、振動ロッドミル等が挙げられる。
【００３０】
アスペクト比の大きな鱗片状の原料黒鉛粒子を圧密化処理すると、原料黒鉛粒子は主に黒鉛のベーサルプレーン（基礎面）で積層しながら二次粒子化し、同時に積層した二次粒子の端部は丸く削られて厚みのあるアスペクト比が１〜１０の円盤状、又はアスペクト比が１〜５の紡錘状に変化し、アスペクト比の小さな黒鉛粒子に変換される。
このようにして黒鉛粒子をアスペクト比の小さなものに変換した結果、黒鉛粒子は高結晶性であるにもかかわらず、等方性に優れ、タップ密度が高い黒鉛粒子が得られる。
そのため、得られる黒鉛−炭素複合粒子を分極性電極に成型する場合、黒鉛スラリー中の黒鉛濃度を高くすることができ、成型後の電極は、黒鉛の密度が高くなる。
【００３１】
−−球状化黒鉛粒子−−
球状化黒鉛粒子は、高結晶性黒鉛を比較的破砕力の小さい衝撃式粉砕機で粉砕しながら薄片を集めて、圧縮球状化することにより得られる。衝撃式粉砕機としては、例えばハンマーミルやピンミルを使用することができる。回転するハンマーやピンの外周線速度は、５０〜２００ｍ／秒程度が好ましい。また、これらの粉砕機に対する黒鉛の供給や排出は、空気等の気流に同伴させて行うことが好ましい。
【００３２】
黒鉛粒子の球状化の程度は粒子の長軸と短軸の比「長軸／短軸」で表すことができる。
即ち、黒鉛粒子の任意の断面において、重心で直交する軸線のうち「長軸／短軸」が最大となるものを選んだときに、この比が１に近い程、真球に近いことになる。
前記球状化処理により「長軸／短軸」を容易に４以下（１〜４）とすることができる。
また球状化処理を充分に行えば「長軸／短軸」を２以下（１〜２）とすることができる。
【００３３】
高結晶性黒鉛は、炭素粒子が網目構造を形成して平面上に広がるＡＢ面が多数積層することにより厚みを増し、塊状に成長したものである。積層したＡＢ面相互間の結合力（Ｃ軸方向の結合力）は、ＡＢ面の結合力に比べて遥かに小さいので、粉砕すると結合力の弱いＡＢ面の剥離が優先して、得られる粒子は鱗片状となりやすい。黒鉛結晶のＡＢ面に垂直な断面を電子顕微鏡で観察すると、積層構造を示す筋状の線を観察することができる。
鱗片状黒鉛の内部組織は単純であり、ＡＢ面に垂直な断面を観察すると、積層構造を示す筋状の線は常に直線状であり、平板状の積層構造である。
【００３４】
これに対し、球状化黒鉛粒子の内部組織は、積層構造を示す筋状の線は曲線状のものが多く、また空隙も多く見られ、著しく複雑な組織になっている。即ち、あたかも鱗片状（板状）の粒子が折り畳まれ、或いは丸め込まれたような状態で球状化している。
このように、元々直線状であった積層構造が、圧縮力等によって曲線状に変化することは「褶曲」といわれる。
【００３５】
球状化黒鉛粒子について更に特徴的なことは、不作為に選んだ断面であっても、粒子の表面付近が、表面の丸みに沿った曲線状の積層構造となっていることである。即ち、球状化黒鉛粒子の表面は、概ね褶曲した積層構造で覆われており、外表面は黒鉛結晶のＡＢ面（即ちベーサル面）となっている。
【００３６】
黒鉛−炭素複合粒子を含有する正極は、炭素質材料として黒鉛−炭素複合粒子を用いて従来と同様の方法により作製することができる。
例えば、シート状の分極性電極を作製するには、上述の黒鉛−炭素複合粒子の粒度を整えた後、必要に応じて、黒鉛−炭素複合粒子に導電性を付与するための導電性補助剤、結着剤を添加して混練し、圧延伸によりシート状に成形することにより行う。
【００３７】
導電性補助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラックなどを用いることができる。また、結着剤としては、例えばポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などを用いることができる。
【００３８】
さらに、本発明においては炭素質電極としては活性炭が使用されている。
活性炭とは、無数の微細な孔を有するために非常に大きな比表面積を有する無定形炭素をいう。本明細書では約１０００ｍ２／ｇ以上の比表面積を有する無定形炭素を活性炭と呼ぶ。
【００３９】
電極部材として使用する際には、活性炭は他の成分と混合されて、金属シートや金属箔で裏打ちすることによって層状に成形されている。電気はこの金属シートや金属箔を通じて層に導入され、層から引き出される。通電すると、活性炭の層は層内で分極することによって静電容量を発現する。活性炭の層のように、分極して静電容量を示す電極を分極性電極という。また、分極性電極を支持する導電材を集電極という。
【００４０】
炭素質材料は黒鉛類似の微結晶炭素を有し、比表面積は活性炭と比較して小さい非多孔性炭素質を用いることもできる。
非多孔性炭素質材料は、電圧を印加すると、黒鉛類似の微結晶炭素の層間に電解質イオンが溶媒を伴いながら挿入されて、電気二重層を形成すると考えられている。
【００４１】
有機電解液中に非多孔性炭素質電極を浸してなる電気二重層キャパシタが知られている。有機電解液はイオン伝導性を示す必要があり、溶質はカチオンとアニオンとが結合した塩である。カチオンとしては低級脂肪族４級アンモニウム、低級脂肪族４級ホスホニウム及びイミダゾリウム等が記載されている。アニオンとしては４フッ化ホウ酸及び６フッ化リン酸等が記載されている。有機電解液の溶媒は極性非プロトン性有機溶媒である。具体的にはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びスルホラン等が記載されている。
【００４２】
非多孔性炭素質電極は、活性炭でなる多孔性電極に比較して数倍の静電容量を示すが、電界賦活時に高い割合で不可逆的に膨張する。炭素質電極が膨張するとキャパシタ自体の体積も増大するため、単位体積当りの静電容量は減殺され、キャパシタのエネルギー密度を十分に高めることが困難である。
【００４３】
また、活性炭や非多孔性炭素等は、ナトリウム及びカリウム等のアルカリ金属イオンの存在下に高温で加熱したり（アルカリ賦活）、初回充電を行う（電界賦活）等の賦活処理を行うことによって、はじめて静電容量を発現する。そのため、非多孔性炭素等から炭素質電極を製造する過程は危険を伴い、繁雑であり、コストがかかる。
【００４４】
分極性電極においては、炭素質材料の表面に電解質が吸着して静電容量が発現する。
そのため、静電容量の向上には炭素質材料の表面積の増大が有効と考えられている。
この考え方は本来多孔性である活性炭のみならず、黒鉛類似の微結晶炭素を有する非多孔性炭素にも当てはまる。非多孔性炭素が静電容量を発現するのは最初の充電（電界賦活）により不可逆的に膨張した後である。してみれば、この最初の充電によって電解質イオンや溶媒が層間をこじ開ける結果、非多孔性炭素も、理論上、多孔化されているからである。
【００４５】
他方、黒鉛は活性炭や非多孔性炭素と比較して比表面積が非常に小さく、結晶性が高い。また、黒鉛は最初の充電時から静電容量を発現し、充電時の膨張も可逆的であり、膨張率も低い。そうすると、黒鉛は、本来比表面積に乏しく、電界賦活によっても多孔化されない挙動を示す。
このときの、非多孔性炭素と導電性補助剤と結着剤の配合比は、一般に、１０〜１：０．５〜１０：０．５〜０．２５程度である。
【００４６】
本発明の蓄電素子は、正極に陰イオンがインターカレートされる。このインターカレーションの度合いは、活性炭を正極に含有することにより、活性炭が示す静電的な引力により増強される。この現象はインターカレーションの度合いを示したものであるため、キャパシタでは研究されたことがない。また、電池においても、通常はＬｉ＋のインターカレーションが論じられるため、本発明のように、ＢＦ４−やＰＦ６−がインターカレーションする場合の＋極による静電的な引力の効果に関する発見や発明はない。
【００４７】
−結着剤−
前記結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バオンダー、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴムなどが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４８】
−増粘剤−
前記増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼインなどが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
−導電剤−
前記導電剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５０】
＜＜正極集電体＞＞
前記正極集電体の材質、形状、大きさ、構造に特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記材質としては、導電性材料で形成されたものであればよく、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅、チタン、タンタルなどが挙げられる。中でもステンレス、アルミニウムが特に好ましい。前記形状としては、シート状、メッシュ状などが挙げられる。前記大きさとしては、非水系電解液蓄電素子に使用可能な大きさであればよい。
【００５１】
−正極の作製方法−
前記正極は、前記正極活物質に、必要に応じて結着剤、増粘剤、導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とした正極材を、正極集電体上に塗布し乾燥することにより製造することができる。
前記溶媒としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、水系溶媒でも有機系溶媒でも構わない。前記水系溶媒としては、例えば、水、アルコールなどが挙げられる。前記有機系溶媒としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、トルエンなどが挙げられる。
なお、前記正極活物質をそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極とすることもできる。
【００５２】
＜負極＞
前記負極は、負極活物質を含んでいれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、負極集電体上に負極活物質を含有する負極材を備えたものなどが挙げられる。
前記負極の形状には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平板状などが挙げられる。
【００５３】
＜＜負極材＞＞
前記負極材は、負極活物質の他に必要に応じて結着剤、導電剤等を含んでいてもよい。
−負極活物質−
前記負極活物質は、金属リチウム及び／又はリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な物質であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、炭素質材料、酸化錫、酸化アンチモン錫、一酸化珪素、酸化バナジウム等のリチウムを吸蔵・放出可能な金属酸化物；アルミニウム、錫、珪素、アンチモン、鉛、ヒ素、亜鉛、ビスマス、銅、ニッケル、カドミウム、銀、金、白金、パラジウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、ステンレス等のリチウムと合金化可能な金属；前記金属を含む合金（金属間化合物を含む）；リチウムと合金化可能な金属と該金属を含む合金とリチウムとの複合合金化合物；窒化コバルトリチウム等の窒化金属リチウムなどが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。中でも、安全性とコストの点から、炭素質材料が特に好ましい。
【００５４】
前記炭素質材料としては、例えば、コークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛（グラファイト）、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物などが挙げられる。これらの中でも人造黒鉛、天然黒鉛が特に好ましい。負極材料として用いられる黒鉛等の炭素質材料のＢＥＴ比表面積は、通常０．５〜２５．０ｍ２／ｇであり、レーザー回折・散乱法により求めたメジアン径は、通常１〜１００μｍであることが好ましい。
さらに、正極に用いた黒鉛−炭素複合粒子を用いることもできる。
【００５５】
−結着剤−
前記結着剤は特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダー、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系バインダーが特に好ましい。
【００５６】
−導電剤−
前記導電剤としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質材料などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５７】
＜＜負極集電体＞＞
前記負極集電体の材質、形状、大きさ、構造は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記負極集電体の材質としては、導電性材料で形成されたものであればよく、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅などが挙げられる。これらの中でも、ステンレス、銅が特に好ましい。
前記集電体の形状としては、シート状、メッシュ状などが挙げられる。
前記集電体の大きさは、非水系電解液蓄電素子に使用可能な大きさであればよい。
【００５８】
また、負極集電体の材料としてチタン酸リチウムを用いることもできる。チタン酸リチウムは、一般式ＬｉｘＴｉｙＯ４（０．８≦ｘ≦１．４，１．６≦ｙ≦２．２）で表されるものであり、ＣｕをターゲットとしてＸ線回折を行った場合、ピーク位置を少なくとも４．８４Å，２．５３Å，２．０９Å，１．４８Å（各±０．０２Å）に有する。そして、ピーク強度比が、４．８４Åのピーク強度：１．４８Åのピーク強度（各±０．０２Å）＝１００：３０（±１０）にあるものが好ましい。
更に、前記一般式ＬｉｘＴｉｙＯ４において、ｘ＝１，ｙ＝２、又は、ｘ＝１．３３，ｙ＝１．６６、又は、ｘ＝０．８，ｙ＝２．２のものが好ましい。
【００５９】
また、前記のチタン酸リチウムにルチル型酸化チタンが混晶する場合、Ｘ線回折のピーク位置は、チタン酸リチウムのピーク位置に対して、３．２５Å、２．４９Å、２．１９Å、１．６９Å（各±０．０２Å）のピークが増加する。
そして、好ましいピーク強度比は、３．２５Åのピーク強度：２．４９Åのピーク強度：１．６９Åのピーク強度＝１００：５０（±１０）：６０（±１０）である。
更に、前記一般式ＬｉｘＴｉｙＯ４において、ｘ＝１、ｙ＝２、又は、ｘ＝１．３３、
ｙ＝１．６６、又は、ｘ＝０．８、ｙ＝２．２のものが好ましい。
【００６０】
一方、上記のチタン酸リチウムを用いたリチウム蓄電素子の負極の製造法は、リチウム化合物と酸化チタンとを混合する工程、これらの混合物を８００℃〜１６００℃で熱処理してチタン酸リチウムを焼成する工程を有しており、焼成の出発物質となるリチウム化合物には、水酸化リチウムあるいは炭酸リチウムが用いられる。
前記熱処理温度は、より好ましくは８００℃〜１１００℃である。
【００６１】
−負極の作製方法−
前記負極を製造する方法は特に限定されない。例えば前記負極活物質に、必要に応じて結着剤、増粘剤、導電剤、溶媒等を加えてスラリー状とし、集電体の基板に塗布し乾燥することにより製造することができる。
前記溶媒としては、前記正極の作製方法の場合と同様のものを用いることができる。
また、前記負極活物質に結着剤、導電剤等を加えたものをそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としたり、蒸着、スパッタ、メッキ等の手法で負極集電体上に負極活物質の薄膜を形成することもできる。
【００６２】
＜非水系電解液＞
前記非水系電解液は、非水系溶媒に電解質塩を溶解させた電解液である。
−非水系溶媒−
前記非水系溶媒としては、非プロトン性有機溶媒を用いるが、低粘度な溶媒が好ましく、例えば鎖状又は環状のカーボネート系溶媒、鎖状又は環状のエーテル系溶媒、鎖状又は環状のエステル系溶媒などが挙げられる。
【００６３】
前記鎖状カーボネート系溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネートなどが挙げられる。
前記環状カーボネート系溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などが挙げられる。
【００６４】
前記鎖状エーテル系溶媒としては、例えば、１，２−ジメトシキエタン（ＤＭＥ）、ジエチルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、トリエチレングリコールジアルキルエーテル、テトラエチレングリコールジアルキルエーテルなどが挙げられる。
【００６５】
前記環状エーテル系溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、アルキルテトラヒドロフラン、アルコキシテトラヒドロフラン、ジアルコキシテトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、アルキル−１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキソランなどが挙げられる。
【００６６】
前記鎖状エステル系溶媒としては、例えば、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステルなどが挙げられる。
前記環状エステル系溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン（γＢＬ）、２−メチル−γ−ブチロラクトン、アセチル−γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどが挙げられる。
これらの中でも、プロピレンカーボネート（ＰＣ）を主成分として９０重量％以上含むものが好ましい。
【００６７】
−電解質塩−
電解質塩としては、非水系溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示すものが用いられる。
例えば下記のカチオン、アニオンを組み合わせたものが挙げられるが、非水系溶媒に溶解可能な様々な電解質塩が使用可能である。
カチオンとしては、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、スピロ系４級アンモニウムイオンなどが挙げられる。
アニオンとしてはＣｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＳＣＮ−、ＣｌＯ４−、ＢＦ４−、ＰＦ６−、ＳｂＦ６−、ＣＦ３ＳＯ３−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ−、（Ｃ６Ｈ５）４Ｂ−などが挙げられる。
【００６８】
容量を向上させる面からは、リチウムカチオンを有するリチウム塩が好ましい。
リチウム塩には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その例としては、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、ホウ弗化リチウム（ＬｉＢＦ４）、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、六弗化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、リチウムビストリフルオロメチルスルホニルイミド〔ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２〕、リチウムビスファーフルオロエチルスルホニルイミド〔ＬｉＮ（ＣＦ２Ｆ５ＳＯ２）２〕などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、特にＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４が好ましい。
前記リチウム塩の非水系溶媒中の濃度は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．５〜６ｍｏｌ／Ｌが好ましく、２〜４ｍｏｌ／Ｌ前後が電池の容量と出力の両立の点から特に好ましい。
【００６９】
＜セパレータ＞
前記セパレータは、正極と負極の短絡を防ぐために正極と負極の間に設けられる。
前記セパレータの材質、形状、大きさ、構造は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記セパレータの材質としては、例えば、クラフト紙、ビニロン混抄紙、合成パルプ混抄紙等の紙、セロハン、ポリエチレングラフト膜、ポリプロピレンメルトブロー不織布等のポリオレフィン不織布、ポリアミド不織布、ガラス繊維不織布などが挙げられる。
前記セパレータの形状としては、例えば、シート状が挙げられる。
前記セパレータの大きさは、非水系電解液蓄電素子に使用可能な大きさであればよい。
前記セパレータの構造は、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
【００７０】
＜非水系電解液蓄電素子の製造方法＞
本発明の蓄電素子は、前記正極、負極及び非水系電解液と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて電池外装ケース等の他の構成部材を用いることも可能である。電池を組み立てる方法には特に制限はなく、通常採用されている方法の中から適宜選択することができる。
【００７１】
−形状−
本発明の蓄電素子の形状は特に限定されず、一般に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。例えば、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。
【００７２】
充電により電解液中の溶質濃度が低下し、溶質濃度が０になると、それ以上充電ができなくなるため、正極、負極の容量に見合う量の溶質を電解液中に含有させておく必要がある。溶質濃度が低い場合、電池中に多量の電解液が必要となるため、電解液中の溶質濃度は高い方が好ましい。場合によっては、放電状態において溶質が溶媒中に析出した状態とすることも可能である。  このような点から、非水系電解液中のリチウム塩の濃度は通常０．０５〜５ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．５〜４ｍｏｌ／Ｌ、特に好ましくは１〜３ｍｏｌ／Ｌである。０．０５ｍｏｌ／Ｌを下回ると、伝導度が低下したり、正極、負極の容量に見合う溶質を確保するために多量の電解液を必要とするため、電池の重量当たり又は体積当たりのエネルギー密度が低下しやすい。また、５ｍｏｌ／Ｌを上回ると、溶質が析出したり、伝導度が低下したりする可能性がある。
【００７３】
［蓄電素子のエージング］
本発明の蓄電素子はエージングを施してもかまわない。その方法は、任意に設定するＳ
ＯＣ＝１００％以上の容量となるように、充放電を任意の回数行う。
また、正極、負極からなる電池への充電の場合には、負極の種類によって充電終止電圧を変え、正極へのリチウムを参照電極とした場合の充電終止電圧を所定の電圧とし、充電端における正極の充電状態を所定の状態とするための充電方法を規定することにより、同様な効果が得られる。
充電速度（レート）が速すぎると、正極、負極に充分に充電される前に充電終止電圧に到達するため、充分な容量が得られない。このため、定電流で充電する場合は、通常１Ｃ（１Ｃは、１時間率の放電容量による定格容量を１時間で放電する電流値である。）以下の充電速度で充電を行うことが好ましい。ただし、充電速度は過度に遅いと充電に長時間を要すため、定電流充電の場合０．０１Ｃ以上とすることが好ましい。
なお、充電終止電圧到達後、定電圧で保持しながら充電することも可能である。
【００７４】
充電時に、電池の温度が過度に高温であると非水系電解液の分解が起こりやすくなり、低温であると正極、負極への充電が不充分となりやすいため、通常、充電は室温近辺で行なわれる。
このようにして充電して得られる本発明の蓄電素子の放電方法は、放電速度、使用する負極によっても変わるが、通常、充電状態から１Ｃ以下の放電速度で、２〜３Ｖ程度の値を放電終止電圧として使用することにより、ほぼ定格の放電容量が得られる。例えば、正極活物質当たりの放電容量で６０ｍＡｈ／ｇ以上、特に８０〜１２０ｍＡｈ／ｇ程度の高放電容量を得ることができる。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、例中のリチウムを参照電極とする正極の充電終止電圧を「充電終止電圧（ｖｓ．Ｌｉ）」と称す。また、「部」又は「％」は、特に断りがない限り質量部または質量％を示す。
【００７６】
［実施例１］
黒鉛粒子としては、鱗片状天然黒鉛粒子を原料黒鉛として用い、これを振動ミルで粉砕処理して調製されたアスペクト比１〜１０の円盤状黒鉛粒子を用意した。
次いで、以下に示す方法により黒鉛粒子の分析を行った。
【００７７】
（１）比表面積
比表面積測定装置（島津製作所製「Ｇｅｍｉｎｉ２３７５」）により、ＢＥＴ比表面積を求めた。その結果、９ｍ２／ｇであった。
吸着剤として窒素を用い、吸着温度を７７Ｋとした。
【００７８】
（２）Ｘ線結晶解析
Ｘ線回折装置（株式会社リガク製「ＲＩＮＴ−ＵｌｔｉｍａＩＩＩ」）を用い、黒鉛粒子を測定した。
得られたＸ線回折スペクトルを分析して、（００２）面の結晶格子定数（Ｃ０（００２））、平均面間隔ｄ００２、及び（００２）ピーク（２θ＝２６．５°付近にあるピーク）の半値幅を決定した。
（Ｃ０（００２））は０．６７２、（００２）ピークの半値幅は０．２９９であった。
ターゲットをＣｕＫαとし、４０ｋＶ，２００ｍＡにて測定を行った。
また、菱面体晶（１０１−Ｒ）のピーク位置は２θ＝４３．３°付近にあり、そのピーク強度をＩＢとした。
六方晶（１０１−Ｈ）のピーク位置は２θ＝４４．５°付近にあり、そのピーク強度をＩＡとした。
そして、結晶構造中に存在する菱面体晶構造の割合ＩＢ／ＩＡを求めた。その結果、ＩＢ／ＩＡは１．０３２であった。
【００７９】
（３）ラマン分光分析
ラマン分光装置（日本分光株式会社製「レーザラマン分光光度計ＮＲＳ−３１００」）を用い、黒鉛粒子を測定した。
得られたラマン分光スペクトルにおいて、１３６０ｃｍ−１のピーク強度と１５８０ｃｍ−１のピーク強度との比Ｉ（１３６０）／Ｉ（１５８０）を求めた。その結果は０．３４であった。
【００８０】
（４）外部形状
日本電子（株）社製電子顕微鏡を用いて観察することにより外部形状を確認した。その結果、円盤状であった。
【００８１】
（５）タップ密度
１０ｍＬのガラス製メスシリンダーに試料を入れてタッピングし、試料の容積が変化しなくなったところで試料容積を測定し、試料重量を試料容積で除した値をタップ密度とした。その結果、タップ密度は０．７７ｇ／ｃｍ３であった。
【００８２】
黒鉛−炭素複合粒子は以下に説明する方法により製造されたものである。
黒鉛−炭素複合粒子を製造するための装置の概要を図４に示す。
１１００℃に昇温された炉内の石英製キュベットに黒鉛粒子を静置し、これにアルゴンガスをキャリアとしてトルエン蒸気を導入し、トルエンを黒鉛上に析出炭化させる。
析出炭化処理は３６００秒間行う。
得られた被覆黒鉛を分析したところ、ラマン分光スペクトルにおける１３６０ｃｍ−１のピーク強度と１５８０ｃｍ−１のピーク強度を有した。
ラマン比Ｉ（１３６０）／Ｉ（１５８０）は０．１６であった。
【００８３】
被覆率は重量の変化より算出した。被覆率は１０±３％であった。
また、炭素被覆層の結晶性はＮＭＲで確認した。つまり、天然黒鉛と結晶性炭素に導入されたＬｉイオンはそれぞれ４５ｐｐｍと１０ｐｐｍの位置にシグナルを持つ。４５ｐｐｍは天然黒鉛に挿入されたＬｉであり、１０ｐｐｍは結晶性炭素に挿入されたＬｉである。等方性炭素に導入された際にみられるケミカルシフト約１００ｐｐｍにはシグナルは検出されなかった。このことより、炭素は結晶性であると考えられる。
【００８４】
［正電極の製造］
上記の方法により作製された黒鉛−炭素複合粒子３ｇ、活性炭ＭＳＰ−２０  １ｇとアセチレンブラック（ＡＢ）溶液（御国色素社製２０％ＡＢ分散品  Ｈ２Ｏ溶剤系  ＳＡブラック  型番：Ａ１２４３を５倍に希釈した溶液：５％ＡＢ−Ｈ２Ｏ）４ｇをノンバブルニーダＮＢＫ１（（株）日本精機製作所）で、１０００回転、１５分間混練した。
さらに、ＣＭＣ３％水溶液を１〜３ｇ加え、導電性と粘性を調整した。
成膜装置を用いて、混練物を１８μｍのアルミシート上に成形して正電極を得た。
【００８５】
＜電解液＞
電解液として１ｍｏｌ／ＬのＬｉＢＦ４を溶解させたＥＣ／ＰＣ（質量比）＝５０／５０溶液（キシダ化学製）を０．３ｍＬ用意した。
【００８６】
＜セパレータ＞
セパレータとして実験用ろ紙（ＡＤＶＡＮＴＥＣ  ＧＡ−１００  ＧＬＡＳＳ  ＦＩＢＥＲ  ＦＩＬＴＥＲ）を用意した。
【００８７】
＜電池の作製＞
前記正極、Ｌｉ、電解液及びセパレータを使用し、アルゴンドライボックス中で、１６φｍｍに打ち抜いた正極とＬｉの間にセパレータを挟んで隣接配置し、コイン型の非水系電解液蓄電素子を作製した。
【００８８】
上記非水系電解液蓄電素子について、以下のようにして諸特性を調べた。
＜充放電特性＞
上記蓄電素子に対し、室温で、東洋システム（株）製ＴＯＳＣＡＴ―３１００を用いて０．５７ｍＡ／ｃｍ２の定電流で充電終止電圧４．９、５．０、５．２Ｖまで充電したところ、図１に示したように、電圧が増加するに従って、放電容量が増加し、５．２Ｖ時においは９５ｍＡｈ／ｇが達成できた。
図１は１サイクルから９サイクルまでの充放電の様子を示している。このサイクルの間では充放電カーブはほぼ重なり安定した充放電が達成できた。
【００８９】
［比較例１］
実施例１において、活性炭ＭＳＰ−２０  １ｇを添加しない以外は実施例１と同様にしてセルを作製し同様の測定を行った。
得られた結果を図２に示す。
図２よりわかるように、５．２Ｖまで充電した場合でも、放電の容量は６０ｍＡｈ／ｇ程度であり、容量増加は確認できなかった。
【００９０】
［比較例２］
実施例１において、黒鉛−炭素複合粒子を用いず、黒鉛粒子のみを用いた以外は実施例１と同様にしてセルを作製し同様の測定を行った。
その結果、５．２Ｖまで充電した場合でも、放電の容量は５４ｍＡｈ／ｇ程度であり、容量増加は確認できなかった。
【００９１】
［比較例３］
炭素材料として、図３に示すように、Ｘ線結晶解析の結果、一切のピークがみられない、またはＮＭＲ測定の結果、１００ｐｐｍにシグナルを示す結晶性が乏しいものを選択した。この炭素材料を用いた以外は実施例１と同様にしてセルを作製し同様の測定を行った。その結果、５．２Ｖまで充電した場合でも、放電の容量は２０ｍＡｈ／ｇ程度であり、容量増加は確認できなかった。以上のことより結晶性が乏しい場合、本来得られる容量の確保も難しいと思われ、つまりは、結晶性の炭素層へのインターカレーションも起こっている。
【００９２】
［比較例４］
実施例１において、電解液中の塩をＬｉＢＦ４からＬｉＰＦ６に変更した以外は実施例１と同様時全く同様にセルを作製した。その結果、サイクル寿命が著しく低下した。このことはＰＦ６のフッ素基の乖離と予想している。
【００９３】
［比較例５］
実施例１において、鱗片状天然黒鉛粒子に代えて球形黒鉛粒子を用いた以外は実施例１と同様にしてセルを作製し同様の測定を行った。
その結果、５．２Ｖの充電で、放電の容量は７３ｍＡｈ／ｇ程度であった。
【００９４】
［実施例２］
＜負電極の製造＞
負極材としてＬＴＯ（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２チタン工業製）を３ｇとアセチレンブラック溶液（御国色素社製ＡＢを５倍に希釈した溶液：５％ＡＢ−Ｈ２Ｏ）４ｇをノンバブルニーダＮＢＫ１（（株）日本精機製作所）で、１０００回転、１５分間混練した。
さらに、ＣＭＣ３％水溶液を１〜３ｇ加え、導電性と粘性を調整した。
成膜装置を用いて、混練物を１８μｍのアルミシート上に成形して負電極を得た以外は実施例１と同様にしてセルを作製し、充電終止電圧３．７Ｖとした以外は実施例１と同様にして測定を行った。
得られた結果は同様で、充電終止電圧３．７Ｖでは容量の増加が見られた。
【００９５】
［実施例３］
実施例１において、電解液をＥＣ／ＰＣ（質量比）＝２５／７５、２０／８０、１５／８５、１０／９０、５／９５とした以外は全く実施例１と同様にしてセルを作製して容量を比較した。その結果、電解液１００％に対して、ＥＣを５％、１０％、１５％、２０％添加した場合、容量の変化（低減率）は１０％以下であったが、２５％のＥＣを混合した場合のセルの充電容量は約３０％程度低減し、サイクル寿命も短くなった。このことはＥＣが同時にインターカレーションした結果と考える。
【００９６】
【表１】
2016001593.tif 000002
【００９７】
［実施例４］
実施例１に示した、活性炭の活物質全体に占める割合である２５％以外の検討をおこなった。その結果、活性炭の活物質全体に占める割合は２５±２％程度がもっとも好適であった。
２５％より大きい場合、活性炭のかさ高さが影響し、２５％添加時以上の容量の増加は確認できなかった。
また、活性炭の添加量が２５％より小さい場合は、今回みられた電池容量の増加分ほどの増加は確認できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９８】
【特許文献１】特開２００５−２９４７８０号公報
【特許文献２】特開２００８−１２４０１２号公報
【特許文献３】特許第３５３９４４８号公報
【特許文献４】特許第３９２０３１０号公報
【特許文献５】特許第４０８１１２５号公報
【特許文献６】特許第４１９４０５２号公報
【特許文献７】特開２００６−３３２６２７号公報
【特許文献８】特開２００６−３３２６２６号公報
【特許文献９】特開２００６−３３２６２５号公報
【特許文献１０】特開２００８−０４２１８２号公報
【特許文献１１】特開２００８−１１２５９４号公報
【非特許文献】
【００９９】
【非特許文献１】Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１８，４６１
【非特許文献２】Ｔｈｅ  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｏｆ  ｌｉｔｈｉｕｍ  ｉｒｏｎ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｂａｓｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ．  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ  ７６  （２０１２）  ｐ１３０−１３６
【図３】
2016001593.tif 000003
【図４】
2016001593.tif 000004
【図１】
2016001593.tif 000005
【図２】
2016001593.tif 000006