JP2943127B2 - Rechargeable battery - Google Patents

Rechargeable battery

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JP2943127B2
JP2943127B2 JP4320557A JP32055792A JP2943127B2 JP 2943127 B2 JP2943127 B2 JP 2943127B2 JP 4320557 A JP4320557 A JP 4320557A JP 32055792 A JP32055792 A JP 32055792A JP 2943127 B2 JP2943127 B2 JP 2943127B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はリチウム金属あるいはリ
チウム合金を負極活物質として用いるリチウム二次電池
または、亜鉛あるいは亜鉛合金を負極活物質として用い
るアルカリ二次電池や臭素亜鉛二次電池のデンドライト
の成長を抑制し、充放電サイクル特性を向上させた二次
池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dendrite for a lithium secondary battery using lithium metal or a lithium alloy as a negative electrode active material, or an alkaline secondary battery or a zinc bromine secondary battery using zinc or a zinc alloy as a negative electrode active material. inhibit the growth, but about the secondary <br/> batteries having improved charge-discharge cycle characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、機器のポータブル化及びコードレ
ス化が進み、その駆動用電源としての電池には、小型で
軽量、高エネルギー密度を要求されるようになった。こ
の要求を満たす電池として、リチウム二次電池あるい
は、ニッケル亜鉛二次電池や空気亜鉛二次電池等が期待
されている。しかしこれらの二次電池は充放電サイクル
寿命が短いといった欠点があった。この理由としては次
の事が考えられる。
2. Description of the Related Art In recent years, devices have become more portable and cordless, and a battery as a power source for driving the device has been required to be small, light, and have a high energy density. Lithium secondary batteries, nickel zinc secondary batteries, air zinc secondary batteries, and the like are expected as batteries that meet this demand. However, these secondary batteries have a disadvantage that the charge / discharge cycle life is short. The following can be considered as the reason for this.

【0003】充電時に、負極表面上にはリチウムあるい
は亜鉛が析出する。この際、負極表面上ではその表面状
態によって局所的に電流密度が高くなるところがあり、
この場所にリチウムあるいは亜鉛が選択的に析出する。
これらの金属が充放電サイクルの進行と共に樹脂状に成
長する(デンドライト)ことによってセパレータを貫通
して正極に達し、ショートするためである。
[0003] During charging, lithium or zinc is deposited on the surface of the negative electrode. At this time, the current density locally increases on the negative electrode surface depending on the surface state,
At this location, lithium or zinc is selectively deposited.
These metals are grown resinous with progress of charge-discharge cycles (dendrite) through the separators by reaching the positive electrode, in order to short-circuit.

【0004】また、デンドライトの反応メカニズムは以
下のように考えられる。
[0004] The reaction mechanism of dendrite is considered as follows.

【0005】充電時に析出するリチウムあるいは亜鉛は
反応性が高いので、電解液あるいは電解液中の水分等と
反応して絶縁体被膜が形成される。この絶縁体被膜は抵
抗が高いので、次の充電時には、この被膜の部分の電流
密度が高くなり、さらにデンドライトが成長し易くなっ
ている。
[0005] Since lithium or zinc precipitated during charging has high reactivity, it reacts with the electrolytic solution or moisture in the electrolytic solution to form an insulator film. Since the insulation film has a high resistance, the current density in the film portion is increased at the time of the next charge, and the dendrite is easily grown.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この様に、リチウムや
亜鉛を負極活物質に用いた二次電池は、充放電を繰り返
すと、負極表面上にデンドライトが成長し、このデンド
ライトが、セパレータを貫通する事によって正極と接触
したり、また、負極表面から脱落して正極と接触する事
によって、ショートして充放電サイクル寿命が短いとい
う問題点があり、実用化されていなかった。
As described above, in a secondary battery using lithium or zinc as a negative electrode active material, when charge and discharge are repeated, dendrites grow on the surface of the negative electrode, and the dendrites penetrate the separator. However, there has been a problem that the contact with the positive electrode by contact with the positive electrode or the contact with the positive electrode by dropping from the negative electrode surface causes a short circuit and a short charge / discharge cycle life, and has not been put to practical use.

【0007】本発明はこの様な課題を解決することによ
って、安全で、充放電サイクル寿命が優れた二次電池を
提供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide a secondary battery which is safe and has an excellent charge / discharge cycle life by solving such problems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及び作用】これらの課題を
解決するために、本発明に係る第一の二次電池は、リチ
ウム又はリチウム合金からなる負極、電解質、セパレー
タ、及び正極から少なくとも構成された二次電池におい
て、該負極と該セパレータとの間に、Ni、Ti、P
t、Al、Pb、Cr、Cu、V、Mo、W、Fe、C
o、Zn、Mgからなる群より選択される材料からなる
金属導電体層、ダイヤモンド、Si、酸化ニッケル、酸
化銅、酸化チタン、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ジル
コニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化バ
ナジウムからなる群より選択される少なくとも1種以上
材料から構成される半導体層、フッ化リチウム、フッ
化マグネシウム、窒化物、炭化物、フッ素樹脂からなる
群より選択される少なくとも1種以上の材料から構成さ
れる絶縁体層、の少なくとも一層を設けたことを特徴と
する。このような金属導電体層、半導体層、絶縁体層に
は、少なくともリチウムイオンが透過できる層を用い
る。また、本発明に係る第二の二次電池は、亜鉛もしく
は亜鉛合金からなる負極、電解質、セパレータ、及び正
極から少なくとも構成された二次電池において、該負極
と該セパレータとの間に、ダイヤモンド、Si、酸化ニ
ッケル、酸化銅、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ジルコ
ニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化バナ
ジウムからなる群より選択される少なくとも1種以上の
材料から構成される半導体層、フッ化リチウム、フッ化
マグネシウム、窒化物、炭化物、フッ素樹脂からなる群
より選択される少なくとも1種以上の材料から構成され
る絶縁体層、の少なくとも一層を設けたことを特徴とす
る。このような半導体層、絶縁体層には、水酸イオンが
透過できる、細孔性のミクロなポアを有する層を用い
る。
In order to solve these problems, a first secondary battery according to the present invention comprises at least a negative electrode made of lithium or a lithium alloy, an electrolyte, a separator, and a positive electrode. Ni, Ti, P between the negative electrode and the separator.
t, Al, Pb, Cr, Cu, V, Mo, W, Fe, C
o, Zn, a metal conductive layer made of a material selected from the group consisting of Mg, diamond, Si, nickel oxide, copper oxide, titanium oxide, manganese oxide, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide At least one selected from the group consisting of
At least one of a semiconductor layer made of the above material and an insulator layer made of at least one material selected from the group consisting of lithium fluoride, magnesium fluoride, nitride, carbide, and fluororesin. It is characterized by having. As such a metal conductor layer, a semiconductor layer, and an insulator layer, a layer through which at least lithium ions can pass is used. Further, the second secondary battery according to the present invention is a negative electrode made of zinc or a zinc alloy, an electrolyte, a separator, and a secondary battery at least composed of a positive electrode, between the negative electrode and the separator, diamond, A semiconductor layer made of at least one material selected from the group consisting of Si, nickel oxide, copper oxide, manganese oxide, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and vanadium oxide; At least one insulating layer made of at least one material selected from the group consisting of lithium oxide, magnesium fluoride, nitride, carbide, and fluororesin is provided. For such a semiconductor layer and an insulator layer, a layer having microscopic pores through which hydroxyl ions can pass is used.

【0009】上記のイオンを透過する細孔は、物質の分
子構造に由来するもの、あるいは作製方法によるもので
も良い。簡単に細孔を作る一例としては、上記層の作製
時に層中に電解質を入れて、電池にした後、この電解質
が溶出してミクロなポアを作る方法である。また、上記
層の作製時に発泡材を添加し、その後熱処理等によっ
て、ミクロなポアを作る方法もある。
[0009] pores transmitted through the ion are those derived from the molecular structure of the material, or may be due to the manufacturing method. One example of easily forming pores is a method in which an electrolyte is put into a layer at the time of forming the above-mentioned layer and the battery is made, and then the electrolyte is eluted to form micropores. There is also a method of adding a foaming material at the time of forming the above-mentioned layer, and then forming a micropore by heat treatment or the like.

【0010】一方、本発明によれば、第三の二次電池と
して、負極、電解質、セパレータ、及び正極から少なく
とも構成された二次電池において、該負極と該セパレー
タとの間に、導電体層又は半導体層と絶縁体層との積層
膜を設け、該導電体層が、炭素、Ni、Ti、Pt、A
l、Pb、Cr、Cu、V、Mo、W、Fe、Co、Z
n、Mgからなる群より選択される少なくとも1種以上
の材料を含む金属層であり、該半導体層が、ダイヤモン
ド、Si、酸化ニッケル、酸化銅、酸化マンガン、酸化
チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化タングステ
ン、酸化モリブデン、酸化バナジウムからなる群より選
択される少なくとも1種以上の材料を含む層である、
とを特徴とする二次電池が、提供される。 また、本発明
によれば、第四の二次電池として、負極、電解質、セパ
レータ、及び正極から少なくとも構成された二次電池に
おいて、該負極と該セパレータとの間に、導体、半導
体、及び絶縁体から選択される2種以上の材料の複合体
の層を設けたことを特徴とする二次電池が、提供され
る。
On the other hand, according to the present invention, as a third secondary battery, in a secondary battery comprising at least a negative electrode, an electrolyte, a separator, and a positive electrode, a conductive layer is provided between the negative electrode and the separator. Alternatively, a laminated film of a semiconductor layer and an insulator layer is provided , and the conductor layer is made of carbon, Ni, Ti, Pt, A
1, Pb, Cr, Cu, V, Mo, W, Fe, Co, Z
at least one selected from the group consisting of n and Mg
A metal layer containing the material of
, Si, nickel oxide, copper oxide, manganese oxide, oxidation
Titanium, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide
, Molybdenum oxide, and vanadium oxide
A secondary battery is provided , which is a layer containing at least one or more materials selected . In addition, the present invention
According to the fourth secondary battery, in a secondary battery comprising at least a negative electrode, an electrolyte, a separator, and a positive electrode, between the negative electrode and the separator, a conductor, a semiconductor, and an insulator are selected. A secondary battery provided with a composite layer of two or more materials is provided.

【0011】図1は、本発明の二次電池であって、負極
とセパレータの間に、導電体層 半導体層と、絶縁
体層を設けた、積層パターンの例である。図1におい
て、001は負極、002はデンドライト、003は導
電体層あるいは半導体層、004はセパレータ、005
は絶縁体層、006は電解液、007は正極を示す。
[0011] Figure 1 is a secondary battery of the present invention, between the negative electrode and the separator, the conductive layer or a semiconductor layer, provided with an insulating layer, an example of a product layer pattern. In Figure 1, 001 is a negative electrode, 002 dendrites, 003 conductive layer or a semiconductor layer, 004 separators, 005
Denotes an insulator layer, 006 denotes an electrolytic solution, and 007 denotes a positive electrode.

【0012】特に、図1は、リチウム負極表面上にリチ
ウムイオンを透過できる絶縁体層と導電体層を積層した
場合の本発明の効果を示す模式図の一例である。
In particular, FIG. 1 is an example of a schematic diagram showing the effect of the present invention when an insulator layer and a conductor layer capable of transmitting lithium ions are laminated on the surface of a lithium negative electrode.

【0013】充電時に、負極001上にはリチウム(あ
るいは亜鉛)が析出する。この際、負極001上では表
面の凹凸や絶縁被膜の厚さによって、局所的に電流密度
の高い部分ができ、ここに、リチウム(あるいは亜鉛)
が選択的に析出する事によって、デンドライト002が
成長する。充放電サイクルの進行に伴い、このデンドラ
イト002は導電体層003に達する。デンドライト0
02と導電体層003が短絡した状態になると、充電
時、負極の電流密度は減少し、デンドライト002は更
に成長することができないので、デンドライト002が
セパレーター004を貫通して正極007に達するのを
抑制できる。
At the time of charging, lithium (or zinc) is deposited on the negative electrode 001. At this time, a portion having a high current density is locally formed on the negative electrode 001 due to surface irregularities and the thickness of the insulating film.
Is selectively deposited, so that dendrite 002 grows. The dendrite 002 reaches the conductor layer 003 as the charge / discharge cycle progresses. Dendrite 0
02 and the conductive layer 003 are short-circuited, the current density of the negative electrode decreases during charging, and the dendrite 002 cannot grow further, so that the dendrite 002 passes through the separator 004 and reaches the positive electrode 007. Can be suppressed.

【0014】また、負極上をイオン透過性の絶縁体層0
05で被覆する事によって、充電時に析出した、活性な
リチウム(あるいは亜鉛)が電解液と反応しにくくな
り、前述のような絶縁体被膜の生成を抑制できる。
An ion-permeable insulator layer 0 is formed on the negative electrode.
By coating with 05, active lithium (or zinc) deposited during charging becomes less likely to react with the electrolytic solution, and the formation of the above-mentioned insulator film can be suppressed.

【0015】図2(a)〜(h)は、負極とセパレー
との間に、イオン透過性の導電体,半導体,絶縁体から
選択される、一種類または二種類以上の層を一層以上設
けた場合の各種例である。図2中の符号は図1中の符号
と同一である。なお、本発明は図2の例に限定されるも
のではない。また、図2(b)、(d)、(e)、
(f)では層003又は層005を第四の発明で規定し
たような導電体又は半導体と、絶縁体から選択される2
種以上(同種の材料、例えば導電体材料2種以上であっ
てもよい)の材料の複合体の層とすることができる。
[0015] FIG. 2 (a) ~ (h), the negative electrode and the separators
In this case, one or more layers selected from an ion-permeable conductor, a semiconductor, and an insulator are provided. The reference numerals in FIG. 2 are the same as those in FIG. Note that the present invention is not limited to the example of FIG. 2 (b), (d), (e),
In (f), the layer 003 or the layer 005 is defined in the fourth invention.
Selected from conductors or semiconductors as described above and insulators
Or more (same material, for example, two or more conductive materials
May be a layer of a composite of the above materials.

【0016】本発明の第一の二次電池において、負極と
セパレータの間に設けた導電体層としては、Ni,T
i,Pt,Al,Pb,Cr,Cu,V,Mo,W,F
e,Co,Zn,Mg等があり、炭素,Ni,Ti等が
望ましい。
[0016] In the first secondary battery of the present invention, as the conductive layer provided between the negative electrode and the separator, N i, T
i, Pt, Al, Pb, Cr, Cu, V, Mo, W, F
e, Co, Zn, Mg, etc., and carbon, Ni, Ti, etc. are desirable.

【0017】導電体層が半導体層に置き換わっても、上
述の導電体層と同様な効果がある。半導体層を用いた場
合は、デンドライト成長時の電流密度は導電体層に比べ
て大きいが、導電体層に比て導電性が低くなるので、
正極と導通しにくくなるという利点がある。
[0017] Even when the conductor layer is replaced with a semiconductor layer, the same effect as the above-described conductor layer is obtained. When using a semiconductor layer, the current density during dendrite growth is larger than the conductor layer, and base specific conductivity conductor layer is lowered,
There is an advantage that conduction with the positive electrode is difficult.

【0018】半導体層としては、ダイヤモンド,Si,
酸化ニッケル,酸化銅,酸化マンガン,酸化チタン,酸
化亜鉛,酸化ジルコニウム,酸化タングステン,酸化モ
リブデン,酸化バナジウム等を用いる。 また、第三、第
四の二次電池において、導電体として上記列挙した金属
元素、更に炭素を採用することができる。これら二次電
池の半導体として、上述した半導体材料を用いることが
できる。 第二の二次電池における半導体層の材料として
は、ダイヤモンド、Si、酸化ニッケル、酸化銅、酸化
マンガン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化タングス
テン、酸化モリブデン、酸化バナジウムを用いる。
As the semiconductor layer, diamond, Si,
Nickel oxide, copper oxide, manganese oxide, titanium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, or the like is used. Third and third
In the secondary battery of No. 4, the metal listed above as a conductor
The element, as well as carbon, can be employed. These secondary power
As the semiconductor of the pond, it is possible to use the semiconductor material described above.
it can. As a material for the semiconductor layer in the second secondary battery
Are diamond, Si, nickel oxide, copper oxide, oxide
Manganese, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide
Ten, molybdenum oxide, and vanadium oxide are used.

【0019】本発明の第一及び第二の二次電池において
絶縁体層を用いる場合、フッ化リチウム,フッ化マグネ
シウム等のハロゲン化物、窒化ケイ素等の窒化物,炭化
ケイ素等の炭化物を用いる。また第三、第四の二次電池
では、絶縁体層あるいは複合体の層中の絶縁体の材料と
して、上記材料の他に、ポリエチレンポリプロピレン
等のポリマー材を用いてもよい。
In the case where an insulator layer is used in the first and second secondary batteries of the present invention, halides such as lithium fluoride and magnesium fluoride, nitrides such as silicon nitride, and silicon carbide etc. Use carbide . Third and fourth rechargeable batteries
Now, the insulator material in the insulator layer or composite layer
And in addition to the above materials, polyethylene , polypropylene
And the like .

【0020】以下に、導電体層,半導体層,絶縁体層,
複合層の作製方法と原材料を示す。ただし、負極の材料
リチウム金属を用いる場合は、次の2点に注意する。
Hereinafter, a conductor layer, a semiconductor layer, an insulator layer,
The production method and raw materials of the composite layer are shown. However, the material of the negative electrode
When lithium metal is used, attention should be paid to the following two points.

【0021】原材料中に水分が残っていると、水とリチ
ウム金属が反応するので、この水分を予め除去しておか
なければならない。除去する方法としては活性アルミ
ナ、モレキュラーシーブ、五酸化リン、塩化カルシウム
等を用いて脱水したり、溶媒を用いる場合には、不活性
雰囲気においてアルカリ金属共存下で蒸留して、不純物
除去と脱水を行う方が良い場合もある。
If water remains in the raw material, water reacts with lithium metal, and this water must be removed in advance. As a method for removal, dehydration using activated alumina, molecular sieve, phosphorus pentoxide, calcium chloride, or the like, or when using a solvent, distillation in an inert atmosphere in the presence of an alkali metal to remove impurities and dehydration. Sometimes it is better to do it.

【0022】また、上記層を、CVD法等によって負極
表面上に被覆するときの温度は、負極活物質が溶融する
温度以下で行う必要がある。
The temperature at which the above layer is coated on the surface of the negative electrode by the CVD method or the like must be lower than the temperature at which the negative electrode active material is melted.

【0023】導電体層導電体層の代表例として、炭素,
あるいはNi,Ti等の金属について、作製方法を以下
に説明する。
[0023] Representative examples of the conductor layer conductor layer, carbon,
Alternatively, a method for producing a metal such as Ni and Ti will be described below.

【0024】[炭素] 炭素の結晶形態としては、結晶質、非晶質あるいは結晶
質と非晶質の混晶の場合がある。被覆する炭素として
は、炭素粉末や炭素繊維、炭素繊維を抄紙することによ
って得た炭素ペーパー等を用いることができる。
[Carbon] The crystal form of carbon may be crystalline, amorphous or a mixed crystal of crystalline and amorphous. As the carbon to be coated, carbon powder, carbon fiber, carbon paper obtained by paper-making carbon fiber, or the like can be used.

【0025】上記炭素の負極表面への被覆方法としては
下記の方法がある。
As a method for coating the carbon on the negative electrode surface, there is the following method.

【0026】(1) Ar不活性雰囲気下で、炭素粉末
や炭素繊維をトルエンやキシレン等の有機溶媒に均一分
散した液をスプレー、スクリーン印刷、コーター、ディ
ッピング等の方法で負極表面に塗布乾燥した後、圧着す
る。
(1) A liquid obtained by uniformly dispersing carbon powder or carbon fiber in an organic solvent such as toluene or xylene under an inert atmosphere of Ar is applied to the surface of the negative electrode by a method such as spraying, screen printing, a coater, or dipping and drying. Then, crimp.

【0027】(2) 負極の表面に炭素ペーパーを積層
した後、圧着する。
(2) After laminating carbon paper on the surface of the negative electrode, pressure bonding is performed.

【0028】(3) 炭素をターゲットにしてスパッタ
リング等の真空蒸着法で、負極表面上に炭素を被覆す
る。
(3) Using a carbon as a target, carbon is coated on the negative electrode surface by a vacuum deposition method such as sputtering.

【0029】(4)上記炭素の原料になる有機化合物の
存在下で、CVD(Chemicai VaporDeposition)法によ
って負極表面上に炭素を被覆する。
(4) Carbon is coated on the negative electrode surface by a CVD (Chemicai Vapor Deposition) method in the presence of the organic compound serving as the carbon raw material.

【0030】塗布による被覆方法では、負極と、炭素粉
末あるいは炭素繊維の密着性を高めるために圧着する。
圧着方法としては加圧プレス、ローラープレス等があ
る。圧着する場合の温度は、負極活物質が溶融する温度
以下で行う必要がある。また被覆する厚みとしては10
〜100μmの範囲が好ましく、負極の活物質含有量の
低下を抑えるためには50μm以下の方がより好まし
い。
In the coating method by coating, the negative electrode and the carbon powder or carbon fiber are pressure-bonded to increase the adhesion.
As the pressure bonding method, there are a pressure press, a roller press and the like. It is necessary to perform the pressure bonding at a temperature lower than the temperature at which the negative electrode active material melts. The thickness to cover is 10
The range is preferably from 100 to 100 μm, and more preferably 50 μm or less in order to suppress a decrease in the active material content of the negative electrode.

【0031】また炭素ペーパーを積層した後の圧着方法
としては、加圧プレス、ローラープレス等の他、セパレ
タを介して正極板と負極板を捲回したり、積層する際
に炭素ペーパーを挟んで、捲回圧力あるいは積層圧力に
よって圧着する方法がある。特に後者の方法は予め負極
に炭素ペーーを圧着する工程が要らず、捲回あるいは
積層工程で炭素ペーパーの圧着が出来るという利点があ
る。炭素ペーーの厚みとしては150〜300μmの
範囲のものを、75〜150μmに圧着して用いるのが
好ましい。
[0031] As compression method after laminating the carbon paper, pressing the press, other such roller press, or wound positive and negative electrode plates via a separator <br/> over data, when stacking There is a method in which carbon paper is sandwiched and pressed by a winding pressure or a laminating pressure. Particularly the latter method is not needed a step of crimping the carbon page path over to advance the negative electrode, there is an advantage that compression of the carbon paper in winding or laminating process can be. Those in the range of 150~300μm A thickness of the carbon page path over is preferably used and pressed to 75-150.

【0032】次にスパッタリング法による被覆方法で
は、Ar不活性雰囲気中で、炭素をターゲットにし、直
流あるいは高周波による放電を行う事によって、負極表
面上に炭素を被覆する。
Next, in the coating method by the sputtering method, carbon is coated on the negative electrode surface by performing discharge by direct current or high frequency by using carbon as a target in an inert atmosphere of Ar.

【0033】CVD法による炭素の被覆では原料とし
て、メタン等の飽和炭化水素、アセチレン,エチレンや
プロレン,ベンゼン等の不飽和炭化水素、一酸化炭
素、アルコール、アセトン等がある。また励起方法とし
てはプラズマやレーザー、フィラメント加熱等がある。
これらの方法で被覆した炭素の膜厚としては1μm以下
が好ましく、100nm以下がより好ましい。
[0033] As raw material with a coating of a carbon by a CVD method, a saturated hydrocarbon such as methane, acetylene, ethylene and <br/> pro pin Ren, unsaturated hydrocarbons such as benzene, carbon monoxide, alcohols, acetone and the like . Examples of the excitation method include plasma, laser, and filament heating.
The thickness of the carbon coated by these methods is preferably 1 μm or less, more preferably 100 nm or less.

【0034】プラズマCVDの場合、グロー放電を起こ
す電源としては高周波あるいは直流(DC)が使える。
高周波としては、ラジオ波(RF),VHF,マイクロ
波等の領域のものを一般的に用いる。ラジオ波の代表的
な波長としては13.56MHzで、マイクロ波の代表
的な波長としては2.45GHzを用いる。
In the case of plasma CVD, a high frequency or direct current (DC) can be used as a power source for causing glow discharge.
As a high frequency, a radio frequency (RF), a VHF, a microwave or the like is generally used. 13.56 MHz is used as a typical wavelength of radio waves, and 2.45 GHz is used as a typical wavelength of microwaves.

【0035】レーザーCVDの場合、レーザー光源とし
て紫外のArFエキシマレーザや赤外のCO2を用い
る。
In the case of the laser CVD, an ArF excimer laser over or infrared of CO 2 ultraviolet as the laser light source.

【0036】[Ni,Ti等の金属] Ni,Ti等の金属を負極表面に被覆する方法として
は、炭素と同様にスパッタリング法やCVD法あるい
は、電子ビーム蒸着法やクラスターイオンビーム蒸着法
等を用いる。
[Metal such as Ni and Ti] As a method for coating the surface of the negative electrode with a metal such as Ni and Ti, a sputtering method, a CVD method, an electron beam evaporation method, a cluster ion beam evaporation method, or the like is used in the same manner as carbon. Used.

【0037】スパッタリング法のターゲットとしては、
Ni,Ti等を用いる。また複合膜を作る場合は、2種
類以上のターゲットを準備し、同時あるいは片方ずつス
パッタリングを行う。スパッタリングの方法としては、
上記の炭素と同様にAr不活性雰囲気中で行う。
As targets of the sputtering method,
Ni, Ti or the like is used. When a composite film is formed, two or more types of targets are prepared and sputtering is performed simultaneously or one by one. As a method of sputtering,
This is performed in an Ar inert atmosphere in the same manner as the above-mentioned carbon.

【0038】またCVD法による被覆では、原料として
各々下記の材料を使う。
In the coating by the CVD method, the following materials are used as raw materials.

【0039】NiやTiの原料としては、ニッケル(あ
るいはチタン)のアセチルアセトン錯体等の有機金属を
ヘキサン,アセトン,トルエン等の非水溶媒に溶解した
溶液や、塩化ニッケル(あるいはチタン)等のハロゲン
化物をエタノール等の非水溶媒に溶かした溶液等を、キ
ャリアーガス(水素等)によってバブリングした後、C
VDの反応室に導入し、ここでCVD反応を起こして被
覆を行う。
As a raw material of Ni or Ti, a solution in which an organic metal such as an acetylacetone complex of nickel (or titanium) is dissolved in a non-aqueous solvent such as hexane, acetone or toluene, or a halide such as nickel chloride (or titanium) is used. Is dissolved in a non-aqueous solvent such as ethanol, and the like is bubbled with a carrier gas (hydrogen or the like).
It is introduced into a VD reaction chamber, where a CVD reaction occurs to perform coating.

【0040】またNiと炭素の複合膜を作る場合は、メ
タン等の炭化水素等を金属化合物と共に用いる。
When forming a composite film of Ni and carbon, a hydrocarbon such as methane is used together with a metal compound.

【0041】半導体層 本発明の二次電池では 半導体層としては、例えばダイヤ
モンド,Si,酸化ニッケル,酸化銅,酸化コバルト,
酸化マンガン,酸化チタン,酸化亜鉛,酸化ジルコニウ
ム,酸化タングステン,酸化モリブデン,酸化バナジウ
ム等を選択して 用いる。被覆方法としては、スパッタリ
ング法,電子ビーム蒸着法,プラズマCVD法,光CV
D法,レーザーCVD法,熱CVD法等を用いる。
Semiconductor Layer In the secondary battery of the present invention, the semiconductor layer may be, for example, diamond, Si, nickel oxide, copper oxide, cobalt oxide, or the like.
Manganese oxide, titanium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, or the like is selected and used. Examples of the coating method include sputtering, electron beam evaporation, plasma CVD, and light CV.
D method, laser CVD method, thermal CVD method, or the like is used.

【0042】[Si] スパッタリング法のターゲットとしては、Si等を用い
る。
[Si] As a sputtering target, Si or the like is used.

【0043】CVD法では、Siの原料として、SiH
4,Si26等の水素化物系ガスや、SiHF3 SiH
22,SiH3F等のフッ素系ガスや、SiHCl3,S
iH2Cl2,SiHCl3等の塩化物系ガスを用いる。
上記原料中で、液体の場合は加熱して蒸気にするか、あ
るいはキャリアーガスでバブリングして導入する。また
Siと炭素材の複合膜を作る場合は上記ガスと共にメタ
ン等の炭化水素を用いる。また、炭素やP,B等の化合
物を適宜混合しても良い。
In the CVD method, SiH is used as a raw material for Si.
4, Si 2 H or hydride-based gas such as 6, SiHF 3, SiH
2 F 2, SiH 3 or fluorine-based gas such as F, SiHCl 3, S
A chloride gas such as iH 2 Cl 2 or SiHCl 3 is used.
In the above-mentioned raw materials, when a liquid is used, it is heated to be a vapor, or is introduced by bubbling with a carrier gas. When forming a composite film of Si and a carbon material, a hydrocarbon such as methane is used together with the above gas. Further, compounds such as carbon and P and B may be appropriately mixed.

【0044】[酸化ニッケル,酸化チタン等の酸化物] 酸化ニッケル,酸化チタン等の酸化物の作製方法として
は、ニッケルやチタンのアルコキシドや有機金属等をア
ルコールに溶かした後加水分解するゾル−ゲル法やニッ
ケルやチタンの塩を溶かした溶液中で電解する陽極酸
化、あるいはCVD法や電子ビーム蒸着法を用い、酸素
ガスを反応室に投入する方法等がある。
[Oxides of Nickel Oxide, Titanium Oxide, etc.] As a method of producing oxides of nickel oxide, titanium oxide, etc., a sol-gel in which an alkoxide of nickel or titanium, an organic metal or the like is dissolved in alcohol and then hydrolyzed. There is a method in which oxygen gas is introduced into a reaction chamber by using a method, anodization in which electrolysis is performed in a solution in which a salt of nickel or titanium is dissolved, or a CVD method or an electron beam evaporation method.

【0045】絶縁体層 本発明の二次電池では 絶縁体としては、ハロゲン化物,
窒化物,炭化物,あるいはポリエチレン(PE),ポリ
プロピレン(PP),フッ素樹脂等の樹脂を選択して
い、被覆する方法としては、スパッタリング法やプラズ
マCVD法や塗布法等を用いる。
Insulator Layer In the secondary battery of the present invention, the insulator may be a halide,
A nitride, carbide, or a resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), or fluororesin is selected and used as a coating method, such as a sputtering method, a plasma CVD method, or a coating method. .

【0046】また、上記以外の樹脂として、有機重合体
のモノマーを気化してプラズマ重合したり、有機重合体
をスパッタリングしたもの、あるいは有機重合体のフィ
ルム等も用いられる。ただし、イオンが透過できる細孔
をもち、電解液と反応しないことが必要がある。
Further, as the resin other than the above, an organic polymer monomer may be vaporized and polymerized by plasma, an organic polymer sputtered, or an organic polymer film may be used. However, it is necessary to have pores through which ions can pass and not to react with the electrolytic solution.

【0047】[窒化物] スパッタリング法では、ターゲットとして窒化ケイ素
と、窒化リチウム等の窒化物を用いたり、あるいは、S
iやLiをターゲットにし、反応ガスとして窒素ガスあ
るいはアンモニアを用い、この中でスパッタリングを行
う。
[Nitride] In the sputtering method, a nitride such as silicon nitride and lithium nitride is used as a target.
Using i or Li as a target, sputtering is performed in a nitrogen gas or ammonia as a reaction gas.

【0048】プラズマCVD法では、原料として、Si
4,Si26等と、アンモニア、窒素ガス,NF3等を
一緒に用いる。
In the plasma CVD method, Si is used as a raw material.
H 4 , Si 2 H 6 and the like are used together with ammonia, nitrogen gas, NF 3 and the like.

【0049】[PE,PP] スパッタリング法では、ターゲットとして、PE,PP
を用いてスパッタリングを行い、絶縁体層の被覆を行
う。
[PE, PP] In the sputtering method, PE, PP is used as a target.
Is used to perform sputtering to cover the insulator layer.

【0050】プラズマ重合法では、原料として、PEの
場合はエチレン、PPの場合はプロピレンを用いる。
In the plasma polymerization method, as a raw material, ethylene is used for PE, and propylene is used for PP.

【0051】[フッ素樹脂] スパッタリング法では、ターゲットとして、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、また
は、フッ化ビニル,フッ化ビニリデン,ジクロロジフル
オロエチレン等の重合体や共重合体等を用いる。
[Fluororesin] In the sputtering method, as a target, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, or a polymer or copolymer of vinyl fluoride, vinylidene fluoride, dichlorodifluoroethylene, or the like is used.

【0052】プラズマ重合法の原料としては、テトラフ
ルオロエチレン,トリフルオロエチレン,フッ化ビニ
ル,フッ化ビニリデン,ジクロロジフルオロエチレン等
を用いる。
As raw materials for the plasma polymerization method, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, dichlorodifluoroethylene and the like are used.

【0053】また、ミクロポアを有する、フッ素樹脂フ
ィルムを用いる事もできる。
A fluororesin film having micropores can also be used.

【0054】複合層 複合層は、上述したような導電体,半導体,絶縁体から
選択される、二種類以上の原料を用いて、スパッタリン
グ法,CVD法で作製する。また、溶融あるいは溶解し
た樹脂中に、導電体粉,半導体粉,絶縁体粉の中から二
種類以上を混合して作製したフィルムを用いる。
[0054] composite layer composite layer conductor as described above, the semiconductor is selected from the insulator, by using two or more kinds of raw material, a sputtering method, to prepare a CVD method. Further, a film prepared by mixing two or more kinds of conductor powder, semiconductor powder, and insulator powder in a molten or dissolved resin is used.

【0055】また、複合層中の導電体,半導体,絶縁体
の濃度(含有率)は、層厚方向において連続的あるいは
不連続的に異なっているのも好ましい。
It is also preferable that the concentrations (contents) of the conductor, semiconductor, and insulator in the composite layer be different continuously or discontinuously in the thickness direction.

【0056】層中の細孔の調製方法の一例としては、ス
パッタリング法やCVD法で、上記導電体,半導体,絶
縁体を被覆する際、原料の中に電解質を混合することに
よって、導電体層,半導体層,絶縁体層中に電解質を添
加する。これら中の電解質は、電池の電解質溶液中に溶
け出して、導電体,半導体,絶縁体中にミクロなポア構
造を形成する。このミクロなポア中では、リチウムイオ
ンや水酸イオンの出入りが良好になるので、充放電効率
が向上する。また、このポアは小さいため、デンドライ
トが成長しにくい。従って、充放電サイクル寿命も向上
する。
As an example of a method for preparing the pores in the layer, when the above conductor, semiconductor and insulator are coated by a sputtering method or a CVD method, an electrolyte is mixed with the raw material to form the conductor layer. An electrolyte is added to the semiconductor layer and the insulator layer. The electrolyte in these dissolves into the electrolyte solution of the battery and forms a micropore structure in the conductor, semiconductor, and insulator. In the micropores, the entrance and exit of lithium ions and hydroxyl ions are improved, so that the charge / discharge efficiency is improved. In addition, since these pores are small, dendrite does not easily grow. Therefore, the charge / discharge cycle life is also improved.

【0057】積層構造 導電体層,半導体層,絶縁体層の積層構造としては、2
種類以上の多層構造を用いる。
Laminated Structure The laminated structure of the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer is as follows .
A multilayer structure of more than one type is used.

【0058】積層方法としては、導電体,半導体,絶縁
体から選択されるフィルムを、負極とセパレータとの
に積層する。このフィルムは、負極表面上に積層した
り、負極とセパレータに接触させずに積層したり、セパ
レータ表面上に積層する。また、負極またはセパレー
るいはイオンを透過する物質を基体にして、導電体,
半導体,絶縁体をスパッタリング法あるいはCVD法に
よって積層したものを用いることができる。
[0058] As lamination method is, conductor, semiconductor, a film selected from the insulator laminated between the negative electrode and the separators. The film or laminated on the negative electrode surface, or laminated without contacting the negative electrode and the separators are laminated to separator <br/> rate data table surface. In addition, the negative electrode or separators
Oh Rui is the substrate material that passes through the ion, conductor,
A semiconductor and an insulator stacked by a sputtering method or a CVD method can be used.

【0059】膜厚 上記の導電体層,半導体唐,絶縁体層から選択される、
一種類あるいは二種類以上の単層,多層,複合層の最適
膜厚は、層の空隙率、細孔分布、材質、層数によって異
なる。層の材質として、高分子樹脂材料の様に、構造中
に隙間が多い材料の場合は、10μm以下が望ましく、
1μm以下がより好ましい。また無機化合物の様に、緻
密な材料の場合は、1μm以下が望ましく、100nm
以下がより好ましい。
The film thickness is selected from the above-mentioned conductor layer, semiconductor layer, and insulator layer.
The optimum film thickness of one or two or more single layers, multilayers, and composite layers depends on the porosity, pore distribution, material, and number of layers. When the material of the layer is a material having many gaps in the structure, such as a polymer resin material, the thickness is preferably 10 μm or less,
1 μm or less is more preferable. In the case of a dense material such as an inorganic compound, the thickness is desirably 1 μm or less, and 100 nm or less.
The following is more preferred.

【0060】二次電池 図3は、本発明の二次電池の基本構成を示した例であ
る。
[0060] Secondary batteries Figure 3 is an example showing the basic configuration of a secondary battery of the present invention.

【0061】図3において、100は負極集電体、10
1は負極活物質、102は導電体層,半導体層,絶縁体
層から選択される、一種類あるいは二種類以上の層、1
03は正極集電体、104は正極活物質、105は電解
質溶液、106は負極端子、107は正極端子、108
はセパレー、109は電池ケースである。
In FIG. 3, reference numeral 100 denotes a negative electrode current collector, 10
Reference numeral 1 denotes a negative electrode active material; 102, one or more layers selected from a conductor layer, a semiconductor layer, and an insulator layer;
03 is a positive electrode current collector, 104 is a positive electrode active material, 105 is an electrolyte solution, 106 is a negative electrode terminal, 107 is a positive electrode terminal, 108
Separators, the 109 is a battery case.

【0062】負極活物質にリチウムを用いた場合におい
て、放電反応では、電解質溶液105中のリチウムイオ
ンが正極活物質104の層間に入り、一方負極側では、
負極活物質101から層102を通して、電解質溶液1
05中にリチウムイオンとして溶け出す。また充電反応
では、電解質溶液105中のリチウムが負極表面と、層
102の間にリチウム金属として析出する。一方正極側
では正極活物質104の層間中のリチウムが電解質溶液
105中にリチウムイオンとして溶け出す。
In the case where lithium is used as the negative electrode active material, in the discharge reaction, lithium ions in the electrolyte solution 105 enter between layers of the positive electrode active material 104, while on the negative electrode side,
From the negative electrode active material 101 through the layer 102, the electrolyte solution 1
Dissolves as lithium ions in 05. In the charging reaction, lithium in the electrolyte solution 105 is deposited as lithium metal between the surface of the negative electrode and the layer 102. On the other hand, on the positive electrode side, lithium in the interlayer of the positive electrode active material 104 dissolves into the electrolyte solution 105 as lithium ions.

【0063】負極 リチウム二次電池の負極活物質としてはリチウム金属と
リチウム合金が使える。リチウム合金としては、マグネ
シウム,アルミニウム,鉛,錫,インジウム,ホウ素,
ガリウム,チタン,カリウム,ナトリウム,カルシウ
ム,亜鉛等の中から少なくとも1種類以上の元素とリチ
ウムとの合金である。
As the negative electrode active material of the negative electrode lithium secondary battery, lithium metal and lithium alloy can be used. As lithium alloys, magnesium, aluminum, lead, tin, indium, boron,
An alloy of lithium with at least one or more elements selected from gallium, titanium, potassium, sodium, calcium, zinc and the like.

【0064】アルカリ亜鉛電池の負極活物質としては、
亜鉛または亜鉛合金に、酸化亜鉛,水酸化亜鉛等を用
い、結着材や練液と共に均一混練して得たーストを、
集電体に塗着、乾燥して負極板を得る。
As the negative electrode active material of the alkaline zinc battery,
A zinc or zinc alloy, zinc oxide, with zinc hydroxide or the like, a paste obtained by uniformly kneaded together with binder and mixing solution,
It is applied to a current collector and dried to obtain a negative electrode plate.

【0065】亜鉛合金としては、インジウム,錫,鉛,
リチウム,マグネシウム,水銀等がある。
As the zinc alloy, indium, tin, lead,
There are lithium, magnesium, mercury and the like.

【0066】結着材としては、ポリビニルアルコール,
メチルセルロースやカルボキシメチルセルロース等のセ
ルロース系,ポリエチレン等のポリオレフィン系,ポリ
テトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂系,ナイロン等
のポリアミド樹脂系等がある。
As the binder, polyvinyl alcohol,
Examples include cellulose-based materials such as methylcellulose and carboxymethylcellulose, polyolefin-based materials such as polyethylene, fluororesin-based materials such as polytetrafluoroethylene, and polyamide resin-based materials such as nylon.

【0067】練液としては、エチレングリコル等の有
機溶媒や、リン酸ナトリウム等のオキソ酸塩等を含む水
が用いられる。
[0067] As kneading liquid, and organic solvents such as ethylene glycol, water containing oxo acid salts of sodium phosphate and the like, etc. are used.

【0068】集電体としては、ニッケルメッキした鉄穿
孔板,発泡メタル,ニッケルメシュ等がある。
[0068] as a current collector, nickel-plated iron perforated plate, expanded metal, there is a Nikkerume Tsu Pradesh, and the like.

【0069】正極 〈リチウム二次電池用正極〉 リチウ二次電池の正極活物質104としては、リチウ
ムイオンが層間に出入りできる化合物として、下記のも
のが上げられる。遷移金属酸化物としては、マンガン酸
化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、クロム酸
化物、コバルト酸化物、ニッケル酸化物、チタン酸化
物、鉄酸化物、タングステン酸化物等。金属硫化物とし
ては、チタン硫化物、モリブデン硫化物、鉄硫化物、シ
ェブレル相硫化物(MyMo68-z(M:銅、コバル
ト、ニッケル等の金属))等。金属セレン化物としては
セレン化ニオブ等。金属水酸化物としては、オキシ水酸
化物等。導電性ポリマとしては、ポリアセチレン、ポ
リパラフェニリン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポ
リピロール、ポリトリフェニルアミン等。複合酸化物と
してはLiMn2-X x 4,LiCoXNi1-X2等。
[0069] As the positive electrode the positive electrode active material 104 <positive electrode for a lithium secondary battery> lithium secondary battery, the compound lithium ions can enter and exit the interlayer, raised the following. Examples of the transition metal oxide include manganese oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, chromium oxide, cobalt oxide, nickel oxide, titanium oxide, iron oxide, and tungsten oxide. As the metal sulfide, titanium sulfide, molybdenum sulfide, iron sulfide, Chevrel phase sulfide (M y Mo 6 S 8- z (M: copper, cobalt, and nickel)) and the like. Niobium selenide is used as the metal selenide. Examples of metal hydroxides include oxyhydroxide. The conductive polymer over, polyacetylene, polyparaphenylene phosphorus, polyaniline, polythiophene, polypyrrole, poly triphenylamine. Examples of the composite oxide include LiMn 2-x M x O 4 and LiCo x Ni 1-x O 2 .

【0070】正極の作製方法としては、上記正極活物質
104に、ポリエチレン、ポリプロビレン、フッ素樹脂
等の結着材を加えて得たペーストを正極集電体100に
圧着して行う。また正極の集電性を向上させるため、上
記ペースト中に導電材粉を加える方が好ましい。
[0070] As a manufacturing method of the positive electrode is carried out above the positive electrode active material 104, a polyethylene, Poripurobiren, a paste obtained by adding a binder such as a fluorine resin and pressed on the cathode current collector 100. Further, in order to improve the current collecting performance of the positive electrode, it is preferable to add a conductive material powder to the paste.

【0071】上記導電材粉としてはアセチレンブラック
等の炭素材、銅、ニッケル、チタン等の金属を用いる。
また上記集電体100には、繊維状,多孔状あるいはメ
ッシュ状の炭素材、ステンレススチール、チタン、ニッ
ケル、銅、白金、金等を用いる。
As the conductive powder, a carbon material such as acetylene black and a metal such as copper, nickel and titanium are used.
For the current collector 100, a fibrous, porous or mesh carbon material, stainless steel, titanium, nickel, copper, platinum, gold, or the like is used.

【0072】〈ニッケル亜鉛電池用正極〉 ニッケル亜鉛電池の正極には、水酸化ニッケル粉末を集
電体に直接充填するペースト式と、ニッケルの焼結板の
細孔中に水酸化ニッケルを含浸する焼結式がある。
[0072] The positive electrode of <positive electrode for a nickel-zinc battery> nickel-zinc batteries, impregnating a paste type of filling directly nickel hydroxide powder to the current collector, the nickel hydroxide in the pores of the sintered plate of nickel There is a sintering method.

【0073】ペースト式では、水酸化ニッケル及び,ニ
ッケルやコバルト等の添加物を、結着材や練液と共に均
一混練して得たペーストを、集電体に塗着、乾燥して正
極板を得る。
[0073] In the paste-type nickel hydroxide and additives of nickel and cobalt, a paste obtained by uniformly kneaded together with binder and mixing solution, coated on a current collector, dried positive electrode plate Get.

【0074】結着材や集電体には、上記亜鉛負極板と同
じ材料が用いられる。
For the binder and the current collector, the same material as that of the zinc negative electrode plate is used.

【0075】一方、焼結式では、ニッケルメッキした鉄
穿孔板にニッケル粉末を焼結して得た焼結板を、主活物
質であるニッケル塩と、添加物であるコバルト塩の混合
溶液に含浸した後、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液
と反応させて、焼結板中に水酸化ニッケルを含浸する。
On the other hand, in the sintering method, a sintered plate obtained by sintering a nickel powder on a nickel-plated iron perforated plate is mixed with a mixed solution of a nickel salt as a main active material and a cobalt salt as an additive. After the impregnation, the sintered plate is reacted with an alkali solution such as sodium hydroxide to impregnate nickel hydroxide into the sintered plate.

【0076】〈空気亜鉛二次電池用正極〉 空気亜鉛二次電池の正極は、空気極,はっ水膜,拡散紙
からなる。
<Positive Electrode for Zinc Air Secondary Battery> The positive electrode of the zinc secondary air battery is composed of an air electrode, a water-repellent film, and diffusion paper.

【0077】空気極の触媒材料としては、活性炭、カー
ボンブラック等、比表面積が200〜1000m2/g
の炭素材料に、銀,二酸化マンガン,ニッケル−コバル
ト複合酸化物,白金等を添加したものを用いる。
Examples of the catalyst material for the air electrode include activated carbon, carbon black, etc., having a specific surface area of 200 to 1000 m 2 / g.
A material obtained by adding silver, manganese dioxide, nickel-cobalt composite oxide, platinum, or the like to the above carbon material is used.

【0078】ここで、はっ水膜の役割は、空気極を通過
した電解液が電池外に漏液するのを防止することであ
り、材料としては、ポリテトラフルオロエチレン等のフ
ッ素樹脂が用いられる。また、拡散紙は、空気極全面に
酸素を均一に供給するためのもので、セロハン等が用い
られる。
Here, the function of the water-repellent film is to prevent the electrolyte passed through the air electrode from leaking out of the battery, and a fluororesin such as polytetrafluoroethylene is used as a material. Can be The diffusion paper is for uniformly supplying oxygen to the entire surface of the air electrode, and cellophane or the like is used.

【0079】セパレータ セパレータ(108)は正極と負極の短絡を防止し、ま
た電解質溶液を保持する機能を有する。セパレータと
て備えるべき条件としては(1)電解質溶液に対して不
溶で安定していること(2)電解質溶液の吸液量が大き
く、また保持力が大きいこと(3)リチウムイオンや水
酸イオンが透過できる細孔を有すること(4)デンドラ
イトの貫通を防ぐ程度の小さな細孔を有すること(5)
機械的強度が強く、捲回時に切れたり、著しい変形がな
いこと等がある。上記の条件を満たす材質としてはガラ
ス、ポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂の不織
布あるいはミクロポア構造のものが用いられる。
[0079] Separator separators (108) has a function to prevent short-circuiting between the positive electrode and the negative electrode, also to retain the electrolyte solution. The conditions should include Te and separators <br/> (1) be stable insoluble to the electrolyte solution (2) large liquid absorption of the electrolyte solution, also possible retaining force larger (3) Having pores through which lithium ions and hydroxyl ions can pass (4) Having pores small enough to prevent penetration of dendrites (5)
It has high mechanical strength, and may not be cut at the time of winding or have significant deformation. As a material that satisfies the above conditions, a nonwoven fabric of glass, polypropylene, polyethylene, or fluororesin or a material having a micropore structure is used.

【0080】ここで、アルカリ亜鉛二次電池の場合は、
電解液が水系溶媒なので、親水性のセパレータを用い
る。そのセパレータとしては、ナイロン,ポリプロピレ
ンあるいは親水処理したポリプロピレン等の不織布ある
いはミクロポア構造のものを用いる。
Here, in the case of an alkaline zinc secondary battery,
The electrolytic solution is an aqueous solvent, Ru <br/> using separators hydrophilic. As its separators are nylon, used as the nonwoven fabric or microporous structure such as polypropylene or polypropylene hydrophilic treatment.

【0081】電解質 電解質は、そのままの状態で用いたり、溶媒に溶かした
電解質溶液として用いる。また、溶解した溶液に、高分
子材料等のゲル化剤を添加したものも用いられる。一般
的には、溶媒に溶かした電解質溶液を用いる。
[0081] The electrolyte electrolyte, or used as it is, is used as an electrolyte solution in a solvent. Further, a solution obtained by adding a gelling agent such as a polymer material to a dissolved solution is also used. Generally, an electrolyte solution dissolved in a solvent is used.

【0082】リチウム二次電池の電解質溶液としては電
解質塩を非水溶媒に溶解したものを用いる。電解質溶液
の導電率は電池の内部抵抗に関係し、充放電時の電流密
度に大きく影響するため、できるだけ高い方が好まし
く、25℃時の導電率は1×10-3S・cm-1以上ある
事が望ましく、5×10-3S・cm-1以上ある方が好ま
しい。上記電解質塩としては、LiClO4,LiB
4,LiPF6,LiAsF6,LiCF3SO3等が用
いられる。これらの塩を非水溶媒に溶かす前に、減圧下
で加熱する事によって十分な脱水と脱酸素を行っておく
ことが望ましい。また上記非水溶媒には、高誘電率溶媒
のアセトニトリル、ンゾニトリル、プロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、ジメチルホルムアルデ
ヒド、ニトロベンゼン、γ−ブチロラクトン等と、低粘
度溶媒のテトラハイドロフラン、ジクロロエタン、ジエ
トキシエタン、クロロベンゼン、ジオキソラン等があ
り、単独あるいは混合して用いられる。上記溶媒中の水
分は活性アルミナ、モレキュラーシーブ、五酸化リン、
塩化カルシウム等で脱水するか、溶媒によっては、不活
性雰囲気においてアルカリ金属共存下で蒸留して不純物
除去と脱水を行う方が良い場合もある。
As the electrolyte solution of the lithium secondary battery, a solution obtained by dissolving an electrolyte salt in a non-aqueous solvent is used. Since the conductivity of the electrolyte solution is related to the internal resistance of the battery and greatly affects the current density during charge and discharge, it is preferably as high as possible. The conductivity at 25 ° C. is 1 × 10 −3 S · cm −1 or more. Desirably, it is more preferably 5 × 10 −3 S · cm −1 or more. Examples of the electrolyte salt include LiClO 4 , LiB
F 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 and the like are used. Before dissolving these salts in a non-aqueous solvent, it is desirable to perform sufficient dehydration and deoxygenation by heating under reduced pressure. Also in the above non-aqueous solvent, acetonitrile high dielectric constant solvent, base Nzonitoriru, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl formaldehyde, nitrobenzene, and γ- butyrolactone, tetrahydrofuran low viscosity solvent, dichloroethane, diethoxyethane, chlorobenzene , Dioxolane, etc., which are used alone or in combination. Water in the solvent is activated alumina, molecular sieve, phosphorus pentoxide,
Dehydration with calcium chloride or the like, or depending on the solvent, it may be better to remove impurities and dehydrate by distillation in an inert atmosphere in the presence of an alkali metal.

【0083】また電解質としては固体電解質を用いるこ
ともできる。この製法としては、ポリエチレンオキサイ
ド(PEO)系高分子化合物と電解質塩、を上記の非水
溶媒に溶解してゲル化した後、例えば平らな基板上に展
開し、非水溶媒を蒸発させることによって、固体電解質
膜を得る。上記空PEO系高分子化合物としては、ポリ
エチレンオキサイド、イソシアナートで架橋したポリエ
チレンオキサイド、ポリ(メトキシエトキシドホスファ
ゼン)等を用いる。
Further, as the electrolyte, a solid electrolyte can be used. In this production method, a polyethylene oxide (PEO) -based polymer compound and an electrolyte salt are dissolved in the above-mentioned non-aqueous solvent and gelled, and then developed on, for example, a flat substrate, and the non-aqueous solvent is evaporated. To obtain a solid electrolyte membrane. As the empty PEO-based polymer compound, polyethylene oxide, polyethylene oxide cross-linked with isocyanate, poly (methoxyethoxide phosphazene) and the like are used.

【0084】アルカリ亜鉛二次電池の電解液としては、
水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,水酸化リチウム等
の単独あるいは混合水溶液が用いられる。
As the electrolyte for the alkaline zinc secondary battery,
A single or mixed aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide or the like is used.

【0085】電池 本発明の二次電池を密閉式の電池で試験する場合、電池
の形状としては偏平型、円筒型、角型、シート型等があ
る。スパイラル式円筒型では正、負極板をセパレータを
介して捲回することによって電極面積を大きくする事が
出来るので、充放電時に大電流を流せるという特徴があ
る。また角型では、正、負極板をセパレータを介して積
層するため、捲回するスパイラル式円筒型に比べて容積
効率が高く、また機器の収納スペースを有効利用出来る
という特徴がある。
Battery When testing the secondary battery of the present invention with a sealed battery, the shape of the battery includes a flat type, a cylindrical type, a square type, a sheet type and the like. Positive in spiral cylindrical, the negative electrode plate can be the electrode area is increased by winding through <br/> the separators, it is characterized in that can flow a large current during charging and discharging. In the square, positive, for laminated via separators to the negative electrode plate, is characterized in that high volumetric efficiency than spiral cylindrical to wound, also it can be effectively utilized storage space of the device.

【0086】図4に単層式偏平型電池、また図5にスパ
イラル式円筒型電池の概略断面図の一例を示す。図4と
図5において、200と300は負極集電体、201と
301は負極活物質、204と304は正極活物質、2
06と306は負極端子(負極キャップ)、207と3
07は電池缶、208と308は電解質溶液とセパレー
タ、210と310は絶縁パッキング、311は絶縁板
である。電池の組立方法は、負極(201、301)と
正極を、セパレータ(208、308)を介して積層
(図4)あるいは捲回(図5)した後、電池缶(20
7、307)に挿入する。次に電解質溶液を加えた後、
負極ギャップ(206、306)と絶縁パッキング(2
10、310)を組み、かしめて電池とする。
FIG. 4 shows an example of a single-layer flat battery, and FIG. 5 shows an example of a schematic sectional view of a spiral cylindrical battery. 4 and 5, 200 and 300 are negative electrode current collectors, 201 and 301 are negative electrode active materials, 204 and 304 are positive electrode active materials,
06 and 306 are negative terminal (negative electrode cap), 207 and 3
07 is a battery can, 208 and 308 are electrolyte solutions and separators, 210 and 310 are insulating packings, and 311 is an insulating plate. Method of assembling a battery, the positive electrode and the negative electrode (201, 301), stacked via separators (208, 308) (FIG. 4) or winding (Fig. 5), and then the battery can (20
7, 307). Next, after adding the electrolyte solution,
Negative electrode gap (206, 306) and insulating packing (2
10, 310) and caulked to form a battery.

【0087】電池缶(電池ケース)(207、307)
や負極キャップ(206、306)の材料としては、ス
テンレススチール、特にチタンクラッドステンレスや銅
クラッドステンレス、ニッケルメッキ鋼板等が用いら
れ、またポリプロピレン等のプラスチックあるいは金属
やガラス繊維とプラスチックの複合材を用いる事が出来
る。絶縁ッキング(210、310)の材料として
は、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスルフォン樹
脂、各種ゴムが用いられる。封口方法としては、図4や
図5に示したように絶縁パッキング等のガスケットを用
いたかしめ以外にも、接着剤や溶接,ガラス封口,はん
だ付け等の方法が用いられる。図5の絶縁板の材料とし
ては、各種有機樹脂材料やセラミックス等が用いられ
る。また図4や5には図示していないが、電池の内部圧
力が上昇し過た場合の安全装置として安全弁を付ける
のが一般的である。この安全弁としてスプリングや耐有
機溶媒用のゴム等が用いられる。
Battery can (battery case) (207, 307)
As the material of the negative electrode cap (206, 306), stainless steel, particularly titanium clad stainless steel, copper clad stainless steel, nickel plated steel plate, or the like is used, and plastic such as polypropylene or a composite material of metal or glass fiber and plastic is used. I can do things. As the material of the insulating Pas Kkingu (210, 310), fluorine resin, polyamide resin, polysulfone resin, various rubber. As a sealing method, a method such as adhesive, welding, glass sealing, soldering, or the like is used in addition to caulking using a gasket such as an insulating packing as shown in FIGS. As the material of the insulating plate in FIG. 5, various organic resin materials, ceramics, and the like are used. Also not shown in FIG. 4 and 5, but the add a safety valve as a safety device when the internal pressure of the battery was over technique increases are common. As this safety valve, a spring, rubber for an organic solvent resistant or the like is used.

【0088】なお、電池の材料の調製及び電池の組立等
は、水分が十分に除去された乾燥空気あるいは不活性雰
囲気下で行う方が望ましい。
The preparation of the battery material and the assembly of the battery are preferably performed in dry air or an inert atmosphere from which water has been sufficiently removed.

【0089】負極とセパレータの間に導電体層,半導
体層,絶縁体層等の単層,多層,複合層を設ける事によ
って、充電時のデンドライトの成長を抑えて、充放電サ
イクル寿命を向上できる。
By providing a single layer, multilayer, or composite layer such as a conductor layer, a semiconductor layer, and an insulator layer between the negative electrode and the separator , the growth of dendrite during charging is suppressed, and the charge / discharge cycle life is improved. it can.

【0090】[0090]

【実施例】以下に本発明のリチウム二次電池の実施例に
いて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定さ
れるものではない。
EXAMPLES Examples of the lithium secondary battery of the present invention will be described below.
One had to be explained. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.

【0091】(実施例1) 図3に示した、液リッチの試験セルを用いて試験した。Example 1 A test was performed using the liquid-rich test cell shown in FIG.

【0092】材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。
チタンメッシュ集電体を圧着したリチウム金属箔をRF
プラズマCVD装置中のチャンバー内に挿入した後、真
空度2×10-6Torrまで排気する。テトラフルオロ
エチレン、エチレン、水素、ヘリウム、酸素をチャンバ
ー内に導入し、内圧を0.8Torrに維持した。次
に、高周波電力を平行平板電極に200ワット供給し
て、上記試料上にフッ素樹脂のプラズマ重合膜を10
被覆した。次に、原料ガスとしてアセチレンガスをチ
ャンバー内に導入し、チャンバー内の圧力を0.1To
rrに制御し、RF放電する事によって炭素膜をリチウ
ム金属箔表面上に20nm被覆し、これを試料負極とし
た(図2(a))。
Preparation and assembly of the materials was performed in dry Ar.
RF metal lithium metal foil with titanium mesh current collector
After being inserted into the chamber of the plasma CVD apparatus, the chamber is evacuated to a vacuum degree of 2 × 10 −6 Torr. Tetrafluoroethylene, ethylene, hydrogen, helium, and oxygen were introduced into the chamber, and the internal pressure was maintained at 0.8 Torr. Next, a high frequency power of 200 W was supplied to the parallel plate electrode, and a plasma polymerized film of a fluororesin was formed on the sample by 10 n.
m . Next, acetylene gas was introduced into the chamber as a source gas, and the pressure in the chamber was reduced to 0.1 Ton.
A carbon film was coated on the surface of the lithium metal foil to a thickness of 20 nm by controlling the rr and performing RF discharge, and this was used as a sample negative electrode (FIG. 2A).

【0093】正極活物質としては、脱水処理した電解二
酸化マンガン及び炭酸リチウム、黒鉛の混合物を熱処理
する事によって調製した、リチウム−マンガン複合酸化
物を、テトラフルオロエチレンポリマー粉と混合した
後、チタンメッシュに加圧成形したものを正極とした。
As a positive electrode active material, a lithium-manganese composite oxide prepared by heat-treating a mixture of dehydrated electrolytic manganese dioxide, lithium carbonate, and graphite was mixed with a tetrafluoroethylene polymer powder, and then mixed with a titanium mesh. Was press-formed to obtain a positive electrode.

【0094】セレータとしてはポリプロピレン不織布
とポリプロピレンの微孔セパレータをサンドイッチした
ものを用いた。
[0094] The Se Pas rate data was used to sandwich the microporous separators of polypropylene nonwoven and polypropylene.

【0095】電解質溶液には、モレキュラーシーブで脱
水処理した、プロピレンカーボネートとジメトキシエタ
ンの等量混合溶媒に、六フッ化ヒ素リチウム塩を1M溶
解したものを用いた。
As the electrolyte solution, a solution prepared by dissolving 1 M of lithium arsenide hexafluoride in a mixed solvent of an equal amount of propylene carbonate and dimethoxyethane, which was dehydrated with a molecular sieve, was used.

【0096】図3に示す様に、リチウム二次電池を作製
した。
As shown in FIG. 3, a lithium secondary battery was manufactured.

【0097】(実施例2) 上記実施例1中で、フ素樹脂のプラズマ重合膜を被覆
したリチウム金属箔を、RFプラズマCVD装置中のチ
ャンバー内に挿入した後、真空度2×10-6Torrま
で排気する。原料ガスとしてモノシランガスをチャンバ
ー内に導入した後、チャンバー内の圧力を0.1Tor
rに制御し、RF放電する事によって非晶質シリコン膜
をリチウム金属箔表面上に10nm被覆し、これを試料
極とした。この試料極を負極に用いる事以外は実施例1
と同一条件で電池を作製した(図2(d)に示す構
造)
[0097] (Example 2) In Example 1, full Tsu lithium metal foil coated with a plasma polymerized film of fluororesin, it was inserted into the chamber in the RF plasma CVD apparatus, the vacuum degree 2 × 10 - Exhaust to 6 Torr. After introducing a monosilane gas into the chamber as a source gas, the pressure in the chamber is reduced to 0.1 Torr.
r, and an RF discharge was performed to coat an amorphous silicon film on the surface of the lithium metal foil to a thickness of 10 nm , which was used as a sample electrode. Example 1 except that this sample electrode was used as the negative electrode
A battery was manufactured under the same conditions as in FIG. 2 (d).
) .

【0098】(参考例1) 石油系ピッチを滑流法で紡糸し、不活性雰囲気中で熱処
理することによって比表面積が10m2/gとなった黒
鉛繊維を用いた。この繊維を加熱することによって水分
を完全に除いた後、モレキュラーシーブで脱水処理した
トルエン中に分散させ、これをリチウム金属箔上に塗
布、乾燥した後加圧プレスによって圧着して試料とした
(繊維層の厚さ50μm)。この試料に、チタンメッシ
ュ集電体を裏面側から圧着したものを負極とした。この
負極を用いる事以外は実施例1と同一条件で電池を作製
した(図2(d)に示す構造)
( Reference Example 1 ) Graphite fibers having a specific surface area of 10 m 2 / g by spinning petroleum-based pitch by a gliding method and heat-treating in an inert atmosphere were used. After water was completely removed by heating the fiber, the fiber was dispersed in toluene that had been dehydrated with a molecular sieve, applied on a lithium metal foil, dried, and then pressed by a pressure press to obtain a sample ( Fibrous layer thickness 50 μm). A negative electrode was obtained by pressing a titanium mesh current collector on this sample from the back side. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this negative electrode was used (the structure shown in FIG. 2D) .

【0099】(実施例3) 実施例1の黒鉛繊維(繊維状の黒鉛)を溶媒(キシレ
ン)に分散させた液に、旭硝子社製フッ素樹脂塗料ルミ
フロンと六フッ化リチウム塩を溶解した溶液を、セパレ
ータ表面に塗布乾燥した後、プレスして圧着した。この
セパレータを図2(f)の様に配置すること以外は実施
例1と同一条件で電池を作製した。
(Example 3) The graphite fiber (fibrous graphite) of Example 1 was mixed with a solvent (xylene).
A liquid dispersed in emissions), a solution of Asahi Glass Co., Ltd. fluororesin paint Lumifron hexafluoride lithium salt, it was coated and dried on the surface of the separator, and pressed by the press. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this separator was arranged as shown in FIG.

【0100】(参考例2) 比表面積が10m2/g以上の黒鉛繊維を抄紙する事に
よって得た黒鉛ペーパー(厚さ200μm)を、図2
(b)の様に負極とセパレータの間に配置する事以外
は実施例1と同一条件で電池を作製した。
( Reference Example 2 ) Graphite paper (200 μm thick) obtained by making graphite fibers having a specific surface area of 10 m 2 / g or more was prepared as shown in FIG.
Except that disposed between the negative electrode and the separator as in (b) is a battery was prepared under the same conditions as in Example 1.

【0101】(実施例) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。チタンメッシ
ュ集電体を圧着したリチウム金属箔をRFプラズマCV
D装置中のチャンバー内に挿入した後、真空度2×10
-6Torrまで排気する。原料としてニッケルのアセチ
ルアセトン錯体のヘキサン溶液を用い、これを水素ガス
でバリングする事によってチャンバー内に導入する。
チャンバー内の圧力を1Torrに制御し、RF放電す
ることによってニッケル膜をリチウム金属箔表面上に2
nm被覆し、これを試料極とした。この試料極を負極
に用いる事以外は、実施例1と同一条件で電池を作製し
(図2(d)に示す構造)
Example 4 The preparation and assembly of the materials were performed in dry Ar. RF plasma CV using lithium metal foil with titanium mesh current collector pressed
After inserting into the chamber in the D apparatus, the degree of vacuum is 2 × 10
Exhaust to -6 Torr. Using hexane acetylacetone complex of nickel as a raw material, which is introduced into the chamber by the server blanking ring with hydrogen gas.
The pressure in the chamber was controlled to 1 Torr, and the nickel film was deposited on the surface of the lithium metal foil by RF discharge.
0 nm was coated, and this was used as a sample electrode. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as a negative electrode (the structure shown in FIG. 2D) .

【0102】(実施例) 原料として、ニッケルのアセチルアセトン錯体のキサ
ン溶液と共に酸素ガスを用いること以外は、実施例6と
同一条件でRF放電する事によって、酸化ニッケル膜を
リチウム金属箔表面上に5nm被覆し、これを試料極と
した。この試料極を負極に用いる事以外は、実施例1と
同一条件で電池を作製した(図2(d)に示す構造)
[0102] (Example 5) raw material, except for using an oxygen gas with F hexa <br/> down solution of acetylacetone complexes of nickel, by the RF discharge under the same conditions as in Example 6, the nickel oxide film 5 nm was coated on the surface of the lithium metal foil, and this was used as a sample electrode. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as a negative electrode (the structure shown in FIG. 2D) .

【0103】(実施例) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。チタンメッシ
ュ集電体を圧着したリチウム金属箔をRFプラズマCV
D装置中のチャンバー内に挿入した後、真空度2×10
-6Torrまで排気する。原料ガスとしてモノシランガ
スとアンモニアガスをチャンバー内に導入した後、チャ
ンバー内の圧力を0.Torrに制御し、RF放電す
る事によって窒化ケイ素膜をリチウム金属箔表面上に2
nm被覆し、これを試料極とした。この試料極を負極
に用いること以外は実施例1と同一条件で電池を作製し
(図2(d)に示す構造)
Example 6 Preparation and assembly of materials were performed in dry Ar. RF plasma CV using lithium metal foil with titanium mesh current collector pressed
After inserting into the chamber in the D apparatus, the degree of vacuum is 2 × 10
Exhaust to -6 Torr. After introducing monosilane gas and ammonia gas into the chamber as source gases, the pressure in the chamber is reduced to 0. The silicon nitride film was formed on the lithium metal foil surface by controlling the pressure to 1 Torr and performing RF discharge.
0 nm was coated, and this was used as a sample electrode. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as the negative electrode (the structure shown in FIG. 2D) .

【0104】(実施例) 原料として、チタンのアセチルアセトン錯体のキサン
溶液と共にメタンガスを用いる事以外は実施例と同一
条件でRF放電することによって、チタンと炭素の複合
膜をリチウム金属箔表面上に25nm被覆し、試料極と
した。この試料極を負極に用いる事以外は、実施例1と
同一条件で電池を作製した(図2(d)に示す構造)
[0104] (Example 7) starting material, by RF discharge under the same conditions as in Example 4 except that using methane gas with hexane solution of acetylacetone complex of titanium, lithium metal foil surface a composite layer of titanium and carbon The top was coated with 25 nm to form a sample electrode. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as a negative electrode (the structure shown in FIG. 2D) .

【0105】(実施例) ポリプロピレン製のセパレータをRFプラズマCVD装
置中のチャンバー内に挿入した後、真空度2×10-6
orrまで排気する。原料ガスとしてアセチレンガスを
チャンバー内に導入した後、チャンバー内の圧力を0.
1Torrに制御し、RF放電することによって炭素膜
をセパレータ表面上に20nm被覆したものを用いた。
このセパレータを用いて図2(f)の様に配置する事以
外は、実施例1と同一条件で電池を作製した。
Example 8 After inserting a polypropylene separator into a chamber in an RF plasma CVD apparatus, the degree of vacuum was 2 × 10 −6 T.
Exhaust to orr. After acetylene gas is introduced into the chamber as a source gas, the pressure in the chamber is reduced to 0.
Controlled to 1 Torr, used was 20 nm coated with a carbon film to separators table plane by RF discharge.
Except that arranged as in FIG. 2 (f) using the separators, a battery was prepared under the same conditions as in Example 1.

【0106】(実施例) 上記実施例で、原料ガスにモノシランガスを用いて、
セパレータ上を非晶質シリコン膜で被覆した。このセパ
レータを用いて図2(f)の様に配置する事以外は、実
施例1と同一条件で電池を作製した。
(Example 9 ) In Example 8 , a monosilane gas was used as a raw material gas.
The upper separators coated with amorphous silicon film. The separator <br/> except that arranged as in FIG. 2 (f) using the laser data is a battery was prepared under the same conditions as in Example 1.

【0107】(実施例10) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。ポリプロピレ
ン製のセパレータをRFプラズマCVD装置中のチャン
バー内に挿入した後、真空度10-5Torrまで排気す
る。テトラフルオロエチレン、エチレン、H2、ヘリウ
ム酸素を、チ ャンバー内に導入し、内圧を0.8To
rrに維持した。次に、高周波電力を平行平板電極に2
00ワット供給して、上記セパレータ上にフッ素樹脂の
プラズマ重合膜を被覆した。次に原料ガスとしてアセチ
レンガスをチンバー内に導入した後、チャンバー内の
圧力を0.1Torrに制御し、RF放電することによ
って炭素を20nm被覆した。このセパレータを用いて
図2(g)の様に配置すること以外は実施例1と同一条
件で電池を作製した。
Example 10 Preparation and assembly of materials were performed in dry Ar. After inserting the polypropylene separators into a chamber in the RF plasma CVD apparatus is evacuated to a vacuum degree 10 -5 Torr. Tetrafluoroethylene, ethylene, H 2 , and helium oxygen are introduced into the chamber, and the internal pressure is set to 0.8 To
rr was maintained. Next, high frequency power is applied to the parallel plate electrodes for 2
And 00 watts supplied, coated with plasma polymerized film of a fluorine resin on the separators. Then after introducing acetylene gas into the Chi catcher members as a material gas, to control the pressure in the chamber to 0.1 Torr, it was coated 20 nm carbon by RF discharge. The separator using data other than be arranged as in FIG. 2 (g) is a battery was prepared under the same conditions as in Example 1.

【0108】(実施例11) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。ミクロポアを
有するフッ素樹脂フィルムをRFプラズマCVD装置中
のチャンバー内に挿入した後、真空度2×10-6Tor
rまで排気する。原料としてニッケルのアセチルアセト
ン錯体のキサン溶液を用い、これを水素ガスでバブリ
ングすることによってチャンバー内に導入する。チャン
バー内の圧力を1Torrに制御し、RF放電する事に
よってニッケル膜をセパレータ表面上に30nm被覆し
た。このフィルムを用いて、図2(c)の様に配置する
事以外は、実施例1と同一条件で電池を作製した。
Example 11 Preparation and assembly of materials were performed in dry Ar. After inserting a fluororesin film having micropores into a chamber in an RF plasma CVD apparatus, the degree of vacuum is 2 × 10 −6 Torr.
Exhaust to r. Using hexane solution of acetylacetone complex of nickel as a raw material, which is introduced into the chamber by bubbling with hydrogen gas. Controlling the pressure in the chamber to 1 Torr, and 30 nm coated separators table plane of the nickel film by the RF discharge. Using this film, a battery was fabricated under the same conditions as in Example 1 except that the battery was arranged as shown in FIG.

【0109】(実施例12) 上記実施例11で、原料ガスにモノシランガスを用い
て、ミクロポアを有するフッ素樹脂フィルム上を非晶質
シリコン膜で被覆した。このフィルムを用いて、図2
(c)の様な配置をする事以外は、実施例1と同一条件
で電池を作製した。
Example 12 In Example 11 , the fluororesin film having micropores was covered with an amorphous silicon film by using monosilane gas as a raw material gas. Using this film, Figure 2
A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the arrangement was as shown in (c).

【0110】(実施例13) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。チタンメッシ
ュ集電体を圧着したリチウム金属箔をRFプラズマCV
D装置中のチャンバー内に挿入した後、真空度2×10
-6Torrまで排気する。原料ガスとしてモノシランガ
スとアセチレンガスをチャンバー内に導入した後、チャ
ンバー内の圧力を0.1Torrに制御し、RF放電す
ることによって炭化ケイ素膜でリチウム金属箔表面を3
nm被覆し、これを試料極とした。この試料極を負極
に用いること以外は、実施例1と同一条件で電池を作製
した(図2(d)に示す構造)
Example 13 Preparation and assembly of materials were performed in dry Ar. RF plasma CV using lithium metal foil with titanium mesh current collector pressed
After inserting into the chamber in the D apparatus, the degree of vacuum is 2 × 10
Exhaust to -6 Torr. After a monosilane gas and an acetylene gas are introduced into the chamber as source gases, the pressure in the chamber is controlled to 0.1 Torr, and RF discharge is performed to reduce the surface of the lithium metal foil to 3 with a silicon carbide film.
0 nm was coated, and this was used as a sample electrode. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as a negative electrode (the structure shown in FIG. 2D) .

【0111】(実施例14) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。チタンメッシ
ュ集電体を圧着したリチウム金属箔をスパッタリング装
置中のチャンバー内に挿入した後、真空度5×10-6
orrまで排気し、Arガスを流してチャンバー内を不
活性雰囲気にした。次にチャンバー内の圧力を3×10
-3Torrにし、ターゲットに黒鉛とSiを用い、RF
放電する。この際、放電初期にはSiの方からスパッタ
リングを行い、徐々に黒鉛の方のスパッタリングの比率
を上げることによって、炭素とSiの複合層をリチウム
金属箔表面上に30nm被覆し、これを試料極とした。
この試料極を負極に用いること以外は実施例1と同一条
件で電池を作製した(図2(d)に示す構造)
Example 14 Preparation and assembly of the materials were performed in dry Ar. After inserting a lithium metal foil on which a titanium mesh current collector has been pressed into a chamber in a sputtering apparatus, the degree of vacuum is 5 × 10 −6 T.
The chamber was evacuated to orr, and Ar gas was flown to make the inside of the chamber inert. Next, the pressure in the chamber was increased to 3 × 10
-3 Torr, using graphite and Si as targets, RF
Discharge. At this time, in the early stage of the discharge, sputtering was performed from the Si side, and by gradually increasing the sputtering ratio of the graphite side, a composite layer of carbon and Si was coated on the lithium metal foil surface to a thickness of 30 nm. Pole.
A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as the negative electrode (the structure shown in FIG. 2D) .

【0112】(実施例15) 上記実施例14で、ターゲットに黒鉛、Si及びポリテ
トラフルオロエチレンを用いて、これらの複合膜をリチ
ウム金属箔表面上に積層すること以外は実施例1と同一
条件で電池を作製した(図2(d)に示す構造)
[0112] (Example 15) Example 14 above, graphite as a target, using the Si and polytetrafluoroethylene, except that laminating these composite film on the lithium metal foil surface Example 1 under the same conditions A battery was manufactured in the manner described above (the structure shown in FIG. 2D) .

【0113】(実施例16) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。実施例1で作
製した試料をRFプラズマCVD装置中のチャンバー内
に挿入した後、真空度10-5Torrまで排気する。テ
トラフルオロエチレン、エチレン、水素、ヘリウム、酸
素を、チャンバー内に導入し、内圧を0.8Torrに
維持した。次に、高周波電力を平行平板電極に200ワ
ット供給して、上記試料上にフッ素樹脂のプラズマ重合
膜を被覆し、これを試料極とした。この試料極を負極に
用いること以外は実施例1と同一条件で電池を作製した
(図2(e)に示す構造)
Example 16 Preparation and assembly of materials were performed in dry Ar. After inserting the sample manufactured in Example 1 into a chamber in an RF plasma CVD apparatus, the sample is evacuated to a degree of vacuum of 10 −5 Torr. Tetrafluoroethylene, ethylene, hydrogen, helium, and oxygen were introduced into the chamber, and the internal pressure was maintained at 0.8 Torr. Next, 200 watts of high-frequency power was supplied to the parallel plate electrode to coat a fluoropolymer plasma-polymerized film on the sample, which was used as a sample electrode. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as a negative electrode.
(Structure shown in FIG . 2E) .

【0114】(実施例17) 材料の調製と組立は乾燥Ar中で行った。チタンメッシ
ュ集電体を圧着したリチウム金属箔をスパッタリング装
置中のチャンバー内に挿入した後、真空度5×10-6
orrまで排気し、Arガスを流してチャンバー内を不
活性雰囲気にした。次にチャンバー内の圧力を3×10
-3Torrにし、ターゲットに黒鉛とLiAsF6を用
い、RF放電する事によって炭素とLiAsF6をリチ
ウム金属箔表面上に30nm被覆し、これを試料極とし
この試料極を負極に用いること以外は実施例1と同
一条件で電池を作製した(図2(d)に示す構造)
Example 17 Preparation and assembly of materials were performed in dry Ar. After inserting a lithium metal foil on which a titanium mesh current collector has been pressed into a chamber in a sputtering apparatus, the degree of vacuum is 5 × 10 −6 T.
The chamber was evacuated to orr, and Ar gas was flown to make the inside of the chamber an inert atmosphere. Next, the pressure in the chamber was increased to 3 × 10
To -3 Torr, a graphite and LiAsF 6 used in the target, the carbon and LiAsF 6 to 30 nm coated on the lithium metal foil surface by the RF discharge, which was used as a sample electrode. A battery was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that this sample electrode was used as the negative electrode (the structure shown in FIG. 2D) .

【0115】(実施例18) 実施例で作製した、炭素を被覆したセパレータを
い、被覆した炭素の上にミクロポアを有するフッ素樹脂
フィルムを図2(h)の様に積層した。このフィルムを
用いること以外は実施例1と同一条件で電池を作製し
た。
[0115] prepared in Example 18 Example 8, it had <br/> use the separators coated with carbon, a fluororesin film having micropores on the coated carbon as in FIG. 2 (h) Laminated. A battery was produced under the same conditions as in Example 1 except that this film was used.

【0116】(実施例19) 図5に示したスパイラル式円筒型電池を用いて試験し
た。この電池はKR−A型式で、電池寸法は外形7.
0mmで、総高さ50.5mmである。
Example 19 A test was performed using the spiral cylindrical battery shown in FIG. The battery in KR-A type, cell size profile 1 7.
0 mm and a total height of 50.5 mm.

【0117】主活物質として酸化亜鉛と金属亜鉛、結着
材としてポリビニルアルコールを用い、エチレングリコ
ールと共に混練することによって得たぺーストを、ニッ
ケルメッキを施した鉄穿孔板に塗着、乾燥、プレスする
ことによって亜鉛極板を得る。
A paste obtained by kneading together with ethylene glycol using zinc oxide and metallic zinc as main active materials and polyvinyl alcohol as a binder is applied to a nickel-plated iron perforated plate, dried and pressed. To obtain a zinc plate.

【0118】この亜鉛極板を、RFプラズマCVD装置
中のチャンバー内に挿入し、上記実施例1において放電
初期にはテトラフルオロエチレンの比率が高く、放電後
期にはアセチレンと酸素の比率を高めてRF放電するこ
とによって、亜鉛極板の表面上にフッ素脂20nm
覆して、これを試料極とした。
This zinc electrode plate was inserted into a chamber in an RF plasma CVD apparatus. In Example 1, the ratio of tetrafluoroethylene was high at the beginning of discharge and the ratio of acetylene to oxygen was increased at the end of discharge. by RF discharge, and fluorine resins 20 nm coated on the surface of the zinc plate, which was used as a sample electrode.

【0119】正極板としては、水酸化ニッケルに、ニッ
ケルとコバルトを加えて、結着材としてカルボキシメチ
ルセルロース、練液に水を加えて得たぺーストを、発泡
メタル(住友電工(株)製セルメット)に充填した後、
乾燥、プレスしたものを用いた。
For the positive electrode plate, a paste obtained by adding nickel and cobalt to nickel hydroxide, carboxymethyl cellulose as a binder, and water to a kneading solution was used to form a paste from foamed metal (Celmet manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.). ) After filling
What was dried and pressed was used.

【0120】セパレータには、ポリプロピレン製不織布
に微孔性フィルムをつけたもの(セラニーズ社(US
A)製セルガード)を用いた。
As the separator, a nonwoven fabric made of polypropylene and having a microporous film attached thereto (Celanese Corporation (US)
A) Cell Guard).

【0121】電解液には、30wt%水酸化カリウム溶
液を用いた。
As the electrolytic solution, a 30 wt% potassium hydroxide solution was used.

【0122】組立は、負極と正極の間にセパレータを
介して捲回した群を、チタンクラッドのステンレス製の
電池缶に挿入し、電解液を注液した後、チタンクラッド
のステンレス製の負極キャップとフッ素ゴムの絶縁パッ
キングを入れ、かしめを行うことによって、ニッケル亜
鉛二次電池を作製した(図2(a)に示す構造)
[0122] assembly, after the group is wound through <br/> the separators between the negative electrode and the positive electrode was inserted into a stainless steel battery can titanium clad, was injected an electrolytic solution, a titanium clad The nickel-zinc secondary battery was manufactured by inserting the stainless steel negative electrode cap and insulating packing made of fluororubber and caulking (the structure shown in FIG. 2A) .

【0123】(実施例20) 図4に示した偏平型電池を用いて試験した。Example 20 A test was performed using the flat battery shown in FIG.

【0124】酸化亜鉛と金属亜鉛にテトラフルオロエチ
レンポリマー粉を混合した後、ニッケルメッシュに加圧
成形して亜鉛極板を得た。この亜鉛負極を、RFプラズ
マCVDのチャンバー内に挿入した後、実施例19と同
一条件で、亜鉛極板の表面上にフッ素樹脂5nmと炭素
を20nm被覆して、これを負極とした。
After mixing zinc oxide and zinc metal with tetrafluoroethylene polymer powder, the mixture was pressed into a nickel mesh to obtain a zinc electrode plate. After the zinc negative electrode was inserted into an RF plasma CVD chamber, the surface of the zinc electrode plate was coated with 5 nm of a fluororesin and 20 nm of carbon under the same conditions as in Example 19 to form a negative electrode.

【0125】活性炭に二酸化マンガンを添加したものを
正極触媒層とし、これにポリテトラフルオロエチレン製
のはっ水膜とセルロース製の拡散紙を積層したものを、
正極とした。また、セパレータにはセロハン、電解液に
は30wt%水酸化カリウム溶液を用いた。
The positive electrode catalyst layer was prepared by adding manganese dioxide to activated carbon, and the layer formed by laminating a water repellent film made of polytetrafluoroethylene and a diffusion paper made of cellulose was used as the positive electrode catalyst layer.
The positive electrode was used. In addition, the separators cellophane, using a 30 wt% potassium hydroxide solution in the electrolyte.

【0126】組立は、負極と正極の間にセパレータを
し、チタンクラッドのステンレス材の細孔付き電池缶に
挿入して、電解液を注液した後、チタンクラッドのステ
ンレス材の負極キャップとフッ素ゴムの絶縁パッキング
で密閉して、空気亜鉛二次電池を作製した(図2(a)
に示す構造)
[0126] assembly, and through <br/> the separators between the anode and cathode is inserted into the pores with the battery can of stainless material of titanium clad, it was injected an electrolytic solution, a titanium clad stainless steel The battery was sealed with a negative electrode cap made of a material and an insulating packing made of fluororubber to produce an air zinc secondary battery (FIG. 2A).
Structure shown in) .

【0127】(比較例1) 実施例において、リチウム金属箔上に炭素膜の被覆を
行わないものを、負極に用いること以外は、実施例1と
同一条件で電池を作製した。
[0127] (Comparative Example 1) Example 1, those which do not perform the coating of the carbon film on the lithium metal foil, except for using the negative electrode, a battery was fabricated under the same conditions as in Example 1.

【0128】(比較例2) 上記実施例19において、亜鉛極板上にフッ素樹脂と炭
素の複合膜の被覆を行わないものを、負極に用いる事以
外は、実施例18と同一条件で電池を作製した。
[0128] (Comparative Example 2) Example 19 above, those on the zinc electrode plate does not perform the coating of the fluororesin and the composite film of carbon, except that used for the negative electrode, the battery under the same conditions as in Example 18 Produced.

【0129】(比較例3) 上記実施例20において、亜鉛極板上にフッ素樹脂と炭
素の複合膜の被覆を行わないものを、負極に用いること
以外は、実施例20と同一条件で電池を作製した。
[0129] (Comparative Example 3) In the above-described Example 20, those on the zinc electrode plate does not perform the coating of the fluororesin and the composite film of carbon, but using the negative electrode, the battery under the same conditions as in Example 20 Produced.

【0130】上記実施例1〜18、参考例1〜2及び比
較例1で作製した電池を、0.2Cの電流で4.0Vま
で充電を行い、30分休止後、0.2Cの電流で2.8
Vまで放電を行う。この試験を繰り返し行った結果を表
1に示した。
The batteries prepared in Examples 1 to 18, Reference Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were charged to 4.0 V at a current of 0.2 C, and after a 30-minute pause, at a current of 0.2 C. 2.8
Discharge to V. The results of repeating this test are shown in Table 1.

【0131】上記実施例1920及び比較例2、3で
作製した電池を、0.2Cの電流で150%充電を行
い、30分休止後、0.2Cの電流で1.0Vまで放電
を行う。
The batteries prepared in Examples 19 and 20 and Comparative Examples 2 and 3 were charged at 150% with a current of 0.2 C, and after a rest of 30 minutes, discharged to 1.0 V at a current of 0.2 C. Do.

【0132】比較例1、2、3の電池のサイクル寿命を
1とした時、各比較例に対する各実施例のサイクル寿命
結果を表1に示した。表1の結果から、比較例に対し
て、負極とセパレータとの間に、導電体層として炭素や
ニッケル、チタン、半導体層としてケイ素等、金属酸化
物、絶縁体層としてハロゲン化物や窒化物,炭化物,有
機高分子等の単層、多層、複合層を設けること(実施
例)によって、充放電サイクル寿命を著しく向上できる
ことがわかった。
When the cycle life of the batteries of Comparative Examples 1, 2, and 3 was set to 1, the results of the cycle life of each example for each comparative example are shown in Table 1. The results in Table 1, the comparative example, between the negative electrode and the separators, carbon or nickel as the conductive layer, titanium, silicon and the like as a semiconductor layer, a metal oxide, a halide or a nitride as an insulator layer It has been found that the provision of a single layer, a multilayer, and a composite layer of carbon, carbide, organic polymer, etc. (Example) significantly improves the charge / discharge cycle life.

【0133】[0133]

【表1】 [Table 1]

【0134】[0134]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、負極とセ
パレータの間に導電材層,半導体層,絶縁体層の単
層、多層、複合層等を設ける事によって、デンドライト
の成長を抑制できるので、安全性が高く、充放電サイク
ル寿命の長い、二次電池を提供できる。
According to the present invention as described above, according to the present invention, the conductive material layer between the negative electrode and the separator, the semiconductor layer, a single layer of the insulating layer, multi-layer, by providing the composite layer or the like, the growth of dendrite Since it can be suppressed, a secondary battery having high safety and a long charge / discharge cycle life can be provided.

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

【図1】本発明の効果を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an effect of the present invention.

【図2】負極とセパレータの間に、導電体層,半導体
層,絶縁体層を設けた、本発明の積層パターンの例であ
る。
Between the Figure 2 negative electrode and the separator, the conductive layer, a semiconductor layer, provided with an insulating layer, an example of a laminate pattern of the present invention.

【図3】本発明の二次電池の基本構成図である。FIG. 3 is a basic configuration diagram of a secondary battery of the present invention.

【図4】本発明を応用した偏平型電池を示す図である。FIG. 4 is a view showing a flat battery to which the present invention is applied.

【図5】本発明を応用した円筒型電池を示す図である。FIG. 5 is a view showing a cylindrical battery to which the present invention is applied.

【符号の説明】 001 負極板、002 デンドライト、003 導電
体層あるいは半導体層、004 セパレータ、005
絶緑体層、006 電解液、007 正極板、100,
200,300 負極集電体、101,201,301
負極活物質、102 導電体層,半導体層,絶縁体層
から選択される、1種類あるいは2種類以上の単層,多
層,複合層、104,204,304 正極活物質、1
05 電解質溶液、106,206,306 負極端子
(負極キャップ)、107 正極端子、207,307
電池缶、108 セパレータ、208,308 電解
質溶液とセパレータ、109 電池ケース、210,3
10 絶縁ッキング、311 絶縁板。
[EXPLANATION OF SYMBOLS] 001 negative electrode plate, 002 dendrites, 003 conductive layer or a semiconductor layer, 004 separators, 005
Chloroplast layer, 006 electrolyte, 007 positive electrode plate, 100,
200, 300 Negative electrode current collector, 101, 201, 301
Negative electrode active material, one or more single layer, multilayer, composite layer selected from conductor layer, semiconductor layer, insulator layer, 104, 204, 304 Positive electrode active material,
05 electrolyte solution, 106, 206, 306 negative electrode terminal (negative electrode cap), 107 positive electrode terminal, 207, 307
Battery can 108 separators, 208, 308 electrolytic solution and separators, 109 battery case, 210,3
10 insulating Pas Kkingu, 311 insulating plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−289069(JP,A) 特開 平3−263758(JP,A) 特開 平4−229562(JP,A) 特開 昭57−69677(JP,A) 特開 昭57−126068(JP,A) 特開 昭58−142771(JP,A) 特開 平4−28172(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 10/38 H01M 10/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-289069 (JP, A) JP-A-3-263758 (JP, A) JP-A-4-229562 (JP, A) JP-A-57- 69677 (JP, A) JP-A-57-126068 (JP, A) JP-A-58-142771 (JP, A) JP-A-4-28172 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01M 10/38 H01M 10/40

Claims (25)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 リチウム又はリチウム合金からなる負
極、電解質、セパレータ、及び正極から少なくとも構成
された二次電池において、 該負極と該セパレータとの間に、 Ni、Ti、Pt、Al、Pb、Cr、Cu、V、M
o、W、Fe、Co、Zn、Mgからなる群より選択さ
れる少なくとも1種以上の材料からなる金属導電体層、 ダイヤモンド、Si、酸化ニッケル、酸化銅、酸化チタ
ン、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化
タングステン、酸化モリブデン、酸化バナジウムからな
る群より選択される少なくとも1種以上の材料から構成
される半導体層、 フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、窒化物、炭化
物、フッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも1
種以上の材料から構成される絶縁体層、 の少なくとも一層を設けたことを特徴とする二次電池。
1. A secondary battery comprising at least a negative electrode made of lithium or a lithium alloy, an electrolyte, a separator, and a positive electrode, wherein Ni, Ti, Pt, Al, Pb, Cr are provided between the negative electrode and the separator. , Cu, V, M
o, W, Fe, Co, Zn, a metal conductor layer made of at least one material selected from the group consisting of Mg, diamond, Si, nickel oxide, copper oxide, titanium oxide, manganese oxide, zinc oxide, A semiconductor layer made of at least one material selected from the group consisting of zirconium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and vanadium oxide; and a group consisting of lithium fluoride, magnesium fluoride, nitride, carbide, and fluororesin. At least one selected
A rechargeable battery comprising at least one of an insulator layer made of at least one kind of material.
【請求項2】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層から
選択される層が、負極活物質に接触することを特徴とす
る請求項1に記載の二次電池。
2. The secondary battery according to claim 1, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer contacts a negative electrode active material.
【請求項3】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層から
選択される層が、セパレータに接触することを特徴とす
る請求項1に記載の二次電池。
3. The secondary battery according to claim 1, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer contacts a separator.
【請求項4】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層から
選択される層が、少なくともセパレータ側の負極活物質
表面を被覆していることを特徴とする請求項1に記載の
二次電池。
4. The secondary battery according to claim 1, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer covers at least the surface of the negative electrode active material on the separator side. .
【請求項5】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層から
選択される層が、負極活物質表面に圧着されていること
を特徴とする請求項1に記載の二次電池。
5. The secondary battery according to claim 1, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer is pressed on the surface of the negative electrode active material.
【請求項6】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層から
選択される層が、少なくとも負極側のセパレータ表面を
被覆していることを特徴とする請求項1に記載の二次電
池。
6. The secondary battery according to claim 1, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer covers at least the surface of the separator on the negative electrode side.
【請求項7】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層から
選択される層が、セパレータに圧着されていることを特
徴とする請求項3に記載の二次電池。
7. The secondary battery according to claim 3, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer is pressure-bonded to a separator.
【請求項8】 亜鉛もしくは亜鉛合金からなる負極、電
解質、セパレータ、及び正極から少なくとも構成された
二次電池において、 該負極と該セパレータとの間に、 ダイヤモンド、Si、酸化ニッケル、酸化銅、酸化マン
ガン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化タングステ
ン、酸化モリブデン、酸化バナジウムからなる群より選
択される少なくとも1種以上の材料から構成される半導
体層、 フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、窒化物、炭化
物、フッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも1
種以上の材料から構成される絶縁体層、 の少なくとも一層を設けたことを特徴とする二次電池。
8. A secondary battery comprising at least a negative electrode made of zinc or a zinc alloy, an electrolyte, a separator, and a positive electrode, wherein diamond, Si, nickel oxide, copper oxide, oxide, A semiconductor layer composed of at least one material selected from the group consisting of manganese, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and vanadium oxide; lithium fluoride, magnesium fluoride, nitride, carbide, and fluorine At least one selected from the group consisting of resins
A rechargeable battery comprising at least one of an insulator layer made of at least one kind of material.
【請求項9】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層から
選択される層が、負極活物質に接触することを特徴とす
る請求項8に記載の二次電池。
9. The secondary battery according to claim 8, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer contacts a negative electrode active material.
【請求項10】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層か
ら選択される層が、セパレータに接触することを特徴と
する請求項8に記載の二次電池。
10. The secondary battery according to claim 8, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer contacts a separator.
【請求項11】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層か
ら選択される層が、少なくともセパレータ側の負極活物
質表面を被覆していることを特徴とする請求項8に記載
の二次電池。
11. The secondary battery according to claim 8, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer covers at least the surface of the negative electrode active material on the separator side. .
【請求項12】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層か
ら選択される層が、負極活物質表面に圧着されているこ
とを特徴とする請求項8に記載の二次電池。
12. The secondary battery according to claim 8, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer is pressed on the surface of the negative electrode active material.
【請求項13】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層か
ら選択される層が、少なくとも負極側のセパレータ表面
を被覆していることを特徴とする請求項8に記載の二次
電池。
13. The secondary battery according to claim 8, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer covers at least the surface of the separator on the negative electrode side.
【請求項14】 前記導電体層,半導体層,絶縁体層か
ら選択される層が、セパレータに圧着されていることを
特徴とする請求項10に記載の二次電池。
14. The secondary battery according to claim 10, wherein a layer selected from the conductor layer, the semiconductor layer, and the insulator layer is pressure-bonded to a separator.
【請求項15】 負極、電解質、セパレータ、及び正極
から少なくとも構成された二次電池において、 該負極と該セパレータとの間に、導電体層又は半導体層
と絶縁体層との積層膜を設け 該導電体層が、炭素、Ni、Ti、Pt、Al、Pb、
Cr、Cu、V、Mo、W、Fe、Co、Zn、Mgか
らなる群より選択される少なくとも1種以上の材料を含
む金属層であり、 該半導体層が、ダイヤモンド、Si、酸化ニッケル、酸
化銅、酸化マンガン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジル
コニウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化バ
ナジウムからなる群より選択される少なくとも1種以上
の材料を含む層である、 ことを特徴とする二次電池。
15. A secondary battery comprising at least a negative electrode, an electrolyte, a separator, and a positive electrode, wherein a laminated film of a conductor layer or a semiconductor layer and an insulator layer is provided between the negative electrode and the separator , The conductor layer is made of carbon, Ni, Ti, Pt, Al, Pb,
Cr, Cu, V, Mo, W, Fe, Co, Zn, Mg
At least one material selected from the group consisting of
A semiconductor layer formed of diamond, Si, nickel oxide, acid,
Copper oxide, manganese oxide, titanium oxide, zinc oxide, jill oxide
Conium, tungsten oxide, molybdenum oxide,
At least one selected from the group consisting of nadium
A secondary battery comprising: a layer containing the material described in (1) .
【請求項16】 前記負極が、リチウム,リチウム合
金,または亜鉛,亜鉛合金からなることを特徴とする請
求項15に記載の二次電池。
16. The secondary battery according to claim 15, wherein the negative electrode is made of lithium, a lithium alloy, zinc, or a zinc alloy.
【請求項17】 前記絶縁体層が、ハロゲン化物、窒化
物、炭化物、ポリマー材からなる群より選択される少な
くとも1種以上の材料からなる絶縁体層であることを特
徴とする請求項15に記載の二次電池。
17. The insulator layer, halides, nitrides, carbides, little is selected from the group consisting of a polymer material
The secondary battery according to claim 15, wherein the secondary battery is an insulator layer made of at least one material.
【請求項18】 前記積層膜が、負極のセパレータに対
向する面上に、絶縁体層、導電体層又は半導体層の順で
積層された構造であることを特徴とする請求項15に記
載の二次電池。
18. The method according to claim 15, wherein the laminated film has a structure in which an insulator layer, a conductor layer, or a semiconductor layer is laminated in this order on a surface of the negative electrode which faces the separator. Rechargeable battery.
【請求項19】 前記積層膜が、セパレータの負極に対
向する面上に、絶縁体層、導電体層又は半導体層の順で
積層された構造であることを特徴とする請求項15に記
載の二次電池。
19. The structure according to claim 15, wherein the laminated film has a structure in which an insulator layer, a conductor layer, or a semiconductor layer is laminated in this order on a surface of the separator facing the negative electrode. Rechargeable battery.
【請求項20】 前記積層膜が、セパレータの負極に対
向する面上に、導電体層又は半導体層、絶縁体層の順で
積層された構造であることを特徴とする請求項15に記
載の二次電池。
20. The structure according to claim 15, wherein the laminated film has a structure in which a conductor layer or a semiconductor layer and an insulator layer are laminated in this order on a surface of the separator facing the negative electrode. Rechargeable battery.
【請求項21】 負極、電解質、セパレータ、及び正極
から少なくとも構成された二次電池において、 該負極と該セパレータとの間に、導体、半導体、及び絶
縁体から選択される2種以上の材料の複合体の層を設け
たことを特徴とする二次電池。
21. A secondary battery comprising at least a negative electrode, an electrolyte, a separator, and a positive electrode, wherein between the negative electrode and the separator, two or more materials selected from a conductor, a semiconductor, and an insulator are provided. A secondary battery provided with a composite layer.
【請求項22】 前記複合体の層における導体、半導
体、及び絶縁体の濃度が層厚方向に変化していることを
特徴とする請求項21に記載の二次電池。
22. The secondary battery according to claim 21 , wherein the concentrations of the conductor, the semiconductor, and the insulator in the composite layer vary in the layer thickness direction.
【請求項23】 前記導体が、炭素、Ni、Ti、P
t、Al、Pb、Cr、Cu、V、Mo、W、Fe、C
o、Zn、Mg、ダイヤモンド、Siからなる群より選
択される少なくとも1種以上を含む金属であることを特
徴とする請求項21に記載の二次電池。
23. The method according to claim 20, wherein the conductor is carbon, Ni, Ti, P
t, Al, Pb, Cr, Cu, V, Mo, W, Fe, C
o, Zn, Mg, diamond, secondary battery according to claim 21, characterized in that a metal containing at least one selected from the group consisting of Si.
【請求項24】 前記半導体が、ダイヤモンド、Si、
酸化ニッケル、酸化銅、酸化マンガン、酸化チタン、酸
化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化モ
リブデン、酸化バナジウムからなる群より選択される
なくとも1種以上の材料であることを特徴とする請求項
21に記載の二次電池。
24. The method according to claim 24, wherein the semiconductor is diamond, Si,
A small metal selected from the group consisting of nickel oxide, copper oxide, manganese oxide, titanium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and vanadium oxide.
Claims characterized by at least one material
22. The secondary battery according to 21 .
【請求項25】 前記絶縁体が、ハロゲン化物、窒化
物、炭化物、ポリマーからなる群より選択される1種以
上を含む材料であることを特徴とする請求項21に記載
の二次電池。
25. The secondary battery according to claim 21 , wherein the insulator is a material containing at least one selected from the group consisting of a halide, a nitride, a carbide, and a polymer.
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