近年、電子機器は小型・軽量・高性能化が著しく進展し、セルラー、ノートパソコン等の携帯機器が急拡大している。これには電子デバイスならびに搭載される二次電池の高性能化が大きく寄与している。
最近のエレクトロニクス市場で求められる二次電池は、エネルギー密度(Wh/l, Wh/kg)が大きく、機器全体の小型、軽量化に寄与できることである。二次電池には従来からの鉛電池やNi-Cd電池に加え、Ni-MH電池、Liイオン電池が新たに参画し、技術革新が進んでいる。特にリチウムイオン二次電池は他の二次電池と比べて携帯電子機器用として次のような特長を有している。
Figure 1 Energy Density of Secondary Battery
リチウム金属を負極に用いる二次電池は1980年代に最初に製品化されたが、現在では正極にリチウム含有金属酸化物(LiCoO2,
LiMnO2, LiNiO2)、負極には炭素・グラファイト材料が用いられている。
初期に負極に用いられたリチウム金属に代わって炭素材料が採用され、そこでは炭素六角網平面間にリチウムイオンを取り込んだ黒鉛層間化合物(Li-GIC)の形態でリチウムを貯蔵し、当初に問題となったリチウム金属のデンドライト(樹枝状析出物)が発生せず安全性を著しく高めることが可能となった。
また、Li-GICの最大理論容量372mAh/g(組成式LiC6;第1ステージ)をはるかに超える高容量のリチウムを貯蔵可能な炭素体も見出され、電池の小型軽量化、高容量化がさらに進もうとしている。
Figure 2 Model of Lithium Ion Secondary Battery
Figure 3 電極のSEM画像