JP6680531B2 - Negative electrode active material manufacturing method and lithium ion secondary battery manufacturing method - Google Patents

Negative electrode active material manufacturing method and lithium ion secondary battery manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、負極活物質、負極電極、リチウムイオン二次電池、負極活物質の製造方法及びリチウムイオン二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a negative electrode active material, a negative electrode, a lithium ion secondary battery, a method for manufacturing a negative electrode active material, and a method for manufacturing a lithium ion secondary battery.

近年、モバイル端末などに代表される小型の電子機器が広く普及しており、さらなる小型化、軽量化及び長寿命化が強く求められている。このような市場要求に対し、特に小型かつ軽量で高エネルギー密度を得ることが可能な二次電池の開発が進められている。この二次電池は、小型の電子機器に限らず、自動車などに代表される大型の電子機器、家屋などに代表される電力貯蔵システムへの適用も検討されている。   In recent years, small electronic devices typified by mobile terminals have become widespread, and there is a strong demand for further size reduction, weight reduction, and longer life. In response to such market demand, development of a secondary battery, which is particularly small and lightweight and capable of obtaining a high energy density, is in progress. The application of this secondary battery to not only small electronic devices but also large electronic devices typified by automobiles and power storage systems typified by houses is being considered.

その中でも、リチウムイオン二次電池は小型かつ高容量化が行いやすく、また、鉛電池、ニッケルカドミウム電池よりも高いエネルギー密度が得られるため、大いに期待されている。   Among them, a lithium ion secondary battery is easily expected to be small in size and have a high capacity, and has a higher energy density than that of a lead battery or a nickel-cadmium battery.

上記のリチウムイオン二次電池は、正極及び負極、セパレータと共に電解液を備えており、負極は充放電反応に関わる負極活物質を含んでいる。   The lithium-ion secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator, and an electrolytic solution, and the negative electrode contains a negative electrode active material involved in charge / discharge reactions.

この負極活物質としては、炭素系活物質が広く使用されている一方で、最近の市場要求から電池容量のさらなる向上が求められている。電池容量向上のために、負極活物質材としてケイ素を用いることが検討されている。なぜならば、ケイ素の理論容量(4199mAh/g)は黒鉛の理論容量(372mAh/g)よりも10倍以上大きいため、電池容量の大幅な向上を期待できるからである。負極活物質材としてのケイ素材の開発はケイ素単体だけではなく、合金、酸化物に代表される化合物などについても検討されている。また、活物質形状は、炭素系活物質では標準的な塗布型から、集電体に直接堆積する一体型まで検討されている。   While carbon-based active materials are widely used as the negative electrode active material, recent market demands call for further improvements in battery capacity. In order to improve the battery capacity, the use of silicon as the negative electrode active material has been studied. This is because the theoretical capacity of silicon (4199 mAh / g) is 10 times or more larger than the theoretical capacity of graphite (372 mAh / g), and therefore a significant improvement in battery capacity can be expected. The development of silicon materials as a negative electrode active material is being studied not only for silicon alone but also for compounds such as alloys and oxides. In addition, the active material shape has been studied from a standard coating type for a carbon-based active material to an integral type that is directly deposited on a current collector.

しかしながら、負極活物質としてケイ素を主原料として用いると、充放電時に負極活物質が膨張収縮するため、主に負極活物質表層近傍で割れやすくなる。また、活物質内部にイオン性物質が生成し、負極活物質が割れやすい物質となる。負極活物質表層が割れると、それによって新表面が生じ、活物質の反応面積が増加する。この時、新表面において電解液の分解反応が生じるとともに、新表面に電解液の分解物である被膜が形成されるため電解液が消費される。このためサイクル特性が低下しやすくなる。   However, when silicon is used as the main raw material as the negative electrode active material, the negative electrode active material expands and contracts during charge and discharge, so that the negative electrode active material is prone to crack mainly in the vicinity of the surface layer. Further, an ionic substance is generated inside the active material, and the negative electrode active material becomes a material that is easily broken. When the surface layer of the negative electrode active material is cracked, a new surface is generated thereby, and the reaction area of the active material is increased. At this time, the decomposition reaction of the electrolytic solution occurs on the new surface, and the electrolytic solution is consumed because a film which is a decomposition product of the electrolytic solution is formed on the new surface. Therefore, the cycle characteristics are likely to deteriorate.

これまでに、電池初期効率やサイクル特性を向上させるために、ケイ素材を主材としたリチウムイオン二次電池用負極材料、電極構成についてさまざまな検討がなされている。   In order to improve the battery initial efficiency and cycle characteristics, various studies have been made so far on negative electrode materials for lithium-ion secondary batteries mainly composed of a silicon material and electrode configurations.

具体的には、良好なサイクル特性や高い安全性を得る目的で、気相法を用いケイ素及びアモルファス二酸化ケイ素を同時に堆積させている(例えば特許文献1参照)。また、高い電池容量や安全性を得るために、ケイ素酸化物粒子の表層に炭素材(電子伝導材)を設けている(例えば特許文献2参照)。さらに、サイクル特性を改善するとともに高入出力特性を得るために、ケイ素及び酸素を含有する活物質を作製し、かつ、集電体近傍での酸素比率が高い活物質層を形成している(例えば特許文献3参照)。また、サイクル特性を向上させるために、ケイ素活物質中に酸素を含有させ、平均酸素含有量が40at%以下であり、かつ集電体に近い場所で酸素含有量が多くなるように形成している(例えば特許文献4参照)。   Specifically, for the purpose of obtaining good cycle characteristics and high safety, silicon and amorphous silicon dioxide are simultaneously deposited using a vapor phase method (see, for example, Patent Document 1). Further, in order to obtain high battery capacity and safety, a carbon material (electroconductive material) is provided on the surface layer of the silicon oxide particles (for example, refer to Patent Document 2). Furthermore, in order to improve the cycle characteristics and obtain high input / output characteristics, an active material containing silicon and oxygen is produced, and an active material layer having a high oxygen ratio in the vicinity of the current collector is formed ( For example, see Patent Document 3). Further, in order to improve the cycle characteristics, oxygen is contained in the silicon active material, the average oxygen content is 40 at% or less, and the oxygen content is increased near the current collector. (For example, see Patent Document 4).

また、初回充放電効率を改善するためにSi相、SiO、MO金属酸化物を含有するナノ複合体を用いている(例えば特許文献5参照)。また、サイクル特性改善のため、SiO(0.8≦x≦1.5、粒径範囲=1μm〜50μm)と炭素材を混合して高温焼成している(例えば特許文献6参照)。また、サイクル特性改善のために、負極活物質中におけるケイ素に対する酸素のモル比を0.1〜1.2とし、活物質、集電体界面近傍におけるモル比の最大値、最小値との差が0.4以下となる範囲で活物質の制御を行っている(例えば特許文献7参照)。また、電池負荷特性を向上させるため、リチウムを含有した金属酸化物を用いている(例えば特許文献8参照)。また、サイクル特性を改善させるために、ケイ素材表層にシラン化合物などの疎水層を形成している(例えば特許文献9参照)。また、サイクル特性改善のため、酸化ケイ素を用い、その表層に黒鉛被膜を形成することで導電性を付与している(例えば特許文献10参照)。特許文献10において、黒鉛被膜に関するRAMANスペクトルから得られるシフト値に関して、1330cm−1及び1580cm−1にブロードなピークが現れるとともに、それらの強度比I1330/I1580が1.5<I1330/I1580<3となっている。また、高い電池容量、サイクル特性の改善のため、二酸化ケイ素中に分散されたケイ素微結晶相を有する粒子を用いている(例えば特許文献11参照)。また、過充電、過放電特性を向上させるために、ケイ素と酸素の原子数比を1:y(0<y<2)に制御したケイ素酸化物を用いている(例えば特許文献12参照)。 Further, Si phase, (for example, see Patent Document 5) by using a nanocomposite containing SiO 2, M y O metal oxide in order to improve the initial charge and discharge efficiency. Further, in order to improve cycle characteristics, SiO x (0.8 ≦ x ≦ 1.5, particle size range = 1 μm to 50 μm) and a carbon material are mixed and fired at a high temperature (for example, see Patent Document 6). Further, in order to improve cycle characteristics, the molar ratio of oxygen to silicon in the negative electrode active material is set to 0.1 to 1.2, and the difference between the maximum value and the minimum value of the molar ratio in the vicinity of the interface between the active material and the current collector. The active material is controlled within a range of 0.4 or less (for example, refer to Patent Document 7). In addition, a metal oxide containing lithium is used to improve battery load characteristics (see, for example, Patent Document 8). Further, in order to improve the cycle characteristics, a hydrophobic layer such as a silane compound is formed on the surface layer of the silicon material (see, for example, Patent Document 9). Further, in order to improve cycle characteristics, silicon oxide is used, and conductivity is imparted by forming a graphite coating on the surface layer thereof (see, for example, Patent Document 10). In Patent Document 10, with respect to the shift value obtained from the RAMAN spectrum for graphite coating, with broad peaks appearing at 1330 cm -1 and 1580 cm -1, their intensity ratio I 1330 / I 1580 is 1.5 <I 1330 / I 1580 <3. Further, in order to improve high battery capacity and cycle characteristics, particles having a silicon microcrystalline phase dispersed in silicon dioxide are used (for example, see Patent Document 11). Further, in order to improve the overcharge and overdischarge characteristics, a silicon oxide in which the atomic ratio of silicon and oxygen is controlled to 1: y (0 <y <2) is used (for example, see Patent Document 12).

特開2001−185127号公報JP 2001-185127 A 特開2002−042806号公報JP 2002-042806 A 特開2006−164954号公報JP, 2006-164954, A 特開2006−114454号公報JP, 2006-114454, A 特開2009−070825号公報JP, 2009-070825, A 特開2008−282819号公報JP, 2008-282819, A 特開2008−251369号公報JP, 2008-251369, A 特開2008−177346号公報JP, 2008-177346, A 特開2007−234255号公報JP, 2007-234255, A 特開2009−212074号公報JP, 2009-212074, A 特開2009−205950号公報JP, 2009-205950, A 特許第2997741号明細書Japanese Patent No. 2997741

上述したように、近年、電子機器に代表される小型のモバイル機器は高性能化、多機能化がすすめられており、その主電源であるリチウムイオン二次電池は電池容量の増加が求められている。この問題を解決する1つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極からなるリチウムイオン二次電池の開発が望まれている。また、ケイ素材を用いたリチウムイオン二次電池は、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれている。しかしながら、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等のサイクル安定性を示す負極活物質を提案するには至っていなかった。   As described above, in recent years, small mobile devices typified by electronic devices have been enhanced in performance and multifunction, and the lithium-ion secondary battery, which is the main power source thereof, is required to have an increased battery capacity. There is. As one method for solving this problem, development of a lithium ion secondary battery including a negative electrode using a silicon material as a main material is desired. In addition, a lithium ion secondary battery using a silicon material is desired to have cycle characteristics close to those of a lithium ion secondary battery using a carbon-based active material. However, no negative electrode active material having the same cycle stability as that of a lithium ion secondary battery using a carbon-based active material has been proposed.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、二次電池の負極活物質として用いた際に、電池容量を増加させ、サイクル特性を向上させることが可能な負極活物質、この負極活物質を含む負極活物質層を有する負極電極、及び、この負極電極を用いたリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。また、電池容量を増加させ、サイクル特性を向上させることが可能な負極活物質の製造方法を提供することを目的とする。また、そのような負極活物質を用いるリチウムイオン二次電池の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, when used as a negative electrode active material of a secondary battery, the negative electrode active material capable of increasing the battery capacity and improving the cycle characteristics, An object is to provide a negative electrode having a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, and a lithium ion secondary battery using this negative electrode. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the negative electrode active material which can increase a battery capacity and can improve a cycle characteristic. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the lithium ion secondary battery which uses such a negative electrode active material.

上記目的を達成するために、本発明は、負極活物質粒子を含む負極活物質であって、前記負極活物質粒子は、SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を含有し、
前記負極活物質粒子を含む負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、前記二次電池の0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルをX回(X≧0)繰り返した後、さらに前記二次電池の0V定電流定電圧充電(但し、0Vになってから60時間後に充電終止)を行った状態において、前記充電終止後の負極活物質がLi−MAS−NMRスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有することを特徴とする負極活物質を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a negative electrode active material containing negative electrode active material particles, wherein the negative electrode active material particles are silicon oxides represented by SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6). Containing a compound,
The negative electrode active material containing the negative electrode active material particles was used as a negative electrode of a secondary battery having metallic lithium as a counter electrode, and 0 V constant current constant voltage charging and 1.2 V constant current discharging cycles of the secondary battery were repeated X times ( (X ≧ 0) After repeating, the secondary battery was further charged with 0 V constant current and constant voltage (however, charging was stopped 60 hours after reaching 0 V), and the negative electrode active material after charging was 7 Provided is a negative electrode active material having a chemical shift value having a peak in a range of 25 to 55 ppm and a range of 0 to 3 ppm, which is obtained from a Li-MAS-NMR spectrum.

このように、負極活物質が、ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6、以下、ケイ素酸化物とも称する)を含有する負極活物質粒子を含むものであり、かつ、上記の充電終止後において上記の2種類のピークを有するものであれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、高い電池容量を有するとともに、良好なサイクル特性が得られる。 Thus, the negative electrode active material contains negative electrode active material particles containing a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6, hereinafter also referred to as silicon oxide), and When the negative electrode active material has the above-mentioned two types of peaks after the end of charging, it has a high battery capacity and good cycle characteristics when used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery. To be

また、前記25〜55ppmの範囲のピークは、前記Xが49回以内で発現することが好ましい。   Further, the peak in the range of 25 to 55 ppm is preferably such that the X is expressed within 49 times.

このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間(サイクル数)をより少なくすることができる。   With such a negative electrode active material, when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time (cycle number) until the secondary battery is stabilized is further reduced. You can

また、前記0〜3ppmの範囲のピークは、前記Xが9回以内で発現することが好ましい。   Further, it is preferable that the peak in the range of 0 to 3 ppm is expressed by the X within 9 times.

このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、負極活物質粒子の内部に安定したLi化合物が生成するまでの時間(サイクル数)をより少なくすることができる。   With such a negative electrode active material, when this negative electrode active material is used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time until a stable Li compound is generated inside the negative electrode active material particles (the number of cycles). ) Can be less.

また、前記25〜55ppmの範囲のピーク及び前記0〜3ppmの範囲のピークは、前記Xが0回で発現することが好ましい。   Further, the peak in the range of 25 to 55 ppm and the peak in the range of 0 to 3 ppm are preferably expressed when the X is 0 times.

このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間及び負極活物質粒子の内部に安定したLi化合物が生成するまでの時間をさらに少なくすることができる。   With such a negative electrode active material, when this negative electrode active material is used as a negative electrode active material of a lithium-ion secondary battery, the time until the secondary battery is stabilized and the stability inside the negative electrode active material particles are stable. It is possible to further reduce the time until the Li compound is formed.

また、前記25〜55ppmの範囲のピークは、前記0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルを49回以内繰り返す中で減少することが好ましい。   Further, it is preferable that the peak in the range of 25 to 55 ppm decreases during the cycle of the 0V constant current constant voltage charging and the 1.2V constant current discharging repeated 49 times or less.

このような負極活物質であれば、Li挿入、脱離を繰り返すことによりケイ素酸化物のバルク状況がより安定化する。   With such a negative electrode active material, the bulk state of silicon oxide is further stabilized by repeating insertion and desorption of Li.

また、前記負極活物質は、X線回折により得られるSi(111)結晶面に起因する回折ピークの半値幅(2θ)が1.2°以上であるとともに、その結晶面に対応する結晶子サイズは7.5nm以下であることが好ましい。   Further, the negative electrode active material has a half value width (2θ) of a diffraction peak due to a Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction of 1.2 ° or more, and a crystallite size corresponding to the crystal plane. Is preferably 7.5 nm or less.

負極活物質が上記のSi結晶子の結晶性を有するケイ素酸化物を含有することで、このような負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、より良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる。   Since the negative electrode active material contains a silicon oxide having the crystallinity of the above Si crystallite, when using such a negative electrode active material as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, better cycle characteristics are obtained. And initial charge and discharge characteristics are obtained.

また、前記負極活物質粒子のメジアン径は0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。   The median diameter of the negative electrode active material particles is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less.

負極活物質粒子のメジアン径が上記の範囲内にあることで、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、より良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる。   When the median diameter of the negative electrode active material particles is within the above range, when the negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, better cycle characteristics are obtained. And initial charge and discharge characteristics are obtained.

また、前記負極活物質粒子は、表層部に炭素材を含むことが好ましい。   The negative electrode active material particles preferably include a carbon material in the surface layer portion.

このように、負極活物質粒子がその表層部に炭素材を含むことで、導電性の向上が得られるため、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池特性を向上させることができる。   As described above, since the negative electrode active material particles include the carbon material in the surface layer thereof, the conductivity can be improved. Therefore, the negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery. When used as a substance, the battery characteristics can be improved.

また、前記炭素材の平均厚さは1nm以上5000nm以下であることが好ましい。   The average thickness of the carbon material is preferably 1 nm or more and 5000 nm or less.

被覆する炭素材の平均厚さが1nm以上であれば導電性向上が得られ、被覆する炭素材の平均厚さが5000nm以下であれば、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池容量の低下を抑制することができる。   If the average thickness of the carbon material to be coated is 1 nm or more, the conductivity is improved, and if the average thickness of the carbon material to be coated is 5000 nm or less, the negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is treated with lithium. When used as a negative electrode active material for an ion secondary battery, it is possible to suppress a decrease in battery capacity.

さらに本発明では、本発明の負極活物質を含むことを特徴とする負極電極を提供する。   Furthermore, the present invention provides a negative electrode comprising the negative electrode active material of the present invention.

このような負極電極であれば、この負極電極をリチウムイオン二次電池の負極電極として用いた際に、高い電池容量を有するとともに、良好なサイクル特性が得られる。   With such a negative electrode, when this negative electrode is used as a negative electrode of a lithium ion secondary battery, it has high battery capacity and good cycle characteristics.

また、前記負極電極は、前記負極活物質を含む負極活物質層と、
負極集電体とを有し、
前記負極活物質層は前記負極集電体上に形成されており、
前記負極集電体は炭素及び硫黄を含むとともに、それらの含有量がいずれも100質量ppm以下であることが好ましい。
Further, the negative electrode, a negative electrode active material layer containing the negative electrode active material,
Having a negative electrode current collector,
The negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector,
The negative electrode current collector preferably contains carbon and sulfur, and the content of each of them is 100 mass ppm or less.

このように、負極電極を構成する負極集電体が、炭素及び硫黄を上記のような含有量含むことで、充電時の負極電極の変形を抑制することができる。   As described above, the negative electrode current collector that constitutes the negative electrode contains the above-described contents of carbon and sulfur, so that the deformation of the negative electrode during charging can be suppressed.

さらに本発明では、負極電極として、上記本発明の負極電極を用いたものであることを特徴とするリチウムイオン二次電池を提供する。   Furthermore, the present invention provides a lithium-ion secondary battery characterized by using the above-mentioned negative electrode of the present invention as a negative electrode.

このような負極電極を用いたリチウムイオン二次電池であれば、高容量であるとともに良好なサイクル特性が得られる。   A lithium-ion secondary battery using such a negative electrode has high capacity and good cycle characteristics.

さらに本発明では、負極活物質粒子を含む負極活物質の製造方法であって、
一般式SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を含む負極活物質粒子を準備する工程と、
前記負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する工程と、
前記二次電池の0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルをX回(X≧0)繰り返した後、さらに前記二次電池の0V定電流定電圧充電(但し、0Vになってから60時間後に充電終止)を行う工程と、
前記充電終止の状態において、前記負極活物質をLi−MAS−NMRで測定する工程と、
前記Li−MAS−NMRのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有する負極活物質を選別する工程と
を有することを特徴とする負極活物質の製造方法を提供する。
Further, in the present invention, a method for producing a negative electrode active material containing negative electrode active material particles,
A step of preparing negative electrode active material particles containing a silicon compound represented by the general formula SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6),
A step of producing a secondary battery having a negative electrode containing a negative electrode active material containing the negative electrode active material particles, and a counter electrode made of metallic lithium;
After the cycle of 0V constant current constant voltage charging and 1.2V constant current discharging of the secondary battery is repeated X times (X ≧ 0), the secondary battery is further charged to 0V constant current constant voltage (provided that 0V is reached. 60 hours after the end of the process of charging)
Measuring the negative electrode active material by 7 Li-MAS-NMR in the state of termination of charging;
And a step of selecting a negative electrode active material having a peak in a range of 25 to 55 ppm and a range of 0 to 3 ppm as a chemical shift value, obtained from the 7 Li-MAS-NMR spectrum. A method for manufacturing the same is provided.

負極活物質をこのように選別して、負極活物質を製造することで、リチウムイオン二次電池の負極活物質として使用した際に、高容量であるとともに良好なサイクル特性を有する負極活物質を製造することができる。   By selecting the negative electrode active material in this manner and producing the negative electrode active material, a negative electrode active material having a high capacity and good cycle characteristics when used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery is obtained. It can be manufactured.

さらに本発明では、上記本発明の負極活物質の製造方法によって製造した負極活物質を用いて負極を作製し、該作製した負極を用いてリチウムイオン二次電池を製造することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法を提供する。   Furthermore, in the present invention, a negative electrode is manufactured using the negative electrode active material manufactured by the above-described method for manufacturing a negative electrode active material of the present invention, and a lithium ion secondary battery is manufactured using the manufactured negative electrode. Provided is a method for manufacturing an ion secondary battery.

この製造方法は、上記のように選別された負極活物質を用いることにより、高容量であるとともに良好なサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を製造することができる。   In this manufacturing method, a lithium ion secondary battery having a high capacity and good cycle characteristics can be manufactured by using the negative electrode active material selected as described above.

以上のように、本発明の負極活物質は、リチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、高容量で良好なサイクル特性が得られる。また、本発明の負極活物質の製造方法であれば、良好なサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池用負極活物質を製造することができる。   As described above, when the negative electrode active material of the present invention is used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, it has high capacity and good cycle characteristics. Further, according to the method for producing a negative electrode active material of the present invention, it is possible to produce a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery having good cycle characteristics.

本発明の実施例1−3において測定されたLi−MAS−NMRスペクトルである。It is a 7 Li-MAS-NMR spectra measured in Examples 1-3 of the present invention. 本発明の負極電極の構成の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of a structure of the negative electrode of this invention. 本発明のリチウムイオン二次電池(ラミネートフィルム型)の構成の一例を示す分解図である。It is an exploded view showing an example of composition of a lithium ion secondary battery (laminate film type) of the present invention. 負極活物質としてケイ素単体を含む一般的なケイ素単体負極を用いて測定されたLi−MAS−NMRスペクトルである。Is a 7 Li-MAS-NMR spectra were measured using a general silicon single negative electrode containing silicon simple substance as an anode active material.

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

前述のように、リチウムイオン二次電池の電池容量を増加させる1つの手法として、ケイ素材を主材として用いた負極をリチウムイオン二次電池の負極として用いることが検討されている。このケイ素材を用いたリチウムイオン二次電池は、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等に近いサイクル特性が望まれているが、炭素系活物質を用いたリチウムイオン二次電池と同等のサイクル特性を示す負極活物質を提案するには至っていなかった。   As described above, as one method of increasing the battery capacity of a lithium ion secondary battery, the use of a negative electrode using a silicon material as a main material as a negative electrode of a lithium ion secondary battery has been studied. A lithium ion secondary battery using this silicon material is expected to have cycle characteristics close to those of a lithium ion secondary battery using a carbon-based active material, but a lithium ion secondary battery using a carbon-based active material is desired. It has not been possible to propose a negative electrode active material exhibiting a cycle characteristic equivalent to that of.

そこで、本発明者らは、リチウムイオン二次電池の負極として用いた際に、良好なサイクル特性が得られる負極活物質について鋭意検討を重ねた。その結果、負極活物質粒子を含む負極活物質であって、この負極活物質粒子は、SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を含有し、この負極活物質粒子を含む負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、この二次電池の0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルをX回(X≧0)繰り返した後、さらにこの二次電池の0V定電流定電圧充電(但し、0Vになってから60時間後に充電終止)を行った状態において、充電終止後の負極活物質がLi−MAS−NMRスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有することを特徴とする負極活物質を用いた際に、高い電池容量及び良好なサイクル特性が得られることを見出し、本発明をなすに至った。 Therefore, the inventors of the present invention have made extensive studies on a negative electrode active material that can obtain good cycle characteristics when used as a negative electrode of a lithium ion secondary battery. As a result, the negative electrode active material includes negative electrode active material particles, and the negative electrode active material particles contain a silicon compound represented by SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6). A negative electrode active material containing particles was used as a negative electrode of a secondary battery having metallic lithium as a counter electrode, and 0 V constant current constant voltage charging and 1.2 V constant current discharging cycles of this secondary battery were performed X times (X ≧ 0). After repeating, the secondary battery was further charged with 0V constant current and constant voltage (however, charging was stopped 60 hours after reaching 0V), and the negative electrode active material after charging was 7 Li-MAS-NMR. High battery capacity and good cycle characteristics are obtained when using a negative electrode active material having a chemical shift value having a peak in a range of 25 to 55 ppm and a range of 0 to 3 ppm obtained from a spectrum. Heading the door, the present invention has been accomplished.

<負極電極>
まず、負極電極(非水電解質二次電池用負極)について、説明する。図2は本発明の負極電極(以下、負極とも称する)の構成の一例を示す断面図である。
<Negative electrode>
First, the negative electrode (negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery) will be described. FIG. 2 is a sectional view showing an example of the configuration of the negative electrode of the present invention (hereinafter, also referred to as negative electrode).

[負極の構成]
図2に示すように、負極10は、負極集電体11の上に負極活物質層12を有する構成になっている。また、負極活物質層12は負極集電体11の両面、又は、片面だけに設けられていても良い。さらに、本発明の負極活物質が用いられたものであれば、負極集電体11はなくてもよい。
[Negative electrode configuration]
As shown in FIG. 2, the negative electrode 10 has a structure in which the negative electrode active material layer 12 is provided on the negative electrode current collector 11. Further, the negative electrode active material layer 12 may be provided on both surfaces of the negative electrode current collector 11 or on only one surface. Further, the negative electrode current collector 11 may be omitted if the negative electrode active material of the present invention is used.

[負極集電体]
負極集電体11は、優れた導電性材料であり、かつ、機械的な強度に長けた物で構成される。負極集電体11に用いることができる導電性材料として、例えば銅(Cu)やニッケル(Ni)が挙げられる。また、この導電性材料は、リチウム(Li)と金属間化合物を形成しない材料であることが好ましい。
[Negative electrode current collector]
The negative electrode current collector 11 is made of an excellent conductive material and has high mechanical strength. Examples of the conductive material that can be used for the negative electrode current collector 11 include copper (Cu) and nickel (Ni). Further, this conductive material is preferably a material that does not form an intermetallic compound with lithium (Li).

負極集電体11は、主元素以外に炭素(C)や硫黄(S)を含んでいることが好ましい。なぜならば、負極集電体11の物理的強度が向上するためである。特に、充電時に膨張する活物質層を負極が有する場合、集電体が上記の元素を含んでいれば、集電体を含む電極変形を抑制する効果がある。上記の含有元素のそれぞれの含有量は特に限定されないが、中でも100質量ppm以下であることが好ましい。なぜならば、より高い変形抑制効果が得られるためである。このような変形抑制効果によりサイクル特性をより向上できる。   The negative electrode current collector 11 preferably contains carbon (C) and sulfur (S) in addition to the main elements. This is because the physical strength of the negative electrode current collector 11 is improved. In particular, when the negative electrode has an active material layer that expands at the time of charging, if the current collector contains the above element, it is effective in suppressing deformation of the electrode including the current collector. The content of each of the above-mentioned contained elements is not particularly limited, but is preferably 100 mass ppm or less. This is because a higher deformation suppressing effect can be obtained. The cycle characteristics can be further improved by such a deformation suppressing effect.

また、負極集電体11の表面は粗化されていてもよいし、粗化されていなくてもよい。粗化されている負極集電体は、例えば、電解処理、エンボス処理、又は、化学エッチング処理された金属箔などである。粗化されていない負極集電体は、例えば、圧延金属箔などである。   The surface of the negative electrode current collector 11 may be roughened or may not be roughened. The roughened negative electrode current collector is, for example, a metal foil or the like that has been subjected to electrolytic treatment, embossing treatment, or chemical etching treatment. The non-roughened negative electrode current collector is, for example, a rolled metal foil.

[負極活物質層]
負極活物質層12は、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な本発明の負極活物質を含んでおり、電池設計上の観点から、さらに、負極結着剤(バインダ)や導電助剤など他の材料を含んでいてもよい。
[Negative electrode active material layer]
The negative electrode active material layer 12 contains the negative electrode active material of the present invention capable of occluding and releasing lithium ions. From the viewpoint of battery design, other materials such as a negative electrode binder (binder) and a conductive auxiliary agent are further included. May be included.

本発明の負極活物質は負極活物質粒子を含む。負極活物質粒子は、リチウムイオンを吸蔵、放出可能なコア部を有する。負極活物質粒子が、表層部に炭素材を含むものである場合は、さらに、導電性が得られる炭素被覆部を有する。   The negative electrode active material of the present invention contains negative electrode active material particles. The negative electrode active material particles have a core portion capable of inserting and extracting lithium ions. When the negative electrode active material particles contain a carbon material in the surface layer portion, the negative electrode active material particle further has a carbon coating portion capable of obtaining conductivity.

負極活物質粒子は、ケイ素化合物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含有するものであり、ケイ素化合物の組成としてはxが1に近い方が好ましい。なぜならば、安定した電池特性が得られるからである。なお、本発明におけるケイ素化合物の組成は必ずしも純度100%を意味しているわけではなく、微量の不純物元素を含んでいてもよい。 The negative electrode active material particles contain a silicon compound (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6), and the composition of the silicon compound preferably has x close to 1. This is because stable battery characteristics can be obtained. The composition of the silicon compound in the present invention does not necessarily mean 100% purity, and may contain a trace amount of impurity element.

本発明の負極活物質は、該負極活物質を、対極として金属リチウムを有する二次電池の負極に用い、二次電池の0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクル(以下、0V−1.2Vサイクルとも称する)をX回(X≧0)繰り返した後、さらに二次電池の0V定電流定電圧充電(但し、0Vになってから60時間後に充電終止)(以下、60時間充電とも称する)を行った状態において、充電終止後の負極活物質がLi−MAS−NMRスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有することを特徴とする。なお、以下、0V−1.2Vサイクルから60時間充電までを合わせて、充電条件Aとも称する。 The negative electrode active material of the present invention is used as a negative electrode of a secondary battery having metallic lithium as a counter electrode, and the cycle of 0 V constant current constant voltage charging and 1.2 V constant current discharge of the secondary battery (hereinafter, After repeating 0V-1.2V cycle X times (X ≧ 0), the secondary battery is further charged with 0V constant current and constant voltage (however, charging is terminated 60 hours after reaching 0V) (hereinafter, 60V). The negative electrode active material after the end of charging has a peak in a range of 25 to 55 ppm and a range of 0 to 3 ppm as a chemical shift value, which is obtained from a 7 Li-MAS-NMR spectrum in a state of performing (time charging). Is characterized by. Hereinafter, the 0V-1.2V cycle to the charging for 60 hours will be collectively referred to as a charging condition A.

まず、充電条件Aの詳細について説明する。まず、0V定電流定電圧充電(0VCCCV)とは、リチウムを対極とした二次電池を作製した後、0Vまで定電流(電流密度:0.5mA/cm)モードで充電し、0Vから定電圧モードになり、電流密度が0.1mA/cmに達した後、充電終止することを意味する。次に、1.2V定電流放電とは、定電流(電流密度:0.5mA/cm)モードで放電し、電位が1.2Vに達した後、放電終止することを意味する。次に、60時間充電とは、0Vまで定電流(電流密度:0.5mA/cm)モードで充電し、0Vから定電圧モードになり、0Vになってから60時間経過後に充電終止することを意味する。 First, the details of the charging condition A will be described. First, 0V constant current / constant voltage charging (0VCCCV) means that after a secondary battery having lithium as a counter electrode is manufactured, the battery is charged to 0V in a constant current (current density: 0.5 mA / cm 2 ) mode and then charged from 0V. This means that charging is terminated after the voltage mode is reached and the current density reaches 0.1 mA / cm 2 . Next, 1.2 V constant current discharge means discharging in a constant current (current density: 0.5 mA / cm 2 ) mode, and ending the discharge after the potential reaches 1.2 V. Next, 60-hour charging means charging to 0 V in a constant current (current density: 0.5 mA / cm 2 ) mode, changing from 0 V to a constant voltage mode, and ending charging after 60 hours have passed from 0 V. Means

上記のように、本発明の負極活物質は、上記の充電条件Aで充電を行った場合に上記の2種類のピークが得られる活物質である。上記のように、負極活物質が、ケイ素化合物を含有する負極活物質粒子を含むものであり、かつ、上記の充電終止後において上記の2種類のピークを有するものであれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、高い電池容量を有するとともに、良好なサイクル特性が得られる。   As described above, the negative electrode active material of the present invention is an active material that can obtain the above-mentioned two types of peaks when charged under the above-mentioned charging condition A. As described above, if the negative electrode active material contains negative electrode active material particles containing a silicon compound, and has the above-mentioned two types of peaks after the end of charging, this negative electrode active material When used as a negative electrode active material of a lithium-ion secondary battery, it has a high battery capacity and good cycle characteristics.

ここで、25〜55ppmの範囲のピークは、Li−Si結合の存在を表しているものと推測される。このピークが得られる負極活物質は、Li挿入、脱離を繰り返すことによりケイ素酸化物のバルク状況が安定化しやすい。従って、このピークが得られる負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、安定した電池特性、特に、安定したサイクル特性を得ることができる。   Here, it is assumed that the peak in the range of 25 to 55 ppm indicates the existence of Li-Si bond. In the negative electrode active material from which this peak is obtained, it is easy to stabilize the bulk state of silicon oxide by repeating Li insertion and desorption. Therefore, when the negative electrode active material that gives this peak is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, stable battery characteristics, particularly stable cycle characteristics can be obtained.

一方、0〜3ppmの範囲のピークは、Liシリケート層(Li−O結合)の存在を表しているものと推測される。このピークが得られる負極活物質は、Li挿入、脱離を繰り返すことにより負極活物質粒子の内部に安定したLi化合物が生成しやすい。従って、このピークが得られる負極活物質は、ケイ素酸化物のバルク内において容易にLiが拡散するものとなる。従って、このピークが得られる負極活物質は、安定した電池材料となり、サイクル特性を向上させることができる。   On the other hand, the peak in the range of 0 to 3 ppm is presumed to represent the presence of the Li silicate layer (Li—O bond). With respect to the negative electrode active material from which this peak is obtained, stable Li compounds are easily generated inside the negative electrode active material particles by repeating Li insertion and desorption. Therefore, in the negative electrode active material from which this peak is obtained, Li easily diffuses in the bulk of the silicon oxide. Therefore, the negative electrode active material from which this peak is obtained becomes a stable battery material and can improve the cycle characteristics.

0V−1.2VサイクルにおけるXの回数は特に限定されない。例えば、Xの上限は99とすることができる。すなわち、Xの範囲を0≦X≦99とすることができる。なお、Xの範囲はより好ましくは0≦X≦49、さらに好ましくは0≦X≦9、特に好ましくはX=0である。   The number of X's in the 0V-1.2V cycle is not particularly limited. For example, the upper limit of X can be 99. That is, the range of X can be set to 0 ≦ X ≦ 99. The range of X is more preferably 0 ≦ X ≦ 49, further preferably 0 ≦ X ≦ 9, and particularly preferably X = 0.

Xの上限が99の場合は、0V−1.2Vサイクルを0回以上99回以下行った後、60時間充電を行った状態において、充電終止後の負極活物質がLi−MAS−NMRスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有するものであればよい。この場合、例えば、0V−1.2Vサイクルを19回行った後、20サイクル目の60時間充電時にこれらのピークが発現しても良いし、0V−1.2Vサイクルを49回行った後、50サイクル目の60時間充電時にこれらのピークが発現しても良い。 When the upper limit of X is 99, the 0V-1.2V cycle was performed 0 times or more and 99 times or less, and then the negative electrode active material after charging was terminated was 7 Li-MAS-NMR spectrum in a state of being charged for 60 hours. As long as it has a chemical shift value having a peak in the range of 25 to 55 ppm and in the range of 0 to 3 ppm. In this case, for example, after performing the 0V-1.2V cycle 19 times, these peaks may be expressed at the 20th cycle for 60 hours, or after performing the 0V-1.2V cycle 49 times, These peaks may appear during 60-hour charging at the 50th cycle.

なお、本発明においては、先に0〜3ppmの範囲のピークが発現し、その後、このピークに加えて25〜55ppmの範囲のピークが発現してもよい。例えば、1サイクル目の60時間充電時(すなわち、X=0)に0〜3ppmの範囲のピークが発現し、10サイクル目の60時間充電時(すなわち、X=9)に0〜3ppmの範囲のピークと共に25〜55ppmの範囲のピークが発現してもよい。   In the present invention, a peak in the range of 0 to 3 ppm may be expressed first, and then a peak in the range of 25 to 55 ppm may be expressed in addition to this peak. For example, a peak in the range of 0 to 3 ppm appears at the time of 60-hour charging at the first cycle (that is, X = 0), and a range of 0 to 3 ppm at the time of 60-hour charging at the 10th cycle (that is, X = 9). A peak in the range of 25 to 55 ppm may be expressed together with the peak of.

本発明においては、特に、以下に示すような回数以内で2種類のピークが発現することが好ましい。   In the present invention, it is particularly preferable that two types of peaks are expressed within the number of times shown below.

まず、25〜55ppmの範囲のピークは、Xが49回以内で発現することが好ましい。   First, the peak in the range of 25 to 55 ppm is preferably expressed in X within 49 times.

このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間(サイクル数)をより少なくすることができる。これにより、充放電サイクル初期のサイクル劣化率がより小さくなり、サイクル特性がより向上する。このような負極活物質を有する二次電池は、安定したサイクル特性を有する。   With such a negative electrode active material, when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time (cycle number) until the secondary battery is stabilized is further reduced. You can As a result, the cycle deterioration rate at the beginning of the charge / discharge cycle becomes smaller, and the cycle characteristics are further improved. A secondary battery including such a negative electrode active material has stable cycle characteristics.

また、0〜3ppmの範囲のピークは、Xが9回以内で発現することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the peak in the range of 0 to 3 ppm is expressed within 9 times of X.

このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、負極活物質粒子の内部に安定したLi化合物が生成するまでの時間(サイクル数)をより少なくすることができる。これにより、ケイ素酸化物のバルク内におけるLi拡散をより容易にすることができる。   With such a negative electrode active material, when this negative electrode active material is used as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time until a stable Li compound is generated inside the negative electrode active material particles (the number of cycles). ) Can be less. This makes it easier to diffuse Li in the bulk of the silicon oxide.

また、25〜55ppmの範囲のピーク及び0〜3ppmの範囲のピークは、Xが0回で発現することが好ましい。   Further, it is preferable that the peak in the range of 25 to 55 ppm and the peak in the range of 0 to 3 ppm are expressed when X is 0 times.

このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間及び負極活物質粒子の内部に安定したLi化合物が生成するまでの時間をさらに少なくすることができる。   With such a negative electrode active material, when this negative electrode active material is used as a negative electrode active material of a lithium-ion secondary battery, the time until the secondary battery is stabilized and the stability inside the negative electrode active material particles are stable. It is possible to further reduce the time until the Li compound is formed.

また、25〜55ppmの範囲のピークは、0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルを49回以内繰り返す中で減少することが好ましい。すなわち、本発明の負極活物質は、0V−1.2Vサイクルを49回以内繰り返す中で、25〜55ppmの範囲のピークが発現及び減少することが好ましい。特に、25〜55ppmの範囲のピークが発現及び消失することが好ましい。この態様の具体例としては、1サイクル目の60時間充電時(すなわち、X=0)に25〜55ppmの範囲のピークが発現し、10サイクル目の60時間充電時(すなわち、X=9)に25〜55ppmの範囲のピークが減少する態様が挙げられる。   Further, it is preferable that the peak in the range of 25 to 55 ppm is reduced while the cycle of 0V constant current constant voltage charging and 1.2V constant current discharging is repeated 49 times or less. That is, it is preferable that the negative electrode active material of the present invention develops and decreases a peak in the range of 25 to 55 ppm while repeating the 0 V to 1.2 V cycle within 49 times. In particular, it is preferable that the peak in the range of 25 to 55 ppm appears and disappears. As a specific example of this aspect, a peak in the range of 25 to 55 ppm appears at the time of 60-hour charging at the first cycle (that is, X = 0), and at the time of 60-hour charging at the 10th cycle (that is, X = 9). In the aspect, the peak in the range of 25 to 55 ppm decreases.

このような負極活物質であれば、Li挿入、脱離を繰り返すことによりケイ素酸化物のバルク状況がより安定化する。すなわち、Li挿入、脱離を繰り返すことにより活物質の状態が充放電に適した状態となる。   With such a negative electrode active material, the bulk state of silicon oxide is further stabilized by repeating insertion and desorption of Li. That is, by repeating insertion and desorption of Li, the state of the active material becomes a state suitable for charging and discharging.

特に、本発明の負極活物質は、0V−1.2Vサイクルを繰り返す中で、25〜55ppmの範囲のピークが発現及び減少(特に消失)するだけでなく、このピークが0V−1.2Vサイクルを繰り返す中で0ppmに近い方向へ徐々にシフトすることが好ましい。このような負極活物質は、Li挿入、脱離を繰り返すことでより安定したバルク状況を作ることができる。   In particular, the negative electrode active material of the present invention not only develops and decreases (especially disappears) peaks in the range of 25 to 55 ppm during repeated 0V-1.2V cycles, but this peak also exhibits 0V-1.2V cycles. It is preferable to gradually shift to a direction close to 0 ppm while repeating. Such a negative electrode active material can create a more stable bulk state by repeating Li insertion and desorption.

なお、上記のように25〜55ppmの範囲のピーク等が発現等する負極活物質がサイクル特性を向上させる理由は完全に解明はされていないが、少なくとも、上記の充電条件Aで充電を行った場合に上記の2種類のピークが得られる活物質がサイクル特性を向上させること自体は明らかである。   The reason why the negative electrode active material in which the peak in the range of 25 to 55 ppm and the like develops as described above improves the cycle characteristics has not been completely clarified, but at least the charging was performed under the above charging condition A. In this case, it is clear that the active material which gives the above-mentioned two types of peaks improves the cycle characteristics.

また、負極活物質は、X線回折により得られるSi(111)結晶面に起因する回折ピークの半値幅(2θ)が1.2°以上であるとともに、その結晶面に対応する結晶子サイズは7.5nm以下であることが好ましい。   Further, the negative electrode active material has a half value width (2θ) of the diffraction peak due to the Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction of 1.2 ° or more, and the crystallite size corresponding to the crystal plane is It is preferably 7.5 nm or less.

ケイ素酸化物のケイ素結晶性は低いほどよく、ケイ素酸化物中のSi結晶子が上記の結晶性を有することで、このようなケイ素酸化物を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、より良好なサイクル特性及び初期充放電特性が得られる。   The lower the silicon crystallinity of the silicon oxide is, the better. Since the Si crystallites in the silicon oxide have the above-mentioned crystallinity, the negative electrode active material containing such silicon oxide can be used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery. When used as a substance, better cycle characteristics and initial charge / discharge characteristics are obtained.

負極活物質粒子のメジアン径(D50:累積体積が50%となる時の粒子径)は特に限定されないが、0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。メジアン径が上記の範囲であれば、充放電時においてリチウムイオンの吸蔵放出がされやすくなるとともに、粒子が割れにくくなるからである。メジアン径が0.5μm以上であれば、質量当たりの表面積を小さくでき、電池不可逆容量の増加を抑制することができる。一方で、メジアン径を20μm以下とすることで、粒子が割れ難くなるため新表面が出難くなる。 The median diameter (D 50 : particle diameter when the cumulative volume reaches 50%) of the negative electrode active material particles is not particularly limited, but is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less. This is because when the median diameter is in the above range, lithium ions are likely to be absorbed and released during charging and discharging, and the particles are less likely to be broken. When the median diameter is 0.5 μm or more, the surface area per mass can be reduced and the increase in battery irreversible capacity can be suppressed. On the other hand, when the median diameter is 20 μm or less, the particles are less likely to be cracked and the new surface is less likely to appear.

また、負極活物質粒子は、表層部に炭素材を含むことが好ましい。   Further, the negative electrode active material particles preferably include a carbon material in the surface layer portion.

このように、負極活物質粒子がその表層部に炭素材を含むことで、導電性の向上が得られるため、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池特性を向上させることができる。   As described above, since the negative electrode active material particles include the carbon material in the surface layer thereof, the conductivity can be improved. Therefore, the negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is used as the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery. When used as a substance, the battery characteristics can be improved.

また、この炭素材の平均厚さは1nm以上5000nm以下であることが好ましい。   The average thickness of this carbon material is preferably 1 nm or more and 5000 nm or less.

被覆する炭素材の平均厚さが1nm以上であれば導電性向上が得られ、被覆する炭素材の平均厚さが5000nm以下であれば、このような負極活物質粒子を含む負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、電池容量の低下を抑制することができる。   If the average thickness of the carbon material to be coated is 1 nm or more, the conductivity is improved, and if the average thickness of the carbon material to be coated is 5000 nm or less, the negative electrode active material containing such negative electrode active material particles is treated with lithium. When used as a negative electrode active material for an ion secondary battery, it is possible to suppress a decrease in battery capacity.

この炭素材の平均厚さは、例えば、以下の手順により算出できる。まず、TEM(透過型電子顕微鏡)により任意の倍率で負極活物質を観察する。この倍率は、厚さを測定できるように、目視で炭素材の厚さを確認できる倍率が好ましい。続いて、任意の15点において、炭素材の厚さを測定する。この場合、できるだけ特定の場所に集中せず、広くランダムに測定位置を設定することが好ましい。最後に、上記の15点の炭素材の厚さの平均値を算出する。   The average thickness of this carbon material can be calculated, for example, by the following procedure. First, the negative electrode active material is observed with a TEM (transmission electron microscope) at an arbitrary magnification. This magnification is preferably such that the thickness of the carbon material can be visually checked so that the thickness can be measured. Then, the thickness of the carbon material is measured at arbitrary 15 points. In this case, it is preferable to set measurement positions widely and randomly without concentrating on a specific place as much as possible. Finally, the average value of the above 15 carbon material thicknesses is calculated.

炭素材の被覆率は特に限定されないが、できるだけ高い方が望ましい。被覆率が30%以上であれば、電気伝導性がより向上するため好ましい。炭素材の被覆手法は特に限定されないが、糖炭化法、炭化水素ガスの熱分解法が好ましい。なぜならば、被覆率を向上させることができるからである。   The coverage of the carbon material is not particularly limited, but it is desirable that the coverage be as high as possible. When the coverage is 30% or more, the electrical conductivity is further improved, which is preferable. The carbon material coating method is not particularly limited, but a sugar carbonization method and a hydrocarbon gas thermal decomposition method are preferable. This is because the coverage can be improved.

また、負極活物質層12に含まれる負極結着剤として、例えば、高分子材料、合成ゴムなどのいずれか1種類以上を用いることができる。高分子材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸リチウム、カルボキシメチルセルロースなどである。合成ゴムは、例えば、スチレンブタジエン系ゴム、フッ素系ゴム、エチレンプロピレンジエンなどである。   Further, as the negative electrode binder contained in the negative electrode active material layer 12, for example, one or more kinds of polymer materials, synthetic rubbers and the like can be used. The polymer material is, for example, polyvinylidene fluoride, polyimide, polyamideimide, aramid, polyacrylic acid, lithium polyacrylate, carboxymethyl cellulose, or the like. The synthetic rubber is, for example, styrene-butadiene rubber, fluorine-based rubber, ethylene propylene diene, or the like.

負極導電助剤としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、ケチェンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバーなどの炭素材料のいずれか1種以上を用いることができる。   As the negative electrode conduction aid, for example, any one or more of carbon materials such as carbon black, acetylene black, graphite, ketjen black, carbon nanotubes and carbon nanofibers can be used.

負極活物質層12は、本発明の負極活物質(ケイ素系活物質)に加えて、炭素系活物質を含んでいてもよい。これにより、負極活物質層12の電気抵抗を低下するとともに、充電に伴う膨張応力を緩和することが可能となる。この炭素系活物質としては、例えば、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、カーボンブラック類などを使用できる。   The negative electrode active material layer 12 may include a carbon-based active material in addition to the negative electrode active material (silicon-based active material) of the present invention. This makes it possible to reduce the electric resistance of the negative electrode active material layer 12 and to relieve the expansion stress associated with charging. As the carbon-based active material, for example, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbon fibers, organic polymer compound fired bodies, carbon blacks and the like can be used.

負極活物質層12は、例えば、塗布法で形成される。塗布法とは、ケイ素系活物質と上記の結着剤など、また、必要に応じて導電助剤、炭素系活物質を混合した後に、有機溶剤や水などに分散させ塗布する方法である。   The negative electrode active material layer 12 is formed by, for example, a coating method. The coating method is a method in which a silicon-based active material is mixed with the above-mentioned binder, etc., and if necessary, a conductive auxiliary agent and a carbon-based active material are mixed and then dispersed in an organic solvent or water and then coated.

[負極の製造方法]
負極10は、例えば、以下の手順により製造できる。まず、負極に使用する負極活物質の製造方法を説明する。最初に、一般式SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を含む負極活物質粒子を準備する。次に、この負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する。次に、このようにして作製された二次電池の0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルをX回(X≧0)繰り返した後、さらにこの二次電池の0V定電流定電圧充電(但し、0Vになってから60時間後に充電終止)を行う。次に、充電終止の状態において、負極活物質をLi−MAS−NMRで測定する。次に、Li−MAS−NMRのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有する負極活物質を選別する。
[Method of manufacturing negative electrode]
The negative electrode 10 can be manufactured by the following procedure, for example. First, a method for manufacturing the negative electrode active material used for the negative electrode will be described. First, negative electrode active material particles containing a silicon compound represented by the general formula SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6) are prepared. Next, a secondary battery having a negative electrode containing the negative electrode active material containing the negative electrode active material particles and a counter electrode made of metallic lithium is prepared. Next, after repeating the cycle of 0V constant current constant voltage charging and 1.2V constant current discharging of the secondary battery thus manufactured X times (X ≧ 0), the secondary battery further 0V constant current Constant voltage charging (however, charging is terminated 60 hours after reaching 0 V) is performed. Next, in the state of termination of charging, the negative electrode active material is measured by 7 Li-MAS-NMR. Next, a negative electrode active material having peaks in the chemical shift values of 25 to 55 ppm and 0 to 3 ppm obtained from the 7 Li-MAS-NMR spectrum is selected.

ケイ素酸化物(SiO:0.5≦x≦1.6)を含む負極活物質粒子は、例えば、以下のような手法により作製できる。まず、酸化珪素ガスを発生する原料を不活性ガスの存在下、減圧下で900℃〜1600℃の温度範囲で加熱し、酸化珪素ガスを発生させる。このとき、原料は金属珪素粉末と二酸化珪素粉末の混合物を用いることができる。金属珪素粉末の表面酸素及び反応炉中の微量酸素の存在を考慮すると、混合モル比が、0.8<金属珪素粉末/二酸化珪素粉末<1.3の範囲であることが望ましい。 The negative electrode active material particles containing silicon oxide (SiO x : 0.5 ≦ x ≦ 1.6) can be produced, for example, by the following method. First, a raw material that generates a silicon oxide gas is heated under reduced pressure in the temperature range of 900 ° C. to 1600 ° C. in the presence of an inert gas to generate a silicon oxide gas. At this time, a mixture of metallic silicon powder and silicon dioxide powder can be used as the raw material. Considering the surface oxygen of the metal silicon powder and the presence of a trace amount of oxygen in the reaction furnace, it is desirable that the mixing molar ratio is in the range of 0.8 <metal silicon powder / silicon dioxide powder <1.3.

次に、発生した酸化珪素ガスは吸着板(堆積板)上で固体化され堆積される。次に、反応炉内温度を100℃以下に下げた状態で酸化珪素の堆積物を取出し、ボールミル、ジェットミルなどを用いて粉砕、粉末化を行う。以上のようにして、負極活物質粒子を作製することができる。   Next, the generated silicon oxide gas is solidified and deposited on the adsorption plate (deposition plate). Next, a deposit of silicon oxide is taken out in a state where the temperature inside the reaction furnace is lowered to 100 ° C. or lower, and pulverized and pulverized by using a ball mill, a jet mill or the like. As described above, the negative electrode active material particles can be produced.

なお、負極活物質粒子中のSi結晶子は、酸化珪素ガスを発生する原料の気化温度の変更、堆積板温度、酸化珪素ガスの蒸着流に対するガス(不活性ガス,還元ガス)の噴射量若しくは種類、負極活物質粒子生成後の熱処理又は後述する炭素材を堆積する際の温度若しくは時間で制御することができる。   The Si crystallites in the negative electrode active material particles change the vaporization temperature of the raw material that generates silicon oxide gas, the deposition plate temperature, the injection amount of gas (inert gas, reducing gas) with respect to the deposition flow of silicon oxide gas, or It can be controlled by the type, the heat treatment after the negative electrode active material particles are generated, or the temperature or time at which the carbon material described below is deposited.

なお、25〜55ppmの範囲のピーク及び0〜3ppmの範囲のピークが発現するサイクル数は、酸化珪素析出時の堆積板の温度、後述するCVDで炭素材を堆積する際の加熱温度若しくは時間又は酸化珪素の堆積物の粉砕条件で制御することができる。例えば、酸化珪素析出時の堆積板の温度を高くすると、これらのピーク(特に、25〜55ppmの範囲のピーク)が早く得られやすくなる。但し、この温度を高くしすぎると、これらのピークの発現が遅延することがある。   The cycle number at which the peak in the range of 25 to 55 ppm and the peak in the range of 0 to 3 ppm are expressed is the temperature of the deposition plate at the time of depositing silicon oxide, the heating temperature or the time at which the carbon material is deposited by the CVD described later, or It can be controlled by the pulverization conditions of the silicon oxide deposit. For example, when the temperature of the deposition plate at the time of depositing silicon oxide is increased, these peaks (particularly peaks in the range of 25 to 55 ppm) are likely to be obtained quickly. However, if this temperature is set too high, the expression of these peaks may be delayed.

次に、準備した負極活物質粒子の表層部に炭素材を形成する。但し、この工程は必須ではない。炭素材の層を生成する方法としては、熱分解CVD法が望ましい。熱分解CVD法で炭素材の層を生成する方法の一例について以下に説明する。   Next, a carbon material is formed on the surface layer portion of the prepared negative electrode active material particles. However, this step is not essential. A pyrolysis CVD method is desirable as a method of forming the carbon material layer. An example of a method of forming a carbon material layer by the thermal decomposition CVD method will be described below.

まず、負極活物質粒子を炉内にセットする。次に、炉内に炭化水素ガスを導入し、炉内温度を昇温させる。分解温度は特に限定しないが、1200℃以下が望ましく、より望ましいのは950℃以下である。分解温度を1200℃以下にすることで、負極活物質粒子の意図しない不均化を抑制することができる。所定の温度まで炉内温度を昇温させた後に、負極活物質粒子の表層部に炭素材を生成する。また、炭素材の原料となる炭化水素ガスは特に限定しないが、C組成においてn≦3であることが望ましい。n≦3であれば、製造コストを低くでき、また、分解生成物の物性を良好にすることができる。 First, the negative electrode active material particles are set in the furnace. Next, a hydrocarbon gas is introduced into the furnace to raise the temperature inside the furnace. The decomposition temperature is not particularly limited, but it is preferably 1200 ° C or lower, and more preferably 950 ° C or lower. By setting the decomposition temperature to 1200 ° C. or lower, unintentional disproportionation of the negative electrode active material particles can be suppressed. After raising the temperature in the furnace to a predetermined temperature, a carbon material is generated on the surface layer portion of the negative electrode active material particles. The hydrocarbon gas used as the raw material of the carbon material is not particularly limited, but it is desirable that n ≦ 3 in the C n H m composition. When n ≦ 3, the manufacturing cost can be reduced and the physical properties of the decomposition product can be improved.

このように、炭素材で負極活物質粒子を被覆することでバルク内部の化合物状態をより均一化にすることができ、活物質としての安定性が向上し、より高い効果を得ることができる。   As described above, by coating the negative electrode active material particles with the carbon material, the compound state inside the bulk can be made more uniform, the stability as an active material is improved, and a higher effect can be obtained.

次に、上記の負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する。ここではこの試験用の二次電池の具体例として、2032型コイン電池を例に挙げる。   Next, a secondary battery having a negative electrode containing the negative electrode active material containing the above negative electrode active material particles and a counter electrode made of metallic lithium is prepared. Here, as a specific example of the secondary battery for this test, a 2032 type coin battery is taken as an example.

まず、2032型コイン電池に用いる負極を準備する。この負極は本発明の負極活物質を含むものであればよい。例えば、図2に示す負極が挙げられる。この負極の作製方法は、本発明の負極の製造方法と同様とすることができる。また、金属リチウムからなる対極を準備する。具体例としては、厚さ0.5mmの金属リチウム箔が挙げられる。次に、電解液及びセパレータを準備する。これらの具体例としては、後述する本発明の二次電池に用いるものと同様のものが挙げられる。   First, the negative electrode used for the 2032 type coin battery is prepared. The negative electrode may contain the negative electrode active material of the present invention. For example, the negative electrode shown in FIG. The method for producing this negative electrode can be the same as the method for producing the negative electrode of the present invention. In addition, a counter electrode made of metallic lithium is prepared. A specific example is a metallic lithium foil having a thickness of 0.5 mm. Next, an electrolytic solution and a separator are prepared. Specific examples thereof include the same as those used for the secondary battery of the present invention described later.

続いて、2032型コイン電池の底ブタ、リチウム箔、セパレータを重ねて、電解液を注液し、続けて負極、スペーサ(例えば、厚さ1.0mm)を重ねて、電解液を注液し、続けてスプリング、コイン電池の上ブタの順にくみ上げ、自動コインセルカシメ機でかしめることで、2032型コイン電池を作製できる。   Subsequently, the bottom lid of the 2032 type coin battery, the lithium foil, and the separator are stacked, the electrolytic solution is injected, and then the negative electrode and the spacer (for example, 1.0 mm in thickness) are stacked and the electrolytic solution is injected. Then, the spring and the upper lid of the coin battery are sequentially pulled up and crimped by an automatic coin cell caulking machine, whereby a 2032 type coin battery can be manufactured.

次に、このようにして作製された二次電池の0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルをX回(X≧0)繰り返した後、さらにこの二次電池の0V定電流定電圧充電(但し、0Vになってから60時間後に充電終止)を行う。この充電条件Aの詳細は上述した通りである。Xの上限は、製造する負極活物質の品質に応じて適宜設定できる(例えば99)が、上述の通りできるだけ小さいことが好ましい。   Next, after repeating the cycle of 0V constant current constant voltage charging and 1.2V constant current discharging of the secondary battery thus manufactured X times (X ≧ 0), the secondary battery further 0V constant current Constant voltage charging (however, charging is terminated 60 hours after reaching 0 V) is performed. The details of the charging condition A are as described above. The upper limit of X can be appropriately set according to the quality of the negative electrode active material to be manufactured (for example, 99), but it is preferable that it is as small as possible as described above.

次に、充電終止の状態において、負極活物質をLi−MAS−NMRで測定する。負極活物質は、固体Li−MAS−NMRにより測定される。この際、用いる装置は特に限定されないが、Bruker社製700NMR分光器が挙げられる。この際、プローブとして直径2.5mmロータを用い、試料回転速度は16kHz回転とし、測定環境温度は25℃とすることができる。 Next, in the state of termination of charging, the negative electrode active material is measured by 7 Li-MAS-NMR. The negative electrode active material is measured by solid state 7 Li-MAS-NMR. At this time, the apparatus to be used is not particularly limited, but a 700 NMR spectroscope manufactured by Bruker Co. may be mentioned. At this time, a rotor having a diameter of 2.5 mm is used as the probe, the sample rotation speed is 16 kHz, and the measurement environment temperature can be 25 ° C.

以下、1サイクル目の60時間充電時(すなわち、X=0)に0〜3ppmの範囲のピーク及び25〜55ppmの範囲のピークが発現した場合を例に、Li−MAS−NMRの測定手順を説明する。 In the following, as an example, a peak in the range of 0 to 3 ppm and a peak in the range of 25 to 55 ppm appear at the time of 60-hour charging in the first cycle (that is, X = 0), as an example, 7 Li-MAS-NMR measurement procedure Will be explained.

負極活物質のNMRを測定するためには、各サイクルに対して、通常、約20個のコイン電池が必要になる。これはNMRロータに詰める負極活物質を十分に確保するためである。従って、上記の例の場合は、20個のコイン電池を用意すればよい。まず、同一の製造条件で製造された負極活物質を含む負極を20個準備する。次に、この負極を有する2032型コイン電池を20個作製し、これらのコイン電池の充電を充電条件A(X=0)で行う。次に、充電終止の状態のコイン電池20個をグローブボックス中で解体し、負極から負極活物質を剥離させ、1つのNMRロータに詰め込む。次に、このようにしてNMRロータに詰め込まれた負極活物質のNMR測定を行う。この測定により、0〜3ppmの範囲のピーク及び25〜55ppmの範囲のピークが発現したことを確認し、試験を終了する。なお、2サイクル目に2種類のピークが発現する場合は、計40個のコイン電池を作製することになる。このような測定方法であれば、何サイクル目で2種類のピークが発現するかを確実に判別できる。   About 20 coin batteries are usually required for each cycle to measure the NMR of the negative electrode active material. This is to ensure sufficient negative electrode active material to be packed in the NMR rotor. Therefore, in the case of the above example, 20 coin batteries may be prepared. First, 20 negative electrodes containing the negative electrode active material manufactured under the same manufacturing conditions are prepared. Next, 20 2032 type coin batteries having this negative electrode are manufactured, and these coin batteries are charged under charging condition A (X = 0). Next, 20 coin batteries in the state where charging is terminated are disassembled in the glove box, the negative electrode active material is peeled from the negative electrode, and packed in one NMR rotor. Next, NMR measurement of the negative electrode active material packed in the NMR rotor in this way is performed. By this measurement, it was confirmed that a peak in the range of 0 to 3 ppm and a peak in the range of 25 to 55 ppm were developed, and the test was terminated. In addition, when two types of peaks appear in the second cycle, a total of 40 coin batteries are manufactured. With such a measuring method, it is possible to reliably determine in what cycle the two types of peaks are developed.

次に、Li−MAS−NMRのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有する負極活物質を選別する。例えば、ある製造条件で負極活物質を製造し、この負極活物質のNMR測定を行い、Xが9回以内で2種類のピークが得られることを確認した場合、同じ製造条件で製造した負極活物質は全て2種類のピークがXが9回以内で発現するものであるとみなして、負極活物質の選別を行うことができる。また、負極活物質を生成する条件又は炭素被覆の条件を変更させ、その都度Li−MAS−NMRによる測定を行うことで、各製造条件において2種類のピークが得られるのにどれくらいの時間(サイクル数)がかかるのかを決定することもできる。 Next, a negative electrode active material having peaks in the chemical shift values of 25 to 55 ppm and 0 to 3 ppm obtained from the 7 Li-MAS-NMR spectrum is selected. For example, when a negative electrode active material is manufactured under a certain manufacturing condition and NMR measurement of this negative electrode active material is performed and it is confirmed that two kinds of peaks are obtained within 9 times of X, the negative electrode active material manufactured under the same manufacturing condition is The negative electrode active material can be selected on the assumption that all the substances have two types of peaks in which X is expressed within 9 times. In addition, by changing the conditions for producing the negative electrode active material or the conditions for carbon coating and performing measurement by 7 Li-MAS-NMR each time, how long it takes to obtain two types of peaks under each production condition ( It can also be determined whether the number of cycles) takes.

このような製造方法により製造された負極活物質は、Liとの反応時にケイ素酸化物のバルク内に存在する二酸化ケイ素成分が安定したLi化合物へ変化すると共に、ケイ素−リチウム結合状態が二次電池に適した状態へ誘導されるものとなる。   In the negative electrode active material manufactured by such a manufacturing method, the silicon dioxide component present in the bulk of the silicon oxide during reaction with Li changes to a stable Li compound, and the silicon-lithium bond state is changed to the secondary battery. Will be guided to a state suitable for.

以上のようにして製造(選別)された負極活物質と、負極結着剤、導電助剤などの他の材料とを混合して、負極合剤とした後に、有機溶剤又は水などを加えてスラリーとする。次に、負極集電体11の表面に、上記の負極合剤スラリーを塗布し、乾燥させて、負極活物質層12を形成する。この時、必要に応じて加熱プレスなどを行ってもよい。以上のようにして、負極を作製できる。   The negative electrode active material manufactured (sorted) as described above is mixed with other materials such as a negative electrode binder and a conductive additive to form a negative electrode mixture, and then an organic solvent or water is added. Use slurry. Next, the negative electrode mixture slurry is applied to the surface of the negative electrode current collector 11 and dried to form the negative electrode active material layer 12. At this time, a heating press or the like may be performed if necessary. The negative electrode can be manufactured as described above.

<リチウムイオン二次電池>
次に、本発明のリチウムイオン二次電池について説明する。本発明のリチウムイオン二次電池は負極電極として、上記本発明の負極電極を用いたものである。ここでは具体例として、ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池を例に挙げる。
<Lithium-ion secondary battery>
Next, the lithium ion secondary battery of the present invention will be described. The lithium ion secondary battery of the present invention uses the above negative electrode of the present invention as the negative electrode. Here, as a specific example, a laminate film type lithium ion secondary battery will be described as an example.

[ラミネートフィルム型二次電池の構成]
図3に示すラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池30は、主にシート状の外装部材35の内部に巻回電極体31が収納されたものである。この巻回体は正極、負極間にセパレータを有し、巻回されたものである。また正極、負極間にセパレータを有し積層体を収納した場合も存在する。どちらの電極体においても、正極に正極リード32が取り付けられ、負極に負極リード33が取り付けられている。電極体の最外周部は保護テープにより保護されている。
[Structure of laminated film type secondary battery]
The laminated film type lithium ion secondary battery 30 shown in FIG. 3 mainly includes a wound electrode body 31 housed inside a sheet-shaped exterior member 35. This wound body has a separator between the positive electrode and the negative electrode and is wound. There is also a case where a separator is provided between the positive electrode and the negative electrode to house the laminate. In both electrode bodies, the positive electrode lead 32 is attached to the positive electrode and the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode. The outermost peripheral portion of the electrode body is protected by a protective tape.

正負極リードは、例えば、外装部材35の内部から外部に向かって一方向で導出されている。正極リード32は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料により形成され、負極リード33は、例えば、ニッケル、銅などの導電性材料により形成される。   The positive and negative electrode leads are led out in one direction from the inside to the outside of the exterior member 35, for example. The positive electrode lead 32 is formed of a conductive material such as aluminum, and the negative electrode lead 33 is formed of a conductive material such as nickel and copper.

外装部材35は、例えば、融着層、金属層、表面保護層がこの順に積層されたラミネートフィルムであり、このラミネートフィルムは融着層が巻回電極体31と対向するように、2枚のフィルムの融着層における外周縁部同士が融着、又は、接着剤などで張り合わされている。融着部は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどのフィルムであり、金属部はアルミ箔などである。保護層は例えば、ナイロンなどである。   The exterior member 35 is, for example, a laminate film in which a fusion layer, a metal layer, and a surface protection layer are laminated in this order. This laminate film has two sheets so that the fusion layer faces the spirally wound electrode body 31. The outer peripheral edge portions of the fusion layer of the film are fused or adhered to each other with an adhesive or the like. The fused portion is, for example, a film of polyethylene or polypropylene, and the metal portion is aluminum foil or the like. The protective layer is, for example, nylon or the like.

外装部材35と正負極リードとの間には、外気侵入防止のため密着フィルム34が挿入されている。この材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン樹脂である。   An adhesive film 34 is inserted between the exterior member 35 and the positive and negative electrode leads to prevent outside air from entering. This material is, for example, polyethylene, polypropylene, or a polyolefin resin.

[正極]
正極は、例えば、図2の負極10と同様に、正極集電体の両面又は片面に正極活物質層を有している。
[Positive electrode]
The positive electrode has a positive electrode active material layer on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector, as in the case of the negative electrode 10 in FIG.

正極集電体は、例えば、アルミニウムなどの導電性材により形成されている。   The positive electrode current collector is made of, for example, a conductive material such as aluminum.

正極活物質層は、リチウムイオンの吸蔵放出可能な正極材のいずれか1種又は2種以上を含んでおり、設計に応じて結着剤、導電助剤、分散剤などの他の材料を含んでいてもよい。この場合、結着剤、導電助剤に関する詳細は、例えば、既に記述した負極結着剤、負極導電助剤と同様とすることができる。   The positive electrode active material layer contains any one kind or two or more kinds of positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium ions, and also contains other materials such as a binder, a conductive aid, and a dispersant depending on the design. You can leave. In this case, the details of the binder and the conductive additive can be the same as those of the negative electrode binder and the negative electrode conductive additive already described, for example.

正極材料としては、リチウム含有化合物が望ましい。このリチウム含有化合物は、例えば、リチウムと遷移金属元素からなる複合酸化物、又はリチウムと遷移金属元素を有するリン酸化合物が挙げられる。これらの正極材の中でも、ニッケル、鉄、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上を有する化合物が好ましい。これらの正極材の化学式は、例えば、LiM1O、又は、LiM2POで表される。上記の化学式中、M1、M2は少なくとも1種以上の遷移金属元素を示しており、x、yの値は電池充放電状態によって異なる値を示すが、一般的に、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10で示される。 A lithium-containing compound is desirable as the positive electrode material. Examples of the lithium-containing compound include a composite oxide including lithium and a transition metal element, or a phosphoric acid compound including lithium and a transition metal element. Among these positive electrode materials, compounds containing at least one of nickel, iron, manganese, and cobalt are preferable. Chemical formulas of these positive electrode materials, for example, Li x M1O 2, or is represented by Li y M2PO 4. In the above chemical formula, M1 and M2 represent at least one or more kinds of transition metal elements, and the values of x and y are different depending on the charge / discharge state of the battery, but generally 0.05 ≦ x ≦ 1. 10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.

リチウムと遷移金属元素とを有する複合酸化物としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO)などが挙げられ、リチウムと遷移金属元素とを有するリン酸化合物としては、例えば、リチウム鉄リン酸化合物(LiFePO)、リチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1−uMnPO(0<u<1))などが挙げられる。上記の正極材を用いれば、高い電池容量が得られるともに、優れたサイクル特性も得られるからである。 Examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and the like. Examples of the phosphoric acid compound having: include a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ), a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (0 <u <1)), and the like. This is because when the above positive electrode material is used, a high battery capacity can be obtained and also excellent cycle characteristics can be obtained.

[負極]
負極は、上記した図2の負極10と同様の構成を有し、例えば、集電体の両面に負極活物質層を有している。この負極は、正極活物質剤から得られる電気容量(電池としての充電容量)に対して、負極充電容量が大きくなることが好ましい。これにより、負極上でのリチウム金属の析出を抑制することができる。
[Negative electrode]
The negative electrode has the same configuration as the negative electrode 10 in FIG. 2 described above, and has, for example, negative electrode active material layers on both surfaces of the current collector. It is preferable that the negative electrode has a larger negative electrode charge capacity than the electric capacity (charge capacity as a battery) obtained from the positive electrode active material agent. This makes it possible to suppress the precipitation of lithium metal on the negative electrode.

正極活物質層は、正極集電体の両面の一部に設けられており、負極活物質層も負極集電体の両面の一部に設けられている。この場合、例えば、負極集電体上に設けられた負極活物質層は対向する正極活物質層が存在しない領域が設けられている。これは、安定した電池設計を行うためである。   The positive electrode active material layer is provided on a part of both surfaces of the positive electrode current collector, and the negative electrode active material layer is also provided on a part of both surfaces of the negative electrode current collector. In this case, for example, the negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector is provided with a region in which the facing positive electrode active material layer does not exist. This is for stable battery design.

上記の負極活物質層と正極活物質層とが対向しない領域では、充放電の影響をほとんど受けることが無い。そのため、負極活物質層の状態が形成直後のまま維持され、これによって負極活物質の組成など、充放電の有無に依存せずに再現性良く組成などを正確に調べることができる。   In the region where the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer do not face each other, there is almost no influence of charge / discharge. Therefore, the state of the negative electrode active material layer is maintained as it is immediately after the formation, and thus the composition and the like of the negative electrode active material can be accurately investigated with good reproducibility without depending on the presence or absence of charge / discharge.

[セパレータ]
セパレータは正極、負極を隔離し、両極接触に伴う電流短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータは、例えば、合成樹脂、あるいはセラミックからなる多孔質膜により形成されており、2種以上の多孔質膜が積層された積層構造を有しても良い。合成樹脂として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。
[Separator]
The separator separates the positive electrode and the negative electrode, prevents current short circuit due to contact between both electrodes, and allows lithium ions to pass through. This separator is formed of, for example, a porous film made of synthetic resin or ceramic, and may have a laminated structure in which two or more kinds of porous films are laminated. Examples of synthetic resins include polytetrafluoroethylene, polypropylene, and polyethylene.

[電解液]
活物質層の少なくとも一部、又は、セパレータには、液状の電解質(電解液)が含浸されている。この電解液は、溶媒中に電解質塩が溶解されており、添加剤など他の材料を含んでいても良い。
[Electrolyte]
At least a part of the active material layer or the separator is impregnated with a liquid electrolyte (electrolytic solution). This electrolytic solution has an electrolyte salt dissolved in a solvent and may contain other materials such as additives.

溶媒は、例えば、非水溶媒を用いることができる。非水溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸メチルプロピル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。この中でも、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルのうちの少なくとも1種以上を用いることが望ましい。より良い特性が得られるからである。またこの場合、炭酸エチレン、炭酸プロピレンなどの高粘度溶媒と、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチルなどの低粘度溶媒とを組み合わせて用いることで、電解質塩の解離性やイオン移動度を向上させることができる。   As the solvent, for example, a non-aqueous solvent can be used. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methylpropyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, and tetrahydrofuran. Among these, it is desirable to use at least one or more of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. This is because better characteristics can be obtained. Further, in this case, by using a high-viscosity solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate and a low-viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate or diethyl carbonate in combination, the dissociation property and ion mobility of the electrolyte salt are improved. be able to.

合金系負極を用いる場合、特に溶媒として、ハロゲン化鎖状炭酸エステル、又は、ハロゲン化環状炭酸エステルのうち少なくとも1種を含んでいることが望ましい。これにより、充放電時、特に充電時において、負極活物質表面に安定な被膜が形成される。ここで、ハロゲン化鎖状炭酸エステルとは、ハロゲンを構成元素として有する(少なくとも1つの水素がハロゲンにより置換された)鎖状炭酸エステルである。また、ハロゲン化環状炭酸エステルとは、ハロゲンを構成元素として有する(すなわち、少なくとも1つの水素がハロゲンにより置換された)環状炭酸エステルである。   When the alloy-based negative electrode is used, it is particularly preferable that the solvent contains at least one of halogenated chain ester carbonate or halogenated cyclic ester carbonate. As a result, a stable coating film is formed on the surface of the negative electrode active material during charge / discharge, especially during charge. Here, the halogenated chain ester carbonate is a chain ester carbonate having halogen as a constituent element (at least one hydrogen is replaced by halogen). The halogenated cyclic carbonic acid ester is a cyclic carbonic acid ester having halogen as a constituent element (that is, at least one hydrogen is replaced by halogen).

ハロゲンの種類は特に限定されないが、フッ素が好ましい。これは、他のハロゲンよりも良質な被膜を形成するからである。また、ハロゲン数は多いほど望ましい。これは、得られる被膜がより安定的であり、電解液の分解反応が低減されるからである。   The type of halogen is not particularly limited, but fluorine is preferable. This is because it forms a film of higher quality than other halogens. The larger the number of halogens, the more desirable. This is because the resulting coating is more stable and the decomposition reaction of the electrolytic solution is reduced.

ハロゲン化鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ジフルオロメチルメチルなどが挙げられる。ハロゲン化環状炭酸エステルとしては、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。   Examples of the halogenated chain ester carbonate include fluoromethyl methyl carbonate and difluoromethyl methyl carbonate. Examples of the halogenated cyclic carbonic acid ester include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one.

溶媒添加物として、不飽和炭素結合環状炭酸エステルを含んでいることが好ましい。これは、充放電時に負極表面に安定な被膜が形成され、電解液の分解反応が抑制できるからである。不飽和炭素結合環状炭酸エステルとしては、例えば炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレンなどが挙げられる。   The solvent additive preferably contains an unsaturated carbon bond cyclic ester carbonate. This is because a stable coating film is formed on the surface of the negative electrode during charge / discharge, and the decomposition reaction of the electrolytic solution can be suppressed. Examples of the unsaturated carbon bond cyclic ester carbonate include vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate.

また、溶媒添加物として、スルトン(環状スルホン酸エステル)を含んでいることも好ましい。これは、電池の化学的安定性が向上するからである。スルトンとしては、例えば、プロパンスルトン、プロペンスルトンが挙げられる。   It is also preferable that the solvent additive contains sultone (cyclic sulfonic acid ester). This is because the chemical stability of the battery is improved. Examples of the sultone include propane sultone and propene sultone.

さらに、溶媒は、酸無水物を含んでいることが好ましい。これは、電解液の化学的安定性が向上するからである。酸無水物としては、例えば、プロパンジスルホン酸無水物が挙げられる。   Furthermore, the solvent preferably contains an acid anhydride. This is because the chemical stability of the electrolytic solution is improved. Examples of the acid anhydride include propanedisulfonic acid anhydride.

電解質塩は、例えば、リチウム塩などの軽金属塩のいずれか1種類以上含むことができる。リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF)などが挙げられる。 The electrolyte salt may include, for example, one or more light metal salts such as a lithium salt. Examples of the lithium salt include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and the like.

電解質塩の含有量は、溶媒に対して0.5mol/kg以上2.5mol/kg以下であることが好ましい。これは、高いイオン伝導性が得られるからである。   The content of the electrolyte salt is preferably 0.5 mol / kg or more and 2.5 mol / kg or less with respect to the solvent. This is because high ionic conductivity can be obtained.

[ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池の製造方法]
最初に上記した正極材を用い正極電極を作製する。まず、正極活物質と、必要に応じて結着剤、導電助剤などを混合し正極合剤とした後に、有機溶剤に分散させ正極合剤スラリーとする。続いて、ナイフロール又はダイヘッドを有するダイコーターなどのコーティング装置で正極集電体に合剤スラリーを塗布し、熱風乾燥させて正極活物質層を得る。最後に、ロールプレス機などで正極活物質層を圧縮成型する。この時、加熱しても良く、また加熱又は圧縮を複数回繰り返しても良い。
[Method for manufacturing laminated film type lithium ion secondary battery]
First, a positive electrode is manufactured using the positive electrode material described above. First, a positive electrode active material and, if necessary, a binder, a conductive auxiliary agent, and the like are mixed to form a positive electrode mixture, which is then dispersed in an organic solvent to form a positive electrode mixture slurry. Next, the mixture slurry is applied to the positive electrode current collector with a coating device such as a knife roll or a die coater having a die head, and dried with hot air to obtain a positive electrode active material layer. Finally, the positive electrode active material layer is compression-molded with a roll press or the like. At this time, heating may be performed, or heating or compression may be repeated a plurality of times.

次に、上記した負極10の作製と同様の作業手順を用い、負極集電体に負極活物質層を形成し負極を作製する。   Next, a negative electrode is prepared by forming a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector by using the same procedure as that for preparing the negative electrode 10 described above.

正極及び負極を作製する際に、正極及び負極集電体の両面にそれぞれの活物質層を形成する。この時、どちらの電極においても両面部の活物質塗布長がずれていても良い(図2を参照)。   When manufacturing the positive electrode and the negative electrode, the respective active material layers are formed on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode current collector. At this time, the active material coating lengths on both surfaces of both electrodes may be different (see FIG. 2).

続いて、電解液を調製する。続いて、超音波溶接などにより、正極集電体に正極リード32を取り付けると共に、負極集電体に負極リード33を取り付ける。続いて、正極と負極とをセパレータを介して積層、又は巻回させて巻回電極体31を作製し、その最外周部に保護テープを接着させる。次に、扁平な形状となるように巻回体を成型する。続いて、折りたたんだフィルム状の外装部材の間に巻回電極体を挟み込んだ後、熱融着法により外装部材35の絶縁部同士を接着させ、一方向のみ解放状態にて、巻回電極体を封入する。正極リード、及び負極リードと外装部材の間に密着フィルムを挿入する。解放部から上記調製した電解液を所定量投入し、真空含浸を行う。含浸後、解放部を真空熱融着法により接着させる。以上のようにして、ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池30を製造することができる。   Then, an electrolytic solution is prepared. Subsequently, the positive electrode lead 32 is attached to the positive electrode current collector and the negative electrode lead 33 is attached to the negative electrode current collector by ultrasonic welding or the like. Subsequently, the positive electrode and the negative electrode are laminated or wound with a separator interposed therebetween to produce a wound electrode body 31, and a protective tape is adhered to the outermost peripheral portion thereof. Next, the wound body is formed into a flat shape. Subsequently, after sandwiching the spirally wound electrode body between the folded film-shaped exterior members, the insulating parts of the exterior member 35 are adhered to each other by a heat fusion method, and the spirally wound electrode body is released only in one direction. Is enclosed. An adhesive film is inserted between the positive electrode lead and the negative electrode lead and the exterior member. A predetermined amount of the above-prepared electrolytic solution is charged from the open part and vacuum impregnation is performed. After the impregnation, the open part is adhered by the vacuum heat fusion method. As described above, the laminated film type lithium ion secondary battery 30 can be manufactured.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically by showing Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(実施例1−1)
以下の手順により、図3に示したラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池30を作製した。
(Example 1-1)
The laminated film type lithium ion secondary battery 30 shown in FIG. 3 was produced by the following procedure.

最初に正極を作製した。正極活物質はリチウムニッケルコバルト複合酸化物であるLiNi0.7Co0.25Al0.05O(リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物:NCA)を95質量%と、正極導電助剤2.5質量%と、正極結着剤(ポリフッ化ビニリデン:PVDF)2.5質量%とを混合し、正極合剤とした。続いて正極合剤を有機溶剤(N−メチル−2−ピロリドン:NMP)に分散させてペースト状のスラリーとした。続いてダイヘッドを有するコーティング装置で正極集電体の両面にスラリーを塗布し、熱風式乾燥装置で乾燥した。この時正極集電体は厚み15μmのものを用いた。最後にロールプレスで圧縮成型を行った。 First, the positive electrode was produced. The positive electrode active material was LiNi 0.7 Co 0.25 Al 0.05 O (lithium nickel cobalt aluminum composite oxide: NCA), which is a lithium nickel cobalt composite oxide, at 95 mass%, and a positive electrode conduction aid was 2.5 mass. % And 2.5 mass% of a positive electrode binder (polyvinylidene fluoride: PVDF) were mixed to prepare a positive electrode mixture. Then, the positive electrode mixture was dispersed in an organic solvent (N-methyl-2-pyrrolidone: NMP) to obtain a paste-like slurry. Subsequently, the slurry was applied to both surfaces of the positive electrode current collector with a coating device having a die head, and dried with a hot air dryer. At this time, the positive electrode current collector had a thickness of 15 μm. Finally, compression molding was performed with a roll press.

次に負極を作製した。負極活物質は金属ケイ素と二酸化ケイ素を混合した原料を反応炉に導入し、10Paの真空度の雰囲気中で気化させたものを吸着板上に堆積させ、十分に冷却した後、堆積物を取出しボールミルで粉砕した。粒径を調整した後、熱分解CVDを行うことで負極活物質粒子の表層部に炭素材を形成した。続いて、負極活物質粒子と負極結着剤の前駆体(ポリアミック酸)、導電助剤1(鱗片状黒鉛)と導電助剤2(アセチレンブラック)とを80:8:10:2の乾燥質量比で混合した後、NMPで希釈してペースト状の負極合剤スラリーとした。この場合には、ポリアミック酸の溶媒としてNMPを用いた。続いて、コーティング装置で負極集電体の両面に負極合剤スラリーを塗布してから乾燥させた。この負極集電体としては、電解銅箔(厚さ=15μm)を用いた。最後に、真空雰囲気中で400℃1時間焼成した。これにより、負極結着剤(ポリイミド)が形成された。また、これにより、負極集電体の両面に負極活物質層が形成された。このとき、負極集電体は炭素及び硫黄を含むとともに、それらの含有量がいずれも100質量ppm以下であった。   Next, a negative electrode was produced. As the negative electrode active material, a raw material in which metallic silicon and silicon dioxide were mixed was introduced into a reaction furnace, vaporized in an atmosphere with a vacuum degree of 10 Pa, deposited on an adsorption plate, sufficiently cooled, and then the deposit was taken out. It was crushed with a ball mill. After adjusting the particle size, pyrolysis CVD was performed to form a carbon material on the surface layer of the negative electrode active material particles. Subsequently, the negative electrode active material particles and the precursor of the negative electrode binder (polyamic acid), the conductive auxiliary agent 1 (scaly graphite) and the conductive auxiliary agent 2 (acetylene black) were mixed in a dry mass of 80: 8: 10: 2. After mixing in a ratio, it was diluted with NMP to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. In this case, NMP was used as the solvent for the polyamic acid. Subsequently, the negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of the negative electrode current collector with a coating device and then dried. An electrolytic copper foil (thickness = 15 μm) was used as the negative electrode current collector. Finally, it was baked at 400 ° C. for 1 hour in a vacuum atmosphere. Thereby, the negative electrode binder (polyimide) was formed. Further, in this way, the negative electrode active material layers were formed on both surfaces of the negative electrode current collector. At this time, the negative electrode current collector contained carbon and sulfur, and the content of each of them was 100 mass ppm or less.

次に、溶媒(4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、エチレンカーボネート(EC)及びジメチルカーボネート(DMC))を混合した後、電解質塩(六フッ化リン酸リチウム:LiPF)を溶解させて電解液を調製した。この場合には、溶媒の組成を体積比でFEC:EC:DMC=10:20:70とし、電解質塩の含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとした。 Next, after mixing a solvent (4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC)), an electrolyte salt (lithium hexafluorophosphate: LiPF 6) is mixed. 6 ) was dissolved to prepare an electrolytic solution. In this case, the composition of the solvent was FEC: EC: DMC = 10: 20: 70 by volume ratio, and the content of the electrolyte salt was 1.0 mol / kg with respect to the solvent.

次に、以下のようにして二次電池を組み立てた。最初に、正極集電体の一端にアルミリードを超音波溶接し、負極集電体の一端にはニッケルリードを溶接した。続いて、正極、セパレータ、負極、セパレータをこの順に積層し、長手方向に巻回させ巻回電極体を得た。その捲き終わり部分をPET保護テープで固定した。セパレータは多孔性ポリプロピレンを主成分とするフィルムにより多孔性ポリエチレンを主成分とするフィルムに挟まれた積層フィルム(厚さ12μm)を用いた。続いて、外装部材間に電極体を挟んだ後、一辺を除く外周縁部同士を熱融着し、内部に電極体を収納した。外装部材はナイロンフィルム、アルミ箔及び、ポリプロピレンフィルムが積層されたアルミラミネートフィルムを用いた。続いて、開口部から調製した電解液を注入し、真空雰囲気下で含浸した後、熱融着し、封止した。   Next, a secondary battery was assembled as follows. First, an aluminum lead was ultrasonically welded to one end of the positive electrode current collector, and a nickel lead was welded to one end of the negative electrode current collector. Then, the positive electrode, the separator, the negative electrode, and the separator were laminated in this order and wound in the longitudinal direction to obtain a wound electrode body. The end of winding was fixed with a PET protective tape. As the separator, a laminated film (thickness 12 μm) sandwiched between a film containing porous polypropylene as a main component and a film containing porous polyethylene as a main component was used. Subsequently, after sandwiching the electrode body between the exterior members, the outer peripheral edge portions except one side were heat-sealed to house the electrode body inside. As the exterior member, an aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil and a polypropylene film were laminated was used. Subsequently, the prepared electrolytic solution was injected from the opening and impregnated in a vacuum atmosphere, followed by heat fusion and sealing.

以上のようにして作製した二次電池のサイクル特性及び初回充放電特性を評価した。   The cycle characteristics and the initial charge / discharge characteristics of the secondary battery manufactured as described above were evaluated.

サイクル特性については、以下のようにして調べた。最初に、電池安定化のため25℃の雰囲気下、2サイクル充放電を行い、2サイクル目の放電容量を測定した。続いて、総サイクル数が100サイクルとなるまで充放電を行い、その都度放電容量を測定した。最後に、100サイクル目の放電容量を2サイクル目の放電容量で割り、容量維持率を算出した。なお、サイクル条件として、4.2Vに達するまで定電流密度、2.5mA/cmで充電し、電圧4.2Vに達した段階で4.2V定電圧で電流密度が0.25mA/cmに達するまで充電した。また、放電時は2.5mA/cmの定電流密度で電圧が2.5Vに達するまで放電した。 The cycle characteristics were examined as follows. First, in order to stabilize the battery, charge and discharge were performed for 2 cycles in an atmosphere of 25 ° C., and the discharge capacity at the 2nd cycle was measured. Subsequently, charging / discharging was performed until the total number of cycles reached 100 cycles, and the discharge capacity was measured each time. Finally, the discharge capacity at the 100th cycle was divided by the discharge capacity at the second cycle to calculate the capacity retention rate. As cycling conditions, a constant current density until reaching 4.2V, 2.5 mA / cm was charged with 2, the current density at 4.2V constant voltage at the stage of reaching the voltage 4.2V 0.25 mA / cm 2 Charged until reaching. Further, during discharging, the battery was discharged at a constant current density of 2.5 mA / cm 2 until the voltage reached 2.5V.

初回充放電特性については、初回効率(初期効率)(%)=(初回放電容量/初回充電容量)×100を算出した。なお、雰囲気及び温度はサイクル特性を調べた場合と同様にし、充放電条件はサイクル特性を調べた場合の0.2倍で行った。   Regarding the initial charge / discharge characteristics, the initial efficiency (initial efficiency) (%) = (initial discharge capacity / initial charge capacity) × 100 was calculated. The atmosphere and temperature were the same as those when the cycle characteristics were examined, and the charging and discharging conditions were 0.2 times those when the cycle characteristics were examined.

次に、Li−MAS−NMR測定試験用の二次電池として、2032型コイン電池を組み立てた。各サイクルに対して、同一の製造条件で製造された負極活物質を含む負極を有するコイン電池を20個用意した。 Next, a 2032 type coin battery was assembled as a secondary battery for 7 Li-MAS-NMR measurement test. For each cycle, 20 coin batteries having a negative electrode containing a negative electrode active material manufactured under the same manufacturing conditions were prepared.

負極としては、上記の実施例1−1におけるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池30の負極と同様の手順で作製したものを使用した。なお、この負極の片面における単位面積あたりの負極活物質層の堆積量(面積密度とも称する)は2.5mg/cmであった。 As the negative electrode, one prepared by the same procedure as the negative electrode of the laminate film type lithium ion secondary battery 30 in Example 1-1 was used. The deposition amount (also referred to as areal density) of the negative electrode active material layer per unit area on one surface of this negative electrode was 2.5 mg / cm 2 .

電解液としては、上記の実施例1−1におけるラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池30の電解液と同様の手順で作製したものを使用した。   As the electrolytic solution, one prepared by the same procedure as that of the electrolytic solution of the laminated film type lithium ion secondary battery 30 in Example 1-1 was used.

対極としては、厚さ0.5mmの金属リチウム箔を使用した。また、セパレータとして、厚さ20μmのポリエチレンを用いた。   A 0.5 mm thick metallic lithium foil was used as the counter electrode. As the separator, polyethylene having a thickness of 20 μm was used.

続いて、2032型コイン電池の底ブタ、リチウム箔、セパレータを重ねて、電解液150mLを注液し、続けて負極、スペーサ(厚さ1.0mm)を重ねて、電解液150mLを注液し、続けてスプリング、コイン電池の上ブタの順にくみ上げ、自動コインセルカシメ機でかしめることで、2032型コイン電池を作製した。   Subsequently, the bottom lid of the 2032 type coin battery, the lithium foil, and the separator are stacked, 150 mL of the electrolytic solution is injected, and subsequently, the negative electrode and the spacer (thickness 1.0 mm) are stacked, and 150 mL of the electrolytic solution is injected. Then, the spring and the upper lid of the coin battery were sequentially lifted up and crimped by an automatic coin cell caulking machine to prepare a 2032 type coin battery.

Li−MAS−NMRの測定条件は、上述の充電条件Aと同様の条件とした。すなわち、所定の回数0V−1.2Vサイクルを行い、その後60時間充電を行った。これにより、各サイクルにおけるNMRの測定結果を得た。なお、負極活物質のNMR測定は、負極活物質を含むコイン電池をグローブボックス中で解体し、負極から負極活物質を剥離させ、NMRロータに詰め込むことによって行った。また、本実施例における0V−1.2VサイクルのXの上限は99とした。例えば、100サイクル目の60時間充電時までに25〜55ppmの範囲のピークが発現しなかった負極活物質は、このピークが得られない負極活物質であるとみなし、表中の「25〜55ppm」に「無し」と記載した。 The measurement conditions of 7 Li-MAS-NMR were the same as the charging conditions A described above. That is, 0V-1.2V cycle was performed a predetermined number of times, and then charging was performed for 60 hours. Thereby, the measurement result of NMR in each cycle was obtained. The NMR measurement of the negative electrode active material was performed by disassembling a coin battery containing the negative electrode active material in a glove box, peeling the negative electrode active material from the negative electrode, and packing it in an NMR rotor. Further, the upper limit of X in the 0V-1.2V cycle in this example is set to 99. For example, a negative electrode active material in which a peak in the range of 25 to 55 ppm was not expressed by the time of 60-hour charging at the 100th cycle was regarded as a negative electrode active material in which this peak was not obtained, and "25 to 55 ppm in the table" was used. “None” is described.

(実施例1−2〜実施例1−10、比較例1−1〜1−4)
ケイ素酸化物のバルク内酸素、X線回折により得られるSi(111)結晶面に起因する回折ピークの半価幅(半値幅)(これは、この半価幅から計算される結晶子サイズにも反映される)、25〜55ppmの範囲のピーク有無、0〜3ppmの範囲のピーク有無、「50回以内に発現及び減少」の有無(すなわち、0V−1.2Vサイクルを49回以内繰り返す中で25〜55ppmの範囲のピークが発現及び減少するか否か)並びに25〜55ppmの範囲のピーク発現時のサイクル数(Cyで示す)を変化させたことを除き、実施例1−1と同様に、二次電池の製造を行った。表1に実施例1−1〜実施例1−10及び比較例1−1〜1−4の結果を示す。
(Example 1-2 to Example 1-10, Comparative Examples 1-1 to 1-4)
Oxygen in the bulk of silicon oxide, half-value width (half-value width) of the diffraction peak due to the Si (111) crystal plane obtained by X-ray diffraction (this also affects the crystallite size calculated from this half-value width). The presence / absence of a peak in the range of 25 to 55 ppm, the presence / absence of a peak in the range of 0 to 3 ppm, the presence / absence of "expression and decrease within 50 times" (that is, 0V-1.2V cycle is repeated within 49 times) Same as Example 1-1, except that the number of cycles (indicated by Cy) at the time of peak expression in the range of 25 to 55 ppm was changed. , A secondary battery was manufactured. Table 1 shows the results of Example 1-1 to Example 1-10 and Comparative Examples 1-1 to 1-4.

なお、実施例1−1〜実施例1−10及び比較例1−1〜1−4の負極活物質は以下のような性質を有していた。負極活物質粒子のメジアン径は4μmであった。負極活物質粒子は、表層部に平均厚さ100nmの炭素材を含むものであった。特に、実施例1−1〜実施例1−10の負極活物質は全て、0〜3ppmの範囲のピークが1サイクル目の60時間充電時に発現し、一度発現した0〜3ppmの範囲のピークは0V−1.2Vサイクルを繰り返す中で減少することはなかった。なお、後述するように、充放電サイクル初期に25〜55ppmの範囲に出たピークが充放電サイクルを繰り返すことにより0ppmに近い方へシフトすることがある。この時、このシフトしたピークのピークシフト値は0〜3ppmの範囲のピークのピークシフト値より大きいため、0〜3ppmの範囲のピークが上記のシフトしたピークに埋もれてしまうことがある。   The negative electrode active materials of Examples 1-1 to 1-10 and Comparative examples 1-1 to 1-4 had the following properties. The median diameter of the negative electrode active material particles was 4 μm. The negative electrode active material particles contained a carbon material having an average thickness of 100 nm in the surface layer portion. In particular, in all the negative electrode active materials of Examples 1-1 to 1-10, peaks in the range of 0 to 3 ppm were developed during the first cycle of 60-hour charging, and peaks in the range of 0 to 3 ppm that were once expressed were There was no decrease during repeated 0V-1.2V cycles. As will be described later, the peak appearing in the range of 25 to 55 ppm at the beginning of the charge / discharge cycle may shift toward 0 ppm by repeating the charge / discharge cycle. At this time, since the peak shift value of the shifted peak is larger than the peak shift value of the peak in the range of 0 to 3 ppm, the peak in the range of 0 to 3 ppm may be buried in the shifted peak.

Figure 0006680531
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表1に示すように、SiOxで表されるケイ素酸化物において、xの値が、0.5≦x≦1.6の範囲外の場合、電池特性が悪化した。例えば、比較例1−1に示すように、酸素が十分にない場合(x=0.3)、25〜55ppmの範囲のピークが発現せず、また安定したLiシリケートピーク(0〜3ppmの範囲のピーク)も得ることができなかった。従って、二次電池の容量維持率が著しく悪化した。なお、二次電池の初期効率は高い値であったが、サイクル特性が大きく低下したことから、総合的に判断し、電池特性が悪いと結論付けた。一方、比較例1−3に示すように、酸素量が多くなると(x=1.8)、電子抵抗、イオン拡散抵抗が上昇し、電池評価が難しく、電池初期効率が大幅に低下した。そのため、サイクル特性の評価は中止した。また、比較例1−2は、SiOxのxが0.5であったが、2種類のピークが発現しなかったため、サイクル特性及び初期効率の結果は悪かった。   As shown in Table 1, in the silicon oxide represented by SiOx, when the value of x was out of the range of 0.5 ≦ x ≦ 1.6, the battery characteristics were deteriorated. For example, as shown in Comparative Example 1-1, when oxygen is insufficient (x = 0.3), a peak in the range of 25 to 55 ppm does not appear, and a stable Li silicate peak (range of 0 to 3 ppm) is obtained. Could not be obtained. Therefore, the capacity maintenance ratio of the secondary battery is significantly deteriorated. Although the initial efficiency of the secondary battery was a high value, the cycle characteristics were significantly reduced, and it was concluded comprehensively that the battery characteristics were poor. On the other hand, as shown in Comparative Example 1-3, when the amount of oxygen increased (x = 1.8), the electronic resistance and the ionic diffusion resistance increased, the battery evaluation was difficult, and the initial battery efficiency significantly decreased. Therefore, evaluation of cycle characteristics was stopped. Further, in Comparative Example 1-2, x of SiOx was 0.5, but two types of peaks were not expressed, so the results of cycle characteristics and initial efficiency were poor.

一方で、本発明の負極活物質を用いた二次電池(実施例1−1〜実施例1−10)は、良好なサイクル特性が得られた。図1は、本発明の実施例1−3において測定されたLi−MAS−NMRスペクトルである。図1中の25〜55ppmの範囲のピークは、Li−Si結合の存在を表しているものと推測される。 On the other hand, the secondary batteries using the negative electrode active material of the present invention (Examples 1-1 to 1-10) had good cycle characteristics. FIG. 1 is a 7 Li-MAS-NMR spectrum measured in Example 1-3 of the present invention. The peak in the range of 25 to 55 ppm in FIG. 1 is presumed to represent the presence of Li-Si bond.

一方、図4は、負極活物質としてケイ素単体を含む一般的なケイ素単体負極を用いて測定されたLi−MAS−NMRスペクトルである。このスペクトルも実施例1−3と同様の条件で得られたものである。すなわち、このスペクトルは、実施例1−3と同様に2032型コイン電池を作製し、0V−1.2Vサイクルを行わずに、60時間充電のみを行い、60時間充電後の負極をNMRロータに詰めてNMR測定をし得られたものである。 On the other hand, FIG. 4 is a 7 Li-MAS-NMR spectrum measured using a general negative electrode containing silicon as a negative electrode active material. This spectrum was also obtained under the same conditions as in Example 1-3. That is, this spectrum shows that a 2032 type coin battery was produced in the same manner as in Example 1-3, and was charged only for 60 hours without performing 0V-1.2V cycle, and the negative electrode after charging for 60 hours was used as an NMR rotor. It was obtained by packing and performing NMR measurement.

図4に示すように、一般的なケイ素単体負極を用いたときのLi−MAS−NMRから得られるピーク値は約10ppm近辺に発現する。一方、図1に示すように、ケイ素酸化物を含む負極を測定した場合は、ケイ素酸化物のバルク状況に応じて、ピーク値がプラス側に大きくシフトする。これはケイ素原子間距離が広いためだと推測している。このピーク値を得た後、このピークがLi挿入、脱離を繰り返す(0V−1.2Vサイクルを繰り返す)中で0ppmに近い方向へ徐々にシフトすることによって、安定したバルク状況を作ることができる。 As shown in FIG. 4, the peak value obtained from 7 Li-MAS-NMR when a general negative electrode of silicon simple substance is used appears around 10 ppm. On the other hand, as shown in FIG. 1, when the negative electrode containing silicon oxide was measured, the peak value was largely shifted to the plus side depending on the bulk condition of silicon oxide. It is speculated that this is due to the large distance between silicon atoms. After obtaining this peak value, this peak gradually shifts to a direction close to 0 ppm during repeated Li insertion and desorption (repetition of 0V-1.2V cycle), so that a stable bulk condition can be created. it can.

図1に示す0〜3ppmの範囲のピークは、ケイ素酸化物の酸素側とLiとの反応を示しており、Liシリケート層の存在を表しているものと推測される。このピークが得られる負極活物質は、充放電により負極活物質粒子の内部に安定したLi化合物が生成しやすい。従って、このピークが得られる負極活物質は、ケイ素酸化物のバルク内において容易にLiが拡散するものとなる。従って、このピークが得られる負極活物質は、安定した電池材料となり、サイクル特性を向上させることができる。なお、図1における0ppm付近のシャープなピークはLiPFの存在を表しているものであり、本質ではない。一方で、比較例1−4に示すように、0〜3ppmの範囲のピークが得られない負極活物質は、Li挿入、脱離を繰り返しても十分なシリケート層が得られないものである。このような負極活物質は、バルク内に肥大化したSiOが存在し、Liを吸蔵し辛くなっていると考えられる。従って、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、サイクル特性が低下することとなる。 The peak in the range of 0 to 3 ppm shown in FIG. 1 indicates the reaction between the oxygen side of the silicon oxide and Li and is presumed to indicate the presence of the Li silicate layer. In the negative electrode active material from which this peak is obtained, a stable Li compound is easily generated inside the negative electrode active material particles by charge and discharge. Therefore, in the negative electrode active material from which this peak is obtained, Li easily diffuses in the bulk of the silicon oxide. Therefore, the negative electrode active material from which this peak is obtained becomes a stable battery material and can improve the cycle characteristics. The sharp peak around 0 ppm in FIG. 1 indicates the presence of LiPF 6 , and is not essential. On the other hand, as shown in Comparative Example 1-4, the negative electrode active material in which a peak in the range of 0 to 3 ppm is not obtained cannot obtain a sufficient silicate layer even if Li insertion and desorption are repeated. It is considered that such a negative electrode active material has swelled SiO 2 in the bulk and is difficult to store Li. Therefore, when this negative electrode active material is used as a negative electrode active material of a lithium-ion secondary battery, cycle characteristics are deteriorated.

また、実施例1−1〜実施例1−6及び実施例1−8〜実施例1−10のように、25〜55ppmの範囲のピークは、Xが49回以内で発現することが好ましい。このような負極活物質であれば、この負極活物質をリチウムイオン二次電池の負極活物質として用いた際に、当該二次電池が安定化するまでの時間(サイクル数)をより少なくすることができる。これにより、充放電サイクル初期のサイクル劣化率がより小さくなり、サイクル特性がより向上する。このような負極活物質を有する二次電池は、安定したサイクル特性を有する。   Further, as in Examples 1-1 to 1-6 and Examples 1-8 to 1-10, it is preferable that the peak in the range of 25 to 55 ppm be X within 49 times. With such a negative electrode active material, when this negative electrode active material is used as the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, the time (cycle number) until the secondary battery is stabilized is further reduced. You can As a result, the cycle deterioration rate at the beginning of the charge / discharge cycle becomes smaller, and the cycle characteristics are further improved. A secondary battery including such a negative electrode active material has stable cycle characteristics.

また、上記の通り、Li−Si結合を示すと考えられるピークが大きくプラス側にシフトした状態に対して、充放電を繰り返し、このピークがより0に近づくことでケイ素酸化物のバルク内を安定化できるため、実施例1−1〜実施例1−6、実施例1−8及び実施例1−9のように、0V−1.2Vサイクルを49回以内繰り返す中で一度発現したLi−Si結合を示すピーク(25〜55ppmの範囲のピーク)は減少することが望ましい。特にこのピークは消失(消滅)することが好ましい。このように、「50回以内に発現及び減少」することで、ケイ素酸化物のバルクは、充放電サイクルのより初期に安定する。   In addition, as described above, charging and discharging are repeated for a state in which a peak that is considered to show a Li-Si bond is largely shifted to the positive side, and the peak becomes closer to 0, so that the inside of the bulk of the silicon oxide is stabilized. Therefore, like Example 1-1 to Example 1-6, Example 1-8, and Example 1-9, Li-Si that was once expressed during the 0V-1.2V cycle repeated 49 times or less. It is desirable that peaks showing binding (peaks in the range of 25 to 55 ppm) be reduced. In particular, it is preferable that this peak disappear (disappear). Thus, by "developing and decreasing within 50 times", the bulk of silicon oxide becomes stable earlier in the charge / discharge cycle.

例えば、このピークの発現サイクルが同じ(40サイクル目)である実施例1−5と実施例1−10を比較すると、このピークが50回以内に発現した後、50回より多くのサイクル(具体的には70回)で減少する実施例1−10よりも、「50回以内に発現及び減少」する実施例1−5の方が、サイクル初期における電池維持率低下が抑制され、サイクル特性がより向上する。従って、総合的に判断した場合、できるだけ早期サイクル時に上記ピークが発現及び減少する材料であることが望ましい。   For example, comparing Example 1-5 and Example 1-10 in which the expression cycle of this peak is the same (40th cycle), after this peak was expressed within 50 times, more than 50 cycles (specifically, Example 1-5 in which “expression and decrease within 50 times” suppress the decrease in battery retention rate at the beginning of the cycle, and have cycle characteristics, as compared with Example 1-10 in which the cycle characteristic decreases 70 times). To improve. Therefore, when comprehensively judged, it is desirable that the above-mentioned peak is expressed and reduced at the earliest possible cycle.

(実施例2−1〜実施例2−6)
負極活物質粒子のメジアン径を変化させたこと以外、実施例1−3と同じ条件で二次電池を作製し、サイクル特性及び初回効率を評価した。結果を表2に示す。なお、下記表2〜4には上記の実施例1−3の結果も併記してある。
(Example 2-1 to Example 2-6)
Secondary batteries were produced under the same conditions as in Example 1-3, except that the median diameter of the negative electrode active material particles was changed, and the cycle characteristics and the initial efficiency were evaluated. Table 2 shows the results. The results of Examples 1-3 above are also shown in Tables 2 to 4 below.

Figure 0006680531
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表2に示すように、負極活物質粒子の粒径が0.5μm以上であると、表面積の増加が抑制できるため、電池維持率、初期効率共により良い傾向にあった。また粒径が20μm以下であると充電時に負極活物質が膨張しにくくなり、負極活物質が割れにくくなるため、電池特性を向上させることができることが分かった。   As shown in Table 2, when the particle size of the negative electrode active material particles was 0.5 μm or more, an increase in the surface area could be suppressed, so that both the battery maintenance ratio and the initial efficiency tended to be better. Further, it has been found that when the particle size is 20 μm or less, the negative electrode active material is less likely to expand during charging and the negative electrode active material is less likely to be broken, so that the battery characteristics can be improved.

(実施例3−1)
負極集電体に炭素及び硫黄を含有しなかったこと以外、実施例1−3と同じ条件で二次電池を作製し、サイクル特性及び初回効率を評価した。結果を表3に示す。
(Example 3-1)
A secondary battery was produced under the same conditions as in Example 1-3, except that the negative electrode current collector did not contain carbon and sulfur, and the cycle characteristics and the initial efficiency were evaluated. The results are shown in Table 3.

Figure 0006680531
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表3に示すように、負極集電体に炭素及び硫黄をそれぞれ100質量ppm以下含有させることで、充電時の負極電極の変形を抑制する可能となる。その結果、電池維持率が向上することが分かった。   As shown in Table 3, when the negative electrode current collector contains carbon and sulfur in an amount of 100 ppm by mass or less, it is possible to suppress the deformation of the negative electrode during charging. As a result, it was found that the battery maintenance rate was improved.

(実施例4−1〜実施例4−7)
炭素材の厚さを変化させたこと以外、実施例1−3と同じ条件で二次電池を作製し、サイクル特性及び初回効率を評価した。結果を表4に示す。
(Examples 4-1 to 4-7)
Secondary batteries were produced under the same conditions as in Example 1-3, except that the thickness of the carbon material was changed, and the cycle characteristics and the initial efficiency were evaluated. The results are shown in Table 4.

Figure 0006680531
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炭素材の厚さを変化させ、電池特性を評価した結果、炭素材を堆積していない場合、電池初期効率、維持率共に低下した。炭素材は一部電解液の分解を抑制する効果があると推測される。炭素材の厚みを増すことで電池特性が安定するが、炭素材が厚くなると共に電池容量向上がし辛くなる。約5μm(5000nm)程度の厚みでも電池容量が向上しづらくなる。また炭素材の厚さを約7μm程度とした実験では容量がより発現しなくなった。これらの結果から総合的に判断し、炭素材の厚さは5μm以下が望ましいと考えられる。   As a result of evaluating the battery characteristics by changing the thickness of the carbon material, both the initial efficiency and the maintenance rate of the battery were lowered when the carbon material was not deposited. It is presumed that the carbon material has an effect of suppressing the decomposition of the electrolytic solution. The battery characteristics are stabilized by increasing the thickness of the carbon material, but it becomes difficult to improve the battery capacity as the carbon material becomes thicker. Even with a thickness of about 5 μm (5000 nm), it is difficult to improve the battery capacity. Further, in the experiment in which the thickness of the carbon material was about 7 μm, the capacity did not develop further. Based on these results, it is considered that the thickness of the carbon material is preferably 5 μm or less.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, has substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention, and has any similar effect to the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

10…負極、 11…負極集電体、 12…負極活物質層、
30…ラミネートフィルム型のリチウムイオン二次電池、 31…巻回電極体、
32…正極リード、 33…負極リード、 34…密着フィルム、
35…外装部材。
10 ... Negative electrode, 11 ... Negative electrode collector, 12 ... Negative electrode active material layer,
30 ... Laminated film type lithium ion secondary battery, 31 ... Winding electrode body,
32 ... Positive electrode lead, 33 ... Negative electrode lead, 34 ... Adhesive film,
35 ... Exterior member.

Claims (2)

負極活物質粒子を含む負極活物質の製造方法であって、
一般式SiO(0.5≦x≦1.6)で表されるケイ素化合物を含む負極活物質粒子を準備する工程と、
前記負極活物質粒子を含む負極活物質を含む負極と、金属リチウムからなる対極とを有する二次電池を作製する工程と、
前記二次電池の0V定電流定電圧充電及び1.2V定電流放電のサイクルをX回(X≧0)繰り返した後、さらに前記二次電池の0V定電流定電圧充電(但し、0Vになってから60時間後に充電終止)を行う工程と、
前記充電終止の状態において、前記負極活物質をLi−MAS−NMRで測定する工程と、
前記Li−MAS−NMRのスペクトルから得られる、ケミカルシフト値として25〜55ppmの範囲及び0〜3ppmの範囲にピークを有する負極活物質を選別する工程と
を有することを特徴とする負極活物質の製造方法。
A method for producing a negative electrode active material containing negative electrode active material particles,
A step of preparing negative electrode active material particles containing a silicon compound represented by the general formula SiO x (0.5 ≦ x ≦ 1.6),
A step of producing a secondary battery having a negative electrode containing a negative electrode active material containing the negative electrode active material particles, and a counter electrode made of metallic lithium;
After the cycle of 0V constant current constant voltage charging and 1.2V constant current discharging of the secondary battery is repeated X times (X ≧ 0), the secondary battery is further charged to 0V constant current constant voltage (provided that 0V is reached. 60 hours after the end of the process of charging)
Measuring the negative electrode active material by 7 Li-MAS-NMR in the state of termination of charging;
And a step of selecting a negative electrode active material having a peak in a range of 25 to 55 ppm and a range of 0 to 3 ppm as a chemical shift value, obtained from the 7 Li-MAS-NMR spectrum. Manufacturing method.
請求項に記載の負極活物質の製造方法によって製造した負極活物質を用いて負極を作製し、該作製した負極を用いてリチウムイオン二次電池を製造することを特徴とするリチウムイオン二次電池の製造方法。 A lithium ion secondary battery characterized by producing a negative electrode using the negative electrode active material produced by the method for producing a negative electrode active material according to claim 1 , and producing a lithium ion secondary battery using the produced negative electrode. Battery manufacturing method.
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