JP2000268824A - Lithium battery and its manufacture - Google Patents

Lithium battery and its manufacture

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JP2000268824A
JP2000268824A JP2000010222A JP2000010222A JP2000268824A JP 2000268824 A JP2000268824 A JP 2000268824A JP 2000010222 A JP2000010222 A JP 2000010222A JP 2000010222 A JP2000010222 A JP 2000010222A JP 2000268824 A JP2000268824 A JP 2000268824A
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lithium secondary
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Noriyuki Watabe
典行 渡部
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泰久 青野
Seiji Takeuchi
瀞士 武内
Tadashi Muranaka
村中  廉
Koichi Takei
康一 武井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium battery having a high capacity and long cyclic service life. SOLUTION: This lithium battery is composed of a positive electrode 2, a negative electrode 4 containing an active material capable of storing and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolytic solution or polymer electrolyte. The negative electrode active material contains particles of at least one of elements capable of forming a compound with lithium, having a melting point >=900 deg.C, and having a coefficient of thermal expansion <=9 ppm/K or less at room temp. and such particles are embedded in a carbonaceous substance formed into a plurality of layers and subjected to a mechanical processing so that the partical sizes become smaller than those in the initial period. This battery can be used in an electric automobile as a battery assembly.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水系電解液二次
電池に係わり、特に、高電圧,高エネルギー密度,高充
放電容量,長サイクル寿命の充放電特性を有し、かつ安
全性の高いリチウム二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery having charge / discharge characteristics of high voltage, high energy density, high charge / discharge capacity, long cycle life, and safety. Related to high lithium secondary batteries.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯電子機器の小型軽量化に伴い、高エ
ネルギー密度を有する電池、特に二次電池の開発が要求
されており、この候補としてリチウム二次電池が注目さ
れている。
2. Description of the Related Art With the reduction in size and weight of portable electronic devices, the development of batteries having a high energy density, particularly secondary batteries, has been required, and lithium secondary batteries have attracted attention as a candidate.

【0003】リチウム二次電池は、ニッケルカドミウム
電池,鉛蓄電池,ニッケル水素電池に比べ、高電圧,高
エネルギー密度を有し、しかも軽量である。しかし、負
極活物質としてリチウム金属を用いたリチウム二次電池
では、負極表面にリチウムがデンドライト析出し、正極
との内部短絡や電解液に対する不活性化のために、電池
の寿命や安全性の点で問題である。
[0003] A lithium secondary battery has a higher voltage, a higher energy density, and is lighter in weight than nickel cadmium batteries, lead storage batteries, and nickel hydrogen batteries. However, in lithium secondary batteries that use lithium metal as the negative electrode active material, lithium dendrites precipitate on the negative electrode surface, causing an internal short circuit with the positive electrode and inactivating the electrolytic solution. Is a problem.

【0004】また、リチウム金属を使用することの危険
性を回避するために、リチウム−鉛やリチウム−アルミ
ニウム等のリチウム合金を負極活物質に用いたリチウム
二次電池が開発されている。
In order to avoid the danger of using lithium metal, a lithium secondary battery using a lithium alloy such as lithium-lead or lithium-aluminum as a negative electrode active material has been developed.

【0005】しかし、このリチウム二次電池において
も、デンドライト析出や微粉化の問題があり、十分な電
池寿命が得られていない。
[0005] However, this lithium secondary battery also has a problem of dendrite precipitation and pulverization, and a sufficient battery life has not been obtained.

【0006】現在では、負極活物質に黒鉛を用いたリチ
ウム二次電池が開発され、実用化に至っている。これ
は、リチウムイオンを黒鉛のC面間に挿入,脱離させる
反応により、リチウムイオンを吸蔵,放出しており、化
学的に活性な金属リチウムに比べれば安定であり、ま
た、リチウムのデンドライト析出もない。このため、サ
イクル寿命も長くなり、安全性も向上した。
At present, lithium secondary batteries using graphite as a negative electrode active material have been developed and have been put to practical use. This is because lithium ions are inserted and desorbed from the C plane of graphite by inserting and removing lithium ions, and the lithium ions are inserted and desorbed. The lithium ions are more stable than chemically active metallic lithium. Nor. For this reason, the cycle life was extended and the safety was improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】黒鉛を負極活物質に用
いた場合、放電容量はせいぜい370Ah/kgである。
リチウム二次電池を高容量化するためには、負極活物質
の高容量化が不可欠である。高容量負極活物質として、
アルミニウム,鉛等のリチウムと金属間化合物を形成可
能な元素が挙げられるが、単独あるいは導電性粒子と混
合して負極活物質に用いるとサイクル劣化が速く、実質
的には負極活物質として適用できない。
When graphite is used as the negative electrode active material, the discharge capacity is at most 370 Ah / kg.
In order to increase the capacity of a lithium secondary battery, it is essential to increase the capacity of a negative electrode active material. As a high capacity negative electrode active material,
Elements that can form an intermetallic compound with lithium, such as aluminum and lead, are listed. However, when used alone or mixed with conductive particles as a negative electrode active material, cycle deterioration is fast, and it cannot practically be used as a negative electrode active material. .

【0008】リチウムと化合物を形成可能な元素を含む
粒子と炭素質物質からなる負極活物質をリチウム二次電
池に使用する提案は種々ある(JP−A 5−286763,J
P−A 6−279112,JP−A 10−3920)が、融点の低
いSn(m.p.232℃),Pb(m.p.327℃),
Zn(m.p.419℃),Al(m.p.660℃)などを
リチウムと化合物を形成可能な元素として使用可能とし
ているため、800℃以上での炭素化処理した場合、溶
融による凝集,粗大化などが生じ、製品の性能を予想外
に低下させる恐れがある。また、熱膨張率の高いSn
(22.0ppm/Kat250℃),Al(23.1ppm/K
at 25℃),Mg(24.8ppm/K at25℃),P
b(28.9ppm/K at 25℃)などの元素も使用可能
としているため、炭素化熱処理,冷却の過程で炭素との
密着性が維持できなくなり、粒子形状を保持できなくな
る恐れもあり、製品の性能低下を招く。
There have been various proposals for using a negative electrode active material composed of particles containing an element capable of forming a compound with lithium and a carbonaceous material in a lithium secondary battery (JP-A 5-286763, J.
P-A 6-279112, JP-A 10-3920) have low melting points of Sn (mp 232 ° C), Pb (mp 327 ° C),
Since Zn (mp 419 ° C.), Al (mp 660 ° C.), and the like can be used as elements capable of forming a compound with lithium, when carbonized at 800 ° C. or more, coagulation due to melting occurs. , Coarsening, etc., which may unexpectedly lower the performance of the product. In addition, Sn having a high coefficient of thermal expansion
(22.0 ppm / Kat250 ° C.), Al (23.1 ppm / Kat
at 25 ° C), Mg (24.8ppm / K at 25 ° C), P
Since elements such as b (28.9 ppm / K at 25 ° C.) can also be used, adhesion to carbon cannot be maintained during the carbonization heat treatment and cooling, and the particle shape may not be maintained. Causes a decrease in performance.

【0009】また、日本特許2948205号,2948206号に
は、ケイ素を30−90重量%含む負極材料が開示され
ているが、単に炭素材料と混合して非酸素雰囲気下で6
00−1400℃で焼結しているだけなので、負極材料
の品質の均一性,品質の向上が期待できない。
Japanese Patent Nos. 2948205 and 2948206 disclose a negative electrode material containing 30 to 90% by weight of silicon.
Since the sintering is only performed at 00-1400 ° C., uniformity of the quality of the negative electrode material and improvement of the quality cannot be expected.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、 [1]正極と、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活
物質を含む負極と、非水系電解液あるいはポリマー電解
質を有するリチウム二次電池であって、該負極活物質は
リチウムと化合物を形成することが可能であり、かつ融
点が900℃以上で室温での熱膨張率が9ppm /K以下
である少なくとも1種の元素を含む粒子を含有し、該粒
子が複数層の炭素質物質に埋設されていて、微粒子が初
期の粒径より小さくなるよう機械的処理がされているこ
とからリチウム二次電池を提供する。
The present invention provides a lithium secondary battery comprising: [1] a positive electrode, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte or a polymer electrolyte. The negative electrode active material is capable of forming a compound with lithium, and contains particles containing at least one element having a melting point of 900 ° C. or higher and a coefficient of thermal expansion at room temperature of 9 ppm / K or lower, A lithium secondary battery is provided because the particles are embedded in a plurality of layers of a carbonaceous material and are mechanically treated so that the fine particles have a size smaller than an initial particle size.

【0011】そして、前記粒子を埋設する前記炭素質物
質は炭素質物質(A)及び炭素質物質(B)からなり、
炭素質物質(A)が炭素質物質(B)に内包されている
こと、前記粒子を埋設する炭素質物質(A)が炭素質物
質(B)に内包され、かつ炭素質物質(A)が炭素質物
質(B)よりX線回折法によるd(002)面の間隔が
小さいこと。
[0011] The carbonaceous material in which the particles are embedded comprises a carbonaceous material (A) and a carbonaceous material (B),
The carbonaceous substance (A) is included in the carbonaceous substance (B), the carbonaceous substance (A) in which the particles are embedded is included in the carbonaceous substance (B), and the carbonaceous substance (A) is included. The distance between the d (002) planes by the X-ray diffraction method is smaller than that of the carbonaceous substance (B).

【0012】炭素質物質(A)が前記粒子を埋設し炭素
質物質(B)に内包され、かつ該炭素質物質(B)が該
炭素質物質(A)より硬質であること、前記粒子を埋設
する炭素質物質(A)が炭素質物質(B)に内包され、
かつ該炭素質物質(A)のX線回折法によるd(00
2)面の間隔が0.335nm〜0.345nmであるこ
と。
The carbonaceous material (A) embeds the particles and is included in the carbonaceous material (B), and the carbonaceous material (B) is harder than the carbonaceous material (A). The carbonaceous substance (A) to be buried is included in the carbonaceous substance (B),
And d (00) of the carbonaceous substance (A) by X-ray diffraction.
2) The spacing between the surfaces is 0.335 nm to 0.345 nm.

【0013】前記粒子を埋設する炭素質物質(A)が炭
素質物質(B)に内包され、かつ該炭素質物質(B)が
非晶質炭素であること。
[0013] The carbonaceous substance (A) in which the particles are embedded is included in the carbonaceous substance (B), and the carbonaceous substance (B) is amorphous carbon.

【0014】リチウムと化合物を形成することができる
元素は少なくとも900℃の融点を有することが必要で
ある。何故なら炭素化処理を炭素前駆体と混合した後8
00℃以上で行う必要があり、また、溶融による凝集,
粗大化、および炭素との反応を抑制するためである。
It is necessary that the element capable of forming a compound with lithium has a melting point of at least 900 ° C. 8 after mixing the carbonization treatment with the carbon precursor
It must be performed at a temperature of at least 00 ° C.
This is for suppressing coarsening and reaction with carbon.

【0015】リチウムと化合物を形成することができる
元素は熱膨張率が室温(25℃)で9ppm/K以下である
必要がある。何故なら、黒鉛の室温近傍での熱膨張率は
3.1ppm/Kである。温度の上昇に伴い熱膨張率は増加
し、527℃では3.6ppm/Kである。炭素化熱処理,
冷却の過程で粒子形状を保持し、かつLi化合物を形成
する元素と炭素の密着性を維持するには熱膨張の整合性
が必要である。この条件を満たすことにより、充放電サ
イクル特性が良好となる。
The element capable of forming a compound with lithium must have a coefficient of thermal expansion of 9 ppm / K or less at room temperature (25 ° C.). This is because the coefficient of thermal expansion of graphite near room temperature is 3.1 ppm / K. The coefficient of thermal expansion increases with increasing temperature, and is 3.6 ppm / K at 527 ° C. Carbonization heat treatment,
In order to maintain the particle shape during the cooling process and to maintain the adhesion between the element forming the Li compound and carbon, it is necessary to match the thermal expansion. By satisfying this condition, the charge / discharge cycle characteristics are improved.

【0016】リチウムと化合物を形成することができる
元素は、好ましくは負極活物質の全量に対し、30重量
%未満であることが好ましい。ボールミルによりSi粒
子及び黒鉛粒子の粒径を初期粒径より小さくする。
The amount of the element capable of forming a compound with lithium is preferably less than 30% by weight based on the total amount of the negative electrode active material. The particle size of the Si particles and the graphite particles is made smaller than the initial particle size by a ball mill.

【0017】粉砕により粒径を小さくすることは、Si
の新生面を形成することにほかならず、これによりSi
と黒鉛の結合性が良好となる。初期から1μm以下のS
i粒子を用いると酸化による発火の恐れがあり、また発
火しないように酸化皮膜を形成した場合は全体に占める
酸化物の量が多くなり、充放電特性の劣化を招く。
To reduce the particle size by pulverization,
To form a new surface of Si.
And graphite have good binding properties. S of 1 μm or less from the beginning
If i-particles are used, there is a risk of ignition due to oxidation, and if an oxide film is formed so as not to ignite, the amount of oxides occupying the whole increases, leading to deterioration of charge / discharge characteristics.

【0018】リチウムと化合物を形成することができる
元素としては、Si,Ge及びPtから選ばれた少なく
とも一種の元素、好ましくはSi及びGeから選ばれた
元素が好ましい。
The element capable of forming a compound with lithium is preferably at least one element selected from Si, Ge and Pt, preferably an element selected from Si and Ge.

【0019】[2]本発明は正極と、リチウムイオンを
吸蔵放出可能な負極活物質を含む負極と、非水系電解液
あるいはポリマー電解質を有するリチウム二次電池の製
造方法において、該負極活物質がリチウムと化合物を形
成可能な少なくとも1種の元素を含む粒子を炭素質物質
に埋設する工程、さらに必要に応じて、前記工程後に炭
素前駆体と混合して炭化処理する工程により製造され、
該前記粒子が該炭素質物質に埋設された負極活物質とす
ることを特徴とするリチウム二次電池の製造方法に関す
る。
[2] The present invention relates to a method for producing a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte or a polymer electrolyte. A step of embedding particles containing at least one element capable of forming a compound with lithium in a carbonaceous material, and, if necessary, a step of mixing with a carbon precursor and carbonizing after the step;
The present invention relates to a method for producing a lithium secondary battery, wherein the particles are a negative electrode active material embedded in the carbonaceous material.

【0020】そして、前記リチウムと化合物を形成可能
な元素が、シリコン(Si),ゲルマニウム(Ge),
白金(Pt)、好ましくはSiとGeのいずれか1つで
あること、及び前記のリチウム二次電池の組電池を電気
自動車に使用すること。
The elements capable of forming a compound with lithium are silicon (Si), germanium (Ge),
Platinum (Pt), preferably one of Si and Ge, and use of the above-mentioned lithium secondary battery in an electric vehicle.

【0021】[3]正極と、リチウムイオンを吸蔵放出
可能な負極活物質を含む負極と、非水系電解液あるいは
ポリマー電解質を有するリチウム二次電池において、該
負極活物質は、リチウムと化合物を形成可能な元素のう
ち少なくとも1種の元素から成る粒子を含有し、該粒子
が炭素質物質に埋設され、かつ該炭素質物質はX線回折
法によるd(002)面の間隔が0.335nm〜0.3
37nmである該炭素質物質を含有することを特徴とす
るリチウム二次電池に関する。
[3] In a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte or a polymer electrolyte, the negative electrode active material forms a compound with lithium. Particles containing at least one of the possible elements are embedded in the carbonaceous material, and the carbonaceous material has a distance of 0.335 nm from the d (002) plane determined by X-ray diffraction. 0.3
The present invention relates to a lithium secondary battery containing the carbonaceous material having a thickness of 37 nm.

【0022】そして、前記粒子が炭素質物質に埋設さ
れ、該粒子の平均粒径が20μm以下であり、負極活物
質は比表面積が1〜100m/gであり、該炭素質物
質のアルゴンレーザーラマンによる1580cm−1に対
する1360cm−1のピーク強度比が0.15〜1.5で
あり、X線回折法による該粒子に含まれるリチウムと化
合物を形成可能な元素の炭化物に基づくいずれの回折ピ
ークの強度ともバックグランド強度に対する強度比が5
以下であること。
The particles are embedded in a carbonaceous material, the particles have an average particle size of 20 μm or less, the negative electrode active material has a specific surface area of 1 to 100 m 2 / g, and the carbonaceous material has an argon laser. the peak intensity ratio of 1360 cm -1 relative to 1580 cm -1 by Raman is 0.15 to 1.5, any diffraction peak based on carbides of the lithium with the compound capable of forming elements contained in the particles by X-ray diffractometry The intensity ratio of the background to the background intensity is 5
Must be:

【0023】また、(1)該粒子の平均粒径が20μm
以下、(2)X線回折法による該粒子に含まれるリチウ
ムと化合物を形成可能な元素の炭化物に基づくいずれの
回折ピークの強度ともバックグランド強度に対する強度
比が5以下、(3)該炭素質物質のアルゴンレーザーを
用いたラマンスペクトルによる1580cm−1に対する
1360cm−1のピーク強度比が0.15〜1.5、
(4)負極活物質は比表面積が1〜100m/g、以
上(1)〜(4)の条件のうち少なくとも2つを好まし
くは満足し、前記粒子が炭素質物質に埋設され、該粒子
の平均粒径が20μm以下、X線回折法による該粒子に
含まれるリチウムと化合物を形成可能な元素の炭化物に
基づくいずれの回折ピークの強度ともバックグランド強
度に対する強度比が5以下、該炭素質物質のアルゴンレ
ーザーを用いたラマンスペクトルによる1580cm−1
に対する1360cm−1のピーク強度比が0.15〜1.
5、負極活物質は比表面積が1〜100m/gである
こと。
(1) The average particle diameter of the particles is 20 μm
In the following, (2) the intensity ratio of any diffraction peak based on the carbide of an element capable of forming a compound with lithium contained in the particles by X-ray diffraction to the background intensity is 5 or less, and (3) the carbonaceous material peak intensity ratio of 1360 cm -1 relative to 1580 cm -1 by Raman spectrum using argon laser material is 0.15 to 1.5,
(4) The negative electrode active material preferably has a specific surface area of 1 to 100 m 2 / g and preferably satisfies at least two of the above conditions (1) to (4), and the particles are embedded in a carbonaceous material. Has an average particle diameter of 20 μm or less, and the intensity ratio of any diffraction peak based on carbide of an element capable of forming a compound with lithium contained in the particles by X-ray diffraction method to the background intensity is 5 or less; Material 1580 cm -1 by Raman spectrum using argon laser
Peak intensity ratio of 1360 cm -1 to 0.15 to 1.
5. The specific surface area of the negative electrode active material is 1 to 100 m 2 / g.

【0024】[4]正極と、リチウムイオンを吸蔵放出
可能な負極活物質を含む負極と、非水系電解液あるいは
ポリマー電解質とを有するリチウム二次電池の製造方法
において、該負極活物質が炭素質粒子と、リチウムと化
合物を形成可能な元素のうち少なくとも1種の元素から
成る粒子を、機械的な圧接を繰り返す工程、さらに必要
に応じて加熱処理する工程により製造され、該粒子が炭
素質物質に埋設された活物質を含む負極活物質を得るこ
とを特徴とするリチウム二次電池の製造方法に関する。
[4] In a method for manufacturing a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte or a polymer electrolyte, the negative electrode active material is made of carbonaceous material. A step of repeating mechanical pressure welding of particles and particles of at least one of the elements capable of forming a compound with lithium, and, if necessary, a step of heat-treating the particles. The present invention relates to a method for producing a lithium secondary battery, characterized by obtaining a negative electrode active material containing an active material embedded in a lithium secondary battery.

【0025】そして、前記負極活物質が炭素質粒子と、
リチウムと化合物を形成可能な元素のうち少なくとも1
種の元素から成る粒子を、機械的な圧接を繰り返し、あ
るいはさらに200〜1200℃の温度で熱処理する方
法により製造され、該粒子が該炭素質物質に埋設され、
かつ(1)該粒子の平均粒径が20μm以下、(2)X
線回折法による該粒子に含まれるリチウムと化合物を形
成可能な元素の炭化物に基づくいずれの回折ピークの強
度ともバックグランド強度に対する強度比が5以下、
(3)該炭素質物質のアルゴンレーザーを用いたラマン
スペクトルによる1580cm−1に対する1360cm
−1のピーク強度比が0.15〜1.5、(4)比表面積
が1〜100m/g、以上4つの条件のうち少なくと
も1つ以上を好ましくは満足し、かつ該炭素質物質にX
線回折法によるd(002)面の間隔が0.335nm
〜0.337nmである該炭素質物質を含有する負極活
物質であること。
The negative electrode active material comprises carbonaceous particles,
At least one of the elements capable of forming a compound with lithium
The particles made of the seed element are produced by a method of repeating mechanical pressing or heat-treating at a temperature of 200 to 1200 ° C., and embedding the particles in the carbonaceous material;
And (1) the average particle size of the particles is 20 μm or less;
The intensity ratio of any diffraction peak based on the carbide of an element capable of forming a compound with lithium contained in the particles by X-ray diffraction to the background intensity is 5 or less,
(3) 1360 cm -1 to 1580 cm -1 by Raman spectrum of the carbonaceous substance using an argon laser
-1 peak intensity ratio of 0.15 to 1.5, (4) specific surface area of 1 to 100 m 2 / g, preferably at least one or more of the above four conditions, and X
The distance between the d (002) planes by a line diffraction method is 0.335 nm.
A negative electrode active material containing the carbonaceous material having a thickness of about 0.337 nm;

【0026】前記負極活物質が炭素質粒子と、リチウム
と化合物を形成可能な元素のうち少なくとも1種の元素
から成る粒子を、炭素前駆体と混合して炭化処理する方
法により製造され、該粒子が該炭素質物質に埋設された
活物質を含む負極活物質であること。
The negative electrode active material is produced by a method of mixing carbonaceous particles and particles comprising at least one element selected from elements capable of forming a compound with lithium with a carbon precursor and carbonizing the mixture. Is a negative electrode active material containing an active material embedded in the carbonaceous material.

【0027】前記負極活物質がリチウムと化合物を形成
可能な元素のうち少なくとも1種の元素から成る粒子を
炭素質物質に埋設した後、さらに炭素前駆体と混合して
炭化処理する方法により製造され、該粒子が該炭素質物
質に埋設された負極活物質であること。
The negative electrode active material is manufactured by embedding particles of at least one element among elements capable of forming a compound with lithium in a carbonaceous material, and further mixing the resultant with a carbon precursor and carbonizing the mixture. And the negative electrode active material in which the particles are embedded in the carbonaceous material.

【0028】前記負極活物質が炭素質粒子と、リチウム
と化合物を形成可能な元素のうち少なくとも1種の元素
から成る粒子を、機械的な圧接を繰り返し、あるいはさ
らに加熱処理する方法により該粒子を該炭素質物質に埋
設した後、さらに炭素前駆体と混合し炭素化処理する方
法により製造され、該粒子が該炭素質物質に埋設された
負極活物質であること。
The negative electrode active material is obtained by subjecting the particles composed of carbonaceous particles and at least one of the elements capable of forming a compound with lithium to mechanical compression welding or further heat treatment. After being embedded in the carbonaceous material, it is manufactured by a method of further mixing with a carbon precursor and carbonizing, and the particles are a negative electrode active material embedded in the carbonaceous material.

【0029】[5](a)リチウム二次電池の製造にあ
たり、負極活物質としてリチウムと化合物を形成するこ
とが可能であり、かつ融点が900℃以上で室温での熱
膨張率が9ppm/K以下である少なくとも1種の元素と
炭素質物質(A)とを機械的に処理する工程、(b)上
記処理して得られた粒子と炭素質物質(B)とを混合す
る工程、(c)上記処理して得られた粒子を炭素化処理
することにより負極活物質を形成する工程、及び(d)
正極、上記負極活物質を含む負極及び非水系電解液ある
いはポリマー電解質を容器内に配置することからなる、
リチウム二次電池の製造方法を提供する。
[5] (a) In manufacturing a lithium secondary battery, it is possible to form a compound with lithium as a negative electrode active material, and has a melting point of 900 ° C. or higher and a coefficient of thermal expansion at room temperature of 9 ppm / K. Mechanically treating the following at least one element and the carbonaceous material (A); (b) mixing the particles obtained by the above-mentioned treatment with the carbonaceous material (B); A) a step of forming a negative electrode active material by subjecting the particles obtained by the above treatment to a carbonization treatment; and
Positive electrode, comprising a negative electrode containing the negative electrode active material and a non-aqueous electrolyte solution or a polymer electrolyte in a container,
Provided is a method for manufacturing a lithium secondary battery.

【0030】前記リチウムと化合物を形成可能な元素と
して、シリコン(Si),ゲルマニウム(Ge),白金
(Pt)、好ましくはSiとGeのいずれか1つである
こと。
The element capable of forming a compound with lithium is silicon (Si), germanium (Ge), platinum (Pt), preferably one of Si and Ge.

【0031】上記工程(a)において、「機械的に処理
する」とは機械的に粉砕,圧接を繰り返すことを意味
し、具体的には、一般的なボールミル,遊星型ボールミ
ル,アトリッター等による粉砕を意味する。
In the above step (a), “mechanically treating” means repeating mechanical pulverization and pressure contact, and specifically includes a general ball mill, a planetary ball mill, an attritor and the like. Means crushing.

【0032】例えばSiやGeの元素の粒子と炭素質物
質(A)とをボールミルを用い、Si粒子の初期の平均
粒径の好ましくは1/2以下、更に好ましくは1/5以
下、特に好ましくは1/10以下となるまで行う。具体
的な粒径で述べれば、好ましくは20μm以下の平均粒
径、より好ましくは5μm以下、特に好ましくは1μm
以下になるよう粉砕を行う。
For example, a particle of Si or Ge element and the carbonaceous substance (A) are mixed with a ball mill, and the initial average particle diameter of the Si particles is preferably 以下 or less, more preferably 1 / or less, particularly preferably. Is performed until it becomes 1/10 or less. In terms of specific particle size, the average particle size is preferably 20 μm or less, more preferably 5 μm or less, and particularly preferably 1 μm or less.
Grinding is performed as follows.

【0033】(a)工程の後熱処理を実施してもよく、
また実施しなくてもよい。実施する場合の温度は200
−1200℃、好ましくは700−1000℃で非酸化
性雰囲気で行う。
A heat treatment may be performed after the step (a).
It is not necessary to carry out. The temperature for implementation is 200
It is carried out in a non-oxidizing atmosphere at -1200C, preferably 700-1000C.

【0034】(b)工程で用いられる炭素質物質(B)
としては、タールのような炭素前駆体を用いることがで
きる。
The carbonaceous substance (B) used in the step (b)
, A carbon precursor such as tar can be used.

【0035】(c)工程における炭素化熱処理は800
−1500℃、好ましくは900−1300℃で行う。
The carbonization heat treatment in the step (c) is 800
-1500 ° C, preferably 900-1300 ° C.

【0036】上記の炭素前駆体は炭素化熱処理により炭
素質物質(B)となる。
The above carbon precursor becomes a carbonaceous substance (B) by a carbonization heat treatment.

【0037】また、本発明のリチウム二次電池で構成さ
れる組電池を電気自動車に搭載することにより、高電圧
で、1回充電での走行距離が長い電気自動車を提供する
ことができる。
Further, by mounting an assembled battery comprising the lithium secondary battery of the present invention on an electric vehicle, it is possible to provide an electric vehicle with a high voltage and a long traveling distance per charge.

【0038】また、本発明のリチウム二次電池は、ハイ
ブリッド自動車用電池としても用いることができる。
The lithium secondary battery of the present invention can also be used as a battery for a hybrid vehicle.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるリチウム二
次電池構成要素について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, components of a lithium secondary battery according to the present invention will be described.

【0040】図1はコイン型リチウム二次電池の基本構
成の一例を示す。
FIG. 1 shows an example of a basic structure of a coin-type lithium secondary battery.

【0041】正極缶1に正極集電体2aと正極合剤2b
からなる正極2を溶接により設置する。また、負極缶3
に負極集電体4aと負極合剤4bからなる負極4を溶接
により設置する。該正極および負極双方に、例えばエチ
レンカーボネイト(EC)とジメチルカーボネイト(D
MC)の混合溶媒に電解質(例えばLiPF)を溶解
した電解液を含浸させ、セパレータ5を挿んで正極と負
極を対向させ、正極缶と負極缶を絶縁性ガスケット6で
圧着してコイン型リチウム二次電池を得る。
In a positive electrode can 1, a positive electrode current collector 2a and a positive electrode mixture 2b
Is installed by welding. In addition, the negative electrode can 3
A negative electrode 4 composed of a negative electrode current collector 4a and a negative electrode mixture 4b is installed by welding. For example, ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (D
MC) is impregnated with an electrolyte solution in which an electrolyte (for example, LiPF 6 ) is dissolved, a separator 5 is inserted, the positive electrode and the negative electrode are opposed to each other, and the positive electrode can and the negative electrode can are pressed with an insulating gasket 6 to form a coin-type lithium Obtain a secondary battery.

【0042】図2は円筒型リチウム二次電池の基本構成
の一例を示す。
FIG. 2 shows an example of the basic structure of a cylindrical lithium secondary battery.

【0043】電極体は、正極集電体11に正極合剤12
を塗布してなる正極13,負極集電体14に負極合剤1
5を塗布してなる負極16、およびセパレータ17で構
成され、正極13,セパレータ17,負極16,セパレ
ータ17の順に積層し、図3に示すようにこれを捲回し
て成る。
The electrode body is composed of a positive electrode current collector 11 and a positive electrode mixture 12.
The negative electrode mixture 1 is applied to the positive electrode 13 and the negative electrode current collector 14 formed by applying
5, a negative electrode 16 and a separator 17 are applied. The positive electrode 13, the separator 17, the negative electrode 16, and the separator 17 are laminated in this order, and are wound as shown in FIG.

【0044】電極体の正極13,負極16はそれぞれ正
極タブ18,負極タブ19が接続されている。該電極体
は、電池缶20に収納され、電池缶20と負極タブ1
9,電池蓋21と正極タブ18がそれぞれ接続されてい
る。電池蓋21は、絶縁性のガスケット22を介して電
池缶20に固定し、電極体と電池缶20内を密封してい
る。また、電極体と電池缶20あるいは電池蓋21との
接触を防止するために、絶縁板23も設けている。密封
された電池缶内にはリチウムイオンを含む電解液が注入
されている。正極の両端の部分は正極合剤は塗布されて
おらず金属箔が露出している。この一方に負極タブが接
合されている。
A positive electrode tab 18 and a negative electrode tab 19 are connected to the positive electrode 13 and the negative electrode 16 of the electrode body, respectively. The electrode body is housed in a battery can 20, and the battery can 20 and the negative electrode tab 1
9, the battery lid 21 and the positive electrode tab 18 are connected respectively. The battery cover 21 is fixed to the battery can 20 via an insulating gasket 22 to seal the electrode body and the inside of the battery can 20. In addition, an insulating plate 23 is also provided to prevent the electrode body from contacting the battery can 20 or the battery lid 21. An electrolyte containing lithium ions is injected into the sealed battery can. Both ends of the positive electrode are not coated with the positive electrode mixture and the metal foil is exposed. A negative electrode tab is joined to one of them.

【0045】図4は角型リチウム二次電池の一例であ
り、(a)は上面図、(b)は断面図を示す。
FIGS. 4A and 4B show an example of a prismatic lithium secondary battery. FIG. 4A is a top view and FIG. 4B is a sectional view.

【0046】該角型リチウム二次電池は、セパレータ3
3の中に正極31,負極32を交互に積層した電極体
を、例えばアルミニウム製電池缶34に挿入する。各電
極の上部に溶接した正極リード35と負極リード37
は、それぞれ正極端子38,負極端子39へ接続する。
正極端子38と負極端子39はパッキン40を介して電
池蓋41に挿入されている。外部ケーブルと電池は、正
極端子38,負極端子39に取り付けたナット50によ
り接続可能である。電池蓋41には、電池内部の圧力が
上昇したときに、電池内部に蓄積したガスを放出するた
めの安全弁、並びに電解液注液口を設置する。安全弁
は、ガス放出口42,Oリング43,封止ボルト44か
ら成る。注液口は注入口45,Oリング46,封止ボル
ト47から構成される。電池缶34と電池蓋41をレー
ザー溶接した後、注入口45から電解液を導入し、注入
口45を封止ボルト47で密閉して、角型リチウム二次
電池を得る。
The prismatic lithium secondary battery comprises a separator 3
An electrode body in which a positive electrode 31 and a negative electrode 32 are alternately stacked in 3 is inserted into, for example, an aluminum battery can 34. Positive electrode lead 35 and negative electrode lead 37 welded on top of each electrode
Are connected to a positive terminal 38 and a negative terminal 39, respectively.
The positive terminal 38 and the negative terminal 39 are inserted into the battery cover 41 via the packing 40. The external cable and the battery can be connected by a nut 50 attached to the positive terminal 38 and the negative terminal 39. The battery cover 41 is provided with a safety valve for discharging gas accumulated inside the battery when the pressure inside the battery rises, and an electrolyte injection port. The safety valve includes a gas outlet 42, an O-ring 43, and a sealing bolt 44. The liquid inlet comprises an inlet 45, an O-ring 46, and a sealing bolt 47. After the battery can 34 and the battery lid 41 are laser-welded, an electrolyte is introduced from the inlet 45, and the inlet 45 is sealed with a sealing bolt 47 to obtain a prismatic lithium secondary battery.

【0047】図5は上述の角型リチウム二次電池を直列
接続してなる組電池を示す。
FIG. 5 shows an assembled battery in which the above-described prismatic lithium secondary batteries are connected in series.

【0048】上述の角型リチウム二次電池51の電池蓋
41を上方に向け、側面が対向するように一列に配置し
て、8直列接続の組電池を組み立てる。
The battery pack 41 of the above-described prismatic lithium secondary battery 51 is arranged in a line with the battery cover 41 facing upward and the side faces facing each other, and an eight-series connected battery pack is assembled.

【0049】電池51の対向面の間にスペーサー52を
高さ方向に沿って2枚ずつ挿入する。
The spacers 52 are inserted two by two along the height direction between the opposing surfaces of the batteries 51.

【0050】組電池の側面と前後に取り付けたステンレ
ス製金属板53と固定部品58をボルト59で固定し
て、電池51の内側向きに圧力が加わるように締め付け
る。ステンレス製金属板53にリブ状の突起部60を形
成する。それぞれの角型電池51の正極端子,負極端子
は、全電池が直列接続になるように電流ケーブルで接続
され、組電池の正極端子54,負極端子55へ結線す
る。さらに、各電池51の正極端子,負極端子は、それ
ぞれ正極電圧入力ケーブル,負極電圧入力ケーブルを介
して制御回路基板56に接続され、組電池の充放電制御
のために各電池の電圧と電流を計測できる。制御回路基
板56はマイコンを装着しており、少なくとも1個の電
池51の電圧と電流の一方が設定範囲から外れた際に、
該組電池の充放電を停止する機能を持つ。末端から4番
目の位置にある電池の側面に熱電対57を取り付け、温
度信号を制御回路基板56へ送り、電池温度が設定温度
を超えたときに充放電を停止するようにする。本発明で
は、電極体が短冊状電極の積層型であったが、偏平で長
円状の捲回型であっても、同様な組電池を構成できる。
The stainless steel metal plate 53 attached to the side and front and rear of the battery pack and the fixing part 58 are fixed with bolts 59 and tightened so that pressure is applied inward of the battery 51. A rib-shaped projection 60 is formed on a stainless steel metal plate 53. The positive terminal and the negative terminal of each square battery 51 are connected by a current cable so that all the batteries are connected in series, and are connected to the positive terminal 54 and the negative terminal 55 of the assembled battery. Further, the positive terminal and the negative terminal of each battery 51 are connected to a control circuit board 56 via a positive voltage input cable and a negative voltage input cable, respectively, and control the voltage and current of each battery for charge / discharge control of the assembled battery. Can be measured. The control circuit board 56 is equipped with a microcomputer, and when one of the voltage and current of at least one battery 51 goes out of the set range,
It has a function of stopping charging and discharging of the battery pack. A thermocouple 57 is attached to the side of the battery at the fourth position from the end, and a temperature signal is sent to the control circuit board 56 so that charging and discharging are stopped when the battery temperature exceeds a set temperature. In the present invention, the electrode body is a stacked type of strip-shaped electrodes. However, a similar assembled battery can be formed even if the electrode body is a flat and oblong wound type.

【0051】本発明において、前記負極活物質はリチウ
ムと化合物を形成可能な元素のうち少なくとも1種の元
素から成る粒子が含まれていなければならない。
In the present invention, the negative electrode active material must contain particles composed of at least one of the elements capable of forming a compound with lithium.

【0052】リチウムと化合物を形成可能な元素とは、
具体的にはシリコン(Si),ゲルマニウム(Ge),
白金(Pt)が好ましい。粉末の取り扱い,製造プロセ
ス,コスト等の点で、Si,Geが好ましい。この粒子
は、上記元素単体でも、上記元素を含む合金や金属間化
合物であっても、あるいは上記元素単体のみで構成され
た粒子の混合粒子であってもよく、電気化学的にリチウ
ムイオンを挿入,脱離させることができる物質であれば
よい。
The element capable of forming a compound with lithium is
Specifically, silicon (Si), germanium (Ge),
Platinum (Pt) is preferred. Si and Ge are preferable in terms of handling of powder, manufacturing process, cost, and the like. The particles may be the above-described elemental element, an alloy or an intermetallic compound containing the above-mentioned element, or a mixed particle of particles composed only of the above-mentioned elemental element, and electrochemically insert lithium ions. , Any substance that can be desorbed may be used.

【0053】負極活物質中のリチウムと化合物を形成可
能な元素の少なくとも1種からなる粒子は、平均粒径が
20μmを超えるとリチウム二次電池のサイクル寿命が
著しく短くなる。平均粒径が小さくなると負極活物質と
しての特性が向上する傾向にあるが、平均粒径が小さく
なりすぎると大気中で激しく酸化し、負極作製工程にお
ける取り扱い上好ましくない。従って、粒子の平均粒径
は0.1〜20μmの範囲にあることが好ましい。さら
に0.5〜5μmがより好ましい。
When the average particle diameter of particles of at least one element capable of forming a compound with lithium in the negative electrode active material exceeds 20 μm, the cycle life of the lithium secondary battery is significantly shortened. When the average particle size is small, the characteristics as a negative electrode active material tend to be improved. However, when the average particle size is too small, it is violently oxidized in the air, which is not preferable in handling in the negative electrode preparation step. Therefore, the average particle size of the particles is preferably in the range of 0.1 to 20 μm. Further, the thickness is more preferably 0.5 to 5 μm.

【0054】上記粒子は炭素質物質に埋設あるいは内包
されており、表面が炭素質物質で完全に覆われた粒子と
炭素質物質の外部に一部を露出している粒子が存在す
る。粒子表面が炭素質物質で完全に覆われることが好ま
しいが、炭素質物質の外部に一部を露出していてもよ
い。また、負極活物質の一つの粒子中には、炭素質物質
に埋設された1個あるいは複数個の上記粒子が存在す
る。特に、多数の上記粒子が存在しても炭素質物質に埋
設されていれば特性上問題とはならない。
The above-mentioned particles are embedded or included in the carbonaceous material, and there are a particle whose surface is completely covered with the carbonaceous material and a particle partially exposed to the outside of the carbonaceous material. It is preferable that the particle surface is completely covered with the carbonaceous material, but a part of the particle surface may be exposed outside. In addition, one or a plurality of the above-described particles embedded in the carbonaceous material exist in one particle of the negative electrode active material. In particular, even if a large number of the above particles are present, there is no problem in characteristics as long as they are embedded in the carbonaceous material.

【0055】上記の負極活物質状態は、負極活物質の断
面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより
判断できる。
The state of the negative electrode active material can be determined by observing the cross section of the negative electrode active material with a scanning electron microscope (SEM).

【0056】リチウムと化合物を形成可能な粒子の粒径
は、負極活物質の断面において観察される上記粒子の粒
径分布を測定することにより求めた。この時、測定した
上記粒子の個数は、各負極活物質とも500〜1500
個であった。また、負極活物質の断面観察で、上記粒子
の周囲に炭素質物質が存在することが確認されれば、上
記粒子が炭素質物質に埋設されていると判断できる。
The particle size of the particles capable of forming a compound with lithium was determined by measuring the particle size distribution of the particles observed in the cross section of the negative electrode active material. At this time, the number of the particles measured was 500 to 1500 for each negative electrode active material.
Was individual. Further, if it is confirmed by observation of a cross section of the negative electrode active material that a carbonaceous material exists around the particles, it can be determined that the particles are embedded in the carbonaceous material.

【0057】上記粒子が炭素質物質に埋設された活物質
における、上記粒子の含有割合は、重量比で0.01〜
0.8が好ましく、さらに0.05〜0.7が好ましく、
0.1〜0.5が好ましく、特に0.15〜0.3が好まし
い。
The content ratio of the particles in the active material in which the particles are embedded in the carbonaceous material is 0.01 to 0.005 by weight.
0.8 is preferable, and 0.05 to 0.7 is more preferable.
It is preferably from 0.1 to 0.5, and particularly preferably from 0.15 to 0.3.

【0058】前記粒子が埋設されている炭素質物質
(A)は、結晶性炭素領域が含まれていなければならな
い。炭素質物質(A)が非晶質炭素の場合、結晶性炭素
に比べその充放電特性が劣る。
The carbonaceous material (A) in which the particles are embedded must contain a crystalline carbon region. When the carbonaceous substance (A) is amorphous carbon, its charge / discharge characteristics are inferior to crystalline carbon.

【0059】炭素質物質(A)は、炭素質物質(B)よ
りd(002)が小さい方が好ましい。これは、炭素質
物質(B)より炭素質物質(A)の方が結晶の完全度が
高いことを意味する。炭素質物質(A)のd(002)
が0.335nm〜0.345nmであることが好まし
い。さらに、0.335nm〜0.340nmが好まし
く、特に0.335nm〜0.338nmが好ましい。
The carbonaceous substance (A) preferably has a smaller d (002) than the carbonaceous substance (B). This means that the carbonaceous material (A) has higher crystal perfection than the carbonaceous material (B). D (002) of carbonaceous substance (A)
Is preferably from 0.335 nm to 0.345 nm. Further, the thickness is preferably from 0.335 nm to 0.340 nm, and particularly preferably from 0.335 nm to 0.338 nm.

【0060】本発明でのX線回折法には、CuKα線,
管電圧50kV,管電流250mAのX線を用いて、
0.002〜0.01degステップで測定した。d(00
2)面からの回折に相当する回折曲線を平滑化し、バッ
クグランドを削除して実質のd(002)回折補正曲線
を得た。この補正曲線のピークはd(002)面の回折
角をθとして、2θで表わされる。下式からd(00
2)を求めた。
The X-ray diffraction method according to the present invention includes CuKα ray,
Using X-rays with a tube voltage of 50 kV and a tube current of 250 mA,
It was measured in 0.002-0.01 deg steps. d (00
2) The diffraction curve corresponding to the diffraction from the plane was smoothed, and the background was removed to obtain a substantial d (002) diffraction correction curve. The peak of this correction curve is represented by 2θ, where θ is the diffraction angle of the d (002) plane. From the following equation, d (00
2) was determined.

【0061】d(002)=λ/(2sinθ) λ=0.15418nm 炭素質物質によっては、d(002)回折ピークが複数
に分離するが、最大強度をもつピークに対応するd(0
02)面の間隔は0.335nm〜0.345nmであ
る。
D (002) = λ / (2 sin θ) λ = 0.15418 nm Depending on the carbonaceous material, the d (002) diffraction peak separates into a plurality, but d (0) corresponding to the peak having the maximum intensity.
The distance between the (02) planes is 0.335 nm to 0.345 nm.

【0062】一方、上記補正曲線から以下の式を用い
て、C軸方向の結晶子の大き(Lc)が求められる。
On the other hand, the crystallite size (Lc) in the C-axis direction is obtained from the above correction curve using the following equation.

【0063】Lc=K・λ/(β・μCOSθ) K =0.9 λ =0.15418nm β:半価幅(ラジアン) 上記補正曲線から求められるLcは、0.5nm以上が
好ましく、さらに1nm〜100nmが好ましく、5n
m〜80nmがより好ましく、さらには10nm〜60
nmが好ましい。特に15nm〜50nmが好ましい。
Lc = K · λ / (β · μCOSθ) K = 0.9 λ = 0.15418 nm β: Half width (radian) Lc obtained from the above correction curve is preferably 0.5 nm or more, and more preferably 1 nm. 100100 nm is preferred, and 5n
m to 80 nm, more preferably 10 nm to 60 nm.
nm is preferred. Particularly, the thickness is preferably from 15 nm to 50 nm.

【0064】炭素質物質(B)は炭素質物質(A)より硬
質であることが好ましい。負極活物質としての機能を維
持するためには、外周の炭素質物質が硬質であることに
より活物質の形状を維持し、かつ内部のより柔軟な炭素
質物質によりリチウムと化合物を形成可能な粒子の膨張
収縮に伴う歪みを緩和することが必要と考えられる。
The carbonaceous substance (B) is preferably harder than the carbonaceous substance (A). In order to maintain the function as a negative electrode active material, particles that can form a compound with lithium by maintaining the shape of the active material by the fact that the carbonaceous material on the outer periphery is hard and by using the softer carbonaceous material inside It is considered necessary to alleviate the strain accompanying the expansion and contraction of.

【0065】炭素質物質の硬度は、ナノインデンテーシ
ョン機能を有すマイクロビッカース硬度計を用いて測定
した。まず、リチウムと化合物を形成可能な粒子を埋設
する炭素質物質を樹脂に埋め込み、機械研磨により平滑
な断面を露呈させる。そして、所望の炭素質物質位置を
マイクロビッカース硬度計で測定する。ここでは、ピラ
ミッド型の圧子を用い、荷重は0.5〜5gを採用し
た。リチウムと化合物を形成可能な粒子に近い部分の炭
素質物質に対する外周部の炭素質物質の硬度比は、炭素
質物質(A)および(B)の組み合わせにより適正範囲
が変動する。上記硬度比は、1.1以上が好ましい。ま
た、好ましくは1.2〜10.0、さらには1.5〜5.0
が好ましい。
The hardness of the carbonaceous material was measured using a micro Vickers hardness meter having a nanoindentation function. First, a carbonaceous substance for embedding particles capable of forming a compound with lithium is embedded in a resin, and a smooth cross section is exposed by mechanical polishing. Then, a desired carbonaceous substance position is measured with a micro Vickers hardness tester. Here, a pyramid type indenter was used, and the load was 0.5 to 5 g. The appropriate range of the hardness ratio of the carbonaceous material in the outer peripheral portion to the carbonaceous material in the portion close to particles capable of forming a compound with lithium varies depending on the combination of the carbonaceous materials (A) and (B). The hardness ratio is preferably 1.1 or more. Also, preferably 1.2 to 10.0, more preferably 1.5 to 5.0.
Is preferred.

【0066】炭素質物質の結晶性は、波長0.5145
nmのアルゴンレーザーを用いたラマンスペクトル分布
により評価される。1580cm−1付近のピークはc面
が積層,形成された結晶構造に対応し、1360cm−1
付近のピークは乱れた非晶質構造に対応する。1580
cm−1付近のピークとは1570〜1620cm−1の範
囲にあるピークであり、1360cm−1付近のピークと
は1350〜1370cm−1の範囲にあるピークであ
る。結晶性炭素の割合が非晶質炭素に比べ多くなると、
アルゴンレーザーラマンスペクトルの1580cm−1
近のピーク強度に対する1360cm−1付近のピーク強
度比(R値)は小さくなり、非晶質炭素の割合が多くな
ると大きくなる。炭素質物質(B)での被覆処理を施す
前後でのアルゴンレーザーラマンスペクトルを測定する
ことにより、炭素質物質(B)の結晶性を判断すること
ができる。炭素質物質(B)での被覆処理を施す前のR
値より被覆処理後のR値が大きければ、炭素質物質
(B)は非晶質炭素で構成されている。
The crystallinity of the carbonaceous material is determined to be at a wavelength of 0.5145.
It is evaluated by Raman spectrum distribution using an argon laser of nm. Peak around 1580 cm -1 corresponds to the crystal structure c plane laminate was formed, 1360 cm -1
The nearby peaks correspond to the disordered amorphous structure. 1580
The peak in the vicinity cm -1 is a peak in the range of 1570~1620cm -1, the peak around 1360 cm -1 is a peak in the range of 1350 -1. When the proportion of crystalline carbon is higher than that of amorphous carbon,
Peak intensity ratio in the vicinity of 1360 cm -1 to the peak intensity near 1580 cm -1 in an argon laser Raman spectrum (R value) becomes small, increase the proportion of the amorphous carbon increases. By measuring the argon laser Raman spectrum before and after performing the coating treatment with the carbonaceous substance (B), the crystallinity of the carbonaceous substance (B) can be determined. R before coating with carbonaceous material (B)
If the R value after the coating treatment is larger than the value, the carbonaceous substance (B) is composed of amorphous carbon.

【0067】炭素質物質を形成する方法として、炭素前
駆体を炭化処理する方法がある。例えば石油ピッチ,石
炭ピッチ等の易黒鉛化前駆体、あるいは等方性ピッチ,
ポリアクリルニトリル,フェノール樹脂,フラン樹脂、
等の難黒鉛化前駆体が用いられる。炭素質物質(A)の
形成には、易黒鉛化前駆体を用いることが好ましい。
As a method of forming a carbonaceous substance, there is a method of carbonizing a carbon precursor. For example, graphitizable precursors such as petroleum pitch, coal pitch, etc., or isotropic pitch,
Polyacrylonitrile, phenolic resin, furan resin,
And the like are used. For the formation of the carbonaceous substance (A), it is preferable to use a graphitizable precursor.

【0068】易黒鉛化前駆体で炭素質物質(A)を形成
した場合は、炭素質物質(B)の形成には難黒鉛化前駆
体を用いることが好ましい。炭素前駆体の炭化処理温度
は、高温になるとリチウムと化合物を形成可能な粒子が
炭化物を形成したり、溶融するために、800〜150
0℃、特に900〜1200℃が好ましい。また、炭化
処理雰囲気は、不活性ガス中あるいは窒素ガス中が好ま
しい。
When the carbonaceous substance (A) is formed from the easily graphitizable precursor, it is preferable to use a non-graphitizable precursor for forming the carbonaceous substance (B). When the carbonization temperature of the carbon precursor is high, the particles capable of forming a compound with lithium form carbides or melt at a high temperature.
0 ° C, particularly 900-1200 ° C, is preferred. The carbonization atmosphere is preferably in an inert gas or a nitrogen gas.

【0069】一方、炭素粒子を機械的な圧接により、リ
チウムと化合物を形成可能な少なくとも1つの元素から
なる粒子が密着できる状態に炭素質物質を形成すること
ができる。圧接を行う前段階の炭素質粒子は、結晶性炭
素および非晶質炭素が用いられるが、結晶性炭素である
ことがより好ましい。
On the other hand, the carbonaceous substance can be formed by mechanical pressure welding of carbon particles so that particles made of at least one element capable of forming a compound with lithium can be in close contact with each other. Crystalline carbon and amorphous carbon are used as the carbonaceous particles at the stage prior to pressure welding, but crystalline carbon is more preferable.

【0070】炭素質粒子と、リチウムと化合物を形成可
能な少なくとも1つの元素からなる粒子とに機械的な圧
接を施すためには、上記粒子同士が密着するような外力
を加えることが必要であり、このような挙動を生じさせ
しめる装置が用いられる。上記装置としては、遊星型の
ボールミル装置のようにボールと容器壁あるいはボール
同士の衝突の際に機械的な圧接を施すことができる装
置、所定の間隙に設定された容器と圧接用へらの間で機
械的な圧接を施すことができる装置、等を用いることが
できる。上記装置を用いることで、炭素質粒子と、リチ
ウムと化合物を形成可能な少なくとも1つの元素からな
る粒子を、機械的な圧接を繰り返して、前記粒子を炭素
質物質に埋設することができる。
In order to mechanically press the carbonaceous particles and the particles made of at least one element capable of forming a compound with lithium, it is necessary to apply an external force so that the particles adhere to each other. A device that causes such behavior is used. Examples of the above-mentioned device include a device such as a planetary ball mill device capable of mechanically pressing the ball in the event of collision between the ball and the container wall or between the balls, a space between the container set at a predetermined gap and a pressing spatula. For example, a device capable of mechanically applying pressure can be used. By using the above-described apparatus, the carbonaceous particles and the particles made of at least one element capable of forming a compound with lithium can be embedded in the carbonaceous material by repeating mechanical pressure welding.

【0071】上記方法によりリチウムと化合物を形成可
能な少なくとも1つの元素からなる粒子上に形成された
炭素質物質は、比表面積を増大させるが、それ以前の炭
素質粒子の物性をある程度維持している。特に、粒径が
小さく比表面積が大きい炭素粒子であると、所定の物性
をもつ負極活物質を得ることができないので、上記炭素
粒子の比表面積は100m/g以下が好ましく、さら
に0.5〜50m/gが好ましい。また、前記炭素粒
子は、d(002)が0.335nm〜0.345nmで
あることが好ましい。さらに、0.335nm〜0.34
0nmが好ましく、0.335nm〜0.337nmがよ
り好ましい。機械的な圧接操作後、熱処理は実施しなく
ても良いが、200〜1200℃、特に900〜110
0℃で熱処理することが好ましい。この時の雰囲気は、
酸化を防ぐことができる雰囲気であれば、不活性ガス
中,窒素ガス中,真空中のいずれであってもよい。
The carbonaceous substance formed on the particles comprising at least one element capable of forming a compound with lithium by the above method increases the specific surface area, but maintains the physical properties of the previous carbonaceous particles to some extent. I have. In particular, if the carbon particles have a small particle size and a large specific surface area, a negative electrode active material having predetermined physical properties cannot be obtained. Therefore, the specific surface area of the carbon particles is preferably 100 m 2 / g or less, and more preferably 0.5 m 2 / g. 5050 m 2 / g is preferred. Further, the carbon particles preferably have d (002) of 0.335 nm to 0.345 nm. Furthermore, 0.335 nm to 0.34
0 nm is preferable, and 0.335 nm to 0.337 nm is more preferable. After the mechanical pressing operation, the heat treatment may not be performed, but is performed at 200 to 1200 ° C., particularly 900 to 110 ° C.
Heat treatment at 0 ° C. is preferred. The atmosphere at this time is
As long as the atmosphere can prevent oxidation, any of an inert gas, a nitrogen gas, and a vacuum may be used.

【0072】この方法により、炭素質物質(A)を形成
した場合には、炭素質物質(B)の形成には易黒鉛化前
駆体および難黒鉛化前駆体を用いることができる。特
に、易黒鉛化前駆体が好ましい。
When the carbonaceous substance (A) is formed by this method, a non-graphitizable precursor and a non-graphitizable precursor can be used for forming the carbonaceous substance (B). Particularly, a graphitizable precursor is preferable.

【0073】上記方法により得られる負極活物質は、比
表面積が大きくなると不可逆容量が増加し、小さくなる
と塗布性能が悪化する。このため、比表面積は1〜10
0m/gが好ましく、特に2〜50m/gが好まし
い。また、炭素質物質のd(002)面が0.335n
m〜0.345nmであることが好ましい。さらに、0.
335nm〜0.340nmが好ましく、0.335nm
〜0.337nmがより好ましい。
In the negative electrode active material obtained by the above method, the irreversible capacity increases as the specific surface area increases, and the coating performance deteriorates as the specific surface area decreases. Therefore, the specific surface area is 1 to 10
0 m 2 / g are preferred, particularly 2~50m 2 / g are preferred. Also, the d (002) plane of the carbonaceous material is 0.335 n.
It is preferably from m to 0.345 nm. In addition,
335 nm to 0.340 nm is preferable, and 0.335 nm
~ 0.337 nm is more preferable.

【0074】リチウム二次電池を作製するためには、種
々の構成要素を必要とする。
In order to manufacture a lithium secondary battery, various components are required.

【0075】正極活物質としては、リチウムコバルト酸
化物(LiCoO),リチウムニッケル酸化物(L
NiO),リチウムマンガン酸化物(LiMn
,LiMnO)、およびリチウムニッケルコ
バルト酸化物(LiNiCo(1−y))等の
複合酸化物が使用できる。ここで、0≦x≦1.2,0
≦y≦1である。つまり、これらは化学量論組成でもよ
いが、化学量論組成から僅かにずれた酸化物であっても
よい。これらの物質は平均粒径3〜40μmが好まし
い。
As the positive electrode active material, lithium cobalt oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel oxide (L
i x NiO 2), lithium manganese oxide (Li x Mn
Composite oxides such as 2 O 4 , Li x MnO 3 ), and lithium nickel cobalt oxide (Li x Ni y Co (1-y) O 2 ) can be used. Here, 0 ≦ x ≦ 1.2,0
≦ y ≦ 1. That is, they may have a stoichiometric composition, but may also be oxides slightly deviating from the stoichiometric composition. These substances preferably have an average particle size of 3 to 40 μm.

【0076】電解液は、リチウム塩を電解質として溶解
させた有機溶媒が用いられる。
As the electrolytic solution, an organic solvent in which a lithium salt is dissolved as an electrolyte is used.

【0077】有機溶媒としては、例えば、ブチレンカー
ボネイト,プロピレンカーボネート,ジエチルカーボネ
イト,エチルメチルカーボネイト,エチレンカーボネー
ト,ジメチルカーボネート,メチルカーボネート、1,
2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン,エ
トキシメトキシエタン、γ−ブチルラクトン、γ−バレ
ロラクトン,ジプロピルカーボネート,テトラヒドロフ
ラン、2−メチルテトラヒドロフラン,ジオキサン,ジ
メチルスルホキシド,スルホラン,メチルスルホラン,
アセトニトリル,酢酸メチル,ぎ酸メチル等の有機溶媒
あるいはこれらの2種以上の混合溶媒が用いられる。
Examples of the organic solvent include butylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl carbonate, 1,
2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, γ-butyl lactone, γ-valerolactone, dipropyl carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyl sulfoxide, sulfolane, methyl sulfolane,
Organic solvents such as acetonitrile, methyl acetate, methyl formate and the like, or a mixed solvent of two or more thereof are used.

【0078】電解質としては、六フッ化リン酸リチウム
(LiPF),ホウフッ化リチウム(LiBF),
過塩素酸リチウム(LiClO),ビストリフルオロ
メチルスルホニルイミドリチウム(LiN(CFSO
)),六フッ化砒素リチウム(LiAsF),ト
リフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF
)等のリチウム塩が用いられる。特に、六フッ化リ
ン酸リチウム(LiPF),ホウフッ化リチウム(L
iBF),過塩素酸リチウム(LiClO),ビス
トリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム(LiN
(CFSO))が好ましい。有機溶媒に対する電
解質の溶解量は、0.5〜2.0モル/リットルが好まし
い。
As the electrolyte, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ),
Lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN (CF 2 SO
2 ) 2 ), lithium arsenic hexafluoride (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 2 S)
A lithium salt such as O 3 ) is used. In particular, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (L
iBF 4 ), lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide (LiN
(CF 2 SO 2 ) 2 ) is preferred. The amount of the electrolyte dissolved in the organic solvent is preferably 0.5 to 2.0 mol / liter.

【0079】正極および負極の導電材として、黒鉛、非
晶質あるいはこれらが混在する炭素を用い、平均粒径と
して30μm以下,比表面積で1〜300m/gが好
ましい。また直径5〜10μm,長さ10〜30μmの
炭素短繊維を用いることが好ましい。
As the conductive material for the positive electrode and the negative electrode, graphite, amorphous or carbon containing these materials is used, and the average particle diameter is preferably 30 μm or less, and the specific surface area is preferably 1 to 300 m 2 / g. It is preferable to use short carbon fibers having a diameter of 5 to 10 μm and a length of 10 to 30 μm.

【0080】一方、電解液との反応性が小さい金属粒子
を導電材として用いることもできる。例えば、負極では
ニッケル,コバルト,鉄,銅,チタン,クロムおよびこ
れらを含有する合金であり、正極ではニッケル,コバル
ト,鉄,チタン,クロム,アルミニウムおよびこれらを
含有する合金である。これらの金属粒子は、プレスによ
り粒子を変形させることが困難であり、粒径が大きくな
ると塗布性が悪くなるため、平均粒径は30μm以下が
好ましい。
On the other hand, metal particles having low reactivity with the electrolytic solution can be used as the conductive material. For example, the negative electrode is nickel, cobalt, iron, copper, titanium, chromium and alloys containing them, and the positive electrode is nickel, cobalt, iron, titanium, chromium, aluminum and alloys containing these. It is difficult for these metal particles to deform the particles by pressing, and as the particle size increases, the applicability deteriorates. Therefore, the average particle size is preferably 30 μm or less.

【0081】結着材は活物質、導電材と集電体を連結さ
せる役割を担う。結着材は、ポリ弗化ビニリデン(PV
DF),エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EP
DM),ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ポ
リエチレン,ポリプロピレン,ポリスチレン,ポリビニ
ルピリジン,クロロスルホン化ポリエチレン,ラテック
ス等の樹脂を用いることができる。また、活物質,導電
材,結着材を合わせた合剤のうち、結着材は2〜20重
量%であることが好ましい。特に、正極の結着材は2〜
10重量%、負極は5〜15重量%がより好ましい。
The binder plays a role of connecting the active material, the conductive material and the current collector. The binder is polyvinylidene fluoride (PV
DF), ethylene-propylene-diene copolymer (EP
Resins such as DM), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinylpyridine, chlorosulfonated polyethylene, and latex can be used. Further, the binder is preferably 2 to 20% by weight of the mixture of the active material, the conductive material and the binder. In particular, the binder for the positive electrode is 2 to
More preferably, the content of the negative electrode is 10% by weight, and the content of the negative electrode is 5 to 15% by weight.

【0082】集電体は、負極においては銅,ニッケルあ
るいはステンレス製の箔あるいはスポンジ金属が用いら
れる。
For the current collector, copper, nickel or stainless steel foil or sponge metal is used for the negative electrode.

【0083】また、正極においてはアルミニウム,ニッ
ケルあるいはステンレス製の箔あるいはスポンジ金属が
用いられる。一般には、銅製の負極集電体とアルミニウ
ム製の正極集電体の組み合せが好まれる。これらの箔
は、圧延箔である方が強度が高くて好ましいが、電解箔
であってもよい。また、箔の厚さは100μm以下が好
ましく、特に8〜40μmが好ましい。
For the positive electrode, aluminum, nickel or stainless steel foil or sponge metal is used. Generally, a combination of a negative electrode current collector made of copper and a positive electrode current collector made of aluminum is preferred. These foils are preferably rolled foils because of their higher strength, but may be electrolytic foils. Further, the thickness of the foil is preferably 100 μm or less, particularly preferably 8 to 40 μm.

【0084】セパレータは、電解液のイオン導電性が低
抵抗であり、電解液との反応性がなく、溶液保持性に優
れるシート状のものあるいはポリマー電解質が用いられ
る。シート状セパレータは、ポリプロピレン,ポリエチ
レン,ポリオレフィン,ポリエステル,ポリテトラフル
オロエチレン,ポリフロン等の多孔質膜やガラス繊維と
上記高分子からなる不織布を用いることができる。特
に、ポリプロピレン,ポリエチレン,ポリオレフィン製
の多孔子膜が好ましい。ポリマー電解質は、ポリエチレ
ンオキサイド,ポリプロピレンオキサイド,ポリフッ化
ビニリデン,ポリアクリルアミド等をポリマーマトリッ
クスとして前記電解質をポリマーマトリックス中に溶解
した複合体、あるいはさらに溶媒を含有するゲル架橋
体,低分子量ポリエチレンオキサイド,クラウンエーテ
ル等のイオン解離基をポリマー主鎖にグラフト化したポ
リマー電解質,高分子重合体に前記電解液を含有させた
ゲル状ポリマー電解質が用いられる。
As the separator, a sheet-like or polymer electrolyte which has low resistance to the ionic conductivity of the electrolytic solution, has no reactivity with the electrolytic solution, and is excellent in the solution holding property is used. As the sheet-like separator, a porous film such as polypropylene, polyethylene, polyolefin, polyester, polytetrafluoroethylene, or polyflon, or a nonwoven fabric made of glass fiber and the above polymer can be used. Particularly, a porous membrane made of polypropylene, polyethylene, or polyolefin is preferable. The polymer electrolyte may be a complex obtained by dissolving the electrolyte in a polymer matrix using polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyacrylamide, or the like as a polymer matrix, or a gel cross-linked body further containing a solvent, low molecular weight polyethylene oxide, crown ether. For example, a polymer electrolyte in which an ion dissociating group such as described above is grafted to the polymer main chain, and a gel polymer electrolyte in which a high molecular weight polymer contains the above electrolytic solution are used.

【0085】本発明のリチウム二次電池は、正極活物
質,正極導電材,結着剤,正極集電体より構成される正
極と、負極活物質,結着剤,負極集電体、あるいはさら
に負極導電材を加えた負極との間にセパレータを挿み積
層した電極体,電解液,電極体と電解液を密封し、かつ
電極体と接続された電池容器で構成される。
The lithium secondary battery of the present invention comprises a positive electrode comprising a positive electrode active material, a positive electrode conductive material, a binder, and a positive electrode current collector, and a negative electrode active material, a binder, a negative electrode current collector, or It is composed of an electrode body, an electrolytic solution, an electrode body and an electrolytic solution, which are laminated by inserting a separator between the negative electrode to which the negative electrode conductive material is added, and a battery container connected to the electrode body.

【0086】電極体は、正極,セパレータ,負極を積層
して、各電極からタブを取り出した構造であっても、タ
ブを接続した短冊状の各電極を積層して捲回した構造で
も、あるいはタブを接続した短冊状の各電極を積層して
捲回した後偏平に変形させた構造であってもよい。すな
わち、対向する正極と負極の間にセパレータを挿んだ電
極体を有す電池であればよい。
The electrode body may have a structure in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked and tabs are taken out from each electrode, a structure in which strip-shaped electrodes connected to tabs are stacked and wound, or A structure in which strip-shaped electrodes connected to tabs are stacked, wound, and then deformed flat may be used. That is, any battery having an electrode body in which a separator is inserted between the opposed positive and negative electrodes may be used.

【0087】本発明を適用した非水系電解液リチウム二
次電池は、従来のリチウム二次電池に比べ、高容量化,
長寿命化できる。
The non-aqueous electrolyte lithium secondary battery to which the present invention is applied has a higher capacity and a higher capacity than a conventional lithium secondary battery.
The service life can be extended.

【0088】本発明のリチウム二次電池は、各種携帯電
子機器に用いられ、特にノート型パソコン,ノート型ワ
ープロ,パームトップ(ポケット)パソコン,携帯電
話,PHS,携帯ファックス,携帯プリンター,ヘッド
フォンステレオ,ビデオカメラ,携帯テレビ,ポータブ
ルCD,ポータブルMD,電動髭剃り機,電子手張,ト
ランシーバー,電動工具,ラジオ,テープレコーダ,デ
ジタルカメラ,携帯コピー機,携帯ゲーム機等に用いる
ことができる。
The lithium secondary battery of the present invention is used for various portable electronic devices. In particular, a notebook personal computer, a notebook word processor, a palmtop (pocket) personal computer, a portable telephone, a PHS, a portable fax, a portable printer, a headphone stereo, It can be used for video cameras, portable televisions, portable CDs, portable MDs, electric shavers, electronic shackles, transceivers, electric tools, radios, tape recorders, digital cameras, portable copiers, portable game machines and the like.

【0089】また、更に電気自動車,ハイブリッド自動
車,自動販売機,電動カート,ロードレベリング用蓄電
システム,家庭用蓄電器,分散型電力貯蔵機システム
(据置型電化製品に内蔵),非常時電力供給システム等
の二次電池として用いることができる。
Further, electric vehicles, hybrid vehicles, vending machines, electric carts, power storage systems for load leveling, home storage devices, distributed power storage systems (built-in stationary appliances), emergency power supply systems, etc. Can be used as a secondary battery.

【0090】以下、本発明の適用例について図表を参照
し説明する。
Hereinafter, application examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0091】[0091]

【実施例1】平均粒径10μmのシリコン粒子と平均粒
径20μmの黒鉛粒子を重量比50:50で配合した。
該配合物を遊星型ボールミル装置を用いて機械的な圧接
を繰り返す、ボールミル処理を24時間施した。ボール
ミル容器およびボールはステンレス製で、粉末調整およ
びボールミル処理はアルゴン雰囲気で行った。
Example 1 Silicon particles having an average particle size of 10 μm and graphite particles having an average particle size of 20 μm were blended at a weight ratio of 50:50.
This composition was subjected to ball milling for 24 hours by repeating mechanical pressing with a planetary ball mill. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill treatment were performed in an argon atmosphere.

【0092】前記で得られた複合材の断面をSEMで観
察した結果、シリコン粒子は平均粒径が1.2μmで、
炭素質物質(黒鉛粒子)に埋設されていた。また、X線
回折により分析した結果、炭素およびシリコンからの回
折を示すピークが観察された。炭素のd(002)面の
間隔は0.3359nmであった。R値は0.3であっ
た。
As a result of observing the cross section of the composite material obtained as described above by SEM, the average particle diameter of the silicon particles was 1.2 μm.
It was buried in carbonaceous material (graphite particles). Further, as a result of analysis by X-ray diffraction, peaks indicating diffraction from carbon and silicon were observed. The distance between the d (002) planes of carbon was 0.3359 nm. The R value was 0.3.

【0093】上記複合材と、石油ピッチと、テトラヒド
ロフランを100:50:500の重量比で混合し、1
時間攪拌,還流した。これをロータリーエバポレータを
用いてテトラヒドロフランを除去し、150℃で3時間
真空乾燥してシリコン−炭素複合粉末/ピッチ複合材料
を得た。該複合材料をカッターミルで200メッシュ以
下に解砕し、次いで空気中で3℃/minの速度で250
℃まで昇温し、1時間保持した。これを窒素流通下で2
0℃/hで1000℃まで昇温し、1時間保持し、石油
ピッチを炭素化した。これをカッターミルで200メッ
シュ以下に解砕し、シリコン−炭素複合粉末を得た。該
シリコン−炭素複合粉末をX線回折により分析した結
果、炭素およびシリコンからの回折を示すピークが観察
された。炭素の回折ピークは、d(002)面の間隔が
0.3358nmと0.3378nmに存在した。また、
R値は0.7、比表面積は29m/gであった。
The above composite material, petroleum pitch and tetrahydrofuran were mixed at a weight ratio of 100: 50: 500, and
Stirred and refluxed for hours. This was removed with a rotary evaporator to remove tetrahydrofuran and vacuum dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a silicon-carbon composite powder / pitch composite material. The composite material is crushed with a cutter mill to 200 mesh or less and then in air at a rate of 3 ° C./min for 250 minutes.
The temperature was raised to ° C. and maintained for 1 hour. This under nitrogen flow
The temperature was raised to 1000 ° C. at 0 ° C./h and maintained for 1 hour to carbonize the petroleum pitch. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder. As a result of analyzing the silicon-carbon composite powder by X-ray diffraction, peaks indicating diffraction from carbon and silicon were observed. The diffraction peaks of carbon existed at intervals of the d (002) plane of 0.3358 nm and 0.3378 nm. Also,
The R value was 0.7, and the specific surface area was 29 m 2 / g.

【0094】一方、シリコン−炭素複合粉末の断面にお
いて、上記粉末表面から1μmと10μmの位置の炭素
質物質の硬度をマイクロビッカース硬度計で測定したと
ころ、10μmの位置に対する1μmの位置の硬度の比
は、1.7であった。
On the other hand, in the cross section of the silicon-carbon composite powder, the hardness of the carbonaceous material at 1 μm and 10 μm from the surface of the powder was measured with a micro Vickers hardness meter, and the ratio of the hardness at 1 μm to the 10 μm was measured. Was 1.7.

【0095】シリコン−炭素複合粉末:PVDF=8
5:15の重量比となるようにPVDFのN−メチルピロリ
ドン溶液とシリコン−炭素複合粉末を混錬し、厚さ20
μmの銅箔に塗布した。これを120℃で1時間乾燥
後、ローラープレスにより電極を加圧成型し、最終的に
は直径20mmに打ち抜き、負極とした。
Silicon-carbon composite powder: PVDF = 8
The N-methylpyrrolidone solution of PVDF and the silicon-carbon composite powder were kneaded so that the weight ratio was 5:15, and the thickness was 20%.
It was applied to a μm copper foil. After drying at 120 ° C. for 1 hour, the electrode was pressure-formed by a roller press and finally punched out to a diameter of 20 mm to obtain a negative electrode.

【0096】正極活物質には、平均粒径10μmのリチ
ウムコバルト酸化物LiCoOの粉末を用いた。リチ
ウムコバルト酸化物LiCoO粉末:黒鉛:PVDF
=90:6:4の重量比となるよう混合し、スラリーを
形成した。このときも負極と同様にN−メチルピロリド
ン溶液を用いた。このスラリーを十分に混錬後、厚さ2
0μmのアルミニウム箔に塗布した。これを120℃で
1時間乾燥後、ローラープレスにより電極を加圧成型
し、最終的には直径20mmに打ち抜き、正極とした。こ
こで、負極の容量が大きいために、負極合剤に対する正
極合剤の重量比を15とした。
As the positive electrode active material, a powder of lithium cobalt oxide LiCoO 2 having an average particle size of 10 μm was used. Lithium cobalt oxide LiCoO 2 powder: graphite: PVDF
= 90: 6: 4 to obtain a slurry to form a slurry. At this time, an N-methylpyrrolidone solution was used as in the case of the negative electrode. After sufficiently kneading this slurry, a thickness of 2
It was applied to a 0 μm aluminum foil. After drying at 120 ° C. for 1 hour, the electrode was pressure-formed by a roller press, and finally punched out to a diameter of 20 mm to obtain a positive electrode. Here, since the capacity of the negative electrode was large, the weight ratio of the positive electrode mixture to the negative electrode mixture was set to 15.

【0097】上記の工程で作製した負極および正極を用
いて、図1に示すコイン型電池を構成してその特性を評
価した。
Using the negative electrode and the positive electrode produced in the above steps, a coin-type battery shown in FIG. 1 was constructed and its characteristics were evaluated.

【0098】ステンレス製の正極缶1に正極集電体2a
と正極合剤2bからなる正極2をスポット溶接により設
置した。また、ステンレス製の負極缶3に負極集電体4
aおよび負極合剤4bからなる負極4をスポット溶接に
より設置した。正極および負極双方に、エチレンカーボ
ネイト(EC)とジメチルカーボネイト(DMC)の重
量比が1:2となるよう混合した混合溶媒に1モル/リ
ットルのLiPFを溶解した電解液を含浸させ、ポリ
エチレン製のセパレータ5を挿んで正極と負極を対向さ
せ、正極缶と負極缶を絶縁性ガスケット6で圧着し、リ
チウム二次電池を得た。
The positive electrode current collector 2a is placed on the positive electrode can 1 made of stainless steel.
And the positive electrode 2 composed of the positive electrode mixture 2b was installed by spot welding. Also, the negative electrode current collector 4 is placed on the stainless steel negative electrode can 3.
a and the negative electrode 4 composed of the negative electrode mixture 4b was installed by spot welding. Both the positive electrode and the negative electrode are impregnated with an electrolytic solution obtained by dissolving 1 mol / L of LiPF 6 in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) are mixed at a weight ratio of 1: 2. , The positive electrode and the negative electrode were opposed to each other, and the positive electrode can and the negative electrode can were pressure-bonded with an insulating gasket 6 to obtain a lithium secondary battery.

【0099】該リチウム二次電池を充電電流1mA,充
電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流1mA,放電終
止電圧2.7Vで放電させる充放電サイクル試験を実施
した。この結果、電池の初期放電容量は10.2mAh
であり、不可逆容量の割合は12%であった。一方、1
サイクル目に対する100サイクル目の放電容量維持率
は94%であった。
A charge / discharge cycle test was conducted in which the lithium secondary battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and discharged at a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.7 V. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 10.2 mAh.
And the ratio of the irreversible capacity was 12%. Meanwhile, 1
The discharge capacity maintenance ratio at the 100th cycle with respect to the cycle was 94%.

【0100】[0100]

【実施例2】実施例1で作製したシリコン−炭素複合粉
末と平均粒径15μmの黒鉛粉末とPVDFを30:7
0:10の重量比となるようにスラリーを作製し、これ
を十分に混錬し、実施例1と同様の方法で負極を作製し
た。
Example 2 The silicon-carbon composite powder prepared in Example 1, graphite powder having an average particle size of 15 μm, and PVDF were mixed in a ratio of 30: 7.
A slurry was prepared so as to have a weight ratio of 0:10, kneaded sufficiently, and a negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1.

【0101】また、実施例1と同様の方法でコイン型電
池を作製した。ただし、正極材料は平均粒径10μmの
LiMnを用いた。
A coin-type battery was manufactured in the same manner as in Example 1. However, LiMn 2 O 4 having an average particle size of 10 μm was used as the positive electrode material.

【0102】この電池を充電電流1mA,充電終止電圧
4.3Vで充電し、放電電流1mA,放電終止電圧2.8
Vで放電させる充放電サイクル試験を実施した。この結
果、電池の初期放電容量は4.5mAhであり、不可逆
容量の割合は10%であった。一方、1サイクル目に対
する100サイクル目の放電容量維持率は97%であっ
た。
This battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.3 V, and a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.8.
A charge / discharge cycle test for discharging at V was performed. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 4.5 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 10%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 97%.

【0103】[0103]

【実施例3】平均粒径1μmのゲルマニウム粒子と、石
炭ピッチと、テトラヒドロフランを100:50:50
0の重量比で混合し、1時間攪拌、還流した。これをロ
ータリーエバポレータを用いてテトラヒドロフランを除
去し、150℃で3時間真空乾燥してゲルマニウム−炭
素複合粉末/ピッチ複合材料を得た。この複合材料をカ
ッターミルで200メッシュ以下に解砕し、次いで空気
中で3℃/minの速度で250℃まで昇温し、1時間保
持した。これを窒素流通下で20℃/hで1200℃まで昇
温し、1時間保持し、ピッチを炭素化した。これをカッ
ターミルで200メッシュ以下に解砕し、複合材を得
た。得られた複合材を広角X線回折法により分析した結
果、炭素およびゲルマニウムからの回折を示すピークが
観察された。炭素のd(002)面の間隔は0.345
0nmであった。断面観察から求められたゲルマニウム
の平均粒径は3.1μmであった。また、R値は1.0で
あった。上記複合材とフェノール樹脂を100:50の
重量比で混合し、120℃で3時間真空乾燥して複合材
/樹脂複合材料を得た。
Example 3 Germanium particles having an average particle diameter of 1 μm, coal pitch, and tetrahydrofuran were mixed in a ratio of 100: 50: 50.
The mixture was mixed at a weight ratio of 0, and stirred and refluxed for 1 hour. This was removed of tetrahydrofuran using a rotary evaporator and vacuum-dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a germanium-carbon composite powder / pitch composite material. This composite material was pulverized with a cutter mill to 200 mesh or less, then heated to 250 ° C. in air at a rate of 3 ° C./min, and held for 1 hour. This was heated to 1200 ° C. at a rate of 20 ° C./h under nitrogen flow, and held for 1 hour to carbonize the pitch. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a composite material. As a result of analyzing the obtained composite material by a wide-angle X-ray diffraction method, peaks indicating diffraction from carbon and germanium were observed. The distance between the d (002) planes of carbon is 0.345.
It was 0 nm. The average particle size of germanium determined from cross-sectional observation was 3.1 μm. The R value was 1.0. The composite material and the phenol resin were mixed at a weight ratio of 100: 50, and vacuum-dried at 120 ° C. for 3 hours to obtain a composite material / resin composite material.

【0104】該複合材料をカッターミルで200メッシ
ュ以下に解砕し、次いで空気中で3℃/minの速度で2
50℃まで昇温し、1時間保持した。これを窒素流通下
で20℃/hで1000℃まで昇温し、1時間保持し、
樹脂を炭素化した。これをカッターミルで200メッシ
ュ以下に解砕し、ゲルマニウム−炭素複合粉末を得た。
X線回折により分析した結果、炭素およびゲルマニウム
からの回折を示すピークが観察された。炭素の回折ピー
クは、d(002)面の間隔が0.3395nmであっ
た。また、R値は1.6、比表面積は8m/gであっ
た。
The composite material is crushed with a cutter mill to a size of 200 mesh or less, and then crushed in air at a rate of 3 ° C./min.
The temperature was raised to 50 ° C. and maintained for one hour. This was heated to 1000 ° C. at a rate of 20 ° C./h under nitrogen flow, and held for 1 hour,
The resin was carbonized. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a germanium-carbon composite powder.
As a result of analysis by X-ray diffraction, peaks indicating diffraction from carbon and germanium were observed. In the diffraction peak of carbon, the distance between the d (002) planes was 0.3395 nm. The R value was 1.6 and the specific surface area was 8 m 2 / g.

【0105】一方、ゲルマニウム−炭素複合粉末の断面
において、上記粉末表面から1μmと10μmの位置の
炭素質物質の硬度をマイクロビッカース硬度計で測定し
たところ、10μmの位置に対する1μmの位置の硬度
の比は、1.5であった。
On the other hand, in the cross section of the germanium-carbon composite powder, the hardness of the carbonaceous material at 1 μm and 10 μm from the surface of the powder was measured by a micro-Vickers hardness meter, and the ratio of the hardness at 1 μm to the 10 μm was measured. Was 1.5.

【0106】上記ゲルマニウム−炭素複合粉末を負極活
物質に用いた電池を実施例1と同様の方法で作製した。
ただし、電解液はPC:DMCが2:3の混合溶媒に
1.5モル/リットルのLiPFを溶解した電解液を
用いた。
A battery using the above germanium-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 1.
However, as the electrolytic solution, an electrolytic solution in which 1.5 mol / L of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of PC: DMC in a ratio of 2: 3 was used.

【0107】前記で得られたリチウム二次電池を充電電
流2mA,充電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流2
mA,放電終止電圧2.7Vで放電させる充放電サイク
ル試験を実施した。この結果、電池の初期放電容量は
7.2mAhであり、不可逆容量の割合は15%であっ
た。一方、1サイクル目に対する100サイクル目の放
電容量維持率は92%であった。
The lithium secondary battery obtained above was charged at a charge current of 2 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge current of 2 V was applied.
A charge / discharge cycle test was conducted in which the battery was discharged at a discharge end voltage of 2.7 mA at 2.7 mA. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 7.2 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 15%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 92%.

【0108】(比較例1)平均粒径10μmのシリコン
粒子と平均粒径20μmの黒鉛粒子を重量比20:80
で配合し、ボールミル処理を96時間施した。ボールミ
ル容器およびボールはステンレス製で、粉末調整および
ボールミルはアルゴン雰囲気で行った。得られたシリコ
ン−炭素複合粉末を広角X線回折法により分析した結
果、炭素シリコンからの回折を示すピークが観察され
た。炭素のd(002)面の間隔は0.3361nmあ
った。断面観察から求められたシリコンの平均粒径は
0.9μmであった。また、R値は0.9であり、シリコ
ン−炭素複合粉末の比表面積は280m/gであっ
た。
Comparative Example 1 Silicon particles having an average particle size of 10 μm and graphite particles having an average particle size of 20 μm were mixed in a weight ratio of 20:80.
And ball-milled for 96 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill were performed in an argon atmosphere. As a result of analyzing the obtained silicon-carbon composite powder by a wide-angle X-ray diffraction method, a peak indicating diffraction from carbon silicon was observed. The spacing between the d (002) planes of carbon was 0.3361 nm. The average particle size of silicon determined from cross-sectional observation was 0.9 μm. The R value was 0.9, and the specific surface area of the silicon-carbon composite powder was 280 m 2 / g.

【0109】上記シリコン−炭素複合粉末を負極活物質
に用いた電池を実施例1と同様の方法で作製した。ただ
し、電解液はEC:DMCが1:2(重量比)の混合溶
媒に1.5モル/リットルのLiPFを溶解した電解
液を用いた。
A battery using the above silicon-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 1. However, an electrolytic solution in which 1.5 mol / L of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of EC: DMC at a ratio of 1: 2 (weight ratio) was used.

【0110】この電池を充電電流2mA,充電終止電圧
4.2Vで充電し、放電電流2mA,放電終止電圧2.7
Vで放電させる充放電サイクル試験を実施した。この結
果、電池の初期放電容量は13.6mAhであり、不可
逆容量の割合は53%であった。一方、1サイクル目に
対する100サイクル目の放電容量維持率は23%であ
った。
This battery was charged at a charge current of 2 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge current of 2 mA and a discharge end voltage of 2.7.
A charge / discharge cycle test for discharging at V was performed. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 13.6 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 53%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 23%.

【0111】[0111]

【実施例4】本発明のリチウム二次電池として円筒型リ
チウム二次電池を作製した。その基本構成を図2に示
す。
Embodiment 4 A cylindrical lithium secondary battery was manufactured as the lithium secondary battery of the present invention. FIG. 2 shows the basic configuration.

【0112】電極体は、正極集電体11に正極合剤12
を塗布してなる正極13,負極集電体14に負極合剤1
5を塗布してなる負極16、およびセパレータ17で構
成され、正極13,セパレータ17,負極16,セパレ
ータ17の順に積層し、図3に示すようにこれを捲回し
て成る。電極体の正極13,負極16はそれぞれ正極タ
ブ18,負極タブ19が接続されている。この電極体
は、電池缶20に収納され、電池缶20と負極タブ1
9,電池蓋21と正極タブ18がそれぞれ接続されてい
る。
The electrode body is composed of a positive electrode current collector 11 and a positive electrode mixture 12.
The negative electrode mixture 1 is applied to the positive electrode 13 and the negative electrode current collector 14 formed by applying
5, a negative electrode 16 and a separator 17 are applied. The positive electrode 13, the separator 17, the negative electrode 16, and the separator 17 are laminated in this order, and are wound as shown in FIG. A positive electrode tab 18 and a negative electrode tab 19 are connected to the positive electrode 13 and the negative electrode 16 of the electrode body, respectively. The electrode body is housed in the battery can 20, and the battery can 20 is connected to the negative electrode tab 1.
9, the battery lid 21 and the positive electrode tab 18 are connected respectively.

【0113】電池蓋21は、絶縁性のガスケット22を
介して電池缶20に固定し、電極体と電池缶20内を密
封している。また、電極体と電池缶20あるいは電池蓋
21との接触を防止するために、絶縁板23も設けてい
る。密封された電池缶内にはリチウムイオンを含む電解
液が注入されている。電池缶20と電池蓋21はSUS
304,SUS316,耐食性コーティングを施した軟
鋼等が用いられる。
The battery cover 21 is fixed to the battery can 20 via an insulating gasket 22 to seal the electrode body and the inside of the battery can 20. In addition, an insulating plate 23 is also provided to prevent the electrode body from contacting the battery can 20 or the battery lid 21. An electrolyte containing lithium ions is injected into the sealed battery can. Battery can 20 and battery lid 21 are SUS
304, SUS316, mild steel or the like with a corrosion-resistant coating.

【0114】正極活物質に平均粒径10μmのリチウム
コバルト酸化物LiCoO,正極導電材として平均粒
径5μmの鱗片状黒鉛,結着剤としてPVDF,正極集
電体として厚さ20μmのアルミニウム箔を用いた。リ
チウムコバルト酸化物LiCoO:鱗片状黒鉛:PV
DFの重量比を88:7:5とし、N−メチルピロリド
ンを加えて混合し正極合剤スラリーを調整した。これ
を、アルミニウム箔の両面に塗布し、120℃で1時間
真空乾燥し、その後ローラープレスにより電極を加圧成
型した。その後、幅40mm,長さ285mmに切り出し正
極を作製した。ここで、正極の両端の長さ10mmの部分
は正極合剤は塗布されておらずアルミニウム箔が露出し
ている。この一方にニッケル製の負極タブを超音波接合
により圧着した。
As the positive electrode active material, lithium cobalt oxide (LiCoO 2) having an average particle size of 10 μm, flaky graphite having an average particle size of 5 μm as a positive electrode conductive material, PVDF as a binder, and 20 μm thick aluminum foil as a positive electrode current collector were used. Using. Lithium cobalt oxide LiCoO 2 : flaky graphite: PV
The weight ratio of DF was 88: 7: 5, N-methylpyrrolidone was added and mixed to prepare a positive electrode mixture slurry. This was applied to both sides of an aluminum foil, vacuum dried at 120 ° C. for 1 hour, and then an electrode was pressure-formed by a roller press. Thereafter, the positive electrode was cut out to a width of 40 mm and a length of 285 mm. Here, the positive electrode mixture was not applied to the portion of each of the positive electrodes having a length of 10 mm, and the aluminum foil was exposed. A nickel negative electrode tab was pressure-bonded to one of the tabs by ultrasonic bonding.

【0115】負極活物質は、以下の方法で作製した。平
均粒径10μmのシリコン粒子と平均粒径20μmの黒
鉛粒子を80:20の重量比で配合し、ボールミル処理
を48時間施した。ボールミル容器およびボールはステ
ンレス製で、粉末調整およびボールミルはアルゴン雰囲
気で行った。選られた複合材を広角X線回折法により分
析した結果、炭素のd(002)面の間隔は0.335
6nmであった。上記複合材:石油ピッチ:テトラヒド
ロフランを100:50:500の重量比で混合し、1
時間攪拌,還流した。これをロータリーエバポレータを
用いてテトラヒドロフランを除去し、150℃で3時間
真空乾燥して複合材/ピッチ複合材料を得た。
The negative electrode active material was produced by the following method. Silicon particles having an average particle size of 10 μm and graphite particles having an average particle size of 20 μm were blended at a weight ratio of 80:20, and subjected to ball milling for 48 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill were performed in an argon atmosphere. As a result of analyzing the selected composite material by a wide-angle X-ray diffraction method, the distance between carbon d (002) planes was 0.335.
6 nm. The above composite material: petroleum pitch: tetrahydrofuran is mixed in a weight ratio of 100: 50: 500,
Stirred and refluxed for hours. This was removed with a rotary evaporator to remove tetrahydrofuran and vacuum dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a composite / pitch composite material.

【0116】該複合材料をカッターミルで200メッシ
ュ以下に解砕し、次いで空気中で3℃/minの速度で2
50℃まで昇温し、1時間保持した。これを窒素流通下
で20℃/hで1000℃まで昇温し、1時間保持し、
ピッチを炭素化した。これをカッターミルで200メッ
シュ以下に解砕し、シリコン−炭素複合粉末を得た。該
シリコン−炭素複合粉末を負極活物質として用いた。
The composite material was crushed with a cutter mill to a size of 200 mesh or less, and then crushed in air at a rate of 3 ° C./min.
The temperature was raised to 50 ° C. and maintained for one hour. This was heated to 1000 ° C. at a rate of 20 ° C./h under nitrogen flow, and held for 1 hour,
The pitch was carbonized. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder. The silicon-carbon composite powder was used as a negative electrode active material.

【0117】上記負極活物質を広角X線回折法により分
析した結果、炭素およびシリコンからの回折を示すピー
クが観察された。炭素のd(002)面の間隔は0.3
358nmであった。断面観察から求められたシリコン
の平均粒径は1.8μmであった。
As a result of analyzing the negative electrode active material by a wide-angle X-ray diffraction method, peaks indicating diffraction from carbon and silicon were observed. The distance between the d (002) planes of carbon is 0.3
358 nm. The average particle size of silicon determined from cross-sectional observation was 1.8 μm.

【0118】また、R値は1.3、比表面積は9m
gであった。一方、粉末表面から10μmの位置に対す
る1μmの位置の炭素質物質の硬度の比は、1.3であ
った。
The R value was 1.3 and the specific surface area was 9 m 2 /
g. On the other hand, the ratio of the hardness of the carbonaceous material at a position of 1 μm to a position of 10 μm from the powder surface was 1.3.

【0119】上記負極活物質,負極導電材として平均粒
径10μmの鱗片状黒鉛,結着剤としてPVDF,負極
集電体として厚さ20μmの銅箔を用いた。負極活物
質:鱗片状黒鉛:PVDFの重量比を60:30:10
とし、N−メチルピロリドンを加えて混合し負極合剤ス
ラリーを調整した。これを、銅箔の両面に塗布し、120
℃で1時間真空乾燥し、その後ローラープレスにより電
極を加圧成型した。その後、幅40mm,長さ290mmに
切り出し負極を作製した。負極合剤と正極合剤の塗布重
量比は1:10とした。ここで、正極と同様に、負極の
両端の長さ10mmの部分は負極合剤は塗布されておらず
銅箔が露出している。この一方にニッケル製の負極タブ
を超音波接合により圧着した。
As the negative electrode active material and the negative electrode conductive material, flaky graphite having an average particle size of 10 μm, PVDF as a binder, and 20 μm thick copper foil as a negative electrode current collector were used. The weight ratio of the negative electrode active material: flaky graphite: PVDF is 60:30:10
Then, N-methylpyrrolidone was added and mixed to prepare a negative electrode mixture slurry. Apply this on both sides of the copper foil,
After vacuum drying at 1 ° C. for 1 hour, the electrode was pressure-formed by a roller press. Thereafter, the negative electrode was cut out to have a width of 40 mm and a length of 290 mm. The application weight ratio between the negative electrode mixture and the positive electrode mixture was 1:10. Here, similarly to the positive electrode, the negative electrode mixture was not applied to the portion having a length of 10 mm at both ends of the negative electrode, and the copper foil was exposed. A nickel negative electrode tab was pressure-bonded to one of the tabs by ultrasonic bonding.

【0120】セパレータは、厚さ25μm、幅44mmの
ポリプロピレン製の多孔子膜を用いた。また、ECとD
MCが1:2(重量比)の混合溶媒に1モル/リットル
のLiPFを溶解させた電解液を用いた。
As the separator, a polypropylene porous film having a thickness of 25 μm and a width of 44 mm was used. EC and D
An electrolytic solution obtained by dissolving 1 mol / liter of LiPF 6 in a mixed solvent having an MC of 1: 2 (weight ratio) was used.

【0121】前記で得たリチウム二次電池を用いて、充
放電電流300mA,充電終止電圧4.2V,放電終止
電圧2.8Vとして充放電を繰り返した。この結果、最
高の放電容量は1357mAhであった。また、最高の
放電容量に対する200サイクル目の放電容量の維持率
は86%であった。
Using the lithium secondary battery obtained above, charging / discharging was repeated at a charge / discharge current of 300 mA, a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 2.8 V. As a result, the highest discharge capacity was 1357 mAh. The maintenance ratio of the discharge capacity at the 200th cycle with respect to the highest discharge capacity was 86%.

【0122】(比較例2)比較のため、平均粒径20μ
mの鱗片状黒鉛を負極活物質に用いて、負極活物質:P
VDFの重量比が90:10となるように調整して負極
を作製し、実施例4と同様にリチウム二次電池を作製し
た。ただし、負極合剤:正極合剤の重量比は、1:2と
した。
Comparative Example 2 For comparison, the average particle size was 20 μm.
m of flaky graphite as the negative electrode active material, the negative electrode active material: P
A negative electrode was manufactured by adjusting the weight ratio of VDF to 90:10, and a lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4. However, the weight ratio of the negative electrode mixture: the positive electrode mixture was 1: 2.

【0123】該リチウム二次電池を用いて、充放電電流
300mA,充電終止電圧4.2V,放電終止電圧2.8
Vとして充放電を繰り返した。この結果、最高の放電容
量は734mAhであった。また、最高の放電容量に対
する200サイクル目の放電容量の維持率は85%であ
った。
Using the lithium secondary battery, a charge / discharge current of 300 mA, a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 2.8 were used.
As V, charging and discharging were repeated. As a result, the highest discharge capacity was 734 mAh. The maintenance ratio of the discharge capacity at the 200th cycle with respect to the highest discharge capacity was 85%.

【0124】この結果より、本発明のリチウム二次電池
は従来のリチウム二次電池に比べ、高容量であり、サイ
クル特性も同等以上である。
From these results, the lithium secondary battery of the present invention has higher capacity and cycle characteristics equal to or higher than those of the conventional lithium secondary battery.

【0125】[0125]

【実施例5】本発明のリチウム二次電池として角型電池
を作製した。
Embodiment 5 A prismatic battery was manufactured as the lithium secondary battery of the present invention.

【0126】平均粒径10μmのリチウムコバルト酸化
物LiCoO:鱗片状黒鉛:PVDFを90:6:4の重
量比で混合したものにN−メチルピロリドンを加えて十
分に混錬してスラリーを調整した。該スラリーをドクタ
ーブレード法により厚さ20μmのアルミニウム箔の両
面に塗布した後、100℃で2時間乾燥した。正極は7
0×120mmの短冊状である。
N-methylpyrrolidone was added to a mixture of lithium cobalt oxide LiCoO 2 : scale graphite: PVDF having an average particle diameter of 10 μm in a weight ratio of 90: 6: 4, and the mixture was sufficiently kneaded to prepare a slurry. did. The slurry was applied on both sides of a 20 μm-thick aluminum foil by a doctor blade method, and dried at 100 ° C. for 2 hours. The positive electrode is 7
It is a strip of 0 × 120 mm.

【0127】負極活物質は、以下の方法で作製した。平
均粒径1μmのシリコン粒子と平均粒径10μmの黒鉛
粒子を30:70の重量比で配合し、ボールミル処理を
24時間施した。ボールミル容器およびボールはステン
レス製で、粉末調整およびボールミルはアルゴン雰囲気
で行った。上記複合材:石油ピッチ:テトラヒドロフラ
ンを100:50:500の重量比で混合し、1時間攪
拌,還流した。これをロータリーエバポレータを用いて
テトラヒドロフランを除去し、150℃で3時間真空乾
燥してシリコン−炭素複合粉末/ピッチ複合材料を得
た。該複合材料をカッターミルで200メッシュ以下に
解砕し、次いで空気中で3℃/minの速度で250℃ま
で昇温し、1時間保持した。これを窒素流通下で20℃
/hで1100℃まで昇温し、1時間保持し、ピッチを
炭素化した。これをカッターミルで200メッシュ以下
に解砕し、シリコン−炭素複合粉末を得た。
The negative electrode active material was produced by the following method. Silicon particles having an average particle size of 1 μm and graphite particles having an average particle size of 10 μm were mixed at a weight ratio of 30:70, and subjected to a ball mill treatment for 24 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill were performed in an argon atmosphere. The composite material: petroleum pitch: tetrahydrofuran was mixed at a weight ratio of 100: 50: 500, and the mixture was stirred and refluxed for 1 hour. This was removed with a rotary evaporator to remove tetrahydrofuran and vacuum dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a silicon-carbon composite powder / pitch composite material. The composite material was crushed with a cutter mill to 200 mesh or less, then heated to 250 ° C. in air at a rate of 3 ° C./min, and held for 1 hour. This is placed under nitrogen at 20 ° C.
/ H, the temperature was raised to 1100 ° C, and the temperature was maintained for 1 hour to carbonize the pitch. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder.

【0128】上記負極活物質、結着剤としてPVDF,
負極集電体として厚さ20μmの銅箔を用いた。負極活
物質:PVDFの重量比を90:10とし、N−メチル
ピロリドンを加えて混合し負極合剤スラリーを調整し
た。これを、銅箔の両面にドクターブレード法により塗
布し、100℃で2時間乾燥した。負極は70×120
mmの短冊状である。
The above negative electrode active material, PVDF as a binder,
A copper foil having a thickness of 20 μm was used as a negative electrode current collector. The weight ratio of the negative electrode active material: PVDF was 90:10, and N-methylpyrrolidone was added and mixed to prepare a negative electrode mixture slurry. This was applied to both surfaces of a copper foil by a doctor blade method and dried at 100 ° C. for 2 hours. The negative electrode is 70 × 120
mm.

【0129】図4に角型リチウム二次電池の(a)上面
図,(b)断面図を示す。
FIG. 4 shows (a) a top view and (b) a sectional view of a prismatic lithium secondary battery.

【0130】該角型リチウム二次電池の外寸法は高さ1
00mm,幅130mm,奥行き30mmである。袋状に加工
したポリエチレン製のセパレータ33の中に正極31,
負極32を交互に積層した電極体を、アルミニウム製電
池缶34に挿入した。ここで、正極合剤と負極合剤の重
量比は、5:1とした。各電極の上部に溶接した正極リ
ード35と負極リード37は、それぞれ正極端子38,
負極端子39へ接続した。正極端子38と負極端子39
はポリプロピレン製パッキン40を介して電池蓋41に
挿入されている。外部ケーブルと電池は、正極端子3
8,負極端子39に取り付けたナット50により接続可
能である。電池蓋41には、電池内部の圧力が4〜7気
圧に達したときに、電池内部に蓄積したガスを放出する
ための安全弁、並びに電解液注液口を設置した。安全弁
は、ガス放出口42,Oリング43,封止ボルト44か
ら成る。注液口は注入口45,Oリング46,封止ボル
ト47から構成される。電池缶34と電池蓋41をレー
ザー溶接した後、注入口45から電解液を導入し、注入
口45を封止ボルト47で密閉して、角型リチウム二次
電池を完成させた。使用した電解液は、EC:DMCが
1:2(重量比)の混合溶媒にLiPFを1モル/リ
ットル溶解させた溶液である。該角型リチウム二次電池
の平均放電電圧は3.4V,定格容量38Ah,130
Whである。
The external dimensions of the prismatic lithium secondary battery are height 1
It is 00 mm, width 130 mm and depth 30 mm. The positive electrode 31 is placed in a polyethylene-made separator 33 processed into a bag shape.
The electrode body in which the negative electrodes 32 were alternately laminated was inserted into an aluminum battery can 34. Here, the weight ratio between the positive electrode mixture and the negative electrode mixture was 5: 1. A positive electrode lead 35 and a negative electrode lead 37 welded to the upper part of each electrode are respectively connected to a positive electrode terminal 38,
Connected to negative electrode terminal 39. Positive terminal 38 and negative terminal 39
Is inserted into the battery cover 41 via a packing 40 made of polypropylene. The external cable and battery are connected to the positive terminal 3
8, can be connected by a nut 50 attached to the negative terminal 39. The battery cover 41 was provided with a safety valve for discharging gas accumulated inside the battery when the pressure inside the battery reached 4 to 7 atm, and an electrolyte injection port. The safety valve includes a gas outlet 42, an O-ring 43, and a sealing bolt 44. The liquid inlet comprises an inlet 45, an O-ring 46, and a sealing bolt 47. After the battery can 34 and the battery lid 41 were laser-welded, an electrolytic solution was introduced from the injection port 45, and the injection port 45 was sealed with a sealing bolt 47 to complete a prismatic lithium secondary battery. The electrolytic solution used was a solution obtained by dissolving 1 mol / liter of LiPF 6 in a mixed solvent of EC: DMC at a ratio of 1: 2 (weight ratio). The average discharge voltage of the prismatic lithium secondary battery is 3.4 V, the rated capacity is 38 Ah, 130
Wh.

【0131】上述の角型リチウム二次電池51の電池蓋
41を上方に向け、100×130mmの側面が対向する
ように一列に配置して、図5に示す8直列接続組電池を
組み立てた。電池51の対向面の間に2×10×100
mmのポリ4フッ化エチレン製スペーサー52を高さ方向
に沿って2枚ずつ挿入した。組電池の側面と前後に取り
付けたステンレス製金属板53とポリ4フッ化エチレン
製固定部品58をボルト59で固定して、電池51の内
側向きに圧力が加わるように締め付けた。ステンレス製
金属板53にリブ状の突起部60を形成させた。それぞ
れの角型電池51の正極端子,負極端子は、全電池が直
列接続になるように電流ケーブルで接続され、組電池の
正極端子54,負極端子55へ結線した。さらに、各電
池51の正極端子,負極端子は、それぞれ正極電圧入力
ケーブル,負極電圧入力ケーブルを介して制御回路基板
56に接続され、組電池の充放電制御のために各電池の
電圧と電流を計測した。制御回路基板56はマイコンを
装着しており、少なくとも1個の電池51の電圧と電流
の一方が設定範囲から外れた際に、該組電池の充放電を
停止する機能を持つ。末端から4番目の位置にある電池
の側面に熱電対57を取り付け、温度信号を制御回路基
板56へ送り、電池温度が設定温度を超えたときに充放
電を停止するようにした。該組電池の平均放電電圧は2
7.2V、定格容量38Ah,1030Whである。
The battery lid 41 of the rectangular lithium secondary battery 51 was oriented upward, and arranged in a line so that the sides of 100 × 130 mm faced each other, thereby assembling an eight-series connected battery shown in FIG. 2 × 10 × 100 between facing surfaces of the battery 51
Two mm spacers 52 made of polytetrafluoroethylene were inserted in the height direction. The stainless steel metal plate 53 attached to the side surface and the front and rear of the assembled battery and the polytetrafluoroethylene fixing part 58 were fixed with bolts 59 and tightened so that pressure was applied to the inside of the battery 51. A rib-shaped projection 60 was formed on a stainless steel metal plate 53. The positive terminal and the negative terminal of each square battery 51 were connected by a current cable so that all the batteries were connected in series, and were connected to the positive terminal 54 and the negative terminal 55 of the assembled battery. Further, the positive terminal and the negative terminal of each battery 51 are connected to a control circuit board 56 via a positive voltage input cable and a negative voltage input cable, respectively, and control the voltage and current of each battery for charge / discharge control of the assembled battery. Measured. The control circuit board 56 is equipped with a microcomputer, and has a function of stopping charging / discharging of the battery pack when at least one of the voltage and current of at least one battery 51 is out of the set range. A thermocouple 57 was attached to the side surface of the battery at the fourth position from the terminal, a temperature signal was sent to the control circuit board 56, and charging and discharging were stopped when the battery temperature exceeded the set temperature. The average discharge voltage of the battery pack is 2
7.2V, rated capacity 38Ah, 1030Wh.

【0132】本実施例では、電極体が短冊状電極の積層
型であったが、偏平で長円状の捲回型であっても、本実
施例と同様な組電池を構成することができる。
In the present embodiment, the electrode body is a lamination type of strip-shaped electrodes. However, even if the electrode body is a flat and oblong winding type, an assembled battery similar to that of the present embodiment can be constructed. .

【0133】(比較例3)実施例5と同様にして、角型
リチウム二次電池およびその組電池を作製した。ただ
し、負極活物質に平均粒径20μmの鱗片状黒鉛を用い
た。また、負極合剤:正極合剤の重量比は、1:2とし
た。
Comparative Example 3 In the same manner as in Example 5, a prismatic lithium secondary battery and an assembled battery thereof were produced. However, flaky graphite having an average particle size of 20 μm was used as the negative electrode active material. The weight ratio of the negative electrode mixture: the positive electrode mixture was 1: 2.

【0134】該角型リチウム二次電池の平均放電電圧は
3.7V,定格容量27Ah,100Whである。ま
た、該組電池の平均放電電圧は29.6V,定格容量2
7Ah,800Whである。
The average discharge voltage of the prismatic lithium secondary battery is 3.7 V, the rated capacity is 27 Ah, and 100 Wh. The battery pack had an average discharge voltage of 29.6 V and a rated capacity of 2
7Ah, 800Wh.

【0135】[0135]

【実施例6】実施例5と同様の手順で、長さ5000m
m,幅150mmの正極、および長さ5100mm,幅15
5mmの負極を作製した。図6に本発明の円筒型リチウム
二次電池の断面図を示す。電池の外寸法は、高さ200
mm,直径60mmである。
Embodiment 6 The procedure is the same as that of Embodiment 5, and the length is 5000 m.
m, positive electrode with width 150 mm, length 5100 mm, width 15
A 5 mm negative electrode was prepared. FIG. 6 shows a sectional view of the cylindrical lithium secondary battery of the present invention. The external dimensions of the battery are height 200
mm and a diameter of 60 mm.

【0136】電極体は、正極集電体61aおよび正極合
剤61bから成る正極61と、負極集電体62aおよび
負極合剤62bから成る負極62の間にセパレータ63
を介して巻き取られた捲回式構造を有する。各電極の上
部に溶接した正極リード65と負極リード67は、それ
ぞれ反対向きに取り付けられており、各電極につき10
本の帯状リードを取りつけた。次いで、正極リード65
と負極リード67は一括して、それぞれ正極端子68,
負極端子69へ溶接した。正極端子68と負極端子69
は、ポリプロピレン製パッキン70により絶縁した状態
で電池蓋71に取り付けた。管状のアルミニウム製電池
缶64と電池蓋71をレーザー溶接した後、内圧の開放
と注液口の封止の機能を兼ね備えた安全弁80を電池蓋
71から取り外した状態で電池内部を真空排気し、すば
やく電池内部へ電解液を注入した。その後、安全弁80
を電池蓋71に取り付け、電池を密閉した。電池内部の
圧力が3〜7気圧に達したときに、安全弁からガスが放
出される。該円筒型リチウム二次電池の平均放電電圧は
3.4V,定格容量38Ah,130Whである。
The electrode body comprises a separator 63 between a positive electrode 61 composed of a positive electrode current collector 61a and a positive electrode mixture 61b and a negative electrode 62 composed of a negative electrode current collector 62a and a negative electrode mixture 62b.
Has a wound-type structure wound up through. The positive electrode lead 65 and the negative electrode lead 67 welded to the upper part of each electrode are mounted in opposite directions, respectively.
A book strip lead was attached. Next, the positive electrode lead 65
And the negative electrode lead 67 are collectively
It was welded to the negative electrode terminal 69. Positive terminal 68 and negative terminal 69
Was attached to the battery cover 71 while being insulated by a packing 70 made of polypropylene. After the tubular aluminum battery can 64 and the battery lid 71 are laser-welded, the inside of the battery is evacuated with the safety valve 80 having the functions of releasing the internal pressure and sealing the injection port removed from the battery lid 71, The electrolyte was quickly injected into the battery. After that, safety valve 80
Was attached to the battery cover 71, and the battery was sealed. When the pressure inside the battery reaches 3 to 7 atm, gas is released from the safety valve. The average discharge voltage of the cylindrical lithium secondary battery is 3.4 V, the rated capacity is 38 Ah, and 130 Wh.

【0137】図7に上述した円筒型リチウム二次電池の
組電池の(a)上面図、(b)断面図を示す。本組電池
は、上下にそれぞれ4個、合計8個の円筒型電池を配置
させた構造である。ポリフッ化エチレン製固定部品82
を図7のように配置し、8個の電池81を固定した。円
筒型電池81の正極端子68と負極端子69は、全電池
が直列接続となるように電流ケーブル83で接続され、
組電池の正極端子84,負極端子85へ取り出した。円
筒型電池の電流ケーブル83の長さが短くなるように、
正極と負極の端子の向きを交互に配置した。各電池81
の正極端子68,負極端子69は、それぞれ電圧入力ケ
ーブル86を介して制御回路基板87に接続され、組電
池の充放電制御のために各電池の電圧を計測した。
FIG. 7 shows (a) a top view and (b) a sectional view of the assembled battery of the cylindrical lithium secondary battery described above. This assembled battery has a structure in which four cylindrical batteries are arranged on the upper and lower sides, that is, a total of eight cylindrical batteries. Polyfluoroethylene fixing part 82
Were arranged as shown in FIG. 7, and eight batteries 81 were fixed. The positive terminal 68 and the negative terminal 69 of the cylindrical battery 81 are connected by a current cable 83 so that all batteries are connected in series.
The battery was taken out to the positive terminal 84 and the negative terminal 85 of the assembled battery. In order to shorten the length of the current cable 83 of the cylindrical battery,
The directions of the terminals of the positive electrode and the negative electrode were alternately arranged. Each battery 81
The positive terminal 68 and the negative terminal 69 are connected to a control circuit board 87 via voltage input cables 86, respectively, and the voltage of each battery was measured for charge / discharge control of the assembled battery.

【0138】また、上段に配置された電池の内側側面に
熱電対89を取り付け、その温度信号を制御回路基板8
7へ取り込むようにした。制御回路基板87はマイコン
を搭載しており、全電池の電圧と組電池の内部温度が設
定範囲から外れた際に組電池の充放電を停止する機能を
もつ。本組電池の平均放電電圧は27.2V,定格容量
38Ah,1030Whである。80は安全弁、88は
ケース、85は負極端子、84は正極端子。
Further, a thermocouple 89 is attached to the inner side surface of the battery arranged in the upper stage, and the temperature signal thereof is transmitted to the control circuit board 8.
7 The control circuit board 87 has a microcomputer, and has a function of stopping charging and discharging of the assembled battery when the voltages of all the batteries and the internal temperature of the assembled battery are out of the set ranges. The average discharge voltage of this assembled battery is 27.2 V, rated capacity 38 Ah, and 1030 Wh. 80 is a safety valve, 88 is a case, 85 is a negative terminal, and 84 is a positive terminal.

【0139】[0139]

【実施例7】実施例6と同一仕様の組電池を12セット
作製し、これらの組電池を直列接続した組電池モジュー
ルを電気自動車に搭載した。電気自動車の車体底部に組
電池モジュールを設置した。運転手がハンドル付き制御
装置を操作することにより、組電池モジュールからの出
力を増減して、変換機へ電力を伝達する。変換機から供
給される電力を利用して、モーターと車輪を駆動させて
電気自動車を走行させた。1充電で定格容量の80%で
電気自動車を運転した場合、100回の走行後の組電池
の容量低下率は2〜5%であった。
Example 7 Twelve sets of assembled batteries having the same specifications as those of Example 6 were produced, and an assembled battery module in which these assembled batteries were connected in series was mounted on an electric vehicle. An assembled battery module was installed at the bottom of the body of the electric vehicle. When the driver operates the control device with the steering wheel, the output from the battery module is increased or decreased, and power is transmitted to the converter. Using the electric power supplied from the converter, the electric vehicle was driven by driving the motor and the wheels. When the electric vehicle was operated at 80% of the rated capacity per charge, the capacity reduction rate of the assembled battery after 100 times of running was 2 to 5%.

【0140】[0140]

【実施例8】平均粒径10μmのシリコン粒子と平均粒
径20μmの黒鉛粒子を重量比50:50で配合し、こ
れを遊星型ボールミル装置で機械的な圧接を繰り返す、
ボールミル処理を24時間施した。ボールミル容器およ
びボールはステンレス製で、粉末調整およびボールミル
はアルゴン雰囲気で行った。
Example 8 Silicon particles having an average particle diameter of 10 μm and graphite particles having an average particle diameter of 20 μm were blended in a weight ratio of 50:50, and mechanical pressing was repeated by a planetary ball mill.
The ball mill treatment was performed for 24 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill were performed in an argon atmosphere.

【0141】前記で得られたシリコン−炭素複合粉末を
広角X線回折法により分析した結果、炭素およびシリコ
ンからの回折を示すピークが観察された。炭素のd(0
02)面の間隔は0.3358nmであった。また、L
cは45nmであった。シリコン炭化物の回折ピークは
観察されなかった。また、R値は0.3であった。上記
複合粉末の断面を観察した結果、シリコン粒子は炭素質
物質に埋設され、シリコンの平均粒径は1.2μmであ
った。実際の平均粒径は1.2μmより大きいものと考
えられる。また、シリコン−炭素複合粉末の比表面積は
63m/gであった。シリコン−炭素複合粉末:PV
DF=85:15の重量比となるようにPVDFのN−
メチルピロリドン溶液とシリコン−黒鉛複合粉末を混錬
し、厚さ20μmの銅箔に塗布した。これを120℃で
1時間乾燥後、ローラープレスにより電極を加圧成型
し、最終的には直径20mmに打ち抜き、負極とした。
As a result of analyzing the obtained silicon-carbon composite powder by wide-angle X-ray diffraction, peaks indicating diffraction from carbon and silicon were observed. The d (0
02) The spacing between the planes was 0.3358 nm. Also, L
c was 45 nm. No diffraction peak of silicon carbide was observed. The R value was 0.3. As a result of observing the cross section of the composite powder, the silicon particles were embedded in the carbonaceous substance, and the average particle diameter of silicon was 1.2 μm. The actual average particle size is believed to be greater than 1.2 μm. The silicon - the specific surface area of the carbon composite powder was 63m 2 / g. Silicon-carbon composite powder: PV
N- of PVDF so that DF = 85: 15 weight ratio
The methylpyrrolidone solution and the silicon-graphite composite powder were kneaded and applied to a copper foil having a thickness of 20 μm. After drying at 120 ° C. for 1 hour, the electrode was pressure-formed by a roller press and finally punched out to a diameter of 20 mm to obtain a negative electrode.

【0142】正極活物質には、平均粒径10μmのLi
CoOの粉末を用いた。LiCoO粉末:黒鉛:PVD
F=90:6:4の重量比となるよう混合し、スラリー
を形成した。このときも負極と同様にN−メチルピロリ
ドン溶液を用いた。該スラリーを十分に混錬後、厚さ2
0μmのアルミニウム箔に塗布した。これを120℃で
1時間乾燥後、ローラープレスにより電極を加圧成型
し、最終的には直径20mmに打ち抜き、正極とした。こ
こで、負極の容量が大きいために、負極合剤に対する正
極合剤の重量比を15とした。
As the positive electrode active material, Li having an average particle size of 10 μm was used.
CoO 2 powder was used. LiCoO 2 powder: graphite: PVD
The mixture was mixed at a weight ratio of F = 90: 6: 4 to form a slurry. At this time, an N-methylpyrrolidone solution was used as in the case of the negative electrode. After sufficiently kneading the slurry, a thickness of 2
It was applied to a 0 μm aluminum foil. After drying at 120 ° C. for 1 hour, the electrode was pressure-formed by a roller press, and finally punched out to a diameter of 20 mm to obtain a positive electrode. Here, since the capacity of the negative electrode was large, the weight ratio of the positive electrode mixture to the negative electrode mixture was set to 15.

【0143】上記の工程で作製した負極および正極は、
図1に示すコイン型電池を構成してその特性を評価し
た。ステンレス製の正極缶1に正極集電体2aと正極合
剤2bからなる正極2をスポット溶接により設置した。
また、ステンレス製の負極缶3に負極集電体4aおよび
負極合剤4bからなる負極4をスポット溶接により設置
した。正極および負極双方に、エチレンカーボネイト
(EC)とジメチルカーボネイト(DMC)との1:2
の混合溶媒に1モル/リットルのLiPFを溶解した
電解液を含浸させ、ポリエチレン製のセパレータ5を挿
んで正極と負極を対向させ、正極缶と負極缶を絶縁性ガ
スケット6で圧着した。
The negative electrode and the positive electrode produced in the above steps were:
The characteristics of the coin-type battery shown in FIG. 1 were evaluated. A positive electrode 2 composed of a positive electrode current collector 2a and a positive electrode mixture 2b was placed on a stainless steel positive electrode can 1 by spot welding.
Further, the negative electrode 4 composed of the negative electrode current collector 4a and the negative electrode mixture 4b was placed on a stainless steel negative electrode can 3 by spot welding. 1: 2 of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) for both the positive and negative electrodes
The electrolyte was prepared by dissolving 1 mol / l of LiPF 6 in a mixed solvent of the above, and a polyethylene separator 5 was inserted so that the positive and negative electrodes faced each other.

【0144】この電池を充電電流1mA,充電終止電圧
4.2Vで充電し、放電電流1mA,放電終止電圧2.7
Vで放電させる充放電サイクル試験を実施した。この結
果、電池の初期放電容量は12.5mAhであり、不可
逆容量の割合は24%であった。一方、1サイクル目に
対する100サイクル目の放電容量維持率は85%であ
った。
This battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.7.
A charge / discharge cycle test for discharging at V was performed. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 12.5 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 24%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 85%.

【0145】[0145]

【実施例9】平均粒径1μmのシリコン粒子と平均粒径
20μmの黒鉛粒子を重量比80:20で配合し、これ
を遊星型ボールミル装置でボールミル処理を48時間施
した後、さらに上記処理粒子と同量の黒鉛粒子を加え、
12時間のボールミル処理を施した。ボールミル容器お
よびボールはステンレス製で、粉末調整およびボールミ
ルはアルゴン雰囲気で行った。
Example 9 Silicon particles having an average particle diameter of 1 μm and graphite particles having an average particle diameter of 20 μm were blended at a weight ratio of 80:20, and subjected to ball milling for 48 hours using a planetary ball mill, and further treated with the above treated particles. Add the same amount of graphite particles as
The ball mill treatment was performed for 12 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill were performed in an argon atmosphere.

【0146】前記で得られたシリコン−炭素複合粉末を
広角X線回折法により分析した結果、炭素およびシリコ
ンからの回折を示すピークが観察された。炭素のd(0
02)は0.3352nmであった。また、Lcは52
nmであった。シリコン炭化物の回折ピークは観察され
なかった。また、R値は0.25であった。上記複合粉
末の断面を観察した結果、シリコン粒子は炭素質物質に
埋設され、シリコンの平均粒径は0.7μmであった。
また、シリコン−炭素複合粉末の比表面積は49m
gであった。
As a result of analyzing the silicon-carbon composite powder obtained as described above by wide-angle X-ray diffraction, peaks indicating diffraction from carbon and silicon were observed. The d (0
02) was 0.3352 nm. Lc is 52
nm. No diffraction peak of silicon carbide was observed. The R value was 0.25. As a result of observing the cross section of the composite powder, the silicon particles were embedded in the carbonaceous material, and the average particle diameter of silicon was 0.7 μm.
The specific surface area of the silicon-carbon composite powder is 49 m 2 /
g.

【0147】上記シリコン−炭素複合粉末を負極活物質
に用いた電池を実施例8と同様の方法で作製した。ここ
でも正極材料は平均粒径10μmのリチウムコバルト酸
化物LiCoOを用いた。ただし、電解液はEC:D
MCが1:2の混合溶媒に1モル/リットルのLiCl
を溶解した電解液を用いた。
A battery using the above silicon-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 8. Also in this case, a lithium cobalt oxide LiCoO 2 having an average particle diameter of 10 μm was used as the positive electrode material. However, the electrolyte is EC: D
1 mol / L LiCl in a 1: 2 mixed solvent of MC
An electrolytic solution in which O 4 was dissolved was used.

【0148】該リチウム二次電池を充電電流1mA,充
電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流1mA,放電終
止電圧2.7Vで放電させる充放電サイクル試験を実施
した。この結果、電池の初期放電容量は11.0mAh
であり、不可逆容量の割合は20%であった。一方、1
サイクル目に対する100サイクル目の放電容量維持率
は88%であった。
A charge / discharge cycle test was performed in which the lithium secondary battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and discharged at a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.7 V. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 11.0 mAh.
And the ratio of the irreversible capacity was 20%. Meanwhile, 1
The discharge capacity retention at the 100th cycle relative to the cycle was 88%.

【0149】[0149]

【実施例10】実施例8で作製したシリコン−炭素複合
粉末と、石炭ピッチと、テトラヒドロフランを100:
30:300の重量比で混合し、1時間攪拌,還流し
た。これをロータリーエバポレータを用いてテトラヒド
ロフランを除去し、150℃で3時間真空乾燥してシリ
コン−炭素複合粉末/ピッチ複合材料を得た。この複合
材料をカッターミルで200メッシュ以下に解砕し、次
いで空気中で3℃/minの速度で250℃まで昇温し、
1時間保持した。これを窒素流通下で20℃/hで10
00℃まで昇温し、1時間保持し、ピッチを炭素化し
た。これをカッターミルで200メッシュ以下に解砕
し、シリコン−炭素複合粉末を得た。得られたシリコン
−炭素複合粉末をX線回折により分析した結果、炭素お
よびシリコンからの回折を示すピークが観察された。炭
素のd(002)面の間隔は0.3359nmと0.33
65nmの2つのピークが観察された。シリコン炭化物
の回折ピークは観察されなかった。また、R値は0.6
であった。また、シリコン−炭素複合粉末の比表面積は
35m/gであった。
Example 10 The silicon-carbon composite powder prepared in Example 8, coal pitch, and tetrahydrofuran were mixed in 100 parts:
The mixture was mixed at a weight ratio of 30: 300, and stirred and refluxed for 1 hour. This was removed with a rotary evaporator to remove tetrahydrofuran and vacuum dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a silicon-carbon composite powder / pitch composite material. This composite material is pulverized with a cutter mill to 200 mesh or less, and then heated to 250 ° C. in air at a rate of 3 ° C./min.
Hold for 1 hour. This is passed at 20 ° C./h for 10
The temperature was raised to 00 ° C. and maintained for 1 hour to carbonize the pitch. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder. As a result of analyzing the obtained silicon-carbon composite powder by X-ray diffraction, peaks indicating diffraction from carbon and silicon were observed. The distance between the d (002) planes of carbon is 0.3359 nm and 0.33 nm.
Two peaks at 65 nm were observed. No diffraction peak of silicon carbide was observed. The R value is 0.6.
Met. The specific surface area of the silicon-carbon composite powder was 35 m 2 / g.

【0150】上記シリコン−炭素複合粉末を負極活物質
に用いた電池を実施例8と同様の方法で作製した。ただ
し、正極材料は平均粒径10μmのLiNi0.8Co
0.2を用いた。ここで、電解液はEC:DMC:
DECが3:6:1の混合溶媒に1モル/リットルのL
iPFを溶解した電解液を用いた。
A battery using the silicon-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 8. However, the cathode material is LiNi 0.8 Co having an average particle size of 10 μm.
0.2 O 2 was used. Here, the electrolyte is EC: DMC:
1 mol / L of L in a mixed solvent of DEC of 3: 6: 1
An electrolytic solution in which iPF 6 was dissolved was used.

【0151】この電池を充電電流1mA,充電終止電圧
4.15Vで充電し、放電電流1mA,放電終止電圧2.
8Vで放電させる充放電サイクル試験を実施した。この
結果、電池の初期放電容量は10.2mAhであり、不
可逆容量の割合は19%であった。
This battery was charged at a charging current of 1 mA and a charging end voltage of 4.15 V, and a discharge current of 1 mA and a discharging end voltage of 2.15 V.
A charge / discharge cycle test for discharging at 8 V was performed. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 10.2 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 19%.

【0152】一方、1サイクル目に対する100サイク
ル目の放電容量維持率は92%であった。
On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 92%.

【0153】[0153]

【実施例11】実施例10で作製したシリコン−炭素複
合粉末と平均粒径15μmの黒鉛粉末とPVDFを3
0:70:10の重量比となるようにスラリーを作製
し、これを十分に混錬し、実施例1と同様の方法で負極
を作製した。また、実施例8と同様の方法でコイン型電
池を作製した。ただし、正極材料は平均粒径10μmの
LiMnを用いた。
Example 11 The silicon-carbon composite powder prepared in Example 10, graphite powder having an average particle size of 15 μm, and PVDF
A slurry was prepared so as to have a weight ratio of 0:70:10, kneaded sufficiently, and a negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1. Further, a coin-type battery was produced in the same manner as in Example 8. However, LiMn 2 O 4 having an average particle size of 10 μm was used as the positive electrode material.

【0154】該リチウム二次電池を充電電流1mA,充
電終止電圧4.3Vで充電し、放電電流1mA,放電終
止電圧2.8Vで放電させる充放電サイクル試験を実施
した。この結果、電池の初期放電容量は4.8mAhで
あり、不可逆容量の割合は12%であった。一方、1サ
イクル目に対する100サイクル目の放電容量維持率は
96%であった。
A charge / discharge cycle test was performed in which the lithium secondary battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.3 V, and discharged at a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.8 V. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 4.8 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 12%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 96%.

【0155】[0155]

【実施例12】平均粒径20μmのゲルマニウム粒子と
平均粒径10μmの黒鉛粒子を重量比70:30で配合
し、ボールミル処理を6時間施した。ボールミル容器お
よびボールはステンレス製で、粉末調整およびボールミ
ル処理はアルゴン雰囲気で行った。さらに、900℃で
5時間、アルゴン中で加熱処理を施した。これにより得
られたゲルマニウム−炭素複合粉末を広角X線回折法に
より分析した結果、炭素およびゲルマニウムからの回折
を示すピークが観察された。炭素のd(002)面の間
隔は0.3355nmであった。また、Lcは55nm
であった。ゲルマニウム炭化物の回折ピークは観察され
なかった。また、R値は0.2であった。上記複合粉末
の断面を観察した結果、ゲルマニウム粒子は炭素質物質
に埋設され、ゲルマニウムの平均粒径は2.3μmであ
った。また、ゲルマニウム−炭素複合粉末の比表面積は
49m/gであった。
Example 12 Germanium particles having an average particle size of 20 μm and graphite particles having an average particle size of 10 μm were blended in a weight ratio of 70:30, and subjected to a ball mill treatment for 6 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill treatment were performed in an argon atmosphere. Further, a heat treatment was performed at 900 ° C. for 5 hours in argon. As a result of analyzing the obtained germanium-carbon composite powder by a wide-angle X-ray diffraction method, peaks indicating diffraction from carbon and germanium were observed. The distance between the d (002) planes of carbon was 0.3355 nm. Lc is 55 nm
Met. No diffraction peak of germanium carbide was observed. The R value was 0.2. As a result of observing the cross section of the composite powder, germanium particles were embedded in the carbonaceous material, and the average particle size of germanium was 2.3 μm. The specific surface area of the germanium-carbon composite powder was 49 m 2 / g.

【0156】上記ゲルマニウム−炭素複合粉末を負極活
物質に用いた電池を実施例8と同様の方法で作製した。
ただし、正極材料は、平均粒径15μmのLiNiO
を用いた。また、結着剤にはEPDMを用い、キシレン
を加えてスラリーにし、室温での真空脱気により乾燥さ
せた。電解液はECとEMCとが1:2の混合溶媒に1
モル/リットルのホウフッ化リチウムLiBFを溶解
した電解液を用いた。
A battery using the above-mentioned germanium-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 8.
However, the cathode material is LiNiO 2 having an average particle size of 15 μm.
Was used. Further, EPDM was used as a binder, xylene was added to make a slurry, and the slurry was dried by vacuum degassing at room temperature. The electrolytic solution is 1: 1 in a mixed solvent of 1: 2 EC and EMC.
An electrolytic solution in which mol / liter of lithium borofluoride LiBF 4 was dissolved was used.

【0157】該リチウム二次電池を充電電流0.5m
A,充電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流0.5m
A,放電終止電圧2.7Vで放電させる充放電サイクル
試験を実施した。この結果、電池の初期放電容量は1
0.5mAhであり、不可逆容量の割合は22%であっ
た。一方、1サイクル目に対する100サイクル目の放
電容量維持率は86%であった。
The charging current of the lithium secondary battery was 0.5 m.
A, Charged at a charge end voltage of 4.2 V, discharge current 0.5 m
A, A charge / discharge cycle test for discharging at a discharge end voltage of 2.7 V was performed. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 1
0.5 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 22%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 86%.

【0158】[0158]

【実施例13】平均粒径10μmのゲルマニウム粒子と
平均粒径10μmの黒鉛粒子を重量比80:20で配合
し、ボールミル処理を72時間施した。ボールミル容器
およびボールはステンレス製で、粉末調整およびボール
ミルはアルゴン雰囲気で行った。さらに、1000℃で
1時間、アルゴン中で加熱処理を施した。上記ゲルマニ
ウム−炭素複合粉末:石炭ピッチ:テトラヒドロフラン
を100:50:500の重量比で混合し、1時間攪
拌,還流した。これをロータリーエバポレータを用いて
テトラヒドロフランを除去し、150℃で3時間真空乾
燥してゲルマニウム−炭素複合粉末/ピッチ複合材料を
得た。該複合材料をカッターミルで200メッシュ以下
に解砕し、次いで空気中で3℃/minの速度で250℃
まで昇温し、1時間保持した。これを窒素流通下で20
℃/hで1200℃まで昇温し、1時間保持し、石炭ピ
ッチを炭素化した。これをカッターミルで200メッシ
ュ以下に解砕し、ゲルマニウム−炭素複合粉末を得た。
得られたゲルマニウム−炭素複合粉末を広角X線回折法
により分析した結果、炭素およびゲルマニウムからの回
折を示すピークが観察された。炭素のd(002)は0.
3356nmと0.3368nmの2つのピークが観察
された。ゲルマニウム炭化物の回折ピークは観察されな
かった。断面観察から求められたゲルマニウムの平均粒
径は0.8μmであった。
Example 13 Germanium particles having an average particle diameter of 10 μm and graphite particles having an average particle diameter of 10 μm were blended at a weight ratio of 80:20, and subjected to a ball mill treatment for 72 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill were performed in an argon atmosphere. Further, heat treatment was performed at 1000 ° C. for 1 hour in argon. The germanium-carbon composite powder: coal pitch: tetrahydrofuran was mixed at a weight ratio of 100: 50: 500, and the mixture was stirred and refluxed for 1 hour. This was removed of tetrahydrofuran using a rotary evaporator and vacuum-dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a germanium-carbon composite powder / pitch composite material. The composite material is crushed with a cutter mill to 200 mesh or less and then in air at a rate of 3 ° C./min at 250 ° C.
And kept for 1 hour. This is placed under nitrogen flow for 20 minutes.
The temperature was raised to 1200 ° C. at a rate of ° C./h and maintained for 1 hour to carbonize the coal pitch. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a germanium-carbon composite powder.
As a result of analyzing the obtained germanium-carbon composite powder by a wide-angle X-ray diffraction method, peaks indicating diffraction from carbon and germanium were observed. D (002) of carbon is 0.
Two peaks at 3356 nm and 0.3368 nm were observed. No diffraction peak of germanium carbide was observed. The average particle diameter of germanium determined from cross-sectional observation was 0.8 μm.

【0159】また、R値は1.0であった。また、ゲル
マニウム−炭素複合粉末の比表面積は14m/gであ
った。
The R value was 1.0. The specific surface area of the germanium-carbon composite powder was 14 m 2 / g.

【0160】上記ゲルマニウム−炭素複合粉末を負極活
物質に用いた電池を実施例1と同様の方法で作製した。
ただし、電解液はPC:DMCが2:3の混合溶媒に
1.5モル/リットルのLiPFを溶解した電解液を
用いた。
A battery using the above-mentioned germanium-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 1.
However, as the electrolytic solution, an electrolytic solution in which 1.5 mol / L of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of PC: DMC in a ratio of 2: 3 was used.

【0161】この電池を充電電流2mA,充電終止電圧
4.2Vで充電し、放電電流2mA,放電終止電圧2.7
Vで放電させる充放電サイクル試験を実施した。この結
果、電池の初期放電容量は6.0mAhであり、不可逆
容量の割合は15%であった。一方、1サイクル目に対
する100サイクル目の放電容量維持率は93%であっ
た。
This battery was charged at a charge current of 2 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge current of 2 mA and a discharge end voltage of 2.7.
A charge / discharge cycle test for discharging at V was performed. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 6.0 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 15%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 93%.

【0162】[0162]

【実施例14】平均粒径10μmのシリコン粒子と平均
粒径20μmの黒鉛粒子を重量比20:80で配合し、
ボールミル処理を48時間施した。ボールミル容器およ
びボールはステンレス製で、粉末調整およびボールミル
処理はアルゴン雰囲気で行った。上記シリコン−炭素複
合粉末:石油ピッチ:テトラヒドロフランを100:7
0:700の重量比で混合し、1時間攪拌,還流した。
これをロータリーエバポレータを用いてテトラヒドロフ
ランを除去し、150℃で3時間真空乾燥してシリコン
−炭素複合粉末/ピッチ複合材料を得た。該複合材料を
カッターミルで200メッシュ以下に解砕し、次いで空
気中で3℃/minの速度で350℃まで昇温し、1時間
保持した。これを窒素流通下で20℃/hで1100℃
まで昇温し、1時間保持し、石油ピッチを炭素化した。
これをカッターミルで200メッシュ以下に解砕し、シ
リコン−炭素複合粉末を得た。得られたシリコン−炭素
複合粉末を広角X線回折法により分析した結果、炭素,
シリコンおよびシリコン炭化物からの回折を示すピーク
が観察された。炭素のd(002)面の間隔は0.33
61nmと0.3378nmであったが、最大強度を示
すピークから求められるd(002)面の間隔は0.3
361nmであった。2θが約35degの位置のシリコ
ン炭化物の回折ピーク強度はバックグランドに対して
0.1であった。断面観察から求められたシリコンの平
均粒径は2.2μmであった。また、R値は1.3であっ
た。また、シリコン−炭素複合粉末の比表面積は20m
/gであった。
Example 14 Silicon particles having an average particle size of 10 μm and graphite particles having an average particle size of 20 μm were blended at a weight ratio of 20:80.
The ball mill treatment was performed for 48 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill treatment were performed in an argon atmosphere. The silicon-carbon composite powder: petroleum pitch: tetrahydrofuran 100: 7
The mixture was mixed at a weight ratio of 0: 700, and stirred and refluxed for 1 hour.
This was removed with a rotary evaporator to remove tetrahydrofuran and vacuum dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a silicon-carbon composite powder / pitch composite material. The composite material was pulverized with a cutter mill to 200 mesh or less, then heated to 350 ° C. in air at a rate of 3 ° C./min, and held for 1 hour. This is 1100 ° C at 20 ° C / h under nitrogen flow.
And kept for 1 hour to carbonize the petroleum pitch.
This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder. The obtained silicon-carbon composite powder was analyzed by a wide-angle X-ray diffraction method.
Peaks indicating diffraction from silicon and silicon carbide were observed. The distance between the d (002) planes of carbon is 0.33.
It was 61 nm and 0.3378 nm, but the distance between the d (002) planes determined from the peak showing the maximum intensity was 0.3.
361 nm. The diffraction peak intensity of silicon carbide at a position where 2θ was about 35 ° was 0.1 with respect to the background. The average particle size of silicon determined from cross-sectional observation was 2.2 μm. The R value was 1.3. The specific surface area of the silicon-carbon composite powder is 20 m
2 / g.

【0163】上記シリコン−炭素複合粉末を負極活物質
に用いた電池を実施例1と同様の方法で作製した。ただ
し、電解液はEC:DMCが1:2の混合溶媒に1.5
モル/リットルの六フッ化リン酸リチウムLiPF
溶解した電解液を用いた。
A battery using the above silicon-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 1. However, the electrolytic solution was 1.5: 1 in a mixed solvent of EC: DMC of 1: 2.
An electrolytic solution in which mol / liter of lithium hexafluorophosphate LiPF 6 was dissolved was used.

【0164】該リチウム二次電池を充電電流2mA,充
電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流2mA,放電終
止電圧2.7Vで放電させる充放電サイクル試験を実施
した。この結果、電池の初期放電容量は4.1mAhで
あり、不可逆容量の割合は9%であった。一方、1サイ
クル目に対する100サイクル目の放電容量維持率は9
5%であった。
A charge / discharge cycle test was conducted in which the lithium secondary battery was charged at a charge current of 2 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and discharged at a discharge current of 2 mA and a discharge end voltage of 2.7 V. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 4.1 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 9%. On the other hand, the discharge capacity maintenance ratio at the 100th cycle with respect to the first cycle is 9
5%.

【0165】[0165]

【実施例15】平均粒径1μmのシリコン粒子:石油ピ
ッチ:テトラヒドロフランを100:70:700の重
量比で混合し、1時間攪拌,還流した。これをロータリ
ーエバポレータを用いてテトラヒドロフランを除去し、
150℃で3時間真空乾燥してSi/ピッチ複合材料を
得た。該複合材料をカッターミルで200メッシュ以下
に解砕し、次いで空気中で3℃/minの速度で250℃
まで昇温し、1時間保持した。これを窒素流通下で20
℃/hで1100℃まで昇温し、1時間保持し、ピッチ
を炭素化した。これをカッターミルで200メッシュ以
下に解砕し、シリコン−炭素複合粉末を得た。得られた
シリコン−炭素複合粉末を広角X線回折法により分析し
た結果、炭素,シリコンおよびシリコン炭化物からの回
折を示すピークが観察された。このとき、シリコン炭化
物の回折ピーク強度はわずかであった。炭素のd(00
2)は0.3369nmであった。また、Lcは15n
mであった。2θが約35degの位置のシリコン炭化物
の回折ピーク強度はバックグランドに対して0.3であ
った。また、R値は1.4であった。また、シリコン−
炭素複合粉末の比表面積は7m/gであった。
Example 15 Silicon particles having an average particle diameter of 1 μm: petroleum pitch: tetrahydrofuran were mixed at a weight ratio of 100: 70: 700, and the mixture was stirred and refluxed for 1 hour. Using a rotary evaporator to remove tetrahydrofuran,
Vacuum drying was performed at 150 ° C. for 3 hours to obtain a Si / pitch composite material. The composite material is crushed with a cutter mill to 200 mesh or less and then in air at a rate of 3 ° C./min at 250 ° C.
And kept for 1 hour. This is placed under nitrogen flow for 20 minutes.
The temperature was raised to 1100 ° C. at a rate of ° C./h, and maintained for 1 hour to carbonize the pitch. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder. As a result of analyzing the obtained silicon-carbon composite powder by a wide-angle X-ray diffraction method, peaks indicating diffraction from carbon, silicon and silicon carbide were observed. At this time, the diffraction peak intensity of the silicon carbide was slight. The carbon d (00
2) was 0.3369 nm. Lc is 15n
m. The diffraction peak intensity of silicon carbide at a position where 2θ was about 35 ° was 0.3 with respect to the background. The R value was 1.4. Also, silicon
The specific surface area of the carbon composite powder was 7 m 2 / g.

【0166】上記シリコン−炭素複合粉末を負極活物質
に用いた電池を実施例1と同様の方法で作製した。ただ
し、電解液はEC:DMCが1:2の混合溶媒に1.0
モル/リットルの六フッ化リン酸リチウムLiPF
溶解した電解液を用いた。
A battery using the silicon-carbon composite powder as a negative electrode active material was manufactured in the same manner as in Example 1. However, the electrolyte was 1.0 in a 1: 2 mixed solvent of EC: DMC.
An electrolytic solution in which mol / liter of lithium hexafluorophosphate LiPF 6 was dissolved was used.

【0167】該リチウム二次電池を充電電流1mA,充
電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流1mA,放電終
止電圧2.7Vで放電させる充放電サイクル試験を実施
した。この結果、電池の初期放電容量は15.3mAh
であり、不可逆容量の割合は23%であった。一方、1
サイクル目に対する100サイクル目の放電容量維持率
は81%であった。
A charge / discharge cycle test was performed in which the lithium secondary battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and discharged at a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.7 V. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 15.3 mAh.
And the ratio of the irreversible capacity was 23%. Meanwhile, 1
The discharge capacity retention at the 100th cycle relative to the cycle was 81%.

【0168】(比較例4)平均粒径3μmのシリコン粒
子と平均粒径20μmの黒鉛粒子を重量比30:70で
配合し、ボールミル処理を72時間施した。ボールミル
容器およびボールはステンレス製で、粉末調整およびボ
ールミルはアルゴン雰囲気で行った。上記シリコン−炭
素複合粉末:石炭ピッチ:テトラヒドロフランを10
0:50:500の重量比で混合し、1時間攪拌,還流
した。これをロータリーエバポレータを用いてテトラヒ
ドロフランを除去し、150℃で3時間真空乾燥してシ
リコン−炭素複合粉末/ピッチ複合材料を得た。該複合
材料をカッターミルで200メッシュ以下に解砕し、次
いで空気中で3℃/minの速度で250℃まで昇温し、
1時間保持した。これを窒素流通下で20℃/hで18
00℃まで昇温し、1時間保持し、ピッチを炭素化し
た。これをカッターミルで200メッシュ以下に解砕
し、シリコン−炭素複合粉末を得た。得られたシリコン
−炭素複合粉末を広角X線回折法により分析した結果、
炭素,シリコンおよびシリコン炭化物からの回折を示す
ピークが観察された。このとき、シリコン炭化物の回折
ピーク強度はわずかであった。炭素のd(002)面の
間隔は0.3359nmであった。2θが約35degの位
置のシリコン炭化物の回折ピークはバックグランドに対
して6.0倍の強度を示した。また、R値は0.6であっ
た。また、シリコン−炭素複合粉末の比表面積は36m
/gであった。
Comparative Example 4 Silicon particles having an average particle size of 3 μm and graphite particles having an average particle size of 20 μm were blended at a weight ratio of 30:70, and subjected to ball milling for 72 hours. The ball mill container and the balls were made of stainless steel, and the powder preparation and the ball mill were performed in an argon atmosphere. The silicon-carbon composite powder: coal pitch: 10 of tetrahydrofuran
The mixture was mixed at a weight ratio of 0: 50: 500, and stirred and refluxed for 1 hour. This was removed with a rotary evaporator to remove tetrahydrofuran and vacuum dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a silicon-carbon composite powder / pitch composite material. The composite material is crushed by a cutter mill to 200 mesh or less, and then heated to 250 ° C. in air at a rate of 3 ° C./min.
Hold for 1 hour. This is cooled to 20 ° C./h for 18
The temperature was raised to 00 ° C. and maintained for 1 hour to carbonize the pitch. This was crushed by a cutter mill to 200 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder. As a result of analyzing the obtained silicon-carbon composite powder by a wide-angle X-ray diffraction method,
Peaks indicating diffraction from carbon, silicon and silicon carbide were observed. At this time, the diffraction peak intensity of the silicon carbide was slight. The distance between the d (002) planes of carbon was 0.3359 nm. The diffraction peak of silicon carbide at a position where 2θ was about 35 ° showed 6.0 times the intensity of the background. The R value was 0.6. The specific surface area of the silicon-carbon composite powder is 36 m
2 / g.

【0169】上記シリコン−炭素複合粉末を負極活物質
に用いた電池を実施例8と同様の方法で作製した。ただ
し、電解液はEC:DMCが1:2の混合溶媒に1.0
モル/リットルの六フッ化リン酸リチウムLiPF
溶解した電解液を用いた。
A battery using the above silicon-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 8. However, the electrolyte was 1.0 in a 1: 2 mixed solvent of EC: DMC.
An electrolytic solution in which mol / liter of lithium hexafluorophosphate LiPF 6 was dissolved was used.

【0170】該リチウム二次電池を充電電流1mA,充
電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流1mA,放電終
止電圧2.7Vで放電させる充放電サイクル試験を実施
した。この結果、電池の初期放電容量は1.6mAhで
あり、不可逆容量の割合は38%であった。一方、1サ
イクル目に対する100サイクル目の放電容量維持率は
98%であった。
A charge / discharge cycle test was conducted in which the lithium secondary battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and discharged at a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.7 V. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 1.6 mAh, and the ratio of the irreversible capacity was 38%. On the other hand, the discharge capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the first cycle was 98%.

【0171】(比較例5)平均粒径1μmのシリコン粒
子と、石油ピッチと、テトラヒドロフランを100:5
0:500の重量比で混合し、1時間攪拌,還流した。
これをロータリーエバポレータを用いてテトラヒドロフ
ランを除去し、150℃で3時間真空乾燥してSi/ピ
ッチ複合材料を得た。該複合材料をカッターミルで20
0メッシュ以下に解砕し、次いで空気中で3℃/minの
速度で250℃まで昇温し、1時間保持した。これを窒
素流通下で20℃/hで700℃まで昇温し、1時間保
持し、ピッチを炭素化した。これをカッターミルで20
0メッシュ以下に解砕し、シリコン−炭素複合粉末を得
た。得られたシリコン−炭素複合粉末を広角X線回折法
により分析した結果、炭素,シリコンおよびシリコン炭
化物からの回折を示すピークが観察された。このとき、
シリコン炭化物の回折ピーク強度はわずかであった。炭
素のd(002)面の間隔は0.359nmであった。
2θが約35degの位置のシリコン炭化物の回折ピーク
強度はバックグランドに対して0.1であった。また、
R値は1.7であった。また、シリコン−炭素複合粉末
の比表面積は7m/gであった。
Comparative Example 5 Silicon particles having an average particle diameter of 1 μm, petroleum pitch, and tetrahydrofuran were mixed in a ratio of 100: 5.
The mixture was mixed at a weight ratio of 0: 500, and stirred and refluxed for 1 hour.
This was removed of tetrahydrofuran using a rotary evaporator and vacuum dried at 150 ° C. for 3 hours to obtain a Si / pitch composite material. The composite material is cut with a cutter mill for 20 minutes.
It was crushed to 0 mesh or less, then heated to 250 ° C. in air at a rate of 3 ° C./min, and kept for 1 hour. This was heated to 700 ° C. at a rate of 20 ° C./h under a nitrogen flow, and held for 1 hour to carbonize the pitch. Use a cutter mill for 20
This was crushed to 0 mesh or less to obtain a silicon-carbon composite powder. As a result of analyzing the obtained silicon-carbon composite powder by a wide-angle X-ray diffraction method, peaks indicating diffraction from carbon, silicon and silicon carbide were observed. At this time,
The diffraction peak intensity of silicon carbide was slight. The distance between the d (002) planes of carbon was 0.359 nm.
The diffraction peak intensity of silicon carbide at a position where 2θ was about 35 ° was 0.1 with respect to the background. Also,
The R value was 1.7. The specific surface area of the silicon-carbon composite powder was 7 m 2 / g.

【0172】上記シリコン−炭素複合粉末を負極活物質
に用いた電池を実施例8と同様の方法で作製した。ただ
し、電解液はEC:DMCが1:2の混合溶媒に1.0
モル/リットルのLiPFを溶解した電解液を用い
た。
A battery using the above silicon-carbon composite powder as a negative electrode active material was produced in the same manner as in Example 8. However, the electrolyte was 1.0 in a 1: 2 mixed solvent of EC: DMC.
An electrolytic solution in which mol / L of LiPF 6 was dissolved was used.

【0173】該リチウム二次電池を充電電流1mA,充
電終止電圧4.2Vで充電し、放電電流1mA,放電終
止電圧2.7Vで放電させる充放電サイクル試験を実施
した。この結果、電池の初期放電容量は16.2mAh
であり、不可逆容量の割合は25%であった。一方、1
サイクル目に対する100サイクル目の放電容量維持率
は2%であった。
A charge / discharge cycle test was conducted in which the lithium secondary battery was charged at a charge current of 1 mA and a charge end voltage of 4.2 V, and discharged at a discharge current of 1 mA and a discharge end voltage of 2.7 V. As a result, the initial discharge capacity of the battery was 16.2 mAh.
And the ratio of the irreversible capacity was 25%. Meanwhile, 1
The discharge capacity maintenance ratio at the 100th cycle relative to the cycle was 2%.

【0174】[0174]

【発明の効果】リチウムと化合物を形成可能な少なくと
も1種の元素から成る粒子を含有し、該粒子が複数相の
炭素質物質に埋設され、かつ該炭素質物質にX線回折法
によるd(002)面の間隔が0.3350nm〜0.3
370nmである炭素質物質を含有する負極活物質を用
いることにより、該粒子単独では得られない優れたサイ
クル特性と、炭素質物質では得られない高容量を共に満
たすリチウム二次電池を提供することができる。
According to the present invention, particles containing at least one element capable of forming a compound with lithium are embedded in a carbonaceous substance having a plurality of phases, and d ( 002) The spacing between the planes is 0.3350 nm to 0.3.
By using a negative electrode active material containing a carbonaceous material of 370 nm, a lithium secondary battery that satisfies both excellent cycle characteristics that cannot be obtained with the particles alone and a high capacity that cannot be obtained with a carbonaceous material can be provided. Can be.

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

【図1】本発明のコイン型電池断面概略図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a coin-type battery of the present invention.

【図2】本発明のリチウム二次電池の断面概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a lithium secondary battery of the present invention.

【図3】本発明のリチウム二次電池の正極,負極および
セパレータの組立図である。
FIG. 3 is an assembly diagram of a positive electrode, a negative electrode, and a separator of the lithium secondary battery of the present invention.

【図4A】本発明の角型リチウム二次電池の上面図であ
る。
FIG. 4A is a top view of the prismatic lithium secondary battery of the present invention.

【図4B】本発明の角型リチウム二次電池の断面概略図
である。
FIG. 4B is a schematic sectional view of the prismatic lithium secondary battery of the present invention.

【図5】本発明の角型リチウム二次電池組電池の斜視図
である。
FIG. 5 is a perspective view of the prismatic lithium secondary battery pack battery of the present invention.

【図6】本発明の円筒型リチウム二次電池の断面概略図
である。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a cylindrical lithium secondary battery of the present invention.

【図7A】本発明の円筒型リチウム二次電池組電池の上
面図である。
FIG. 7A is a top view of the cylindrical lithium secondary battery pack battery of the present invention.

【図7B】本発明の円筒型リチウム二次電池組電池の断
面図である。
FIG. 7B is a cross-sectional view of the cylindrical lithium secondary battery assembly battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…正極缶、2a,11,61a…正極集電体、2b,
12,61b…正極合剤、2,13,31,61…正
極、3…負極缶、4a,14,62a…負極集電体、4
b,15,62b…負極合剤、4,16,32,62…
負極、5,17,33,63…セパレータ、6,22…
ガスケット、18…正極タブ、19…負極タブ、20,
34,64…電池缶、21,41,71…電池蓋、23
…絶縁板、35,65…正極リード、37,67…負極
リード、38,54,68,84…正極端子、39,5
5,69,85…負極端子、40,70…パッキン、4
2…ガス放出口、43,46…Oリング、44,47…
封止ボルト、45…注入口、50…ナット、51…角型
リチウム二次電池、52…スペーサー、53…金属板、
56,87…制御回路基板、57,89…熱電対、5
8,82…固定部品、59…ボルト、60…突起部、8
0…安全弁、81…電池、83…電流ケーブル、86…
電圧入力ケーブル、88…ケース。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode can, 2a, 11, 61a ... Positive electrode current collector, 2b,
12, 61b ... positive electrode mixture, 2, 13, 31, 61 ... positive electrode, 3 ... negative electrode can, 4a, 14, 62a ... negative electrode current collector, 4
b, 15, 62b ... negative electrode mixture, 4, 16, 32, 62 ...
Negative electrode, 5, 17, 33, 63 ... separator, 6, 22 ...
Gasket, 18 ... Positive electrode tab, 19 ... Negative electrode tab, 20,
34, 64: battery can, 21, 41, 71: battery lid, 23
... Insulating plate, 35,65 ... Positive electrode lead, 37,67 ... Negative electrode lead, 38,54,68,84 ... Positive electrode terminal, 39,5
5, 69, 85 ... negative electrode terminal, 40, 70 ... packing, 4
2 ... gas outlet, 43, 46 ... O-ring, 44, 47 ...
Sealing bolt, 45 injection port, 50 nut, 51 square lithium secondary battery, 52 spacer, 53 metal plate,
56, 87: control circuit board, 57, 89: thermocouple, 5
8, 82 fixed parts, 59 bolts, 60 projecting parts, 8
0: safety valve, 81: battery, 83: current cable, 86:
Voltage input cable, 88 ... case.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 典行 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 青野 泰久 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 武内 瀞士 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 村中 廉 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 武井 康一 茨城県日立市東町四丁目13番1号 日立化 成工業株式会社山崎工場内 Fターム(参考) 5H003 AA04 BA01 BA03 BA04 BB04 BB15 BD01 BD04 5H014 AA02 BB00 BB01 BB06 EE10 HH01 HH08 5H029 AK03 AL01 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ03 BJ12 BJ14 CJ01 CJ02 CJ08 HJ01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Noriyuki Watanabe 7-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Yasuhisa Aono 7-chome, Omikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1-1 Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Toroshi Takeuchi 1-1-1, Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Ren Murakana Ibaraki Prefecture 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Koichi Takei 4-1-1, Higashi-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture F-term in Yamazaki Plant, Hitachi Chemical Co., Ltd. ) 5H003 AA04 BA01 BA03 BA04 BB04 BB15 BD01 BD04 5H014 AA02 BB00 BB01 BB06 EE10 HH01 HH08 5H029 AK03 AL01 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ03 BJ12 BJ14 CJ01 CJ02 CJ08 HJ 01

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】正極と、リチウムイオンを吸蔵放出可能な
負極活物質を含む負極と、非水系電解液あるいはポリマ
ー電解質を有するリチウム二次電池であって、該負極活
物質はリチウムと化合物を形成することが可能であり、
かつ融点が900℃以上で室温での熱膨張率が9ppm/
K以下である少なくとも1種の元素を含む粒子を含有
し、該粒子が複数層の炭素質物質に埋設されていて、該
粒子が初期の粒径より小さくなるよう機械的処理がされ
ていることを特徴とするリチウム二次電池。
1. A lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium ions, and a lithium secondary battery having a non-aqueous electrolyte or a polymer electrolyte, wherein the negative electrode active material forms a compound with lithium. It is possible to
And has a melting point of 900 ° C. or higher and a coefficient of thermal expansion at room temperature of 9 ppm /
Particles containing at least one element of K or less, the particles being embedded in a plurality of layers of carbonaceous material, and being mechanically treated so that the particles are smaller than the initial particle size. A rechargeable lithium battery.
【請求項2】リチウムと化合物を形成することが可能な
元素がシリコン及びゲルマニウムから選ばれた少なくと
も1種の元素である請求項1記載のリチウム二次電池。
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the element capable of forming a compound with lithium is at least one element selected from silicon and germanium.
【請求項3】複数層の炭素質物質が炭素質物質(A)と
炭素質物質(B)からなり、炭素質物質(A)が炭素質
物質(B)に内包されている請求項1記載のリチウム二
次電池。
3. The carbonaceous material (A) and the carbonaceous material (B) in a plurality of layers, wherein the carbonaceous material (A) is included in the carbonaceous material (B). Lithium secondary battery.
【請求項4】炭素質物質(A)が結晶質炭素であり、炭
素質物質(B)が非晶質炭素である請求項3記載のリチ
ウム二次電池。
4. The lithium secondary battery according to claim 3, wherein the carbonaceous substance (A) is crystalline carbon, and the carbonaceous substance (B) is amorphous carbon.
【請求項5】炭素質物質(B)が炭素質物質(A)より
硬質である請求項3記載のリチウム二次電池。
5. The lithium secondary battery according to claim 3, wherein the carbonaceous substance (B) is harder than the carbonaceous substance (A).
【請求項6】リチウムと化合物を形成することが可能な
元素を該負極活物質の合計量に対し30重量%未満含有
する請求項1記載のリチウム二次電池。
6. The lithium secondary battery according to claim 1, comprising an element capable of forming a compound with lithium in an amount of less than 30% by weight based on the total amount of the negative electrode active material.
【請求項7】請求項1のリチウム二次電池を組電池とし
て電気自動車に使用する方法。
7. A method of using the lithium secondary battery of claim 1 as an assembled battery in an electric vehicle.
【請求項8】(a)リチウム二次電池の製造にあたり、
負極活物質としてリチウムと化合物を形成することが可
能であり、かつ融点が900℃以上で室温での熱膨張率
が9ppm/K以下である少なくとも1種の元素と炭素質
物質(A)とを機械的に処理する工程、 (b)上記処理して得られた粒子と炭素質物質(B)と
を混合する工程、 (c)上記処理して得られた粒子を炭素化処理すること
により負極活物質を形成する工程、及び (d)正極、上記負極活物質を含む負極及び非水系電解
液あるいはポリマー電解質を容器内に配置することから
なる、リチウム二次電池の製造方法。
8. A method for producing a lithium secondary battery, comprising:
A carbonaceous material (A) is formed by mixing at least one element capable of forming a compound with lithium as a negative electrode active material and having a melting point of 900 ° C. or higher and a coefficient of thermal expansion at room temperature of 9 ppm / K or lower and 9 ppm / K or lower. Mechanically treating, (b) mixing the particles obtained by the above treatment with the carbonaceous substance (B), and (c) carbonizing the particles obtained by the above treatment to produce a negative electrode. A step of forming an active material; and (d) a method of manufacturing a lithium secondary battery, comprising: disposing a positive electrode, a negative electrode containing the negative electrode active material, and a non-aqueous electrolyte or a polymer electrolyte in a container.
【請求項9】リチウムと化合物を形成することが可能な
元素がシリコン及びゲルマニウムから選ばれた少なくと
も1種の元素である請求項8記載の方法。
9. The method according to claim 8, wherein the element capable of forming a compound with lithium is at least one element selected from silicon and germanium.
【請求項10】上記(a)工程後に熱処理を行う請求項
8記載の方法。
10. The method according to claim 8, wherein a heat treatment is performed after the step (a).
【請求項11】上記(a)工程がボールミルを用いた粉
砕である請求項8記載の方法。
11. The method according to claim 8, wherein the step (a) is pulverization using a ball mill.
【請求項12】上記(a)工程が機械的圧接である請求
項8記載の方法。
12. The method according to claim 8, wherein the step (a) is a mechanical pressure welding.
【請求項13】リチウムと化合物を形成することが可能
であり、かつ融点が900℃以上で室温での熱膨張率が
9ppm /K以下である少なくとも1種の元素を含む粒子
を含有し、該粒子が複数層の炭素質物質に埋設されてい
て、該粒子が初期の粒径より小さくなるよう機械的処理
がされていることを特徴とするリチウム二次電池用負極
活物質。
13. A particle containing at least one element capable of forming a compound with lithium and having a melting point of 900 ° C. or more and a coefficient of thermal expansion at room temperature of 9 ppm / K or less, A negative electrode active material for a lithium secondary battery, wherein particles are embedded in a plurality of layers of a carbonaceous material, and are mechanically treated so that the particles have a size smaller than an initial particle size.
【請求項14】リチウムと化合物を形成することが可能
な元素がシリコン及びゲルマニウムから選ばれた少なく
とも1種の元素である請求項13記載のリチウム二次電
池用負極活物質。
14. The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 13, wherein the element capable of forming a compound with lithium is at least one element selected from silicon and germanium.
【請求項15】複数層の炭素質物質が炭素質物質(A)
と炭素質物質(B)からなり、炭素質物質(A)が炭素
質物質(B)に内包されている請求項13記載のリチウ
ム二次電池用負極活物質。
15. The carbonaceous substance (A) comprising a plurality of layers of carbonaceous substance.
14. The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 13, wherein the negative electrode active material comprises a carbonaceous material (A) and carbonaceous material (B).
【請求項16】炭素質物質(A)が結晶質炭素であり、
炭素質物質(B)が非晶質炭素である請求項15記載の
リチウム二次電池用負極活物質。
16. The carbonaceous substance (A) is crystalline carbon,
The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 15, wherein the carbonaceous material (B) is amorphous carbon.
【請求項17】炭素質物質(B)が炭素質物質(A)よ
り硬質である請求項15記載のリチウム二次電池用負極
活物質。
17. The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 15, wherein the carbonaceous substance (B) is harder than the carbonaceous substance (A).
【請求項18】リチウムと化合物を形成することが可能
な元素を該負極活物質の合計量に対し30重量%未満含
有する請求項13記載のリチウム二次電池用負極活物
質。
18. The negative electrode active material for a lithium secondary battery according to claim 13, comprising an element capable of forming a compound with lithium in an amount of less than 30% by weight based on the total amount of the negative electrode active material.
【請求項19】(a)リチウムと化合物を形成すること
が可能であり、かつ融点が900℃以上で室温での熱膨
張率が9ppm/K以下である少なくとも1種の元素と炭
素質物質(A)とを機械的に処理する工程、 (b)上記処理して得られた粒子と炭素質物質(B)と
を混合する工程、及び (c)上記処理して得られた粒子を炭素化処理すること
により負極活物質を形成する工程を含むリチウム二次電
池用負極活物質の製造方法。
(A) at least one element capable of forming a compound with lithium and having a melting point of 900 ° C. or more and a coefficient of thermal expansion at room temperature of 9 ppm / K or less and a carbonaceous substance ( A) a step of mechanically treating the above, (b) a step of mixing the particles obtained by the above treatment with a carbonaceous substance (B), and (c) a carbonization of the particles obtained by the above treatment. A method for producing a negative electrode active material for a lithium secondary battery, comprising a step of forming a negative electrode active material by treating.
【請求項20】リチウムと化合物を形成することが可能
な元素がシリコン及びゲルマニウムから選ばれた少なく
とも1種の元素である請求項19記載の方法。
20. The method according to claim 19, wherein the element capable of forming a compound with lithium is at least one element selected from silicon and germanium.
【請求項21】上記(a)工程後に熱処理を行う請求項
19記載の方法。
21. The method according to claim 19, wherein a heat treatment is performed after the step (a).
【請求項22】上記(a)工程がボールミルを用いた粉
砕である請求項19記載の方法。
22. The method according to claim 19, wherein the step (a) is pulverization using a ball mill.
【請求項23】上記(a)工程が機械的圧接である請求
項19記載の方法。
23. The method according to claim 19, wherein the step (a) is a mechanical pressure welding.
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