JP2001196064A - リチウム二次電池用負極活物質及びその製造方法 - Google Patents

リチウム二次電池用負極活物質及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活物質間の電導度を向上させて高い極板
密度のものでも優れた高率特性及び寿命特性を有するリ
チウム二次電池用負極活物質を提供し、この前記リチウ
ム二次電池用負極活物質の製造方法を提供する。 【解決手段】 表面に触媒がドーピングまたは分散さ
れ、炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブ３が生長
した結晶質または非晶質炭素を含むリチウム二次電池用
負極活物質。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池用
負極活物質及びその製造方法に関し、詳しくは優れた高
率特性及び寿命特性を有するリチウム二次電池用負極活
物質及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池の負極材料として使用
する炭素材料は結晶度によって大きく非晶質炭素と結晶
質黒鉛とに分類することができる。そのうち一般的に使
用している結晶質黒鉛は再び人造黒鉛と天然黒鉛に分類
することができる。人造黒鉛としては代表的にメゾカー
ボンマイクロビード（ｍｅｓｏｃａｒｂｏｎ ｍｉｃｒ
ｏｂｅａｄｓ、ＭＣＭＢ）、メゾカーボン繊維（ｍｅｓ
ｏｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ、ＭＣＦ）などを例に上げ
ることができ、全てリチウム二次電池に代表的に用いら
れる負極材料である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この中で、天然黒鉛は
結晶度が非常に優れているので初期放電容量が非常に優
れていているが、高い結晶度のために粉砕工程中にフレ
ーク（ｆｌａｋｅ）形状をもった材料を得ることとな
る。従って、エッジ（ｅｄｇｅ）面で発生する非可逆容
量の増加とともに極板の製造時に発生する圧搾現象が激
しくて人造黒鉛系活物質に比べて活物質粒子の間の電解
液浸透経路（ｐａｔｈ）を確保するのが非常に難しく、
リチウムイオンの伝達路が長くなる短所がある。従っ
て、寿命、特に、高率での寿命特性は球形や繊維型ある
いは無定型を有する人造黒鉛に比べて非常に不良であ
る。
【０００４】特開平９−１６１７７６号、特開平８−７
８９５号及び特開平８−６９７９７号には活物質間の電
導度を増加させて電池の寿命を向上させる方法が記述さ
れている。この方法は無電解メッキでＣｕ粒子などの金
属粒子を黒鉛表層に形成させたり、Ｎｉ、Ｆｅなどの微
粒子を黒鉛活物質に混合して負極極板として使用したり
する方法である。しかし、金属微粒子の黒鉛表面メッキ
方式としては活物質の形状に与える影響が非常に少なく
高容量を出すための高密度の極板上では電導度の向上に
限界があり、黒鉛及び炭素粉末と金属微粒子を混合する
方式は大量のスラリー製造時に各物質間の密度差のため
に均一な混合が事実上不可能である。
【０００５】本発明は詳述した問題点を解決するための
ものであって、本発明の目的は活物質間の電導度を向上
させて高い極板密度のものでも優れた高率特性及び寿命
特性を有するリチウム二次電池用負極活物質を提供する
ことにある。
【０００６】本発明の他の目的は、前記リチウム二次電
池用負極活物質の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】詳述した目的を達成する
ために、本発明は表面に触媒がドーピングまたは分散さ
れ、炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブが生長し
た結晶質または非晶質炭素を含むリチウム二次電池用負
極活物質を提供する。
【０００８】本発明はまた、結晶質または非晶質炭素と
触媒元素またはその化合物を混合して表面に触媒元素ま
たはその化合物がドーピングまたは分散された結晶質ま
たは非晶質炭素を形成する段階、前記触媒元素またはそ
の化合物がドーピングまたは分散された結晶質または非
晶質炭素を炭化する段階、及び前記炭化された結晶質ま
たは非晶質炭素を炭素含有ガスの存在下の３００〜１５
００℃で気相蒸着して炭化された結晶質または非晶質炭
素の表面に炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブを
形成する段階を含むリチウム二次電池用負極活物質の製
造方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
【００１０】本発明のリチウム二次電池用負極活物質は
活物質表面に炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブ
が形成されている。このような炭素気相成長繊維または
炭素ナノチューブは活物質の間に微細な通路を形成する
ことによって隣接した活物質間の電導度が向上する。従
って、本発明の負極活物質は高率特性及び寿命が向上す
ることができる。
【００１１】本発明の負極活物質の構造を添付された図
面を参考にさらに詳細に説明する。図１に示したよう
に、本発明の負極活物質は結晶質または非晶質炭素１と
前記炭素の表面に形成された炭素気相成長繊維または炭
素ナノチューブ３を含む。前記炭素の表面には触媒もド
ーピングまたは分散されている。前記炭素気相成長繊維
または炭素ナノチューブの長さは０．１〜１０００ｎｍ
が好ましい。炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブ
の長さが０．１ｎｍ未満であれば、炭素気相成長繊維ま
たは炭素ナノチューブ形成による効果が微小であり、１
０００ｎｍを超過する場合には密度があまりにも低くな
って最終活物質を利用した極板の製造が容易でない問題
点がある。前記炭素気相成長繊維は炭素繊維が成長する
過程で繊維内に前記触媒をさらに含むこともある。前記
炭素ナノチューブは単重壁（ｓｉｎｇｌｅ ｗａｌ
ｌ）、多重壁（ｍｕｌｔｉ ｗａｌｌ）またはコイル
（ｃｏｉｌ）形態でありうる。
【００１２】前記結晶質または非晶質炭素の表面には非
晶質炭素前駆体から形成された非晶質炭素シェルをさら
に含むこともある。このように非晶質炭素シェルをさら
に含む場合には図２に示されたように結晶質または非晶
質炭素コア１とこのコア上に形成され、非晶質炭素及び
触媒を含む層５が形成される。このような構造で炭素気
相成長繊維または炭素ナノチューブは前記層５で生長す
る。
【００１３】このような構造の本発明の負極活物質を製
造する方法を非晶質炭素前駆体の使用有・無によって詳
細に説明する。
【００１４】１）非晶質炭素前駆体を使用しない場合 結晶質または非晶質炭素と触媒元素またはその化合物を
混合する。触媒元素またはその化合物は液状で使用する
こともでき、固状で使用することもできる。液状で使用
する場合溶媒としては水、有機溶媒またはその混合物を
使用することができる。有機溶媒としてはエタノール、
イソプロピルアルコール、トルエン、ベンゼン、ヘキサ
ン、テトラヒドロフランなどを使用することができる。
結晶質または非晶質炭素：触媒元素との混合比率は９９
〜９０：１〜１０重量％である。触媒元素の化合物を使
用する場合にもその化合物内に存在する触媒元素の重量
が前記範囲に属する量で使用する。触媒元素の量が１重
量％未満である場合には触媒元素を添加する効果が微小
であり、１０重量％を超過する場合には触媒元素の異種
化合物が形成されてリチウムイオンを妨害することがあ
るので好ましくない。
【００１５】前記触媒元素としては遷移金属、半金属、
非金属、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を使用す
ることができる。好ましくはＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏま
たはＣｒの遷移金属、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｓｎまた
はＢｉの半金属、Ｆ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｋｒ、Ｉま
たはＸｅの非金属、ＮａまたはＫのアルカリ金属または
ＭｇまたはＣａのアルカリ土類金属を使用することがで
きる。前記触媒元素の化合物としては前述した触媒元素
を含みさえすれば、いかなる化合物も使用することがで
き、その例として酸化物、炭化物、硝酸化物などであり
うる。触媒元素化合物の具体的な例としては硝酸ニッケ
ルをがある。
【００１６】前記結晶質または非晶質炭素としては天然
黒鉛、人造黒鉛、コークス、ソフトカーボンまたはハー
ドカーボンを使用することができる。この中で結晶質炭
素を使用するのが電圧平坦性が優れており、特に、天然
黒鉛を使用するのが初期放電容量が非常に優れているの
でさらに好ましい。前記天然黒鉛と人造黒鉛の形状はフ
レーク（ｆｌａｋｅ）、無定型、板状、球形または繊維
型でありうる。
【００１７】前記混合方法としてはスプレー法、流動層
混合法またはメカニカル混合法を使用がある。前記混合
方法としてスプレー法または流動層混合法を使用する場
合には、これらの方法が混合と共に乾燥が行われるので
別途の乾燥工程を実施する必要はない。これに反し、前
記混合方法としてメカニカル混合法、特に湿式メカニカ
ル混合法を使用する場合には混合物乾燥工程をさらに実
施する。
【００１８】このように混合及び乾燥工程が完了すれ
ば、表層に触媒元素またはその化合物がドーピングまた
は分散された結晶質または非晶質炭素が製造される。
【００１９】表層に触媒元素またはその化合物がドーピ
ングされるか分散された結晶質粒子または非晶質炭素粒
子を炭化する。炭化工程は８００〜１２００℃で２〜２
４時間実施する。
【００２０】触媒元素化合物として硝酸化物や炭化物を
使用する場合には前記炭化工程の後に酸化工程をさらに
実施する。この酸化工程はその後工程である還元工程を
実施するために、触媒元素化合物が還元できる条件を作
るための工程であるので、酸化物を使用する場合には実
施する必要がない。酸化工程は空気中で実施し、本発明
で使用した触媒元素の硝酸化物や炭化物が酸化できる温
度で実施し、例えば触媒元素化合物に硝酸ニッケルを使
用する場合には約４００℃で実施する。この酸化工程
で、触媒元素化合物である硝酸化物、炭化物は酸化物に
転換される。
【００２１】次いで、得られた結晶質または非晶質炭素
を還元雰囲気で熱処理する。熱処理は水素雰囲気の還元
雰囲気で、３００℃以上で実施することができる。この
熱処理工程によって、酸化された触媒元素化合物は還元
され、結果的に結晶質または非晶質炭素の表面に触媒元
素だけが残るようになる。
【００２２】次に、触媒元素層が表面に形成された結晶
質または非晶質炭素を炭素含有ガス雰囲気下で気相蒸着
を実施する。炭素含有ガスとしては炭素原料（ｃａｒｂ
ｏｎｓｏｕｒｃｅ）として脂肪族または芳香族化合物か
ら由来するガスを使用することができ、その例としては
メタン、エタン、プロパン、ベンゼン、トルエン、ポリ
ビニルアルコール、アセチレンから由来するガスを使用
することができる。この蒸着段階は３００〜１５００℃
で実施することができる。蒸着時間は炭素気相成長繊維
または炭素ナノチューブが形成されるのに充分な時間に
実施し、あまり長い時間実施する場合には繊維または炭
素ナノチューブが過度に長くなり最終活物質の密度が低
くなってこの物質を利用した極板製造が難しくなること
がある。
【００２３】前記気相またはイオン蒸着段階は熱化学気
相蒸着（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のような化学的気相蒸着また
はプラズマ化学気相蒸着（ｐｌａｓｍａｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のようなプラズ
マ気相蒸着を使用することができる。
【００２４】前述したガス雰囲気、温度及び時間の条件
下で蒸着を実施すれば、結晶質または非晶質炭素の表面
にドーピングまたは分散された触媒上で炭素気相成長繊
維または炭素ナノチューブが生長する。このように結晶
質または非晶質炭素の表面に炭素気相成長繊維または炭
素ナノチューブが形成されれば、炭素気相成長繊維また
は炭素ナノチューブの相互連結及びもつれによって活物
質の間に微細な通路を形成することができるのでリチウ
ムイオンの移動が容易になり、また炭素気相成長繊維ま
たは炭素ナノチューブの電導度が優れているために隣接
した活物質間の電導度を向上させることができる。
【００２５】炭素気相成長繊維とは、熱分解過程を通じ
て流入された炭素原料が触媒上で触媒と炭素母材との化
学的な電位差（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｏｔｅｎｔｉａ
ｌ）によって、一種の繊維形態に育ったものである。炭
素ナノチューブとは、前記成長繊維形成と同一な方法で
触媒とその条件を調節して形成された、炭素がチューブ
あるいはシリンダーのような形状を有するものであっ
て、チューブの直径が普通１ｎｍ程度であるのでナノチ
ューブと称する。炭素ナノチューブは巻かれた形態によ
って単重壁ナノチューブ（ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ ｎ
ａｎｏｔｕｂｅ）、多重壁ナノチューブ（ｍｕｌｔｉ−
ｗａｌｌ ｎａｎｏｔｕｂｅ）またはコイル型ナノチュ
ーブ（ｃｏｉｌ ｎａｎｏｔｕｂｅ）に区別される。
【００２６】熱化学気相蒸着方法をより詳細に説明すれ
ば、結晶質または非晶質炭素をセラミックボートなどを
反応容器に投入した後、３００〜１５００℃で炭素含有
ガスを流入することによって実施することができる。
【００２７】炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブ
成長蒸着工程が完結すれば、ガス雰囲気を炭素含有ガス
から不活性ガスに置換して冷却する。
【００２８】２）非晶質炭素前駆体を使用する場合 結晶質炭素、触媒元素またはその化合物と非晶質炭素前
駆体を混合する。非晶質炭素前駆体は液状で使用するこ
ともでき、固状で使用することもできる。非晶質炭素前
駆体を液状で使用する場合には、非晶質炭素前駆体と触
媒元素またはその化合物を溶媒に溶解した後、この溶液
と結晶質または非晶質炭素と混合する。前記溶媒として
は水または有機溶媒を使用することができ、有機溶媒と
してはエタノール、イソプロピルアルコール、トルエ
ン、ベンゼン、ヘキサン、テトラヒドロフランなどを使
用することができる。この時、非晶質炭素または結晶質
炭素と非晶質炭素前駆体の混合重量：触媒元素またはそ
の化合物の重量の比率は９９〜８０：１〜２０である。
非晶質炭素または結晶質炭素と非晶質炭素前駆体の混合
比は最終生成物の所望の物性によって適宜に調節するこ
とができる。
【００２９】前記混合方法ではスプレー法、流動層混合
法またはメカニカル混合法を使用することができる。前
記混合方法としてスプレー法または流動層混合法を使用
する場合にはこれらの方法が混合と共に乾燥が行われる
ので別途の乾燥工程を実施する必要はない。これに反
し、前記混合方法としてメカニカル混合法、特に湿式メ
カニカル混合法を使用する場合には混合物乾燥工程をさ
らに実施する。
【００３０】このように、混合及び乾燥工程を実施すれ
ば、表層に非晶質炭素前駆体と触媒元素またはその化合
物が混合されたコーティング膜が形成された結晶質また
は非晶質炭素が形成される。コーティング膜が形成され
た結晶質または非晶質炭素を５００〜１５００℃で熱処
理して表面が非晶質炭素でコーティングされ、触媒元素
またはその化合物がドーピングまたは分散された結晶質
または非晶質炭素を形成する。得られた結晶質炭素また
は非晶質炭素を用いて前述した非晶質炭素前駆体を使用
しない方法と同一に炭化、酸化、還元及び蒸着工程を実
施して非晶質炭素がコーティングされ、触媒元素がドー
ピングまたは分散された結晶質または非晶質炭素を製造
する。
【００３１】前述した工程で製造された負極活物質はそ
の表面に炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブ形成
触媒元素がドーピングされたり分散されており、また、
炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブが形成されて
いる。また、表面に非晶質炭素シェルがさらに形成され
ていることもあり、この非晶質炭素シェルによって結晶
質炭素コアである黒鉛のエッジ面を保護することができ
るので黒鉛と電解液との非可逆反応を抑制することがで
きる。
【００３２】一般的に高容量を出すためには極板の密度
が１．４ｇ／ｃｃ以上になるように負極を製造しなけれ
ばならないが、天然黒鉛を使用してこのように高い極板
密度を有するように負極を製造すれば電解液浸透が難し
く、リチウムイオン間の伝達路がながくなる問題点があ
る。つまり、活物質粒子間の電導度が減少して寿命特
性、特に高率での寿命特性が低下する問題点があった。
【００３３】従って、初期放電容量が非常に優れている
天然黒鉛より寿命特性に優れた人造黒鉛が負極活物質と
してさらに好適であるとされてきた。これに反し、本発
明の負極活物質は表面に電導度が優れている炭素ナノチ
ューブ及び炭素気相成長繊維が形成されることによって
非常に高い電導度を有し、炭素ナノチューブ及び炭素気
相成長繊維の相互連結及びもつれによって活物質の間に
微細な通路を形成することができて極板上の活物質密度
が高くても板状の黒鉛系活物質の高率特性及び寿命特性
を向上させることができる。
【００３４】以下、本発明の好ましい実施例及び比較例
を記載する。しかし、下記の実施例は本発明の好ましい
一実施例だけであり、本発明が下記の実施例に限られる
わけではない。
【００３５】（実施例１）硝酸ニッケル２０ｇを水に溶
解した後天然黒鉛２００ｇと混合した。この混合物をス
プレードライして表層に硝酸ニッケル粒子が形成された
黒鉛物質を得た。得られた黒鉛物質を８００℃で炭化
し、この炭化物を４００℃で４時間程度空気中で酸化さ
せてニッケル酸化物が形成された黒鉛材料を得た。得ら
れた黒鉛材料を５００℃で水素を使用した還元過程を２
０時間程度経てＮｉ粒子が表層に形成された天然黒鉛粉
末を得た。得られた粉末をセラミックボートに入れて約
６００℃でアセチレンガスを流入して熱化学気相蒸着方
法でＮｉ触媒上に炭素気相成長繊維を生長させた。約３
０分間の反応後、アセチレンガスをアルゴンに置換し、
炭素気相成長繊維が形成した粉末を常温まで徐々に冷却
した。
【００３６】（実施例２）蒸着温度を６００℃から９０
０℃に変更したことを除いては前記実施例１と同一な方
法で実施した。
【００３７】（実施例３）ポリビニルアルコール２０ｇ
と硝酸ニッケル２０ｇを溶解した水と天然黒鉛２００ｇ
を混合した後、スプレードライしてポリビニルアルコー
ルと硝酸ニッケル粒子が混合されたコーティング膜を黒
鉛表層に形成した。得られた黒鉛を９００℃で熱処理し
て非晶質被膜を形成した。非晶質被膜が形成された黒鉛
を用いて前記実施例１と同一な方法で炭化、酸化、還元
及び蒸着工程を実施した。
【００３８】（実施例４）触媒として硝酸コバルトを使
用したことを除いては前記実施例１と同一な方法で実施
した。
【００３９】（比較例１）天然黒鉛だけを負極活物質と
して使用した。
【００４０】（比較例２）金属触媒を使用せずに炭素含
有ガスだけを使用して９００℃で黒鉛活物質の表面に蒸
気蒸着したことを除いては前記実施例１と同一な方法で
実施した。
【００４１】実施例１、４及び比較例１の方法で製造さ
れた活物質の電導度を測定してその結果を表１に示し
た。
【００４２】
【表１】
【００４３】表１に示したように、実施例１及び４の負
極活物質の電導度が比較例１の天然黒鉛より２〜３倍さ
らに高い。このように電導度が優れていることによって
電池の高率特性と寿命を向上させることができる。これ
は次の電池の特性実験でさらに明確に分かる。
【００４４】前記実施例１〜４及び比較例１、２の方法
で製造された活物質粉末をフッ化ビニリデン樹脂バイン
ダーと混合してスラリーを作り、Ｃｕフォイル集電体に
キャスティングして負極極板を製造した。製造された負
極極板はバインダーを含んだスラリー密度が１．６５ｃ
ｍ／ｇ以上であった。この負極極板を１２０℃のオーブ
ンで乾燥した。製造された負極活物質極板はリチウム金
属フォイルを対極として使用し、電解液として１Ｍ Ｌ
ｉＰＦ6／エチレンカーボネート／ジメチルカーボネー
トを使用してコイン型リチウム二次半電池を製造した。
【００４５】製造されたリチウム二次半電池の０．２Ｃ
の速度の充放電の時、１目サイクル時の放電容量、充電
容量及び電池効率を測定した。また、１．０Ｃの速度で
充放電の時、１目サイクル時の放電容量と初期容量に対
する１００目サイクル時の放電容量の比率を測定してそ
の結果を下記の表２に示した。
【００４６】
【表２】
【００４７】前記表２に示したように、実施例１〜４の
方法で製造された負極活物質を利用した電池は、０．２
Ｃの充放電速度で充放電する時、１目放電容量、充電容
量及び電池の効率が初期容量が優れた天然黒鉛を使用し
た比較例１よりも優れている。特に、高率充放電（１．
０Ｃ）時に比較例１の負極活物質を利用した電池は、放
電容量が急激に減少する反面、実施例１〜４の負極活物
質を利用した電池は放電容量の減少が非常に少ない。こ
れは比較例１の天然黒鉛はフレーク形状を有するので、
圧延工程によって高い極板の密度を有するようになって
電解液の浸透が遅くなり、これに伴いイオンの伝達速度
及び電導度が落ちて高率特性及び寿命特性が低下するか
らである。これに反し、実施例１〜４の負極活物質は表
面に炭素気相成長繊維や炭素ナノチューブが形成されて
活物質の間に微細な通路を形成すると同時に隣接した活
物質間の電導が向上して高率特性と寿命特性が向上して
いる。
【００４８】また、触媒を使用せずに気相蒸着工程だけ
を実施した比較例２の場合には１目充電容量は（０．２
Ｃ充放電時）実施例１〜４の場合より優れているが、放
電容量及び電池効率は実施例１〜４より顕著に落ちるこ
とが分かる。また、実施例１〜４の負極活物質を利用し
た電池は高率（１．０Ｃ）充放電時の放電容量も比較例
２より優れている。
【００４９】同時に、実施例１〜４の活物質を利用した
電池が比較例１〜２の活物質を利用した電池に比べて高
率（１．０Ｃ）充放電時の初期容量対比１００回目サイ
クル時の放電容量の効率も非常に優れていることが示さ
れた。従って、実施例１〜４の活物質の高率寿命特性が
比較例１及び２より優れていることが分かる。
【００５０】
【発明の効果】前述のように、本発明の負極活物質は表
層に炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブが形成さ
れており活物質の間に微細な通路を形成すると同時に隣
接した活物質間の電導度が向上して高率及び寿命特性が
向上した電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による負極活物質の構造を概
略的に示した断面図
【図２】本発明の他の実施例による負極活物質の構造を
概略的に示した断面図
【符号の説明】
１ 炭素コア ３ 炭素ナノチューブ ５ 非晶質炭素及び触媒を含む層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に触媒がドーピングまたは分散さ
    れ、炭素気相成長繊維または炭素ナノチューブが生長し
    た結晶質または非晶質炭素を含むリチウム二次電池用負
    極活物質。
  2. 【請求項２】 前記炭素気相成長繊維は前記触媒をさら
    に含むものである請求項１に記載のリチウム二次電池用
    負極活物質。
  3. 【請求項３】 前記触媒は遷移金属、半金属、非金属、
    アルカリ金属及びアルカリ土類金属からなる群より選択
    される一つ以上の物質である請求項１または２に記載の
    リチウム二次電池用負極活物質。
  4. 【請求項４】 前記遷移金属はＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｏ
    及びＣｒからなる群より選択されるものであり、前記半
    金属はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｓｎ及びＢｉからなる群
    より選択され、前記非金属はＦ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、
    Ｋｒ、Ｉ及びＸｅからなる群より選択され、前記アルカ
    リ金属はＮａまたはＫであり、前記アルカリ土類金属は
    ＭｇまたはＣａである請求項３に記載のリチウム二次電
    池用負極活物質。
  5. 【請求項５】 前記負極活物質は表面に非晶質炭素シェ
    ルをさらに含むものである請求項１に記載のリチウム二
    次電池用負極活物質。
  6. 【請求項６】 前記炭素気相成長繊維または炭素ナノチ
    ューブは０．１〜１０００ｎｍの長さを有するものであ
    る請求項１に記載のリチウム二次電池用負極活物質。
  7. 【請求項７】 前記炭素ナノチューブは単重壁、多重壁
    またはコイル形態を有するものである請求項１に記載の
    リチウム二次電池用負極活物質。
  8. 【請求項８】 結晶質または非晶質炭素と触媒元素また
    はその化合物を混合して表面に触媒元素またはその化合
    物がドーピングまたは分散された結晶質または非晶質炭
    素を形成する段階、 前記触媒元素またはその化合物がドーピングまたは分散
    された結晶質または非晶質炭素を炭化する段階、及び前
    記炭化された結晶質または非晶質炭素を炭素含有ガス存
    在下の３００〜１５００℃で気相蒸着し、炭化された結
    晶質または非晶質炭素表面に炭素気相成長繊維または炭
    素ナノチューブを形成する段階を含むリチウム二次電池
    用負極活物質の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記炭化段階後及び気相蒸着段階前に、
    炭化された結晶質または非晶質炭素を還元する段階をさ
    らに実施する請求項８に記載のリチウム二次電池用負極
    活物質の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記結晶質または非晶質炭素は天然黒
    鉛、人造黒鉛、コークス、ソフトカーボン及びハードカ
    ーボンからなる群より選択されるものである請求項８に
    記載のリチウム二次電池用負極活物質の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記結晶質または非晶質炭素と触媒元
    素またはその化合物の混合物に非晶質炭素前駆体をさら
    に混合する請求項８に記載のリチウム二次電池用負極活
    物質の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記気相蒸着方法は化学的気相蒸着及
    びプラズマ気相蒸着からなる群より選択される請求項８
    に記載のリチウム二次電池用負極活物質の製造方法。
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