JP2003012311A - Production method of polymer coated carbon material, negative-electrode material and lithium ion secondary battery - Google Patents

Production method of polymer coated carbon material, negative-electrode material and lithium ion secondary battery

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JP2003012311A
JP2003012311A JP2001197720A JP2001197720A JP2003012311A JP 2003012311 A JP2003012311 A JP 2003012311A JP 2001197720 A JP2001197720 A JP 2001197720A JP 2001197720 A JP2001197720 A JP 2001197720A JP 2003012311 A JP2003012311 A JP 2003012311A
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JP
Japan
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polymer
carbon material
negative electrode
secondary battery
ion secondary
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JP2001197720A
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Japanese (ja)
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Kunihiko Eguchi
邦彦 江口
Katsuhiro Nagayama
勝博 長山
Hitomi Hatano
仁美 羽多野
Makiko Ijiri
真樹子 井尻
Toshihide Suzuki
利英 鈴木
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer-coated carbon material a surface of which is firmly and integrally coated with a polymer and provide a negative electrode material for a lithium ion secondary battery attaining high initial charge and discharge efficiency and high service capacity using the same and a lithium secondary battery. SOLUTION: The production method of the polymer-coated carbon material is as follows. A carbon material is mechanochemically treated in the presence of a polymer and/or a precursor of a polymer. A coated polymer induced from the polymer and/or the precursor of the polymer is adhered to and integrated with a surface of the carbon material.

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、高分子被覆炭素材
料の製造方法、および該製造方法により得られるリチウ
ムイオン二次電池用負極材料としての高分子被覆炭素材
料、さらに該炭素材料を用いた、初期充放電効率が高
く、かつ放電容量も高いリチウムイオン二次電池に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a polymer-coated carbon material, a polymer-coated carbon material as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery obtained by the production method, and a carbon material. The present invention relates to a lithium ion secondary battery having high initial charge / discharge efficiency and high discharge capacity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器の小型化あるいは高性能
化に伴い、電池の高エネルギー密度化に対する要望はま
すます高まっている。このような状況のなか、負極にリ
チウムを利用したリチウム二次電池はエネルギー密度が
高く、高電圧化が可能であるという利点を有することで
着目されている。このリチウム二次電池では、リチウム
金属をそのまま負極として用いると、充電時にリチウム
がデンドライト状に析出するため、負極が劣化し、充放
電サイクルが短いことが知られている。またデンドライ
ト状に析出したリチウムがセパレータを貫通して、正極
に達し短絡する可能性もある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and higher performance of electronic devices, there has been an increasing demand for higher energy density of batteries. Under such circumstances, a lithium secondary battery using lithium as a negative electrode has a high energy density, and has been attracting attention because it has an advantage that a high voltage can be achieved. In this lithium secondary battery, it is known that when lithium metal is used as it is as a negative electrode, lithium is deposited in a dendrite state during charging, so that the negative electrode is deteriorated and the charge / discharge cycle is short. In addition, lithium deposited in a dendrite form may penetrate the separator to reach the positive electrode and cause a short circuit.

【0003】このため正・負極用各材料として、それぞ
れリチウムイオンの担持体として機能する酸化還元電位
の異なる二種類の層間化合物で構成し、充放電過程にお
ける非水溶媒の出入を層間で行うようにしたリチウムイ
オン二次電池が研究されている。この負極材料として
は、リチウムイオンを吸蔵・放出する能力を有し、リチ
ウム金属の析出を防止しうる炭素材料、具体的には、黒
鉛または乱層構造を有する炭素材料などを用いることが
提案されているが、その中でも特に、充放電特性に優
れ、高い放電容量と電位平坦性とを示す黒鉛が有望視さ
れている(特公昭62−23433号公報等)。
Therefore, each material for the positive and negative electrodes is composed of two kinds of intercalation compounds having different redox potentials, each functioning as a carrier for lithium ions, so that a non-aqueous solvent may be transferred in and out between the layers during the charge and discharge process. The lithium-ion secondary battery that has been used is being studied. As this negative electrode material, it has been proposed to use a carbon material having the ability to insert and extract lithium ions and capable of preventing the precipitation of lithium metal, specifically, graphite or a carbon material having a turbostratic structure. However, among them, graphite having excellent charge / discharge characteristics and high discharge capacity and potential flatness is particularly promising (Japanese Patent Publication No. 62-23433).

【0004】一方、黒鉛を負極材料としたリチウムイオ
ン二次電池は、第1サイクルにおける不可逆な容量(以
下「不可逆容量」ともいう)の増加が著しく、初回の放
電時に数十から数百mAh/gレベルの放電容量ロスを
示す。すなわち初期充放電効率が低いという問題があ
る。この原因のすべてが明らかになってはいないが、そ
の一つには、黒鉛が電解液に対して活性であることが挙
げられ、具体的には黒鉛表面での溶媒あるいは支持電解
質の分解が報告されている。この分解反応は、分解生成
物が黒鉛(炭素)表面に堆積・成長し、電子が黒鉛表面
から溶媒等に直接移動できない程度の厚さとなるまで継
続する。また溶媒分子とリチウムイオンとがコインター
カレートして黒鉛表面層が剥げ落ち、新たに露出した黒
鉛表面が電解液と反応することにより不可逆容量が大き
くなる場合がある(初期充放電効率が低い)ことも報告
されている(ジャーナルオブエレクトロケミカルソサイ
アティー、vol.137, 2009 (1990))。
On the other hand, in a lithium ion secondary battery using graphite as a negative electrode material, the irreversible capacity (hereinafter also referred to as "irreversible capacity") in the first cycle is remarkably increased, and several tens to several hundreds mAh / The discharge capacity loss at the g level is shown. That is, there is a problem that the initial charge / discharge efficiency is low. Although all the causes have not been clarified, one of them is that graphite is active in an electrolytic solution. Specifically, it is reported that the solvent or supporting electrolyte decomposes on the graphite surface. Has been done. This decomposition reaction is continued until the decomposition product is deposited and grown on the surface of graphite (carbon) and the thickness of electrons is such that electrons cannot directly move from the surface of graphite to a solvent or the like. In addition, the solvent molecules and lithium ions may be co-intercalated to peel off the graphite surface layer, and the newly exposed graphite surface may react with the electrolyte to increase the irreversible capacity (the initial charge / discharge efficiency is low. ) Has also been reported (Journal of Electrochemical Society, vol.137, 2009 (1990)).

【0005】このような不可逆容量の増加(低い初期充
放電効率)は、二次電池中への正極材の追加により補償
することができるが、余分な正極材の添加は、エネルギ
ー密度の減少という新たな問題を生じるため、避けるこ
とが望ましい。不可逆容量を低減する(すなわち初期充
放電効率を高める)ものとして、電解液中にアミン化合
物を溶存させ、炭素材料の表面を不活性化させることも
提案されている(特開平8−236155号、特開平5
−29019号)。しかしながら不可逆容量が十分に低
減されているとはいえない。
Such an increase in irreversible capacity (low initial charge / discharge efficiency) can be compensated by adding a positive electrode material to the secondary battery, but the addition of an extra positive electrode material is referred to as a decrease in energy density. It creates new problems and should be avoided. In order to reduce the irreversible capacity (that is, to increase the initial charge / discharge efficiency), it has been proposed to dissolve the amine compound in the electrolytic solution to inactivate the surface of the carbon material (JP-A-8-236155, JP-A-5
-29019). However, it cannot be said that the irreversible capacity has been sufficiently reduced.

【0006】また不可逆容量の低減等を目的として、各
種炭素材料を高分子などで被覆する技術も開示されてい
る。例えばテトラフルオロエチレン・パーフルオロビニ
ルエーテル共重合体(商品名Nafion)などの固体高分子
電解質の懸濁状分散液中にメソカーボンマイクロビーズ
の黒鉛化粉末を添加し、該粉末に固体高分子を被覆する
方法(特開平7−235328号)、溶媒を用いたポリ
エチレンオキサイドのペーストに、人造黒鉛粉末を添加
して真空乾燥したもの(特開平8−213001号)、
ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール・
ポリプロピレングリコールコポリマーなどのポリエーテ
ル化合物などの高分子溶液に人造黒鉛などの炭素材料を
浸漬して吸着させ、次いでシランカップリング剤で架橋
する方法(特開平9−161848号)、ポリビニルア
ルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン
またはスチレンブタジエンラバーなどの溶液中にピッチ
コークス粒子などの炭素材料を分散させ、分散液をスプ
レードライする方法(特開平9−219188号)、炭
素負極表面にポリフッ化ビニリデンなどのイオン伝導性
高分子あるいはポリビニルアルコール、ヒドロキシエチ
ルセルロースなどの水溶性高分子を溶解した塗料を塗布
する方法(特開平11−120992号)などである。
上記各方法で高分子が被覆された炭素材料をリチウムイ
オン二次電池負極材料として用いれば、不可逆容量を低
減(すなわち初期充放電効率を向上)することは可能で
ある。
A technique for coating various carbon materials with a polymer or the like for the purpose of reducing the irreversible capacity is also disclosed. For example, graphitized powder of mesocarbon microbeads is added to a suspension of a solid polymer electrolyte such as tetrafluoroethylene / perfluorovinyl ether copolymer (trade name Nafion), and the solid polymer is coated on the powder. Method (JP-A-7-235328), artificial graphite powder added to a polyethylene oxide paste using a solvent, and vacuum dried (JP-A-8-213001),
Polypropylene glycol, polyethylene glycol
A method of immersing and adsorbing a carbon material such as artificial graphite in a polymer solution such as a polyether compound such as polypropylene glycol copolymer, and then crosslinking with a silane coupling agent (JP-A-9-161848), polyvinyl alcohol, polytetra A method in which a carbon material such as pitch coke particles is dispersed in a solution such as fluoroethylene, polyethylene, or styrene-butadiene rubber, and the dispersion is spray-dried (JP-A-9-219188), and an ion such as polyvinylidene fluoride is formed on the surface of the carbon negative electrode. A coating method in which a conductive polymer or a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol or hydroxyethyl cellulose is dissolved is applied (JP-A-11-120992).
If a carbon material coated with a polymer by each of the above methods is used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, it is possible to reduce the irreversible capacity (that is, improve the initial charge / discharge efficiency).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記各高
分子は炭素材料との接着性が十分ではない。たとえば炭
素材料を電極上に塗布するため、炭素材料を結合剤、溶
媒とともに混合し、ペースト化して負極合剤を調製する
際には、炭素材料をペ−スト中で均質分散させるため、
ペーストを十分に撹拌して炭素材料をペ−スト中で均質
分散させる必要があるが、被覆高分子と炭素材料との接
着性が不充分な場合には、ペースト撹拌時に剥離してし
まうことがあり、高分子被覆による不可逆容量の低減効
果が得られなくなる。特に通常行なわれる程度の高速撹
拌を加えても不可逆容量の低減効果が損なわれることが
あり、たとえば上記ポリフッ化ビニリデン、スチレンブ
タジエンラバーなどの高分子を用いた場合には顕著で、
初期充放電効率でみた時には高速撹拌前に比べ約20〜
30%も低下する。
However, each of the above polymers does not have sufficient adhesiveness with the carbon material. For example, in order to coat the carbon material on the electrode, when the carbon material is mixed with a binder and a solvent and prepared into a paste to prepare a negative electrode mixture, the carbon material is homogeneously dispersed in the paste,
It is necessary to thoroughly stir the paste to homogenously disperse the carbon material in the paste, but if the adhesion between the coating polymer and the carbon material is insufficient, it may peel off when stirring the paste. Therefore, the effect of reducing the irreversible capacity by the polymer coating cannot be obtained. In particular, the effect of reducing the irreversible capacity may be impaired even when high-speed stirring that is usually performed is added, which is remarkable when using a polymer such as the above polyvinylidene fluoride or styrene-butadiene rubber,
In terms of initial charge and discharge efficiency, it is about 20-
It is reduced by 30%.

【0008】本発明は、上記のような状況に鑑みてなさ
れたものであり、炭素材料表面に高分子被膜が強固に密
着一体化した高分子被覆炭素材料の製造方法、および該
製造方法により得られ、リチウムイオン二次電池用負極
材料として用いた時、第1サイクルでの不可逆容量が有
効的に低減され、高い初期充放電効率とともに、高い放
電容量が得られ、高速撹拌を加えた場合であっても上記
電池特性が安定的に得られる高分子被覆炭素材料、さら
に上記のような電池特性を有するリチウムイオン二次電
池を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above situation, and a method for producing a polymer-coated carbon material in which a polymer coating is firmly adhered and integrated on the surface of the carbon material, and a method for producing the same When used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery, the irreversible capacity in the first cycle is effectively reduced, and a high initial charge / discharge efficiency as well as a high discharge capacity is obtained. It is an object of the present invention to provide a polymer-coated carbon material that can obtain the above-mentioned battery characteristics in a stable manner, and a lithium-ion secondary battery having the above-mentioned battery characteristics.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意検討したところ、メカノケミカル処理によ
り炭素材料表面に高分子被覆することにより、高速撹拌
を加えたときの初期充放電効率の低下現象などから炭素
材料との密着性が高くないと推測されるポリフッ化ビニ
リデン、スチレンブタジエンラバーなどの高分子であっ
ても、炭素材料に強固に密着一体化させることができ、
高速撹拌を加えても初期充放電効率を高いレベルで保持
しうるとともに、高分子を薄膜・少量化することができ
ることを見出して本発明を完成するに至った。本発明に
よって高分子が炭素材料表面に高分子被膜として強固に
付着されるのは、メカノケミカル処理により、圧縮力と
剪断力とが同時付与され、高分子が薄膜均一化されると
同時に炭素材料表面の活性部と一体化すると考えられ
る。その際、炭素材料表面の活性部と高分子中の官能基
とが反応している可能性もある。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, by coating a polymer on the carbon material surface by mechanochemical treatment, the initial charge / discharge efficiency when high-speed stirring is applied. Even if it is a polymer such as polyvinylidene fluoride or styrene butadiene rubber, which is considered not to have high adhesion to the carbon material due to the phenomenon of deterioration of the carbon material, it can be firmly adhered and integrated with the carbon material,
The inventors have found that the initial charge / discharge efficiency can be maintained at a high level even when high-speed stirring is added, and that the polymer can be made into a thin film and a small amount, and thus the present invention has been completed. According to the present invention, the polymer is strongly adhered to the surface of the carbon material as a polymer film because the compression force and the shearing force are simultaneously imparted by the mechanochemical treatment to homogenize the polymer thin film and simultaneously It is considered to be integrated with the active part of the surface. At that time, there is a possibility that the active portion on the surface of the carbon material and the functional group in the polymer have reacted.

【0010】したがって上記課題は以下の本発明によっ
て解決される。本発明は、炭素材料を、高分子および/
または高分子前駆体の存在下にメカノケミカル処理し、
該炭素材料表面に、該高分子および/または高分子前駆
体から導かれる高分子からなる被膜を密着一体化する高
分子被覆炭素材料の製造方法である。上記において、メ
カノケミカル処理に先だって、高分子および/または高
分子前駆体を炭素材料に予め付着させることができる。
また上記において、炭素材料のメカノケミカル処理中
に、高分子および/または高分子前駆体を添加すること
もできる。上記高分子としては、高分子アミン化合物が
好ましく用いられる。
Therefore, the above problems can be solved by the present invention described below. The present invention uses a carbon material as a polymer and / or
Or mechanochemical treatment in the presence of polymer precursor,
A method for producing a polymer-coated carbon material, wherein a coating film made of a polymer derived from the polymer and / or a polymer precursor is adhered and integrated on the surface of the carbon material. In the above, the polymer and / or polymer precursor can be pre-deposited on the carbon material prior to the mechanochemical treatment.
Further, in the above, the polymer and / or the polymer precursor may be added during the mechanochemical treatment of the carbon material. As the polymer, a polymer amine compound is preferably used.

【0011】上記のような製造方法によって得られる高
分子被覆炭素材料は、たとえば濡れ性が改善されてい
る。このため炭素材料を導電性付与のための導電性充填
剤などとして使用する際に、従来(改質前)の炭素材料
に比べ、少量の使用で同等の導電性を付与しううるなど
の効果を奏する。また高分子が有する官能基の作用によ
って、反応性が付与されている。このため炭素材料を機
械的特性付与のための補強用充填剤などとして使用する
際に、従来(改質前)の炭素材料に比べ、他のマトリク
ス材料との界面密着性が高く、優れた機械的特性を発現
しうるなどの効果を奏する。このように本発明で得られ
る高分子被覆炭素材料は種々用途での使用が可能である
が、特にリチウムイオン二次電池負極用炭素材料として
好適であり、したがって本発明では上記高分子被覆炭素
材料からなるリチウムイオン二次電池用負極材料が提供
される。また本発明の高分子被覆炭素材料を負極材料と
して用いたリチウムイオン二次電池も提供される。本発
明のリチウムイオン二次電池は、上記負極、正極および
非水電解質を備えてなる。
The polymer-coated carbon material obtained by the above manufacturing method has improved wettability, for example. Therefore, when a carbon material is used as a conductive filler for imparting conductivity, it is possible to impart equivalent conductivity with a small amount of use compared to conventional (before modification) carbon materials. Play. Further, reactivity is imparted by the action of the functional group of the polymer. Therefore, when the carbon material is used as a reinforcing filler for imparting mechanical properties, the interfacial adhesion with other matrix materials is higher than that of the conventional (before modification) carbon material, and the excellent mechanical properties This has the effect of exhibiting specific characteristics. As described above, the polymer-coated carbon material obtained in the present invention can be used in various applications, and is particularly suitable as a carbon material for a negative electrode of a lithium ion secondary battery. Therefore, in the present invention, the polymer-coated carbon material described above is used. There is provided a negative electrode material for a lithium ion secondary battery comprising Also provided is a lithium-ion secondary battery using the polymer-coated carbon material of the present invention as a negative electrode material. The lithium ion secondary battery of the present invention comprises the above negative electrode, positive electrode and non-aqueous electrolyte.

【0012】上記高分子被膜炭素材料を電極材料に用い
たリチウムイオン二次電池において、高い初期充放電効
率と、高い放電容量が得られるのは、炭素材料の表面に
おける分解反応が顕著に抑制されるためと考えられる。
具体的には炭素材料表面に高分子が付着することによ
り、電解液の分解反応の起点となる炭素材料表面の活性
部が封止され、分解反応が抑制されたり、あるいは炭素
材料表面に介在する高分子によって電解液の分解反応が
マイルドに進行し、分解生成物が均一な薄膜として生成
し、過度の分解が抑制されたとも考えられる。
In the lithium ion secondary battery using the above polymer coated carbon material as an electrode material, high initial charge / discharge efficiency and high discharge capacity are obtained because decomposition reaction on the surface of the carbon material is significantly suppressed. It is thought to be for.
Specifically, by attaching a polymer to the surface of the carbon material, the active part of the surface of the carbon material, which is the starting point of the decomposition reaction of the electrolytic solution, is sealed and the decomposition reaction is suppressed or intervenes on the surface of the carbon material. It is also considered that the decomposition reaction of the electrolytic solution proceeded mildly by the polymer, and the decomposition products were formed as a uniform thin film, and excessive decomposition was suppressed.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明をより具体的に説明
する。本発明に係る高分子被覆炭素材料の製造方法で
は、炭素材料を、高分子および/または高分子前駆体の
存在下にメカノケミカル処理し、該炭素材料表面に該高
分子の被膜を密着一体化させる。 <炭素材料>高分子を被覆する炭素材料は、その目的に
よっても異なるが、以下、主としてリチウムイオン二次
電池の負極材料として用いる場合を例にして説明する。
リチウムイオン二次電池の負極材料として使用される炭
素材料は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵・放
出できるものであればよく、特に規定されない。炭素材
料として、結晶性の高い黒鉛質のものを使用することが
望ましいが、非晶質のハードカーボン系材料においても
本発明の特徴を活かすことができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below. In the method for producing a polymer-coated carbon material according to the present invention, the carbon material is subjected to mechanochemical treatment in the presence of a polymer and / or a polymer precursor, and the polymer film is adhered and integrated on the surface of the carbon material. Let <Carbon Material> The carbon material for coating the polymer varies depending on its purpose, but hereinafter, the case where it is mainly used as a negative electrode material of a lithium ion secondary battery will be described as an example.
The carbon material used as the negative electrode material of the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can store and release lithium ions as the negative electrode active material. It is desirable to use a graphite material having high crystallinity as the carbon material, but the characteristics of the present invention can be utilized even in an amorphous hard carbon material.

【0014】具体的には、石炭系、石油系のタール、ピ
ッチを原料としたメソフェーズ焼成炭素(バルクメソフ
ェーズ)、メソフェーズ小球体、コークス類(生コーク
ス、グリーンコークス、ピッチコークス、ニードルコー
クス、石油コークス等)、またはこれらを黒鉛化したも
の、熱分解炭素、黒鉛炭素繊維、熱膨張炭素(気相成長
炭素)、人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブラック、活性
炭などが例示される。さらに、フェノール樹脂、酸素架
橋石油ピッチ、ヘビーオイル、ナフタレン等を原料とし
た非晶質ハードカーボンなども使用可能である。これら
の炭素材料は複数種のものの混合物、造粒物、被覆物、
積層物であってもよい。また液相、気相、固相における
各種化学的処理、熱処理、酸化処理などを施したもので
あってもよい。
Specifically, coal-based and petroleum-based tars, mesophase calcined carbon (bulk mesophase) made from pitch, mesophase spheres, cokes (raw coke, green coke, pitch coke, needle coke, petroleum coke) Etc.) or a graphitized material thereof, pyrolytic carbon, graphite carbon fiber, thermal expansion carbon (vapor growth carbon), artificial graphite, natural graphite, carbon black, activated carbon and the like. Further, amorphous hard carbon made of phenol resin, oxygen-crosslinked petroleum pitch, heavy oil, naphthalene or the like can be used. These carbon materials are a mixture of multiple types, granules, coatings,
It may be a laminate. In addition, the liquid phase, the gas phase, or the solid phase may be subjected to various chemical treatments, heat treatments, oxidation treatments, and the like.

【0015】上記のうちでも、高い放電容量を得るた
め、特にX線回折における格子面間隔d002 が0.34
nm以下で、真比重が2.2以上の黒鉛質材料が好まし
い。ここで、格子面間隔d002 とは、X線としてCuK
α線を用い、高純度シリコンを標準物質とするX線回折
法〔大谷杉郎、炭素繊維、P733−742(198
6)近代編集社〕によって測定された値を意味する。炭
素材料の粒度は特に制限されないが、通常、数平均粒子
径で10nm〜50μm程度のものが好ましい。また炭
素材料の比表面積は大きすぎると不可逆容量の低減効果
を得るための高分子必要量が増加し、放電容量の低下を
招くため、窒素ガス吸着BET比表面積で5m2 /g以
下、好ましくは2m2 /g以下であることが望ましい。
炭素材料の形態としては特に制限はなく、上記のものを
原料とした粉砕物や繊維化したもの、またフィルム化し
たもの等でもかまわない。
Among the above, in order to obtain a high discharge capacity, the lattice spacing d 002 in X-ray diffraction is 0.34.
A graphitic material having a true specific gravity of 2.2 or more in nm or less is preferable. Here, the lattice spacing d 002 means CuK as X-ray.
X-ray diffraction method using α-rays and high-purity silicon as a standard substance [Sugio Ohtani, carbon fiber, P733-742 (198)
6) Modern editorial company]. Although the particle size of the carbon material is not particularly limited, it is usually preferable that the number average particle size is about 10 nm to 50 μm. Further, if the specific surface area of the carbon material is too large, the amount of polymer required for obtaining the effect of reducing the irreversible capacity increases, leading to a decrease in the discharge capacity. Therefore, the nitrogen gas adsorption BET specific surface area is 5 m 2 / g or less, preferably It is preferably 2 m 2 / g or less.
The form of the carbon material is not particularly limited, and may be a pulverized product of the above materials, a fibrous material, a film material, or the like.

【0016】上記のような炭素材料に被覆される高分子
は特に制限なく用いることができるが、負極作成時の各
工程において安定なものが望ましい。たとえば結合剤や
溶媒とともに負極合剤を調製する工程、その後の負極合
剤の混練工程において、該溶剤に対して安定であり、溶
出あるいは剥離等を生じないもの、二次電池を作製した
後、電解液や電解質に対して化学的、電気化学的に安定
なものを用いることが望ましい。具体的には、ポリフッ
化ビニリデン、ポリテトラフルオルエチレンなどのフッ
素系樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオ
キサイド、ポリアクリロニトリルなどの固体電解質に用
いられる高分子化合物、ポリビニルアルコール、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビ
ニルピロリドン、スチレン−無水マレイン酸共重合体、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸などの水溶性
高分子化合物、スチレン−ブタジエンラバーなどの架橋
性高分子化合物、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの
オレフィン系高分子化合物、高分子アミン化合物などが
使用可能である。さらにこれらの高分子の加水分解物、
架橋反応物、酸変性物など各種の反応物、変性物であっ
てもよく、酸または塩基の中和塩、金属塩などの塩であ
てもよい。
The polymer coated on the carbon material as described above can be used without any particular limitation, but it is desirable that the polymer is stable in each step during the production of the negative electrode. For example, a step of preparing a negative electrode mixture with a binder or a solvent, a step of kneading the negative electrode mixture after that, which is stable to the solvent and does not cause elution or peeling, after producing a secondary battery, It is desirable to use one that is chemically and electrochemically stable with respect to the electrolytic solution and the electrolyte. Specifically, polyvinylidene fluoride, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, polymer compounds used for solid electrolytes such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyvinylpyrrolidone. , Styrene-maleic anhydride copolymer,
Water-soluble polymer compounds such as methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyacrylic acid, cross-linkable polymer compounds such as styrene-butadiene rubber, olefin polymer compounds such as polyethylene and polypropylene, and polymer amine compounds can be used. Is. Furthermore, hydrolysates of these polymers,
Various reaction products and modified products such as crosslinking reaction products and acid modified products may be used, and salts such as neutral salts of acids or bases and metal salts may also be used.

【0017】また被膜は、黒鉛質粒子に付着させた重合
性低分子化合物(高分子前駆体)を、メカノケミカル処
理過程あるいは負極作製過程において高分子量化させた
ものであってもよい。この場合の高分子前駆体として
は、分子中に−OH,−COOH,−NH−,−NH2
などの官能基を有し、脱水縮合や脱炭酸などによって自
己架橋するものや、イソシアネート化合物、ジヒドラジ
ド化合物、アジリジン化合物、エポキシ化合物などの架
橋剤の併用により架橋構造を形成するものなどが挙げら
れ、その組み合わせに規定はない。例えば、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセト
キシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピル
トリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノ
プロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロ
ピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤類
は加水分解反応によってシラノール基(−Si−OH)
が生成し、脱水縮合によって自己架橋が進行するもので
あり、本発明に使用することができる。また、アクリル
酸、メタクリル酸、メタクリル酸ヒドロキシエチル、ア
クリルアマイドなどの官能基含有アクリルモノマーも使
用できる。なお、上記した高分子と高分子前駆体を併用
してもよい。
Further, the coating may be a polymerized low molecular weight compound (polymer precursor) attached to the graphite particles, which has a high molecular weight in the process of mechanochemical treatment or the process of producing the negative electrode. The polymer precursor of this case, -OH in the molecule, -COOH, -NH -, - NH 2
Such as those having a functional group such as self-crosslinking by dehydration condensation or decarboxylation, isocyanate compounds, dihydrazide compounds, aziridine compounds, those forming a crosslinked structure by the combined use of a crosslinking agent such as an epoxy compound, There is no regulation on the combination. For example, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane. Silane coupling agents such as methoxysilane undergo silanol groups (-Si-OH) due to hydrolysis reaction.
Is produced and self-crosslinking proceeds by dehydration condensation, and can be used in the present invention. In addition, functional group-containing acrylic monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, hydroxyethyl methacrylate, and acrylic amide can also be used. The above-mentioned polymer and polymer precursor may be used in combination.

【0018】上記のうちでも、高分子アミン化合物が好
ましく用いられる。高分子アミン化合物は、分子中にア
ミノ基を有する重合物であれば特に限定されず、アミノ
基の種類および重合繰り返し単位の種類は問わない。た
とえばアミノ基は、1級アミン、2級アミン、3級アミ
ンあるいは4級アンモニウムのいずれでもよく、環員構
成していてもよい。またアミノ基は重合体の主鎖を構成
していてもペンダントであってもよい。高分子アミン化
合物は、単独重合体、共重合体のいずれであってもよ
く、アミノ基含有モノマーと他のモノマーとの共重合体
であってもよく、また予め製造された重合体の主鎖にア
ミノ基を変性によりペンダントさせたものでもよく、そ
の製造方法は何ら問われない。
Among the above, a high molecular amine compound is preferably used. The polymer amine compound is not particularly limited as long as it is a polymer having an amino group in the molecule, and the type of amino group and the type of polymerization repeating unit are not limited. For example, the amino group may be any of primary amine, secondary amine, tertiary amine or quaternary ammonium, and may have a ring member. The amino group may form the main chain of the polymer or may be pendant. The high-molecular amine compound may be either a homopolymer or a copolymer, may be a copolymer of an amino group-containing monomer and another monomer, and may be a main chain of a polymer produced in advance. The amino group may be modified to have a pendant, and the manufacturing method thereof is not limited.

【0019】例えば、ポリビニルアミン系重合物、ポリ
アリルアミン(Polyallylamine)系重合物、ポリジアリル
アミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物
など、さらにはポリアニリン単位、ポリピロール単位な
どを含む重合物が例示される。これらは、塩酸塩、アン
モニウム塩などの塩であってもよい。上記のうちでも高
分子アミン化合物は被膜を形成しうるものが好ましく、
側鎖に1級アミンを有するものは炭素材料に対し高い接
着性を示し、好ましい。また高電荷密度の構造であるこ
とが好ましい。高分子アミン化合物の熱分解温度は12
0℃以上であることが好ましい。分子量には特に制限は
ないが、通常、重量平均分子量で300以上のものが多
い。高分子アミン化合物は単独で用いてもよく、二種以
上併用してもよい。
Examples thereof include polyvinylamine-based polymers, polyallylamine-based polymers, polydiallylamine-based polymers, diallylamine-maleic acid copolymers, and further polymers containing polyaniline units, polypyrrole units and the like. It These may be salts such as hydrochloride and ammonium salt. Among the above, it is preferable that the high molecular amine compound is capable of forming a film,
Those having a primary amine in the side chain exhibit high adhesion to the carbon material and are preferred. It is also preferable that the structure has a high charge density. Thermal decomposition temperature of high-molecular amine compounds is 12
It is preferably 0 ° C. or higher. The molecular weight is not particularly limited, but usually, the weight average molecular weight is usually 300 or more. The polymeric amine compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0020】これらのうちでも下記に示すポリアリルア
ミンが好ましく用いられる。
Of these, polyallylamine shown below is preferably used.

【化1】 [Chemical 1]

【0021】本発明では、上記のような高分子および/
または高分子前駆体の存在下に炭素材料をメカノケミカ
ル処理するに際して、メカノケミカル処理時に高分子お
よび/または高分子前駆体が存在していればよく、添加
順序、場所などは特に限定されない。たとえばメカノケ
ミカル処理に先だって、高分子および/または高分子前
駆体を炭素材料に予め付着させることができる。この
際、高分子および/または高分子前駆体は流動状態で用
いることが望ましく、溶融して用いるか、必要に応じて
水などの溶媒により高分子および/または高分子前駆体
溶液(または分散液)とし使用することもできる。具体
的方法としては、炭素材料に溶融した高分子および/ま
たは高分子前駆体を塗布する方法、炭素材料を溶融した
高分子および/または高分子前駆体に浸漬する方法、炭
素材料に高分子および/または高分子前駆体溶液をスプ
レーなどで塗布する方法、炭素材料を高分子および/ま
たは高分子前駆体溶液に浸漬する方法などが挙げられ
る。
In the present invention, the polymer and / or
Alternatively, when the carbon material is subjected to the mechanochemical treatment in the presence of the polymer precursor, the polymer and / or the polymer precursor may be present at the time of the mechanochemical treatment, and the order of addition and the location are not particularly limited. For example, the polymer and / or polymer precursor can be pre-deposited on the carbon material prior to the mechanochemical treatment. At this time, the polymer and / or polymer precursor is preferably used in a fluid state, and is used by melting, or if necessary, a polymer and / or polymer precursor solution (or dispersion liquid) with a solvent such as water. ) Can also be used. Specific methods include applying a molten polymer and / or polymer precursor to a carbon material, immersing the carbon material in the molten polymer and / or polymer precursor, applying a polymer to the carbon material and And / or a method of applying the polymer precursor solution by spraying, a method of immersing the carbon material in the polymer and / or the polymer precursor solution, and the like.

【0022】高分子および/または高分子前駆体を液状
で用いる場合には、炭素材料の全表面に均一に溶液また
は分散液が接触するように、減圧し脱気することも効果
的である。高分子および/または高分子前駆体の溶液ま
たは分散液は、通常固形分濃度10%以下で用いられ
る。上記で使用された溶媒は、メカノケミカル処理中に
乾燥除去されるが、乾燥後メカノケミカル処理を行なっ
てもよい。溶媒の乾燥は通常の方法に準じて行なうこと
ができ、高分子および/または高分子前駆体を液状で塗
布した後、撹拌しながら乾燥することによって高分子化
合物の付着むらを抑えることができる。
When the polymer and / or polymer precursor is used in a liquid state, it is also effective to depressurize and deaerate so that the solution or the dispersion liquid uniformly contacts the entire surface of the carbon material. The solution or dispersion of the polymer and / or polymer precursor is usually used at a solid content concentration of 10% or less. The solvent used above is dried and removed during the mechanochemical treatment, but the mechanochemical treatment may be performed after the drying. Drying of the solvent can be carried out according to a usual method, and uneven application of the polymer compound can be suppressed by applying the polymer and / or polymer precursor in a liquid state and then drying while stirring.

【0023】また炭素材料と高分子および/または高分
子前駆体とをドライブレンドしてメカノケミカル処理に
供してもよい。さらには、炭素材料のメカノケミカル処
理中に高分子および/または高分子前駆体を添加するこ
ともできる。メカノケミカル処理工程に供される高分子
および/または高分子前駆体は固体状、溶液状、溶融状
のどのような形態でもよい。たとえばメカノケミカル処
理中の炭素材料に、高分子および/または高分子前駆体
の溶液または高分子および/または高分子前駆体の分散
液を散布し、同時に加熱等により溶媒を除去する方法も
効果的である。
The carbon material and the polymer and / or polymer precursor may be dry blended and subjected to mechanochemical treatment. Further, the polymer and / or polymer precursor can be added during the mechanochemical treatment of the carbon material. The polymer and / or polymer precursor to be subjected to the mechanochemical treatment step may be in any form of solid, solution, and melt. For example, a method of spraying a solution of a polymer and / or a polymer precursor or a dispersion liquid of a polymer and / or a polymer precursor on a carbon material undergoing mechanochemical treatment and simultaneously removing the solvent by heating or the like is also effective. Is.

【0024】ここで本明細書において、メカノケミカル
処理は、高分子および/または高分子前駆体の付着した
炭素材料に圧縮力と剪断力を同時にかける処理をいう。
ここでかかる剪断力や圧縮力は通常一般の撹拌よりも大
きいが、これら機械的応力は、炭素材料(黒鉛質粒子)
の表面にかけられることが好ましく、本質的に炭素材料
の粒子骨格は破壊しないことが望ましい。炭素材料の粒
子骨格が破壊されると、不可逆容量の増大を招く傾向が
ある。具体的に、メカノケミカル処理の付与による炭素
材料の平均粒子径の低下率を20%以下に抑えることが
好ましい。
In the present specification, the mechanochemical treatment is a treatment in which a carbon material having a polymer and / or a polymer precursor attached thereto is simultaneously subjected to compressive force and shearing force.
The shearing force and compressive force applied here are usually larger than those of ordinary stirring, but these mechanical stresses are
Is preferably applied to the surface of the carbon material, and it is desirable that the particle skeleton of the carbon material is not essentially destroyed. When the particle skeleton of the carbon material is destroyed, the irreversible capacity tends to increase. Specifically, it is preferable that the reduction rate of the average particle diameter of the carbon material due to the mechanochemical treatment is suppressed to 20% or less.

【0025】メカノケミカル処理は、被処理物に圧縮力
と剪断力とを同時にかけることができる装置であればよ
く、装置構造は特に限定されない。このような装置とし
て、たとえば加圧ニーダー、二本ロールなどの混練機、
回転ボールミル、ハイブリダイゼーションシステム
((株)奈良機械製作所製)、メカノマイクロス
((株)奈良機械製作所製)、メカノフュージョンシス
テム(ホソカワミクロン(株)製)などを使用すること
ができる。
The mechanochemical treatment may be any device as long as it can apply a compressive force and a shearing force to the object to be treated at the same time, and the device structure is not particularly limited. As such an apparatus, for example, a pressure kneader, a kneader such as a two-roll machine,
A rotary ball mill, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), a mechanomicros (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), a mechanofusion system (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) and the like can be used.

【0026】上記のうちでも回転速度差を利用して剪断
および圧縮力を同時に付与する装置が好ましく用いら
れ、具体的にはたとえば回転するドラムと、該ドラムと
回転速度の異なる内部部材(インナーピース)と、被処
理物の循環機構とを有する装置(たとえば図3(a) 〜
(b) に模式的機構を示すホソカワミクロン(株)製メカ
ノフュージョンシステム)を用い、回転ドラムと内部部
材との間に供給された被処理物に遠心力を付与しなが
ら、内部部材により回転ドラムとの速度差に起因する圧
縮力と剪断力とを同時に繰返し付与することによりメカ
ノケミカル処理することができる。また固定ドラムと、
高速回転するローターの間に被処理物を通すことで固定
容器とローターとの速度差に起因する圧縮力と剪断力と
を被処理物に付与する装置を用いてもよい(たとえば図
2に模式的機構を示す(株)奈良機械製作所製ハイブリ
ダイゼーションシステム)。
Among the above, an apparatus for simultaneously applying shearing force and compressive force by utilizing the difference in rotational speed is preferably used. Specifically, for example, a rotating drum and an internal member (inner piece having a different rotational speed from the drum) are used. ) And a circulation mechanism for the object to be treated (for example, FIG.
Hosokawa Micron Co., Ltd.'s mechanofusion system whose schematic mechanism is shown in (b) is used to apply centrifugal force to the object to be processed supplied between the rotating drum and the internal member, while The mechanochemical treatment can be performed by simultaneously and repeatedly applying the compressive force and the shearing force due to the speed difference. Also with a fixed drum,
A device may be used that applies a compressive force and a shearing force to the object to be processed by passing the object to be processed between the rotors that rotate at a high speed, the compression force and the shearing force being caused by the speed difference between the fixed container and the rotor. Hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.).

【0027】上記のようなメカノケミカル処理条件は、
使用する装置によっても異なり一概にはいえないが、処
理による炭素材料の平均粒子径の低下率を20%以下に
抑えるように設定することが好ましい。たとえば回転ド
ラムと内部部材を備えた装置を用いる場合には、回転ド
ラムと内部部材との周速度差:5〜50m/秒、両者間
の距離1〜100mm、処理時間5〜60分の条件下で
行なうことが好ましい。また固定ドラムー/高速回転ロ
ーターを備える装置の場合には、固定ドラムと回転ロー
タとの周速度差10〜100m/秒、処理時間30秒〜
5分の条件下で行なうことが好ましい。本発明では、上
記によって高分子の少なくとも一部が炭素材料を被覆す
るように付着していることが好ましい。
The mechanochemical treatment conditions as described above are as follows:
Although it depends on the apparatus used and cannot be generally stated, it is preferable to set the reduction rate of the average particle diameter of the carbon material due to the treatment to 20% or less. For example, when using an apparatus equipped with a rotating drum and an internal member, the peripheral speed difference between the rotating drum and the internal member is 5 to 50 m / sec, the distance between them is 1 to 100 mm, and the processing time is 5 to 60 minutes. Is preferable. In the case of an apparatus equipped with a fixed drum / high-speed rotating rotor, the peripheral speed difference between the fixed drum and the rotating rotor is 10 to 100 m / sec, and the processing time is 30 sec to
It is preferably carried out under the condition of 5 minutes. In the present invention, it is preferable that at least a part of the polymer is attached so as to cover the carbon material.

【0028】炭素材料への高分子付着量は、リチウムイ
オン二次電池における不可逆容量の低減効果を得るため
に、炭素材料の表面積に対して、0.01mg/m2
度以上であることが望ましい。一方、高分子付着量が多
すぎると各炭素材料粒子間の電子移動が阻害され、充放
電特性が低下する傾向があるため、上限は通常10mg
/m2 程度とすることが望ましく、したがって通常、
0.01〜10mg/m 2 程度、好ましくは0.5〜5
mg/m2 程度である。炭素材料への高分子付着量は、
質量比では最大でも5質量%、好ましくは1質量%以下
であることが望ましい。また炭素材料を調製する際に
は、本発明の効果を損なわない範囲において、高分子お
よび/または高分子前駆体とともに公知の導電性材料、
イオン伝導性材料、界面活性剤などの各種添加材を併用
することができる。これらの添加材は高分子および/ま
たは高分子前駆体を炭素材料に付着させるときに添加し
てもよく、また高分子が付着された炭素材料と併用して
もよい。
The amount of polymer adhering to the carbon material is
To obtain the effect of reducing the irreversible capacity of the on-secondary battery
And 0.01 mg / m with respect to the surface area of the carbon material2Degree
It is desirable that it is more than once. On the other hand, the amount of attached polymer is high.
If too much, the electron transfer between the carbon material particles is hindered and the carbon material particles are charged and discharged.
The upper limit is usually 10 mg because the electrical characteristics tend to deteriorate.
/ M2It is desirable that the degree be
0.01-10 mg / m 2Degree, preferably 0.5-5
mg / m2It is a degree. The amount of polymer attached to the carbon material is
The maximum mass ratio is 5% by mass, preferably 1% by mass or less.
Is desirable. Also, when preparing a carbon material
Is a polymer or polymer within a range that does not impair the effects of the present invention.
And / or known conductive materials with polymeric precursors,
Combined with various additives such as ion conductive materials and surfactants
can do. These additives are polymeric and / or
Or added when the polymer precursor is attached to the carbon material.
May also be used in combination with a carbon material with a polymer attached
Good.

【0029】上記のように炭素材料表面に高分子を被覆
した炭素材料は、濡れ性などの表面特性が改善されてお
り、たとえば炭素材料を導電性付与のための導電性充填
剤などとして樹脂などに添加して使用する際には、改質
前の炭素材料に比べ、少量の使用で同等の導電性を付与
しうるなどの効果を奏する。また高分子が有する官能基
の作用によって、反応性が付与されている。このため炭
素材料を機械的特性付与のための補強用充填剤などとし
て使用する際に、従来(改質前)の炭素材料に比べ、他
のマトリクス材料との界面密着性が高く、優れた機械的
特性を発現しうるなどの効果を奏する。特に炭素材料を
リチウムイオン二次電池の負極材料として用いたとき、
高い放電容量を維持しつつ、不可逆容量を低減する効果
を奏する(高い充放電効率を得る)ことができる。
As described above, the carbon material in which the surface of the carbon material is coated with a polymer has improved surface properties such as wettability. For example, a resin is used as a conductive filler for imparting conductivity to the carbon material. When added to and used in, it has an effect that equivalent conductivity can be imparted by using a small amount as compared with the carbon material before modification. Further, reactivity is imparted by the action of the functional group of the polymer. Therefore, when the carbon material is used as a reinforcing filler for imparting mechanical properties, the interfacial adhesion with other matrix materials is higher than that of the conventional (before modification) carbon material, and the excellent mechanical properties This has the effect of exhibiting specific characteristics. Especially when a carbon material is used as a negative electrode material of a lithium ion secondary battery,
The effect of reducing the irreversible capacity while maintaining a high discharge capacity (high charge / discharge efficiency) can be obtained.

【0030】本発明に係る炭素材料は種々用途での使用
が可能であり、特に制限されるものではないが、特に上
記に説明したリチウムイオン二次電池の負極用材料とし
て好適であり、したがって本発明では、上記炭素材料を
用いたリチウムイオン二次電池負極、さらにはリチウム
イオン二次電池が提供される。
The carbon material according to the present invention can be used in various applications and is not particularly limited, but is particularly suitable as a material for the negative electrode of the lithium ion secondary battery described above, and therefore The invention provides a lithium ion secondary battery negative electrode using the above carbon material, and further a lithium ion secondary battery.

【0031】<リチウムイオン二次電池>リチウムイオ
ン二次電池は、通常、負極、正極および非水電解質を主
たる電池構成要素とし、正・負極はそれぞれリチウムイ
オンの担持体からなり、充放電過程における非水溶媒の
出入は層間で行われる。本質的に、充電時にはリチウム
イオンが負極中にドープされ、放電時には負極から脱ド
ープする電池機構である。本発明のリチウムイオン二次
電池は、負極材料として上記炭素材料を用いること以外
は特に限定されず、他の電池構成要素については一般的
なリチウムイオン二次電池の要素に準じる。リチウムイ
オン二次電池は、通常、負極、正極および非水電解質を
主たる電池構成要素とする。
<Lithium-ion secondary battery> A lithium-ion secondary battery usually has a negative electrode, a positive electrode and a non-aqueous electrolyte as main battery constituent elements. The positive and negative electrodes each comprise a lithium ion carrier, and are used in the charging / discharging process. The ingress and egress of the non-aqueous solvent is performed between the layers. Essentially, it is a battery mechanism in which lithium ions are doped into the negative electrode during charging and dedoped from the negative electrode during discharging. The lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited except that the above-mentioned carbon material is used as the negative electrode material, and other battery constituent elements are in accordance with the elements of a general lithium ion secondary battery. A lithium ion secondary battery usually has a negative electrode, a positive electrode and a non-aqueous electrolyte as main battery components.

【0032】<負極>上記炭素材料から負極の形成は、
通常の成形方法に準じて行うことができるが、炭素材料
の性能を充分に引き出し、かつ粉末に対する賦型性が高
く、化学的、電気化学的に安定な負極を得ることができ
る方法であれば何ら制限されない。負極作製時には、炭
素材料に結合剤を加えた負極合剤を用いることができ
る。結合剤としては、電解質に対して化学的安定性、電
気化学的安定性を有するものを用いるのが望ましく、例
えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレ
ン等のフッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリビニルアルコ
ール、さらにはカルボキシメチルセルロースなどが用い
られる。これらを併用することもできる。結合剤は、通
常、負極合剤全量中1〜20質量%程度の量で用いるの
が好ましい。
<Negative Electrode> A negative electrode is formed from the above carbon material.
Although it can be carried out in accordance with a usual molding method, as long as it is a method capable of sufficiently obtaining the performance of the carbon material, having a high moldability to powder, and obtaining a chemically and electrochemically stable negative electrode. There are no restrictions. When manufacturing the negative electrode, a negative electrode mixture obtained by adding a binder to a carbon material can be used. As the binder, it is desirable to use one having chemical stability and electrochemical stability with respect to the electrolyte. For example, polyvinylidene fluoride, fluororesins such as polytetrafluoroethylene, polyethylene, polyvinyl alcohol, and further Carboxymethyl cellulose or the like is used. These can also be used together. Usually, the binder is preferably used in an amount of about 1 to 20% by mass based on the total amount of the negative electrode mixture.

【0033】具体的には、たとえば炭素材料を分級等に
よって適当な粒径に調整し、結合剤と混合することによ
って負極合剤を調製し、この負極合剤を、通常、集電体
の片面もしくは両面に塗布することで負極合剤層を形成
することができる。この際には通常の溶媒を用いること
ができ、負極合剤を溶媒中に分散させ、ペースト状とし
た後、集電体に塗布、乾燥すれば、負極合剤層が均一か
つ強固に集電体に接着される。より具体的には、たとえ
ば炭素材料と、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素
系樹脂粉末とを、イソプロピルアルコール等の溶媒中で
混合・混練した後、塗布することができる。また炭素材
料と、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂粉末ある
いはカルボキシメチルセルロース等の水溶性粘結剤と
を、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミドある
いは水、アルコール等の溶媒と混合してスラリーとした
後、塗布することができる。
Specifically, for example, a carbon material is adjusted to have an appropriate particle size by classification or the like and mixed with a binder to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is usually used on one surface of a current collector. Alternatively, the negative electrode material mixture layer can be formed by coating on both surfaces. In this case, an ordinary solvent can be used, and the negative electrode mixture layer is uniformly and firmly collected by dispersing the negative electrode mixture in the solvent to form a paste, coating it on a current collector, and drying. Adhered to the body. More specifically, for example, a carbon material and a fluorine-based resin powder such as polytetrafluoroethylene may be mixed and kneaded in a solvent such as isopropyl alcohol, and then applied. In addition, a carbon material and a fluororesin powder such as polyvinylidene fluoride or a water-soluble binder such as carboxymethyl cellulose are mixed with a solvent such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide or water or alcohol to form a slurry, It can be applied.

【0034】ペーストは、翼式ホモミキサーにて300
〜500rpm程度で撹拌することにより調製すること
ができるが、このペースト(炭素材料)の均質分散性を
図って、さらに2000〜3000rpm程度の高速撹
拌を加えることもできる。この際、上記で一旦被着した
高分子は炭素材料への接着性に優れ、剥離しにくいた
め、高速撹拌を加えても炭素材料から剥離しにくい。
The paste is 300 times with a blade type homomixer.
It can be prepared by stirring at about 500 rpm, but it is also possible to add high speed stirring at about 2000 to 3000 rpm in order to achieve uniform dispersion of this paste (carbon material). At this time, the polymer once adhered above has excellent adhesiveness to the carbon material and is difficult to be peeled off. Therefore, even if high-speed stirring is applied, the polymer is hardly peeled off.

【0035】炭素材料粉末と結合剤の混合物を集電体に
塗布する際の塗布厚は10〜200μmとするのが適当
である。また炭素材料と、ポリエチレン、ポリビニルア
ルコールなどの樹脂粉末とを乾式混合し、金型内でホッ
トプレス成型することもできる。負極合剤層を形成した
後、プレス加圧等の圧着を行うと、負極合剤層と集電体
との接着強度をさらに高めることができる。
When the mixture of the carbon material powder and the binder is applied to the current collector, the coating thickness is preferably 10 to 200 μm. It is also possible to dry mix a carbon material and a resin powder such as polyethylene or polyvinyl alcohol and perform hot press molding in a mold. After forming the negative electrode mixture layer, pressure bonding such as pressurizing can be performed to further increase the adhesive strength between the negative electrode mixture layer and the current collector.

【0036】負極に用いる集電体の形状としては、特に
限定されないが、箔状、あるいはメッシュ、エキスパン
ドメタル等の網状のもの等が用いられる。集電材として
は、例えば銅、ステンレス、ニッケル等を挙げることが
できる。集電体の厚みは、箔状の場合、5〜20μm程
度が好適である。
The shape of the current collector used for the negative electrode is not particularly limited, but a foil shape, a mesh shape such as a mesh or an expanded metal, or the like is used. Examples of the current collector include copper, stainless steel, nickel and the like. In the case of foil, the thickness of the current collector is preferably about 5 to 20 μm.

【0037】<正極>正極の材料(正極活物質)として
は、充分量のリチウムをドープ/脱ドープし得るものを
選択するのが好ましい。そのような正極活物質として
は、リチウム含有遷移金属酸化物、遷移金属カルコゲン
化物、バナジウム酸化物(V2 5 、V 6 13、V2
4 、V3 8 など)およびそのLi化合物などのリチウ
ム含有化合物、一般式MX Mo6 8-y (式中Xは0≦
X≦4、Yは0≦Y≦1の範囲の数値であり、Mは遷移
金属などの金属を表す)で表されるシェブレル相化合
物、活性炭、活性炭素繊維などを用いることができる。
上記リチウム含有遷移金属酸化物は、リチウムと遷移金
属との複合酸化物であり、リチウムと2種類以上の遷移
金属を固溶したものであってもよい。リチウム含有遷移
金属酸化物は、具体的には、LiM(1)1-X M(2)
X 2 (式中Xは0≦X≦1の範囲の数値であり、M
(1)、M(2)は少なくとも一種の遷移金属元素から
なる。)あるいはLiM(1)2-y M(2)y 4 (式
中Yは0≦Y≦1の範囲の数値であり、M(1)、M
(2)は少なくとも一種の遷移金属元素からなる。)で
示される。上記において、Mで示される遷移金属元素と
しては、Co、Ni、Mn、Cr、Ti、V、Fe、Z
n、Al、In、Snなどが挙げられ、好ましくはC
o、Fe、Mn、Ti、Cr、V、Alが挙げられる。
<Positive electrode> As a positive electrode material (positive electrode active material)
Is one that can be doped / dedoped with a sufficient amount of lithium.
It is preferable to select it. As such a positive electrode active material
Is a lithium-containing transition metal oxide, transition metal chalcogen
Compound, vanadium oxide (V2OFive, V 6O13, V2O
Four, V3O8Etc.) and its Li compounds, etc.
Compounds containing m, general formula MXMo6S8-y(Where X is 0 ≦
X ≦ 4 and Y are numerical values in the range of 0 ≦ Y ≦ 1, M is a transition
Chebrel phase compound represented by (representing metal such as metal)
The thing, activated carbon, activated carbon fiber, etc. can be used.
The above-mentioned lithium-containing transition metal oxide includes lithium and transition gold.
It is a complex oxide with genus and has two or more transitions with lithium.
It may be a solid solution of metal. Lithium-containing transition
Specifically, the metal oxide is LiM (1)1-XM (2)
XO2(Where X is a numerical value in the range of 0 ≦ X ≦ 1, and M
(1), M (2) is at least one transition metal element
Become. ) Or LiM (1)2-yM (2)yOFour(formula
Medium Y is a numerical value in the range of 0 ≦ Y ≦ 1, and M (1), M
(2) consists of at least one transition metal element. )so
Shown. In the above, with a transition metal element represented by M
Then, Co, Ni, Mn, Cr, Ti, V, Fe, Z
n, Al, In, Sn and the like, and preferably C
Examples include o, Fe, Mn, Ti, Cr, V, and Al.

【0038】リチウム含有遷移金属酸化物としては、よ
り具体的に、LiCoO2 、LixNiy 1-y 2(M
はNiを除く上記遷移金属元素、好ましくはCo、F
e、Mn、Ti、Cr、V、Alから選ばれる少なくと
も一種、0.05≦x≦1.10、0.5≦y≦1.0
である。)で示されるリチウム複合酸化物、LiNiO
2 、LiMnO2 、LiMn2 4 などが挙げられる。
As the lithium-containing transition metal oxide,
More specifically, LiCoO2, LixNiyM1-yO2(M
Is a transition metal element other than Ni, preferably Co, F
At least one selected from e, Mn, Ti, Cr, V and Al
1 type, 0.05 ≦ x ≦ 1.10, 0.5 ≦ y ≦ 1.0
Is. ) Li composite oxide, LiNiO
2, LiMnO2, LiMn2OFourAnd so on.

【0039】上記のようなリチウム含有遷移金属酸化物
は、たとえば、Li、遷移金属の酸化物または塩類を出
発原料とし、これら出発原料を組成に応じて混合し、酸
素存在雰囲気下600℃〜1000℃の温度範囲で焼成
することにより得ることができる。なお出発原料は酸化
物または塩類に限定されず、水酸化物等からも合成可能
である。本発明では、正極活物質は、上記化合物を単独
で使用しても2種類以上併用してもよい。たとえば正極
中には、炭酸リチウム等の炭素塩を添加することもでき
る。
The lithium-containing transition metal oxide as described above uses, for example, Li or a transition metal oxide or salt as a starting material, these starting materials are mixed according to the composition, and the mixture is heated to 600 ° C. to 1000 ° C. in an oxygen atmosphere. It can be obtained by firing in the temperature range of ° C. The starting material is not limited to oxides or salts, and can be synthesized from hydroxide or the like. In the present invention, as the positive electrode active material, the above compounds may be used alone or in combination of two or more kinds. For example, a carbon salt such as lithium carbonate can be added to the positive electrode.

【0040】このような正極材料によって正極を形成す
るには、例えば正極材料と結合剤および電極に導電性を
付与するための導電剤よりなる正極合剤を集電体の両面
に塗布することで正極合剤層を形成する。結合剤として
は、負極で例示したものがいずれも使用可能である。導
電剤としては例えば炭素材料が用いられる。
In order to form a positive electrode with such a positive electrode material, for example, a positive electrode mixture composed of the positive electrode material, a binder, and a conductive agent for imparting conductivity to the electrode is applied to both surfaces of the current collector. A positive electrode material mixture layer is formed. As the binder, any of those exemplified for the negative electrode can be used. As the conductive agent, for example, a carbon material is used.

【0041】集電体の形状は特に限定されず、箱状、あ
るいはメッシュ、エキスパンドメタル等の網状等のもの
が用いられる。たとえば集電体としては、アルミニウム
箔、ステンレス箔、ニッケル箔等を挙げることができ
る。その厚さとしては、10〜40μmのものが好適で
ある。また正極の場合も負極と同様に、正極合剤を溶剤
中に分散させることでペースト状にし、このペースト状
の正極合剤を集電体に塗布、乾燥することによって正極
合剤層を形成しても良く、正極合剤層を形成した後、さ
らにプレス加圧等の圧着を行っても構わない。これによ
り正極合剤層が均一且つ強固に集電体に接着される。
The shape of the current collector is not particularly limited, and a box shape, a mesh shape such as a mesh or an expanded metal, or the like is used. For example, examples of the current collector include aluminum foil, stainless steel foil, nickel foil and the like. The thickness is preferably 10 to 40 μm. Also in the case of the positive electrode, like the negative electrode, the positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a paste, and the paste-like positive electrode mixture is applied to a current collector and dried to form a positive electrode mixture layer. Alternatively, after forming the positive electrode mixture layer, pressure bonding such as pressurizing may be further performed. Thereby, the positive electrode material mixture layer is uniformly and firmly adhered to the current collector.

【0042】以上のような負極および正極を形成するに
際しては、従来公知の導電剤や結着剤などの各種添加剤
を適宜に使用することができる。
In forming the negative electrode and the positive electrode as described above, various additives such as conventionally known conductive agents and binders can be appropriately used.

【0043】<電解質>本発明に用いられる電解質とし
ては通常の非水電解液に使用されている電解質塩を用い
ることができ、たとえばLiPF6 、LiBF4 、Li
AsF6 、LiClO4 、LiB(C6 5 )、LiC
l、LiBr、LiCF3 SO3 、LiCH3 SO3
LiN(CF3 SO2 2 、LiC(CF3
2 3 、LiN(CF3 CH2 OSO2 2 、LiN
(CF3 CF2 OSO2 2 、LiN(HCF2 CF2
CH2 OSO2 2 、LiN((CF3 2 CHOSO
2 2 、LiB[(C6 3 ((CF3 2 4 、Li
AlCl4 、LiSiF6 などのリチウム塩などを用い
ることができる。特に、LiPF6 、LiBF4 が酸化
安定性の点から好ましく用いられる。電解液中の電解質
塩濃度は、0.1〜5モル/リットルが好ましく、0.
5〜3.0モル/リットルがより好ましい。
<Electrolyte> As the electrolyte used in the present invention, an electrolyte salt used in a usual non-aqueous electrolytic solution can be used. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , Li.
AsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ), LiC
l, LiBr, LiCF 3 SO 3 , LiCH 3 SO 3 ,
LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 S
O 2 ) 3 , LiN (CF 3 CH 2 OSO 2 ) 2 , LiN
(CF 3 CF 2 OSO 2 ) 2 , LiN (HCF 2 CF 2
CH 2 OSO 2 ) 2 , LiN ((CF 3 ) 2 CHOSO
2) 2, LiB [(C 6 H 3 ((CF 3) 2] 4, Li
A lithium salt such as AlCl 4 or LiSiF 6 can be used. Particularly, LiPF 6 and LiBF 4 are preferably used from the viewpoint of oxidation stability. The electrolyte salt concentration in the electrolytic solution is preferably 0.1 to 5 mol / liter, and is 0.1.
It is more preferably 5 to 3.0 mol / liter.

【0044】上記非水電解質は、液系の非水電解液とし
てもよいし、固体電解質あるいはゲル電解質等、高分子
電解質としてもよい。前者の場合、非水電解質電池は、
いわゆるリチウムイオン電池として構成され、後者の場
合、非水電解質電池は、高分子固体電解質電池、高分子
ゲル電解質電池等の高分子電解質電池として構成され
る。
The above non-aqueous electrolyte may be a liquid non-aqueous electrolyte solution or a polymer electrolyte such as a solid electrolyte or a gel electrolyte. In the former case, the non-aqueous electrolyte battery is
It is configured as a so-called lithium ion battery, and in the latter case, the non-aqueous electrolyte battery is configured as a polymer electrolyte battery such as a polymer solid electrolyte battery and a polymer gel electrolyte battery.

【0045】液系の非水電解質液とする場合には、溶媒
として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
1,1−または1,2 −ジメトキシエタン、1,2 −ジ
エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテト
ラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン、1 ,3−ジオキ
ソラン、4 −メチル−1 ,3 −ジオキソラン、アニソー
ル、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラ
ン、アセトニトリル、クロロニトリル、プロピオニトリ
ル、ホウ酸トリメチル、ケイ酸テトラメチル、ニトロメ
タン、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、
酢酸エチル、トリメチルオルトホルメート、ニトロベン
ゼン、塩化ベンゾイル、臭化ベンゾイル、テトラヒドロ
チオフェン、ジメチルスルホキシド、3−メチル−2−
オキサゾリドン、エチレングリコール、ジメチルサルフ
ァイト等の非プロトン性有機溶媒を用いることができ
る。
When a liquid non-aqueous electrolyte solution is used, the solvent is ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate,
1,1- or 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, γ-butyrolactone, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, anisole, diethyl Ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, chloronitrile, propionitrile, trimethyl borate, tetramethyl silicate, nitromethane, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone,
Ethyl acetate, trimethyl orthoformate, nitrobenzene, benzoyl chloride, benzoyl bromide, tetrahydrothiophene, dimethyl sulfoxide, 3-methyl-2-
An aprotic organic solvent such as oxazolidone, ethylene glycol or dimethylsulfite can be used.

【0046】非水電解質を高分子固体電解質、高分子ゲ
ル電解質等の高分子電解質とする場合には、可塑剤(非
水電解液)でゲル化されたマトリクス高分子を含むが、
このマトリクス高分子としては、ポリエチレンオキサイ
ドやその架橋体等のエーテル系高分子、ポリメタクリレ
ート系、ポリアクリレート系、ポリビニリデンフルオラ
イドやビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体等のフッ素系高分子等を単独、もしくは混
合して用いることができる。これらの中で、酸化還元安
定性の観点等から、ポリビニリデンフルオライドやビニ
リデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合
体等のフッ素系高分子を用いることが望ましい。
When the non-aqueous electrolyte is a polymer electrolyte such as a polymer solid electrolyte or a polymer gel electrolyte, it contains a matrix polymer gelled with a plasticizer (non-aqueous electrolyte solution),
Examples of the matrix polymer include ether polymers such as polyethylene oxide and cross-linked products thereof, polymethacrylate polymers, polyacrylate polymers, fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer. Can be used alone or in combination. Among these, from the viewpoint of redox stability and the like, it is desirable to use a fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride or vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer.

【0047】これら高分子固体電解質、高分子ゲル電解
質に含有される可塑剤を構成する電解質塩や非水溶媒と
しては、前述のものがいずれも使用可能である。ゲル電
解質の場合、可塑剤である非水電解液中の電解質塩濃度
は、0.1〜5モル/リットルが好ましく、0.5〜
2.0モル/リットルがより好ましい。このような固体
電解質の作製方法としては特に制限はないが、例えば、
マトリックスを形成する高分子化合物、リチウム塩およ
び溶媒を混合し、加熱して溶融する方法、適当な混合用
の有機溶剤に高分子化合物、リチウム塩および溶媒を溶
解させた後、混合用の有機溶剤を蒸発させる方法、並び
にモノマー、リチウム塩および溶媒を混合し、それに紫
外線、電子線または分子線などを照射してポリマーを形
成させる方法等を挙げることができる。また、前記固体
電解質中の溶媒の添加割合は、10〜90質量%が好ま
しく、さらに好ましくは、30〜80質量%である。上
記10〜90質量%であると、導電率が高く、かつ機械
的強度が高く、フィルム化しやすい。
As the electrolyte salt and the non-aqueous solvent constituting the plasticizer contained in these polymer solid electrolytes and polymer gel electrolytes, any of the above can be used. In the case of a gel electrolyte, the concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolytic solution which is a plasticizer is preferably 0.1 to 5 mol / liter, and 0.5 to
2.0 mol / liter is more preferable. The method for producing such a solid electrolyte is not particularly limited, but, for example,
A method of mixing a polymer compound forming a matrix, a lithium salt and a solvent, and heating and melting the polymer compound, a lithium salt and a solvent in an appropriate organic solvent for mixing, and then mixing an organic solvent And a method of mixing a monomer, a lithium salt and a solvent, and irradiating the mixture with an ultraviolet ray, an electron beam or a molecular beam to form a polymer. Further, the addition ratio of the solvent in the solid electrolyte is preferably 10 to 90% by mass, and more preferably 30 to 80% by mass. When the content is 10 to 90% by mass, the conductivity is high, the mechanical strength is high, and a film is easily formed.

【0048】本発明のリチウムイオン二次電池において
は、セパレーターを使用することもできる。セパレータ
ーとしては、特に限定されるものではないが、例えば織
布、不織布、合成樹脂製微多孔膜等が挙げられる。特に
合成樹脂製微多孔膜が好適に用いられるが、その中でも
ポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗の
面で好適である。具体的には、ポリエチレンおよびポリ
プロピレン製微多孔膜、またはこれらを複合した微多孔
膜等である。
A separator may be used in the lithium ion secondary battery of the present invention. The separator is not particularly limited, and examples thereof include woven cloth, non-woven cloth, and synthetic resin microporous film. In particular, a synthetic resin microporous film is preferably used, and among them, a polyolefin microporous film is preferable in terms of thickness, film strength and film resistance. Specifically, it is a microporous membrane made of polyethylene and polypropylene, or a microporous membrane obtained by combining these.

【0049】本発明のリチウムイオン二次電池において
は、初期充放電効率が改善したことから、ゲル電解質を
用いることが可能である。ゲル電解質二次電池は、炭素
材料を含有する負極と、正極およびゲル電解質を、例え
ば負極、ゲル電解質、正極の順で積層し、電池外装材内
に収容することで構成される。なお、これに加えてさら
に負極と正極の外側にゲル電解質を配するようにしても
良い。このような炭素材料を負極に用いるゲル電解質二
次電池では、ゲル電解質にプロピレンカーボネートが含
有され、また炭素材料粉末としてインピーダンスを十分
に低くできる程度に小粒径のものを用いた場合でも、不
可逆容量が小さく抑えられる。したがって、大きな放電
容量が得られるとともに高い初期充放電効率が得られ
る。
In the lithium ion secondary battery of the present invention, it is possible to use a gel electrolyte because the initial charge / discharge efficiency is improved. The gel electrolyte secondary battery is configured by stacking a negative electrode containing a carbon material, a positive electrode, and a gel electrolyte in the order of, for example, a negative electrode, a gel electrolyte, and a positive electrode, and accommodating them in a battery exterior material. In addition to this, a gel electrolyte may be further arranged outside the negative electrode and the positive electrode. In a gel electrolyte secondary battery using such a carbon material as a negative electrode, even if propylene carbonate is contained in the gel electrolyte and a carbon material powder having a small particle size such that impedance can be sufficiently lowered is used, it is irreversible. The capacity can be kept small. Therefore, a large discharge capacity can be obtained and a high initial charge / discharge efficiency can be obtained.

【0050】さらに、本発明に係るリチウムイオン二次
電池の構造は任意であり、その形状、形態について特に
限定されるものではなく、円筒型、角型、コイン型、ボ
タン型等の中から任意に選択することができる。より安
全性の高い密閉型非水電解液電池を得るためには、過充
電等の異常時に電池内圧上昇を感知して電流を遮断させ
る手段を備えたものであることが望ましい。高分子固体
電解質電池や高分子ゲル電解質電池の場合には、ラミネ
ートフィルムに封入した構造とすることもできる。
Further, the structure of the lithium-ion secondary battery according to the present invention is arbitrary, and its shape and form are not particularly limited, and any of cylindrical, rectangular, coin-shaped, button-shaped, etc. can be selected. Can be selected. In order to obtain a more safe sealed non-aqueous electrolyte battery, it is desirable to provide a means for detecting an increase in the battery internal pressure and shutting off the current when an abnormality such as overcharge occurs. In the case of a polymer solid electrolyte battery or a polymer gel electrolyte battery, it may have a structure of being enclosed in a laminate film.

【0051】[0051]

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
また以下の実施例および比較例では、炭素材料を、図1
に示すような構成の評価用のボタン型二次電池を作製し
て評価したが、実電池は、本発明の概念に基づき、公知
の方法に準じて作製することができる。
EXAMPLES The present invention will now be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
In the following examples and comparative examples, the carbon material is
Although a button type secondary battery for evaluation having a configuration as shown in (1) above was manufactured and evaluated, an actual battery can be manufactured according to a known method based on the concept of the present invention.

【0052】〔実施例1〕 <炭素材料の調製>ポリアリルアミン(日東紡績製PA
A−01、重量平均分子量1000)を蒸留水に溶解
し、濃度0.07質量%の水溶液を調製した。得られた
0.07質量%ポリアリルアミン水溶液100質量部
に、ピッチの熱処理により得られたメソフェーズ炭素質
材料(バルクメソフェーズ)の黒鉛化粒子(レーザー回
折式粒度分布計による平均粒子径(以下単に平均粒子径
と記す):20μm、窒素ガス吸着によるBET比表面
積:0.70m2 /g、密度:2.257g/cm3
X線回折における格子面間隔d002 :0.3359n
m)100質量部を浸漬し、減圧して脱気した。次いで
この混合物をヘンシェルミキサー(三井鉱山製)に投入
し、攪拌しながらミキサー内を120℃に加温して溶媒
(水)を除去した。このようにしてポリアリルアミンが
1mg/m2 付着された黒鉛質粒子を得た。
[Example 1] <Preparation of carbon material> Polyallylamine (PA manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.
A-01, weight average molecular weight 1000) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution having a concentration of 0.07% by mass. Graphite particles of the mesophase carbonaceous material (bulk mesophase) obtained by heat treatment of pitch were added to 100 parts by mass of the obtained 0.07% by mass polyallylamine aqueous solution (average particle size by laser diffraction type particle size distribution meter (hereinafter simply referred to as average Particle diameter): 20 μm, BET specific surface area by nitrogen gas adsorption: 0.70 m 2 / g, density: 2.257 g / cm 3 ,
Lattice plane spacing in X-ray diffraction d 002 : 0.3359n
m) 100 parts by mass was immersed, depressurized and degassed. Next, this mixture was put into a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), and the inside of the mixer was heated to 120 ° C. with stirring to remove the solvent (water). Thus, graphite particles to which polyallylamine was attached at 1 mg / m 2 were obtained.

【0053】次いで、図2に示すような概略構造の処理
装置((株)奈良機械製作所製:ハイブリダイゼーショ
ンシステム)を用いて、ポリアリルアミン被着黒鉛質粒
子にメカノケミカル処理を加えた。すなわち回転ロータ
ーの周速50m/秒で処理時間3分の条件下で処理する
ことにより、該装置内に投入されたポリアリルアミン付
着黒鉛質粒子を分散しながら主として衝撃力、分子間相
互作用を含めた圧縮力、摩擦力、剪断力等の機械的作用
を繰り返し付与した。上記メカノケミカル処理後のポリ
アリルアミン付着黒鉛質粒子の平均粒子径は19μmで
あった。
Then, the polyallylamine-adhered graphite particles were subjected to mechanochemical treatment using a treating apparatus having a schematic structure as shown in FIG. 2 (Hybridization System manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.). That is, by treating the rotating rotor at a peripheral speed of 50 m / sec for a treatment time of 3 minutes, the polyallylamine-adhered graphite particles charged in the apparatus are dispersed, and mainly impact force and intermolecular interaction are included. Mechanical effects such as compressive force, frictional force, and shearing force were repeatedly applied. The average particle size of the polyallylamine-adhered graphite particles after the mechanochemical treatment was 19 μm.

【0054】<負極合剤ペーストの調製> (1)上記で得られたメカノケミカル処理後のポリアリ
ルアミン付着黒鉛質粒子90質量%と、結合剤としてポ
リフッ化ビニリデン10質量%とを混合し、さらにN−
メチルピロリドン(溶剤)を加え、ホモミキサーを用い
て500rpmで5分間攪拌し、負極合剤ペースト
(A)を調製した。 (2)上記(1)で調製された負極合剤ペースト(A)
に、さらにホモミキサーを用いて3000rpmで3時
間の撹拌処理を加えた負極合剤ペースト(B)を調製し
た。
<Preparation of Negative Electrode Mixture Paste> (1) 90% by mass of polyallylamine-adhered graphite particles after the mechanochemical treatment obtained above and 10% by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed, and N-
Methylpyrrolidone (solvent) was added, and the mixture was stirred at 500 rpm for 5 minutes using a homomixer to prepare a negative electrode mixture paste (A). (2) Negative electrode mixture paste (A) prepared in the above (1)
A negative electrode mixture paste (B) was prepared by further stirring the mixture at 3000 rpm for 3 hours using a homomixer.

【0055】<作用電極(負極)の作製> (3)上記負極合剤ペースト(A)または(B)を、銅
箔(集電材7b)上に均一な厚さで塗布し、さらに真空
中で90℃で溶剤を揮発させて乾燥した。次に、この銅
箔上に塗布された負極合剤をローラープレスによって加
圧し、さらに直径15.5mmの円形状に打ち抜くこと
で、ペースト(A)または(B)それぞれから作用電極
(負極)2を作製した。 <対極の作製>対極4は、リチウム金属箔を、ニッケル
ネットに押付け、直径15.5mmの円形状に打ち抜い
て、ニッケルネットからなる集電(7a)と、該集電体
に密着したリチウム金属箔からなる対極4を作製した。
<Preparation of Working Electrode (Negative Electrode)> (3) The above negative electrode mixture paste (A) or (B) is applied on a copper foil (current collector 7b) to a uniform thickness, and further in vacuum. The solvent was evaporated at 90 ° C. and dried. Next, the negative electrode mixture applied on the copper foil is pressed by a roller press and punched into a circular shape having a diameter of 15.5 mm, so that the working electrode (negative electrode) 2 is formed from the paste (A) or (B), respectively. Was produced. <Production of Counter Electrode> The counter electrode 4 was formed by pressing a lithium metal foil against a nickel net and punching it out into a circular shape having a diameter of 15.5 mm to collect a current (7a) made of the nickel net and a lithium metal in close contact with the current collector. A counter electrode 4 made of foil was produced.

【0056】<電解質>エチレンカーボネート50 mol
%、ジエチルカーボネート50 mol%の割合の混合溶媒
に、LiClO4 を1 mol/dm3 となる濃度で溶解さ
せ、非水電解液を調製した。得られた非水電解液をポリ
プロピレン多孔質体に含浸させ、電解質液が含浸された
セパレータ5を作製した。
<Electrolyte> 50 mol of ethylene carbonate
%, And 50 mol% of diethyl carbonate, LiClO 4 was dissolved at a concentration of 1 mol / dm 3 to prepare a non-aqueous electrolyte. A polypropylene porous body was impregnated with the obtained non-aqueous electrolytic solution to prepare a separator 5 impregnated with the electrolytic solution.

【0057】<評価電池の作製>評価電池として図1に
示すボタン型二次電池を作製した。外装カップ1と外装
缶3とは、その周縁部において絶縁ガスケット6を介し
てかしめられた密閉構造を有し、その内部に、外装缶3
の内面から順に、ニッケルネットからなる集電体7a、
リチウム箔よりなる円盤状の対極4、電解質溶液が含浸
されたセパレータ5、負極合剤からなる円盤状の作用電
極(負極)2および銅箔からなる集電体7bが積層され
た電池系である。
<Production of Evaluation Battery> A button type secondary battery shown in FIG. 1 was produced as an evaluation battery. The outer cup 1 and the outer can 3 have a hermetically sealed structure in which they are caulked at their peripheral portions with an insulating gasket 6 interposed therebetween.
In order from the inner surface of the current collector 7a made of nickel net,
A battery system in which a disk-shaped counter electrode 4 made of a lithium foil, a separator 5 impregnated with an electrolyte solution, a disk-shaped working electrode (negative electrode) 2 made of a negative electrode mixture, and a current collector 7b made of a copper foil are laminated. .

【0058】評価電池は、電解質溶液を含浸させたセパ
レータ5を、集電体7bに密着した作用電極2と、集電
体7aに密着した対極4との間に挟んで積層した後、作
用電極2を外装カップ1内に、対極4を外装缶3内に収
容して、外装カップ1と外装缶3とを合わせ、外装カッ
プ1と外装缶3との周縁部を絶縁ガスケット6を介して
かしめ密閉して作製した。この評価電池は、実電池にお
いて負極用活物質として使用可能な炭素材料を含有する
作用電極(負極)2と、リチウム金属箔からなる対極4
とから構成される電池である。以上のようにして作製さ
れた評価電池について、25℃の温度下で下記のような
充放電試験を行った。
The evaluation battery was laminated by sandwiching the separator 5 impregnated with the electrolyte solution between the working electrode 2 which was in close contact with the current collector 7b and the counter electrode 4 which was in close contact with the current collector 7a. 2 is housed in the outer cup 1, the counter electrode 4 is housed in the outer can 3, the outer cup 1 and the outer can 3 are combined, and the peripheral portions of the outer cup 1 and the outer can 3 are caulked with the insulating gasket 6 interposed therebetween. It was sealed and prepared. This evaluation battery includes a working electrode (negative electrode) 2 containing a carbon material that can be used as a negative electrode active material in an actual battery, and a counter electrode 4 made of a lithium metal foil.
It is a battery composed of and. With respect to the evaluation battery manufactured as described above, the following charge / discharge test was performed at a temperature of 25 ° C.

【0059】<充放電試験>0.9mAの電流値で回路
電圧が0mVに達するまで定電流充電を行い、回路電圧
が0mVに達した時点で定電圧充電に切り替え、さらに
電流値が20μAになるまで充電を続けた後、120分
休止した。次に0.9mAの電流値で、回路電圧が2.
5Vに達するまで定電流放電を行った。このとき第1サ
イクルにおける通電量から充電容量と放電容量を求め、
次式から初期放電効率を計算した。 初期充放電効率(%)=(放電容量/充電容量)×10
0 なおこの試験では、リチウムイオンを炭素材料中にドー
プする過程を充電、炭素材料から脱ドープする過程を放
電とした。
<Charging / Discharging Test> Constant current charging is performed at a current value of 0.9 mA until the circuit voltage reaches 0 mV, and when the circuit voltage reaches 0 mV, switching to constant voltage charging is performed, and the current value becomes 20 μA. After continuing to charge until, it rested for 120 minutes. Next, at a current value of 0.9 mA, the circuit voltage is 2.
Constant current discharge was performed until it reached 5V. At this time, the charge capacity and the discharge capacity are obtained from the energization amount in the first cycle,
The initial discharge efficiency was calculated from the following formula. Initial charge / discharge efficiency (%) = (discharge capacity / charge capacity) × 10
0 In this test, the process of doping lithium ions into the carbon material was charged and the process of dedoping the carbon material was discharged.

【0060】測定された炭素材料粉末1g当たりの放電
容量(mAh/g)と初回充放電効率(%)の値を表1
に示す。表1に示されるように、作用電極(実電池の負
極に相当)に本発明の炭素材料を用いたリチウムイオン
二次電池は高い放電容量を示し、かつ高い初期充放電効
率(すなわち小さな不可逆容量)を有する。また通常の
ペースト(A)に長時間の撹拌を加えたペースト(B)
から作製した作用電極であっても、高い初期充放電効率
が得られ、炭素材料に対する被覆した高分子の密着性が
優れていることが確認された。
Table 1 shows the measured values of the discharge capacity (mAh / g) and the initial charge / discharge efficiency (%) per 1 g of the carbon material powder.
Shown in. As shown in Table 1, the lithium-ion secondary battery using the carbon material of the present invention as the working electrode (corresponding to the negative electrode of the actual battery) exhibits a high discharge capacity and a high initial charge / discharge efficiency (that is, a small irreversible capacity). ) Has. In addition, paste (B) obtained by adding long-term stirring to normal paste (A)
It was confirmed that even in the working electrode prepared from, a high initial charge / discharge efficiency was obtained and the adhesion of the coated polymer to the carbon material was excellent.

【0061】〔実施例2〜7〕炭素材料、ポリアリルア
ミンの付着量を表のように変えたほかは、実施例1と同
様にして炭素材料を調製し、リチウム二次電池を作製し
た。放電容量および初期充放電効率の測定結果を表1に
示す。表1に示されるように、本発明の炭素材料を用い
たリチウム二次電池は高い放電容量を示し、かつ高い初
期充放電効率を有する。また通常のペースト(A)に長
時間の撹拌を加えたペースト(B)から作製した作用電
極でも、高い初期充放電効率が得られ、炭素材料に対す
る被覆した高分子の密着性が優れていることが確認され
た。
[Examples 2 to 7] Carbon materials were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amounts of carbon materials and polyallylamine deposited were changed as shown in the table to prepare lithium secondary batteries. Table 1 shows the measurement results of the discharge capacity and the initial charge / discharge efficiency. As shown in Table 1, the lithium secondary battery using the carbon material of the present invention has a high discharge capacity and a high initial charge / discharge efficiency. In addition, a working electrode prepared from a paste (B) obtained by stirring a paste (A) for a long time also has a high initial charge / discharge efficiency and excellent adhesion of the coated polymer to a carbon material. Was confirmed.

【0062】〔比較例1〜5〕実施例1〜7において、
それぞれポリアリルアミンによる処理を行わない炭素材
料を用いてリチウムイオン二次電池を作製した。放電容
量および初期充放電効率の測定結果を表1に示す。表1
に示されるように、各炭素材料を、ポリアリルアミンに
よる処理を加えずに作用電極(負極)の材料として用い
た場合は初期充放電効率が低い。
Comparative Examples 1 to 5 In Examples 1 to 7,
Lithium ion secondary batteries were produced using carbon materials that were not treated with polyallylamine. Table 1 shows the measurement results of the discharge capacity and the initial charge / discharge efficiency. Table 1
As shown in, when each carbon material is used as a material for the working electrode (negative electrode) without treatment with polyallylamine, the initial charge / discharge efficiency is low.

【0063】〔実施例8〕 <炭素材料の調製>ポリアリルアミン(日東紡績製PA
A−H10C、重量平均分子量60,000)を蒸留水
に溶解し、濃度4.2質量%の水溶液を調製した。実施
例1と同じ黒鉛化粒子(平均粒子径:20μm、窒素ガ
ス吸着によるBET比表面積:0.70m2 /g、密
度:2.257g/cm3 、X線回折における格子面間
隔d002 :0.3359nmのピッチの熱処理により得
られたバルクメソフェーズの黒鉛化粒子)100質量部
を、図3(a) 〜(b) に示すような概略構造の処理装置
(ホソカワミクロン(株)製メカノフュージョンシステ
ム)内に投入し、回転ドラムの周速15m/秒、処理時
間30分間、回転ドラムと内部部材の距離5mmの条件
下で、剪断力、圧縮力を付与し、メカノケミカル処理し
た。処理中、4.2質量%ポリアリルアミン水溶液を5
質量部スプレー添加すると同時に装置内を120℃に加
熱して、溶媒 (水)を除去した。このようにしてポリア
リルアミン3mg/m2 が付着された黒鉛質粒子を得
た。さらに200℃で6時間真空乾燥して水分を完全に
除去した。上記メカノケミカル処理後のポリアリルアミ
ン付着黒鉛質粒子の平均粒子径は20μmであった。
[Example 8] <Preparation of carbon material> Polyallylamine (PA manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.
A-H10C, weight average molecular weight 60,000) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution having a concentration of 4.2 mass%. The same graphitized particles as in Example 1 (average particle diameter: 20 μm, BET specific surface area by nitrogen gas adsorption: 0.70 m 2 / g, density: 2.257 g / cm 3 , lattice spacing d 002 : 0 in X-ray diffraction) 100 parts by mass of bulk mesophase graphitized particles obtained by heat treatment with a pitch of 3359 nm) is a processing device having a schematic structure as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) (mechanofusion system manufactured by Hosokawa Micron Corporation). The mixture was placed in a container and subjected to mechanochemical treatment by applying a shearing force and a compressing force under the conditions of a peripheral speed of the rotating drum of 15 m / sec, a processing time of 30 minutes, and a distance of 5 mm between the rotating drum and the internal member. During the treatment, 4.2% by mass of polyallylamine aqueous solution was added to 5
At the same time as adding by mass spraying, the inside of the apparatus was heated to 120 ° C. to remove the solvent (water). Thus, graphite particles to which 3 mg / m 2 of polyallylamine was attached were obtained. Further, it was vacuum dried at 200 ° C. for 6 hours to completely remove water. The average particle size of the polyallylamine-adhered graphite particles after the mechanochemical treatment was 20 μm.

【0064】上記炭素材料を用いた以外は、実施例1と
同様にして作用電極(負極)を作製した。評価結果を表
1に示す。表1に示されるように、本発明の炭素材料を
用いたリチウムイオン二次電池は高い放電容量を示し、
かつ高い初期充放電効率を有する。また通常のペースト
(A)に長時間の撹拌を加えたペースト(B)から作製
した作用電極でも、高い初期充放電効率が得られ、炭素
材料に対する被覆した高分子の密着性が優れていること
が確認された。
A working electrode (negative electrode) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above carbon material was used. The evaluation results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the lithium ion secondary battery using the carbon material of the present invention exhibits a high discharge capacity,
In addition, it has high initial charge and discharge efficiency. In addition, a working electrode prepared from a paste (B) obtained by stirring a paste (A) for a long time also has a high initial charge / discharge efficiency and excellent adhesion of the coated polymer to a carbon material. Was confirmed.

【0065】〔実施例9〜19〕高分子または高分子前
駆体の種類および被着量を表1に示すように変えた以外
は、実施例8と同様にして炭素材料を調製し、リチウム
イオン二次電池を作製した。評価結果を表1に示す。表
1に示されるように、本発明の炭素材料を用いたリチウ
ム二次電池は高い放電容量を示し、かつ高い初期充放電
効率を有する。また通常のペースト(A)に長時間の撹
拌を加えたペースト(B)から作製した作用電極でも、
高い初期充放電効率が得られ、炭素材料に対する被覆し
た高分子の密着性が優れていることが確認された。
[Examples 9 to 19] A carbon material was prepared in the same manner as in Example 8 except that the kind and deposition amount of the polymer or the polymer precursor were changed as shown in Table 1. A secondary battery was produced. The evaluation results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the lithium secondary battery using the carbon material of the present invention has a high discharge capacity and a high initial charge / discharge efficiency. In addition, a working electrode made from a paste (B) obtained by adding a long time stirring to a normal paste (A),
It was confirmed that a high initial charge / discharge efficiency was obtained and the adhesion of the coated polymer to the carbon material was excellent.

【0066】〔比較例6〕実施例1において、ポリアリ
ルアミン(高分子)に代えてトリエチルアミン(低分
子)を用いて炭素材料を処理した以外は、実施例1と同
様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。評価結果
を表1に示す。表1に示されるように、炭素材料を低分
子により処理した場合には、初期充放電効率の改善効果
が小さい。
Comparative Example 6 A lithium ion secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon material was treated with triethylamine (low molecular weight) instead of polyallylamine (high molecular weight). Was produced. The evaluation results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the effect of improving the initial charge / discharge efficiency is small when the carbon material is treated with a low molecular weight compound.

【0067】〔比較例7〕炭素材料の高分子による処理
は行わず、電解質中にトリエチルアミンを0.01 mol
/リットル添加した。評価結果を表1に示す。表1に示
されるように、高分子による炭素材料の処理に代えて、
電解液中にアミン化合物を添加した場合は初期充放電効
率の改善効果が小さい。
[Comparative Example 7] The carbon material was not treated with a polymer, and 0.01 mol of triethylamine was added to the electrolyte.
/ Liter was added. The evaluation results are shown in Table 1. As shown in Table 1, instead of treating the carbon material with a polymer,
When the amine compound is added to the electrolytic solution, the effect of improving the initial charge / discharge efficiency is small.

【0068】〔比較例8〕ポリアリルアミンによる処理
を行わない黒鉛質粒子から作製した作用電極(負極)の
表面に、実施例8で調製したポリアリルアミンを実施例
8と同量塗布し、作用電極を被覆した。なおポリアリル
アミン被覆後、200℃で6時間真空乾燥して水分を完
全に除去した。評価結果を表1に示す。表1に示される
ように、高分子を黒鉛粒子表面に被覆した実施例に比し
て、作用電極表面に被覆した場合には、初期充放電効率
の改善効果が小さい。
Comparative Example 8 The same amount as in Example 8 was applied with the polyallylamine prepared in Example 8 on the surface of the working electrode (negative electrode) prepared from the graphite particles not treated with polyallylamine. Was coated. After coating with polyallylamine, the product was vacuum dried at 200 ° C. for 6 hours to completely remove water. The evaluation results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the effect of improving the initial charge / discharge efficiency is smaller when the surface of the working electrode is coated, as compared with the example in which the polymer is coated on the surface of the graphite particles.

【0069】〔比較例9〕ヘンシェルミキサー内で攪拌
回転数700rpm、処理時間30分間処理中の黒鉛化
粒子に1.4質量%ポリエチレンオキサイド水溶液を5
質量部スプレー添加すると同時に装置内を120℃に加
熱して、溶媒 (水)を除去した。このようにしてポリエ
チレンオキサイド0.05mg/m2 が付着された黒鉛
質粒子を得た。さらに200℃で6時間真空乾燥して水
分を完全に除去した。上記で得られたポリアリルアミン
付着黒鉛質粒子の平均粒子径は20μmであった。炭素
材料として上記で処理した黒鉛質粒子を用いた以外は、
実施例1と同様にして作用電極(負極)を作製した。評
価結果を表1に示す。表1に示されるように、黒鉛質粒
子に被覆する高分子がポリエチレンオキサイドの場合に
は、ヘンシェルミキサーを用いる被覆処理であっても通
常の負極合剤ペースト(A)であればメカノケミカル処
理とほぼ同等の高い放電容量および初期充放電効率が得
られるものの、高速撹拌を長時間加えると(ペースト
(B))、メカノケミカル処理を施した場合に比べて高
分子被覆効果が低下し、初期充放電効率が低下する。
[Comparative Example 9] In a Henschel mixer, the stirring rotation speed was 700 rpm and the treatment time was 30 minutes.
At the same time as adding by mass spraying, the inside of the apparatus was heated to 120 ° C. to remove the solvent (water). In this way, graphite particles having 0.05 mg / m 2 of polyethylene oxide attached were obtained. Further, it was vacuum dried at 200 ° C. for 6 hours to completely remove water. The average particle size of the polyallylamine-adhered graphite particles obtained above was 20 μm. Other than using the graphite particles treated above as the carbon material,
A working electrode (negative electrode) was prepared in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 1. As shown in Table 1, when the polymer coated on the graphite particles is polyethylene oxide, even if the coating treatment using a Henschel mixer is carried out, the ordinary negative electrode mixture paste (A) is treated with mechanochemical treatment. Although almost the same high discharge capacity and initial charge / discharge efficiency can be obtained, when high-speed stirring is applied for a long time (paste (B)), the polymer coating effect decreases as compared with the case where mechanochemical treatment is applied, and the initial charge is increased. Discharge efficiency decreases.

【0070】〔比較例10〜17〕高分子を、表1に示
す種類および付着量に代えた以外は、比較例9と同様に
して炭素材料を調製し、リチウムイオン二次電池を作製
した。評価結果を表1に示す。メカノケミカル処理を施
さないこれら例では、実施例に比して高分子の黒鉛質粒
子への密着性が不足して高分子被覆効果が低下し、高速
撹拌を長時間加えたペースト(B)の場合には、初期充
放電効率の低下が顕著である。
[Comparative Examples 10 to 17] A carbon material was prepared in the same manner as in Comparative Example 9 except that the kinds and amounts of the polymers shown in Table 1 were changed, and lithium ion secondary batteries were produced. The evaluation results are shown in Table 1. In these examples not subjected to the mechanochemical treatment, the adhesiveness of the polymer to the graphite particles was insufficient and the polymer coating effect was deteriorated as compared with the examples, so that the paste (B) to which high-speed stirring was added for a long time was used. In this case, the initial charge / discharge efficiency is significantly reduced.

【0071】[0071]

【表1】 [Table 1]

【0072】[0072]

【表2】 [Table 2]

【0073】以上、リチウムイオン二次電池の負極用途
について記載したが、本発明の高分子被覆炭素材料は該
用途には限定されない。たとえば本発明の高分子被覆炭
素材料は、濡れ性などの表面特性が改善されており、た
とえば該炭素材料を樹脂への導電性付与のための導電性
充填剤などとして用いる際に、改質前の炭素材料に比
べ、少量の使用で同等の導電性を付与しうるなどの効果
を奏する。
Although the use as the negative electrode of the lithium ion secondary battery has been described above, the polymer-coated carbon material of the present invention is not limited to the use. For example, the polymer-coated carbon material of the present invention has improved surface properties such as wettability. For example, when the carbon material is used as a conductive filler for imparting conductivity to a resin, before modification. Compared with the carbon material of (1), it is possible to provide the same conductivity with a small amount of use.

【0074】[0074]

【発明の効果】本発明の炭素材料は、濡れ性などの表面
特性が改質されており、また炭素材料への高分子の付着
力が大きく撹拌などを加えても剥離しにくく、上記電池
特性などの改質効果を保持することができる。本発明の
炭素材料を負極材料として用いたリチウムイオン二次電
池は、高い放電容量を維持したまま、不可逆容量を低減
することを可能とし、さらに充電速度の遅延を生じるこ
とがなく、初期充放電効率を大幅に改善することがで
き、サイクル特性をも改善することができる。また、本
発明のリチウムイオン二次電池は高い放電容量および初
期充放電効率を有し、充電速度の遅延を生じることな
く、優れたサイクル特性を有する。そのため、本発明の
リチウムイオン二次電池は、近年の電池の高エネルギー
密度化に対する要望を満たし、搭載する機器の小型化お
よび高性能化に有効である。
EFFECTS OF THE INVENTION The carbon material of the present invention has surface properties such as wettability modified, and the adhesion of the polymer to the carbon material is large, so that the carbon material does not easily peel off even if stirring is applied. It is possible to maintain the modification effect such as. The lithium-ion secondary battery using the carbon material of the present invention as the negative electrode material makes it possible to reduce the irreversible capacity while maintaining a high discharge capacity, and further, without causing a delay in the charging speed, the initial charge / discharge. The efficiency can be significantly improved, and the cycle characteristics can be improved. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention has a high discharge capacity and an initial charge / discharge efficiency, and has excellent cycle characteristics without causing a delay in charging speed. Therefore, the lithium ion secondary battery of the present invention satisfies the recent demand for higher energy density of the battery, and is effective for downsizing and high performance of the mounted device.

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

【図1】 炭素材料の特性を評価するための評価電池を
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an evaluation battery for evaluating the characteristics of a carbon material.

【図2】 実施例で用いたメカノケミカル処理装置の構
造の概略説明図である。
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a structure of a mechanochemical treatment device used in an example.

【図3】 (a)〜(b)は、実施例で用いた他のメカ
ノケミカル処理装置の構造の概略説明図である。
3 (a) and 3 (b) are schematic explanatory views of the structure of another mechanochemical treatment apparatus used in Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 外装カップ 2 作用電極 3 外装缶 4 対極 5 電解質溶液含浸セパレータ 6 絶縁ガスケット 7a,7b 集電体 1 exterior cup 2 Working electrode 3 exterior cans 4 opposite poles 5 Electrolyte solution impregnated separator 6 Insulation gasket 7a, 7b Current collector

フロントページの続き (72)発明者 羽多野 仁美 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 井尻 真樹子 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 鈴木 利英 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 4G046 CA04 CB03 CB09 CC05 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AK02 AK03 AK05 AK08 AL06 AL07 AL08 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 CJ22 DJ08 DJ16 EJ12 EJ14 5H050 AA02 AA07 AA08 BA17 BA18 CA02 CA08 CA09 CA11 CA16 CB07 CB08 CB09 DA03 DA09 EA00 EA22 EA23 EA24 EA28 FA17 FA18 GA00 GA22 Continued front page    (72) Inventor Hitomi Hatano             1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Made in Kawasaki             Technical Research Institute of Iron Co., Ltd. (72) Inventor Makiko Ijiri             1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Made in Kawasaki             Technical Research Institute of Iron Co., Ltd. (72) Inventor Toshihide Suzuki             1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Made in Kawasaki             Technical Research Institute of Iron Co., Ltd. F-term (reference) 4G046 CA04 CB03 CB09 CC05                 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AK02 AK03                       AK05 AK08 AL06 AL07 AL08                       AM00 AM02 AM03 AM04 AM05                       AM07 AM16 CJ22 DJ08 DJ16                       EJ12 EJ14                 5H050 AA02 AA07 AA08 BA17 BA18                       CA02 CA08 CA09 CA11 CA16                       CB07 CB08 CB09 DA03 DA09                       EA00 EA22 EA23 EA24 EA28                       FA17 FA18 GA00 GA22

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭素材料を、高分子および/または高分子
前駆体の存在下にメカノケミカル処理し、該炭素材料表
面に、該高分子および/または高分子前駆体から導かれ
る高分子からなる被膜を密着一体化する高分子被覆炭素
材料の製造方法。
1. A carbon material is mechanochemically treated in the presence of a polymer and / or a polymer precursor, and the surface of the carbon material is composed of a polymer derived from the polymer and / or the polymer precursor. A method for producing a polymer-coated carbon material in which a coating is adhered and integrated.
【請求項2】前記メカノケミカル処理に先だって、前記
高分子および/または高分子前駆体を前記炭素材料に予
め付着させる請求項1に記載の高分子被覆炭素材料の製
造方法。
2. The method for producing a polymer-coated carbon material according to claim 1, wherein the polymer and / or the polymer precursor is previously attached to the carbon material prior to the mechanochemical treatment.
【請求項3】前記炭素材料のメカノケミカル処理中に、
前記高分子および/または高分子前駆体を添加する請求
項1に記載の高分子被覆炭素材料の製造方法。
3. During the mechanochemical treatment of the carbon material,
The method for producing a polymer-coated carbon material according to claim 1, wherein the polymer and / or the polymer precursor is added.
【請求項4】前記高分子が、高分子アミン化合物である
請求項1〜3のいずれかに記載の高分子被覆炭素材料の
製造方法。
4. The method for producing a polymer-coated carbon material according to claim 1, wherein the polymer is a polymer amine compound.
【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法
によって得られる高分子被覆炭素材料からなるリチウム
イオン二次電池用負極材料。
5. A negative electrode material for a lithium ion secondary battery, comprising a polymer-coated carbon material obtained by the production method according to claim 1.
【請求項6】請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法
によって得られる高分子被覆炭素材料を負極材料として
用いたリチウムイオン二次電池。
6. A lithium ion secondary battery using the polymer-coated carbon material obtained by the method according to any one of claims 1 to 4 as a negative electrode material.
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