JP2013196842A - Carbon material for nonaqueous secondary battery, anode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Carbon material for nonaqueous secondary battery, anode for nonaqueous secondary battery, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon material for a nonaqueous secondary battery having a high tapping density irrespective of having a small particle diameter and a specific surface area, an anode for a nonaqueous secondary battery manufactured using the carbon material, and a nonaqueous secondary battery including the anode and having a high output and a high electrode plate strength.SOLUTION: A carbon material for a nonaqueous secondary battery includes graphite having an average grain diameter (d50) which is 1 μm or more and 9 μm or less when measured with a laser diffraction type grain size analyzer, a tapping density of 0.9 g/cmor more and 1.3 g/cmor less, and a specific surface area (SA) of 8 m/g or more and 60 m/g or less.

Description

本発明は、小粒径で比表面積が大きく、しかもタッピング密度が高く、高出力・高極板強度を達成できる負極を製造可能な非水系二次電池用炭素材、当該炭素材を用いて得られた非水系二次電池用負極、及び当該負極を有する非水系二次電池に関する。   The present invention provides a carbon material for a non-aqueous secondary battery capable of producing a negative electrode capable of producing a negative electrode capable of achieving high output and high electrode plate strength with a small particle size, a large specific surface area, a high tapping density, and the carbon material. The present invention relates to a non-aqueous secondary battery negative electrode and a non-aqueous secondary battery having the negative electrode.

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池に対する需要が高まってきている。特に、ニッケル・カドミウム電池や、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度の高く、大電流充放電特性に優れたリチウムイオン二次電池等の非水系二次電池が注目されてきている。   In recent years, demand for high-capacity secondary batteries has increased with the downsizing of electronic devices. In particular, non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries having higher energy density and excellent large current charge / discharge characteristics have attracted attention as compared with nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries.

非水系二次電池の炭素材として黒鉛を使用することが知られている。特に、黒鉛化度の大きい黒鉛を非水系二次電池用の炭素材として用いると、黒鉛のリチウム吸蔵の理論容量である372mAh/gに近い容量が得られ、さらに、このような炭素材はコスト・耐久性にも優れることから、負極用活物質として好ましいことが知られている。   It is known to use graphite as a carbon material for non-aqueous secondary batteries. In particular, when graphite having a high degree of graphitization is used as a carbon material for a non-aqueous secondary battery, a capacity close to 372 mAh / g, which is the theoretical capacity for lithium occlusion of graphite, can be obtained. -Since it is excellent also in durability, it is known that it is preferable as an active material for negative electrodes.

この黒鉛について従来、その粒径を小さくすれば黒鉛粒子の比表面積が大きくなるので、得られる非水系二次電池が高出力になることが知られている。   Conventionally, it has been known that the specific surface area of graphite particles increases when the particle size of the graphite is reduced, so that the resulting nonaqueous secondary battery has a high output.

しかしながら、従来の技術では、小粒径にすると比表面積が大きくなるが、その一方で炭素材のタッピング密度が上がらなくなってしまい(例えば特許文献1の表4)、そのような炭素材を含むスラリーを集電体である極板に塗布できない、又は仮に極板に塗布できたとしても極板密度が低くなってしまい、出力及び強度が不十分な二次電池となってしまう。すなわち、タッピング密度を維持したまま炭素材を小粒径にすることができないため、従来、黒鉛を小粒径にして比表面積を高くすることによる非水系二次電池の出力の向上効果というものは、さして大きなものではなく、また電池の強度の点からも問題があった。   However, in the conventional technology, when the particle size is reduced, the specific surface area increases, but on the other hand, the tapping density of the carbon material cannot be increased (for example, Table 4 of Patent Document 1), and the slurry containing such a carbon material. Cannot be applied to the electrode plate as the current collector, or even if it can be applied to the electrode plate, the density of the electrode plate is lowered, resulting in a secondary battery with insufficient output and strength. That is, since the carbon material cannot be reduced in particle size while maintaining the tapping density, conventionally, the effect of improving the output of the non-aqueous secondary battery by increasing the specific surface area by reducing the particle size of graphite is However, it was not large, and there was a problem in terms of the strength of the battery.

このため小粒径の黒鉛含有炭素材に関して、その商業化は困難であると考えられていた。また、小粒径にしても、製造方法によっては高い比表面積を達成することができないこともある(特許文献2)。   For this reason, it was thought that the commercialization of the graphite-containing carbon material having a small particle diameter was difficult. Even if the particle size is small, a high specific surface area may not be achieved depending on the production method (Patent Document 2).

特許第3534391号公報Japanese Patent No. 3534391 特表2008−542981号公報Special table 2008-542981 gazette

そこで本発明は、小粒径で比表面積が大きいにも関わらず、高いタッピング密度を同時に達成した非水系二次電池用炭素材、当該炭素材を用いて製造される非水系二次電池用負極、並びに当該負極を有する高出力かつ高極板強度の非水系二次電池を提供することを目的とする。   Thus, the present invention provides a carbon material for a non-aqueous secondary battery that simultaneously achieves a high tapping density despite a small particle size and a large specific surface area, and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery manufactured using the carbon material. And it aims at providing the non-aqueous secondary battery of the high output which has the said negative electrode, and a high electrode plate intensity | strength.

本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、黒鉛を特定の操作により小粒径化することによって、タッピング密度及び比表面積が高く且つ小粒径の黒鉛を含む非水系二次電池用炭素材を開発することに成功した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made non-aqueous two-dimensional graphite containing graphite having a high tapping density and a specific surface area by reducing the particle size of graphite by a specific operation. Succeeded in developing carbon materials for secondary batteries.

即ち本発明の要旨は、
レーザー回折式粒度分布計を用いて測定された平均粒径(d50)が1μm以上9μm以下であり、タッピング密度が0.9g/cm以上1.3g/cm以下であり、BET法により測定した比表面積(SA)が8m2/g以上60m2/g以下である黒鉛を含む非水系二次電池用炭素材
に存する。
That is, the gist of the present invention is as follows.
The average particle diameter (d50) measured using a laser diffraction particle size distribution meter is 1 μm or more and 9 μm or less, and the tapping density is 0.9 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less, measured by the BET method. The non-aqueous secondary battery carbon material includes graphite having a specific surface area (SA) of 8 m 2 / g or more and 60 m 2 / g or less.

本発明によれば、従来望まれていた高出力・高極板強度という効果を併せ持つ非水系二次電池を提供することのできる非水系二次電池用炭素材、当該炭素材を用いて得られる非水系二次電池用負極、並びに当該負極を有する非水系二次電池が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the carbon material for non-aqueous secondary batteries which can provide the non-aqueous secondary battery which has the effect of the high output and the high electrode plate intensity | strength conventionally desired, It is obtained using the said carbon material. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery having the negative electrode are provided.

比較例1で使用した球形化天然黒鉛(A)のSEM写真を示す。The SEM photograph of the spheroidized natural graphite (A) used in Comparative Example 1 is shown. 実施例1で調製した球形化天然黒鉛(B)のSEM写真を示す。The SEM photograph of the spheroidized natural graphite (B) prepared in Example 1 is shown. 比較例2で使用した鱗片状天然黒鉛(C)のSEM写真を示す。The SEM photograph of the scale-like natural graphite (C) used in the comparative example 2 is shown. 実施例における、実施例1の黒鉛を使用して作製された負極のSEM写真を示す。The SEM photograph of the negative electrode produced using the graphite of Example 1 in an Example is shown. 実施例における、比較例1の黒鉛を使用して作製された負極のSEM写真を示す。The SEM photograph of the negative electrode produced using the graphite of the comparative example 1 in an Example is shown.

以下、本発明の内容を詳細に述べる。なお、以下に記載する発明の構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨をこえない限り、これらの形態に特定されるものではない。   Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. The description of the constituent features of the invention described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these forms unless it exceeds the gist.

[非水系二次電池用炭素材]
本発明の非水系二次電池用炭素材(以下単に「本発明の炭素材」ともいう。)は、レーザー回折式粒度分布計を用いて測定された平均粒径(d50)、タッピング密度及びBET法により測定した比表面積(SA)が特定の範囲にある黒鉛を含むことを特徴としている。以下前記黒鉛に関するこれらの特性について順に説明する。
[Carbon material for non-aqueous secondary batteries]
The carbon material for non-aqueous secondary batteries of the present invention (hereinafter also simply referred to as “carbon material of the present invention”) has an average particle diameter (d50), tapping density and BET measured using a laser diffraction particle size distribution meter. The specific surface area (SA) measured by the method includes graphite having a specific range. Hereinafter, these characteristics relating to the graphite will be described in order.

<黒鉛の種類>
黒鉛の形状は特に制限されず、球状、薄片状、繊維状、不定形粒子などから適宜選択して用いることができるが、好ましくは球状である。
<Types of graphite>
The shape of the graphite is not particularly limited and can be appropriately selected from spherical, flaky, fibrous, and irregularly shaped particles, but is preferably spherical.

黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛の何れを用いてもよい。黒鉛としては、不純物の少ないものが好ましく、必要に応じて種々の精製処理を施して用いる。   As graphite, either natural graphite or artificial graphite may be used. As graphite, those with few impurities are preferable, and they are used after being subjected to various purification treatments as necessary.

前記天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛等が挙げられる。前記人造黒鉛としては、ピッチ原料を高温熱処理して製造した、コークス、ニードルコークス、高密度炭素材料等の黒鉛質粒子が挙げられる。好ましくは、低コストと電極作製のし易さの点で、天然黒鉛である。   Examples of the natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, and soil graphite. Examples of the artificial graphite include graphite particles such as coke, needle coke, and high-density carbon material, which are produced by heat-treating a pitch raw material. Natural graphite is preferred from the viewpoint of low cost and ease of electrode production.

天然黒鉛の中でも、本発明の効果を発揮する観点から、好ましくは球形化黒鉛であり、より好ましくは球形化天然黒鉛、更に具体的には、鱗片状黒鉛に球形化処理を施した球形化天然黒鉛であり、高純度化する工程を含むことが好ましい。球形化処理の方法等に関しては後述する。   Among natural graphites, from the viewpoint of exerting the effect of the present invention, it is preferably spheroidized graphite, more preferably spheroidized natural graphite, and more specifically, spheroidized natural obtained by subjecting flaky graphite to spheronization treatment. It is preferably graphite and includes a step of purification. A spheroidizing method and the like will be described later.

<平均粒径(d50)>
本発明の炭素材を構成する黒鉛は、そのレーザー回折式粒度分布計を用いて測定された体積基準の平均粒径(d50)が1m以上9μm以下である。レーザー回折式粒度分布計による粒径の測定方法の詳細は、後述の実施例において述べる。
<Average particle diameter (d50)>
The graphite constituting the carbon material of the present invention has a volume-based average particle diameter (d50) measured by using a laser diffraction particle size distribution meter of 1 m or more and 9 μm or less. The details of the method of measuring the particle size by the laser diffraction particle size distribution meter will be described in Examples described later.

前記黒鉛はd50がこのように小さい範囲にあるため、比表面積が高く、なおかつ小粒径であるにもかかわらずタッピング密度が高いので、本発明の炭素材を使用して得られる非水系二次電池において、優れた極板強度及び炭素材の高い比表面積に基づく高出力が達成される。   Since the graphite has a d50 in such a small range, the specific surface area is high, and the tapping density is high despite the small particle size. Therefore, the non-aqueous secondary material obtained using the carbon material of the present invention is used. In the battery, high output based on excellent electrode plate strength and a high specific surface area of the carbon material is achieved.

なお、d50が1μm未満の黒鉛の製造は極めて困難であり、一方d50が9μmを超えると、電池において高出力特性が得られない。これらの観点から、d50は好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは6μm以上である。一方、好ましくは8.5μm以下、より好ましくは8μm以下である。   In addition, it is extremely difficult to produce graphite having a d50 of less than 1 μm. On the other hand, if d50 exceeds 9 μm, high output characteristics cannot be obtained in the battery. From these viewpoints, d50 is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and further preferably 6 μm or more. On the other hand, it is preferably 8.5 μm or less, more preferably 8 μm or less.

<タッピング密度>
本発明の炭素材を構成する黒鉛のタッピング密度は、0.9g/cm以上1.3g/cm以下と、前述の通り黒鉛のd50が高いにもかかわらず、高い数値を維持している。このため本発明の炭素材を使用して、極板強度及び出力に優れる非水系二次電池を得ることができる。なお、タッピング密度の測定方法については、後述の実施例において詳細に説明する。
<Tapping density>
The tapping density of the graphite constituting the carbon material of the present invention is 0.9 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less, and maintains a high value despite the high d50 of graphite as described above. . For this reason, the non-aqueous secondary battery which is excellent in electrode plate intensity | strength and an output can be obtained using the carbon material of this invention. The method for measuring the tapping density will be described in detail in examples described later.

前記黒鉛のタッピング密度が0.9g/cm未満であると、十分な極板強度及び出力が得られず、一方タッピング密度が1.3g/cmを超えると、本発明の炭素材の工業的生産性が低くなり、その生産コストが高くなってしまう。これらの観点から、タッピング密度は好ましくは、1.2g/cm以下、より好ましくは1.1g/cm以下である。 When the tapping density of the graphite is less than 0.9 g / cm 3 , sufficient electrode plate strength and output cannot be obtained, while when the tapping density exceeds 1.3 g / cm 3 , Productivity will be low and the production cost will be high. From these viewpoints, the tapping density is preferably 1.2 g / cm 3 or less, more preferably 1.1 g / cm 3 or less.

<BET法比表面積(SA)>
本発明の炭素材を構成する黒鉛のBET法により測定した比表面積(SA)は、8m2/g以上60m2/g以下と高く、前記炭素材から高出力の非水系二次電池が得られる。なお、BET法による比表面積の測定方法の詳細は、後述の実施例において述べる。
<BET specific surface area (SA)>
The specific surface area (SA) measured by the BET method of the graphite constituting the carbon material of the present invention is as high as 8 m 2 / g or more and 60 m 2 / g or less, and a high-power nonaqueous secondary battery can be obtained from the carbon material. . Details of the method for measuring the specific surface area by the BET method will be described in Examples described later.

なお、前記SAが8m2/g未満であると、電池において高出力特性が得られにくく、一方60m2/gを超えると、不可逆容量が大きくなり、電池容量が減少する懸念がある。これらの観点から、前記黒鉛のSAは好ましくは9m/g以上、より好ましくは10m2/g以上、好ましくは30m/g以下、より好ましくは20m/g以下、更に好ましくは18m2/g以下である。 When the SA is less than 8 m 2 / g, it is difficult to obtain high output characteristics in the battery. On the other hand, when the SA exceeds 60 m 2 / g, there is a concern that the irreversible capacity increases and the battery capacity decreases. From these viewpoints, SA of the graphite preferably 9m 2 / g or more, more preferably 10 m 2 / g or more, preferably 30 m 2 / g or less, more preferably 20 m 2 / g or less, more preferably 18m 2 / g or less.

さらに本発明の炭素材を構成する黒鉛は、以下の特性のいずれか1つ以上を満たしていることが好ましい。   Further, the graphite constituting the carbon material of the present invention preferably satisfies any one or more of the following characteristics.

<X線パラメータ>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の、学振法によるX線広角回折測定で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、通常0.337nm以下である。d002値が大きすぎるということは結晶性が低いことを示し、非水系二次電池とした場合に初期不可逆容量が増加する場合がある。一方黒鉛の002面の面間隔の理論値は0.335nmであるため、前記d値は通常0.335nm以上である。
<X-ray parameters>
The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) of the graphite constituting the carbon material of the present invention determined by X-ray wide angle diffraction measurement by the Gakushin method is usually 0.337 nm or less. If the d002 value is too large, it indicates that the crystallinity is low, and the initial irreversible capacity may increase when a non-aqueous secondary battery is used. On the other hand, since the theoretical value of the interplanar spacing of the 002 plane of graphite is 0.335 nm, the d value is usually 0.335 nm or more.

また、学振法によるX線広角回折測定で求めた前記黒鉛の結晶子サイズ(Lc)は、本発明の効果を得るためには、100nm以上である。この範囲を下回ると、結晶性が低い粒子となり、非水系二次電池とした場合に可逆容量が減少してしまう可能性がある。   Further, the crystallite size (Lc) of the graphite obtained by X-ray wide angle diffraction measurement by the Gakushin method is 100 nm or more in order to obtain the effect of the present invention. Below this range, the particles have low crystallinity, and the reversible capacity may decrease when a non-aqueous secondary battery is formed.

<粒径d10>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の、レーザー回折式粒度分布計を用いて測定した体積基準の粒径の、小粒子側からの10%積算部に相当する粒径(d10)は、通常8μm以下、好ましくは6μm以下であり、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは4μm以上である。
<Particle size d10>
Of the graphite constituting the carbon material of the present invention, the particle size (d10) corresponding to the 10% integration part from the small particle side of the volume-based particle size measured using a laser diffraction particle size distribution meter is usually 8 μm. Hereinafter, it is preferably 6 μm or less, usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 4 μm or more.

d10が小さすぎると、粒子の凝集傾向が強くなり、スラリー粘度上昇などの工程不都合の発生、非水系二次電池における極板強度の低下や初期充放電効率の低下を招く場合がある。一方d10が大きすぎると高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を招く場合がある。   If d10 is too small, the tendency of the particles to agglomerate becomes strong, which may cause inconveniences such as an increase in slurry viscosity, a decrease in electrode plate strength in a non-aqueous secondary battery, and a decrease in initial charge / discharge efficiency. On the other hand, if d10 is too large, the high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated and the low temperature input / output characteristics may be deteriorated.

<粒径d90>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の、レーザー回折式粒度分布計を用いて測定した体積基準の粒径の、小粒子側からの90%積算部に相当する粒径(d90)は、通常15μm以下、好ましくは12μm以下、より好ましくは11μm以下であり、通常3μm以上、好ましくは6μm以上、より好ましくは8μm以上である。
<Particle size d90>
Of the graphite constituting the carbon material of the present invention, the particle size (d90) corresponding to the 90% integration part from the small particle side of the volume-based particle size measured using a laser diffraction particle size distribution meter is usually 15 μm. In the following, it is preferably 12 μm or less, more preferably 11 μm or less, usually 3 μm or more, preferably 6 μm or more, more preferably 8 μm or more.

d90が小さすぎると、非水系二次電池における極板強度の低下や初期充放電効率の低下を招く場合があり、一方大きすぎるとスラリーの塗布時の筋引きなどの工程不都合の発生、高電流密度充放電特性の低下、低温入出力特性の低下を招く場合がある。   If d90 is too small, the strength of the electrode plate and the initial charge / discharge efficiency in the non-aqueous secondary battery may be reduced. On the other hand, if d90 is too large, process inconveniences such as striation at the time of slurry application, In some cases, density charge / discharge characteristics and low-temperature input / output characteristics may deteriorate.

<d90/d10の比>
本発明の炭素材を構成する黒鉛のd90/d10の比は、好ましくは1以上より好ましくは1.5以上、好ましくは4以下であり、より好ましくは3以下である。
<Ratio of d90 / d10>
The ratio of d90 / d10 of the graphite constituting the carbon material of the present invention is preferably 1 or more, more preferably 1.5 or more, preferably 4 or less, and more preferably 3 or less.

d90/d10が1以上4以下ということは、前記黒鉛の粒度分布がシャープであるということであり、これによりスラリーの塗布密度が向上して、電極作製におけるプレス時の炭素材へのダメージが軽減でき、本発明による高入出力の効果が得やすい。一方d90/d10が4を超えると、微粉等の凝集による塗布時のすじ引きが起こる場合がある。   The d90 / d10 of 1 or more and 4 or less means that the particle size distribution of the graphite is sharp, thereby improving the slurry application density and reducing the damage to the carbon material during pressing during electrode production. It is easy to obtain the high input / output effect according to the present invention. On the other hand, if d90 / d10 exceeds 4, streaking may occur during application due to aggregation of fine powder or the like.

<灰分>
本発明の炭素材を構成する黒鉛に含まれる灰分は、黒鉛の全質量に対して、通常1質量%以下、好ましくは0.5質量%以下であり、0.1質量%以下であることがより好ましい。また、灰分の下限は1ppmであることが好ましい。
<Ash content>
The ash contained in the graphite constituting the carbon material of the present invention is usually 1% by mass or less, preferably 0.5% by mass or less, and 0.1% by mass or less, based on the total mass of the graphite. More preferred. Moreover, it is preferable that the minimum of ash content is 1 ppm.

灰分が前記の範囲を上回ると、非水系二次電池とした場合に、充放電時の炭素材と電解液との反応による電池性能の劣化が無視できなくなる場合がある。一方前記の範囲を下回ると、炭素材の製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要とし、製造コストが上昇する場合がある。   When the ash content exceeds the above range, in the case of a non-aqueous secondary battery, deterioration of battery performance due to the reaction between the carbon material and the electrolyte during charge / discharge may not be negligible. On the other hand, if it falls below the above range, the production of the carbon material requires a great amount of time, energy, and equipment for preventing contamination, which may increase the production cost.

<配向比>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の配向比は、通常0.05以上、好ましくは0.08以上、より好ましくは0.10以上、さらに好ましくは0.15以上であり、また上限は0.67である。
<Orientation ratio>
The orientation ratio of the graphite constituting the carbon material of the present invention is usually 0.05 or more, preferably 0.08 or more, more preferably 0.10 or more, still more preferably 0.15 or more, and the upper limit is 0.00. 67.

配向比の上限は理論値である。一方前記の範囲を下回ると、本発明の炭素材を用いて電極を作製した時に活物質が配列し、高出力が得られない場合がある。   The upper limit of the orientation ratio is a theoretical value. On the other hand, below the above range, the active material may be arranged when an electrode is produced using the carbon material of the present invention, and high output may not be obtained.

<DBP吸油量>
本発明の炭素材を構成する黒鉛のDBP(フタル酸ジブチル)吸油量は、通常70ml/100g以下、好ましくは65ml/100g以下、より好ましくは60ml/100g以下、更に好ましくは55ml/100g以下である。また、DBP吸油量は通常20ml/100g以上、好ましくは30ml/100g以上である。
<DBP oil absorption>
The DBP (dibutyl phthalate) oil absorption amount of graphite constituting the carbon material of the present invention is usually 70 ml / 100 g or less, preferably 65 ml / 100 g or less, more preferably 60 ml / 100 g or less, still more preferably 55 ml / 100 g or less. . The DBP oil absorption is usually 20 ml / 100 g or more, preferably 30 ml / 100 g or more.

DBP吸油量が大きすぎると、前記黒鉛の球形化の進み具合が十分ではなく、該黒鉛を含む本発明の炭素材を含むスラリー(負極形成材料)の塗布時にスジ引きなどを引き起こしやすい傾向があり、小さすぎると、粒子内の細孔構造が殆ど存在していない可能性があり、反応面が少なくなる傾向がある。なお、DBP吸油量の測定方法の詳細は、後述の実施例で述べる。   If the DBP oil absorption is too large, the progress of the spheroidization of the graphite is not sufficient, and there is a tendency to cause streaking when applying the slurry (negative electrode forming material) containing the carbon material of the present invention containing the graphite. If it is too small, there may be almost no pore structure in the particles, and the reaction surface tends to decrease. The details of the DBP oil absorption measuring method will be described in Examples described later.

<細孔分布>
本発明の炭素材を構成する黒鉛において、水銀ポロシメトリー(水銀圧入法)により求められる、直径0.01μm以上1μm以下に相当する粒子内の空隙、粒子表面のステップによる凹凸の量は、通常0.01mL/g以上、好ましくは0.05mL/g以上、より好ましくは0.1mL/g以上である。また前記量は通常0.6mL/g以下、好ましくは0.4mL/g以下、より好ましくは0.3mL/g以下である。
<Pore distribution>
In the graphite constituting the carbon material of the present invention, the amount of voids in the particles corresponding to a diameter of 0.01 μm or more and 1 μm or less, and the unevenness due to the step of the particle surface, which is determined by mercury porosimetry (mercury intrusion method), is usually 0 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more. The amount is usually 0.6 mL / g or less, preferably 0.4 mL / g or less, more preferably 0.3 mL / g or less.

凹凸の量が多すぎると、負極を形成する際の極板化時にバインダが多量に必要となる場合がある。一方凹凸の量が少なすぎると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性が低下し、且つ充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が得られない傾向がある。   If the amount of irregularities is too large, a large amount of binder may be required when forming a negative electrode when forming a negative electrode. On the other hand, if the amount of irregularities is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the nonaqueous secondary battery tend to be lowered, and the effect of mitigating the expansion and contraction of the electrode during charge / discharge tends to be not obtained.

また、前記黒鉛の全細孔容積は、通常0.1mL/g以上、好ましくは0.2mL/g以上、より好ましくは0.25mL/g以上である。また全細孔容積は通常10mL/g以下、好ましくは5mL/g以下、より好ましくは2mL/g以下である。   The total pore volume of the graphite is usually 0.1 mL / g or more, preferably 0.2 mL / g or more, more preferably 0.25 mL / g or more. The total pore volume is usually 10 mL / g or less, preferably 5 mL / g or less, more preferably 2 mL / g or less.

全細孔容積が大きすぎると、極板化時にバインダが多量に必要となる傾向がある。一方全細孔容積が小さすぎると、極板化時に増粘剤やバインダの分散効果が得られない傾向がある。   If the total pore volume is too large, a large amount of binder tends to be required when forming an electrode plate. On the other hand, if the total pore volume is too small, there is a tendency that the effect of dispersing the thickener or the binder cannot be obtained when forming an electrode plate.

また、前記黒鉛の平均細孔径は、通常0.03μm以上、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.5μm以上である。前記平均細孔径は通常80μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは20μm以下である。   The average pore diameter of the graphite is usually 0.03 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and further preferably 0.5 μm or more. The average pore diameter is usually 80 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less.

平均細孔径が大きすぎると、極板化時にバインダが多量に必要となる傾向があり、また平均細孔径が小さすぎると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。   If the average pore diameter is too large, a large amount of binder tends to be required when forming an electrode plate, and if the average pore diameter is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the nonaqueous secondary battery tend to deteriorate. .

上記水銀ポロシメトリー用の装置として、水銀ポロシメータ(オートポア9520:マイクロメリテックス社製)を用いることができる。試料(黒鉛)を0.2g前後の値となるように秤量し、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気して前処理を実施する。   As the mercury porosimetry apparatus, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex Corporation) can be used. A sample (graphite) is weighed to a value of about 0.2 g, sealed in a powder cell, and pretreated by degassing at room temperature and under vacuum (50 μmHg or less) for 10 minutes.

引き続き、4psia(約28kPa)に減圧して前記セルに水銀を導入し、圧力を4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させる。   Subsequently, the pressure is reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury is introduced into the cell, the pressure is increased stepwise from 4 psia (about 28 kPa) to 40000 psia (about 280 MPa), and then the pressure is reduced to 25 psia (about 170 kPa).

昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定する。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔分布を算出する。   The number of steps at the time of pressure increase is 80 points or more, and the mercury intrusion amount is measured after an equilibration time of 10 seconds in each step. The pore distribution is calculated from the mercury intrusion curve thus obtained using the Washburn equation.

なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°として算出する。平均細孔径は、累計細孔体積が50%となるときの細孔径として定義する。   Note that the surface tension (γ) of mercury is calculated as 485 dyne / cm and the contact angle (ψ) is 140 °. The average pore diameter is defined as the pore diameter when the cumulative pore volume is 50%.

<円形度>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の円形度は、通常0.85以上、より好ましくは0.87以上、更に好ましくは0.88以上である。また、円形度は通常1以下、好ましくは0.98以下、より好ましくは0.97以下である。円形度が小さすぎると、非水系二次電池の高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。なお、円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
<Circularity>
The circularity of the graphite constituting the carbon material of the present invention is usually 0.85 or more, more preferably 0.87 or more, and still more preferably 0.88 or more. Further, the circularity is usually 1 or less, preferably 0.98 or less, more preferably 0.97 or less. If the circularity is too small, the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery tend to deteriorate. The circularity is defined by the following formula, and when the circularity is 1, a theoretical sphere is obtained.

円形度
=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual circumference of particle projection shape)

円形度の値としては、例えば、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックスインダストリアル社製FPIA)を用い、試料(黒鉛)約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、分散液に28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が1.5〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いる。   As the circularity value, for example, a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Industrial Co., Ltd.) is used, and about 0.2 g of a sample (graphite) is added to polyoxyethylene (20) sorbitan mono surfactant. After dispersing in a 0.2% by weight aqueous solution of laurate (about 50 mL) and irradiating the dispersion with ultrasonic waves at 28 kHz for 1 minute at an output of 60 W, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is 1 Use the value measured for particles in the range of 5-40 μm.

円形度を向上させる方法は特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、負極としたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の黒鉛微粒子を、バインダもしくは粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   A method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle voids when the negative electrode is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, and a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of graphite fine particles by the adhesive force of the binder or the particles themselves. Etc.

<真密度>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の真密度は、通常1.9g/cm3以上、好ましくは2g/cm3以上、より好ましくは2.1g/cm3以上、更に好ましくは2.2g/cm3以上であり、上限は2.26g/cm3である。上限は黒鉛の理論値である。この範囲を下回ると炭素の結晶性が低すぎて、非水系二次電池とした場合の、その初期不可逆容量が増大する場合がある。
<True density>
The true density of the graphite constituting the carbon material of the present invention is usually 1.9 g / cm 3 or more, preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably 2.1 g / cm 3 or more, still more preferably 2.2 g / cm. 3 or more, and the upper limit is 2.26 g / cm 3 . The upper limit is the theoretical value of graphite. Below this range, the crystallinity of the carbon is too low, and the initial irreversible capacity of a non-aqueous secondary battery may increase.

<アスペクト比>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の粉末状態でのアスペクト比は、理論上1以上であり、好ましくは1.1以上、より好ましくは1.2以上である。またアスペクト比は通常10以下、好ましくは8以下、より好ましくは5以下である。
<Aspect ratio>
The aspect ratio of the graphite constituting the carbon material of the present invention in a powder state is theoretically 1 or more, preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more. The aspect ratio is usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less.

アスペクト比が大きすぎると、極板化時に炭素材を含むスラリー(負極形成材料)のスジ引きが起こったり、あるいは均一な塗布面が得られず、非水系二次電池の高電流密度充放電特性が低下する傾向がある。   If the aspect ratio is too large, streaks of the slurry containing the carbon material (negative electrode forming material) may occur during electrode plate formation, or a uniform coated surface may not be obtained, and the high current density charge / discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery Tends to decrease.

アスペクト比は、3次元的に観察したときの黒鉛粒子の最長となる径Aと、それと直交する径のうち最短となる径Bとしたとき、A/Bであらわされる。前記黒鉛粒子の観察は、拡大観察ができる走査型電子顕微鏡で行う。厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、A、Bを測定し、A/Bの平均値を求める。   The aspect ratio is expressed as A / B when the longest diameter A of the graphite particles when observed three-dimensionally and the shortest diameter B among the diameters orthogonal to the diameter A. The graphite particles are observed with a scanning electron microscope capable of magnifying observation. Arbitrary 50 graphite particles fixed on the end face of a metal having a thickness of 50 microns or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted, and A and B are measured. Find the average value.

<最大粒径dmax>
本発明の炭素材を構成する黒鉛の最大粒径dmaxは、通常100μm以下、好ましくは70μm以下、より好ましくは50μm以下、更に好ましくは40μm以下、特に好ましくは30μm以下である。dmaxが大きすぎると筋引きなどの工程不都合の発生を招く傾向がある。
<Maximum particle size dmax>
The maximum particle diameter dmax of the graphite constituting the carbon material of the present invention is usually 100 μm or less, preferably 70 μm or less, more preferably 50 μm or less, still more preferably 40 μm or less, and particularly preferably 30 μm or less. If dmax is too large, there is a tendency to cause inconveniences such as line drawing.

また、最大粒径は、平均粒径d50の測定の際に得られた粒度分布において、粒子が測定された最も大きい粒径の値として定義される。   The maximum particle size is defined as the value of the largest particle size at which particles are measured in the particle size distribution obtained when measuring the average particle size d50.

<ラマンR値>
本発明の炭素材を構成する黒鉛のラマンR値は、その値は通常0.1以上、好ましくは0.15以上、より好ましくは0.20以上である。また、ラマンR値は通常0.6以下、好ましくは0.55以下、より好ましくは0.5以下である。
<Raman R value>
The Raman R value of the graphite constituting the carbon material of the present invention is usually 0.1 or more, preferably 0.15 or more, more preferably 0.20 or more. The Raman R value is usually 0.6 or less, preferably 0.55 or less, more preferably 0.5 or less.

なお、前記ラマンR値は、ラマン分光法で求めたラマンスペクトルにおける1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比(I/I)として算出されたものと定義する。 Incidentally, the Raman R value is measured and the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 in the Raman spectrum obtained by Raman spectroscopy, the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity Defined as the ratio (I B / I A ).

なお、本明細書において「1580cm−1付近」とは1580〜1620cm-1の範囲を、「1360cm−1付近」とは1350〜1370cm-1の範囲を指す。 Incidentally, the scope of 1580~1620Cm -1 A "1580cm around -1" in the present specification, "1360cm around -1" refers to the range of 1350 -1.

ラマンR値が小さすぎると、黒鉛粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、高密度化した場合に負極板と平行方向に結晶が配向し易くなり、負荷特性が低下する傾向がある。一方、ラマンR値が大きすぎると、粒子表面の結晶が乱れ、負極の電解液との反応性が増し、非水系二次電池の充放電効率の低下やガス発生の増加を招く傾向がある。   If the Raman R value is too small, the crystallinity of the graphite particle surface becomes too high, and when the density is increased, the crystals tend to be oriented in a direction parallel to the negative electrode plate, and the load characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if the Raman R value is too large, the crystal on the particle surface is disturbed, the reactivity of the negative electrode with the electrolytic solution increases, and the charge / discharge efficiency of the non-aqueous secondary battery tends to decrease and the gas generation tends to increase.

前記ラマンスペクトルは、ラマン分光器で測定できる。具体的には、測定対象粒子を測定セル内へ自然落下させることで試料充填し、測定セル内にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、測定セルをこのレーザー光と垂直な面内で回転させながら測定を行なう。測定条件は以下の通りである。   The Raman spectrum can be measured with a Raman spectrometer. Specifically, the sample particles are naturally dropped into the measurement cell to fill the sample, and the measurement cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the measurement cell with an argon ion laser beam. Measure. The measurement conditions are as follows.

アルゴンイオンレーザー光の波長 :514.5nm
試料上のレーザーパワー :25mW
分解能 :4cm−1
測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
ピーク強度測定、ピーク半値幅測定:バックグラウンド処理、スムージング処理(単純平均によるコンボリューション5ポイント)
Argon ion laser light wavelength: 514.5 nm
Laser power on sample: 25 mW
Resolution: 4cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
Peak intensity measurement, peak half-width measurement: background processing, smoothing processing (convolution 5 points by simple averaging)

〔その他の成分〕
本発明の炭素材は以上説明した黒鉛のみで構成されていてもよいが、必要に応じてその他の成分を含んでもよい。
[Other ingredients]
The carbon material of the present invention may be composed only of the graphite described above, but may contain other components as necessary.

その他の成分としては、上記で黒鉛について説明した平均粒径(d50)、タッピング密度及び比表面積(SA)のいずれか1つ以上の条件を満たさない種々の公知の黒鉛が挙げられ、これらの公知の黒鉛は、本発明の効果を妨げない限り特に制限なく用いることができる。   Examples of other components include various known graphites that do not satisfy any one or more of the average particle size (d50), tapping density, and specific surface area (SA) described above for graphite. The graphite can be used without particular limitation as long as the effects of the present invention are not hindered.

〔非水系二次電池用炭素材〕
本発明の非水系二次電池用炭素材は、以上説明した黒鉛を含み、さらに必要に応じて前記その他の成分を含む。
[Carbon material for non-aqueous secondary batteries]
The carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention includes the graphite described above, and further includes the other components as necessary.

本発明の炭素材の、上記黒鉛について説明した種々のパラメータは、黒鉛のパラメータと実質的に同一の範囲にある。従って本発明の炭素材の、レーザー回折式粒度分布計を用いて測定された平均粒径(d50)は1μm以上9μm以下であり、タッピング密度は0.9g/cm以上1.3g/cm以下であり、BET法により測定した比表面積(SA)は8m2/g以上60m2/g以下である。その他のパラメータについても、上述した黒鉛について説明したものと同様である。 The various parameters described for the graphite of the carbon material of the present invention are substantially in the same range as the parameters of graphite. Therefore, the average particle diameter (d50) of the carbon material of the present invention measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer is 1 μm or more and 9 μm or less, and the tapping density is 0.9 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3. The specific surface area (SA) measured by the BET method is 8 m 2 / g or more and 60 m 2 / g or less. Other parameters are the same as those described for the graphite.

そのため、前記その他の成分の使用量も、本発明の炭素材が、上述した黒鉛について説明したパラメータを満たす範囲内とされる。   Therefore, the amount of the other components used is also in a range in which the carbon material of the present invention satisfies the parameters described for the graphite described above.

〔黒鉛の製造方法〕
以上説明した本発明の炭素材を構成する黒鉛は、例えば、任意の天然黒鉛に対して以下に説明する特定の球形化処理を施すことによって得ることができる。
天然黒鉛は、その性状によって、鱗片状黒鉛(Flake Graphite)、鱗状黒鉛(Crystalline(Vein) Graphite)、土壌黒鉛(Amorphousu Graphite)に分類される(「粉粒体プロセス技術集成」((株)産業技術センター、昭和49年発行)の黒鉛の項、および「HANDBOOKOF CARBON,GRAPHITE,DIAMOND AND FULLERENES」(NoyesPublications発行)参照)。黒鉛化度は、鱗状黒鉛が100%で最も高く、これに次いで鱗片状黒鉛が99.9%で高いが、土壌黒鉛は28%と低い。
[Method for producing graphite]
The graphite constituting the carbon material of the present invention described above can be obtained, for example, by subjecting arbitrary natural graphite to a specific spheroidizing process described below.
Natural graphite is classified into flake graphite (Flake Graphite), scale graphite (Crystalline (Vein) Graphite), and soil graphite (Amorphousu Graphite), depending on the properties (“granular process technology assembly” (Inc.) (Refer to "HANDBOOKOF CARBON, GRAPHITE, DIAMOND AND FULLERENES" (published by Noyes Publications)). The degree of graphitization is highest at 100% for scaly graphite, followed by 99.9% for scaly graphite, but as low as 28% for soil graphite.

天然黒鉛である鱗片状黒鉛の産地は、マダガスカル、中国、ブラジル、ウクライナ、カナダ等であり、鱗状黒鉛の産地は、主にスリランカである。土壌黒鉛の主な産地は、朝鮮半島、中国、メキシコ等である。   The production area of scaly graphite, which is natural graphite, is Madagascar, China, Brazil, Ukraine, Canada, etc., and the production area of scaly graphite is mainly Sri Lanka. The main producers of soil graphite are the Korean Peninsula, China and Mexico.

これらの天然黒鉛の中で、土壌黒鉛は一般に粒径が小さいうえ、純度が低い。これに対して、鱗片状黒鉛や鱗状黒鉛は、黒鉛化度が高く不純物量が低い等の長所があるため、本発明において好ましく使用することができる。   Among these natural graphites, soil graphite generally has a small particle size and low purity. On the other hand, scaly graphite and scaly graphite have advantages such as a high degree of graphitization and a low amount of impurities, and therefore can be preferably used in the present invention.

天然黒鉛の球形化処理に用いる装置は、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された天然黒鉛原料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、表面処理を行なう装置である。なお、球形化処理に付する天然黒鉛は、すでに従来法の条件で一定の球形化処理を受けたものであってもよい。   The apparatus used for spheroidizing natural graphite has a rotor in which a large number of blades are installed inside a casing, and the rotor rotates at high speed, whereby impact compression, friction, It is a device that gives mechanical action such as shearing force and performs surface treatment. Note that the natural graphite to be subjected to the spheronization treatment may have already been subjected to a certain spheronization treatment under the conditions of the conventional method.

また、原料を循環ないしは、前記の工程を複数回経ることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有する装置が好ましい。好ましい装置として、例えば、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)、CFミル(宇部興産社製)、メカノフュージョンシステム(ホソカワミクロン社製)、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)等が挙げられる。これらの中で、奈良機械製作所社製のハイブリダイゼーションシステムが好ましい。   Further, an apparatus having a mechanism for repeatedly supplying a mechanical action by circulating the raw material or performing the above-described steps a plurality of times is preferable. Preferable apparatuses include, for example, a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), a CF mill (manufactured by Ube Industries, Ltd.), a mechano-fusion system (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), a theta composer (manufactured by Tokusu Kosakusha Co., Ltd.), and the like. Among these, a hybridization system manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. is preferable.

このような装置を使用して球形化処理を行うが、この処理の際には、ローターの回転数を5000〜7000rpm、好ましくは5500〜6500rpmとして、30〜60分、高速回転・長時間の球形化処理を行う。   The spheroidizing process is performed using such an apparatus. In this process, the rotational speed of the rotor is 5000 to 7000 rpm, preferably 5500 to 6500 rpm, 30 to 60 minutes, high speed rotation and long time spherical shape. Process.

そして得られた粒子に対しては通常1回の分級処理を行うが、本発明の規定の物性範囲にない場合には、繰り返し(通常2〜10回、好ましくは2〜5回)分級処理することによって、平均粒径(d50)が1μm以上9μm以下であり、タッピング密度が0.9g/cm以上1.3g/cm以下であり、BET法により測定した比表面積(SA)が8m2/g以上60m2/g以下である小粒径球形化天然黒鉛を得ることが容易になる。分級には、乾式(気力分級、篩)、湿式分級等が挙げられるが、乾式分級、特に気力分級がコストや生産性の面から好ましい。 The obtained particles are usually classified once, but if they are not within the specified physical property range of the present invention, they are classified repeatedly (usually 2 to 10 times, preferably 2 to 5 times). Thus, the average particle size (d50) is 1 μm or more and 9 μm or less, the tapping density is 0.9 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less, and the specific surface area (SA) measured by the BET method is 8 m 2. It becomes easy to obtain small particle size spheroidized natural graphite having a particle size of not less than / g and not more than 60 m 2 / g. Examples of the classification include dry (aerodynamic classification, sieving), wet classification, and the like, but dry classification, particularly aerodynamic classification is preferable from the viewpoint of cost and productivity.

[背景技術]において説明したように、炭素材を小粒径にすると比表面積が大きくなり、電池が高出力になると期待されるが、その一方で炭素材のタッピング密度が上がらなくなってしまい、炭素材を含むスラリーを集電体である極板に塗布できない、又は仮に極板に塗布できたとしても極板密度が低くなってしまい、出力及び強度が不十分な二次電池となってしまうという問題があった。   As described in [Background Art], when the carbon material is made to have a small particle size, it is expected that the specific surface area becomes large and the battery has a high output, but on the other hand, the tapping density of the carbon material cannot be increased. Even if the slurry containing the material cannot be applied to the current collector electrode plate, or even if it can be applied to the electrode plate, the electrode plate density will be lowered, resulting in a secondary battery with insufficient output and strength. There was a problem.

このような従来の技術常識からすれば、高速回転・長時間の球形化処理を採用することはあり得ないが、今般本発明者は、上記の高速回転・長時間の球形化処理、そして好ましくは繰り返しの分級処理を組み合わせることにより、小粒径で高い比表面積を達成しながら、タッピング密度も高い黒鉛が得られることを見出した。特に、本発明の効果を発揮する観点から、本発明に使用する黒鉛としては、以上説明した、天然黒鉛(好ましくは鱗状黒鉛又は鱗片状黒鉛であって、すでに一定の球形化処理を受けたものを含む)を球形化処理して得られる、球形化天然黒鉛が好ましい。   From such conventional technical common sense, it is impossible to adopt a high-speed rotation / long-time spheronization process. Has found that by combining repeated classification treatments, it is possible to obtain graphite having a high tapping density while achieving a high specific surface area with a small particle size. In particular, from the viewpoint of demonstrating the effects of the present invention, the graphite used in the present invention is natural graphite (preferably scaly graphite or scaly graphite that has already undergone a certain spheroidizing treatment). Spheroidized natural graphite obtained by spheroidizing treatment) is preferred.

なお、ローターの回転数が5000rpm未満では球状になる処理が弱く、タッピング密度が十分に上昇しない可能性があり、一方7000rpmを超えると球状になる処理よりも粉砕される効果が強くなり、粒子が崩壊してタッピング密度が低下してしまう可能性がある。さらに球形化処理が30分未満では粒径を十分に小さくしつつ、かつ高いタッピング密度を達成することができず、一方60分を超えると、黒鉛が粉々になってしまい、本発明の目的を達成できない可能性がある。   In addition, if the rotational speed of the rotor is less than 5000 rpm, the process of forming a sphere is weak and the tapping density may not be sufficiently increased. On the other hand, if the rotation speed exceeds 7000 rpm, the effect of being crushed becomes stronger than the process of forming a sphere. There is a possibility that the tapping density is lowered due to collapse. Further, if the spheronization treatment is less than 30 minutes, the particle size is sufficiently reduced and a high tapping density cannot be achieved. On the other hand, if it exceeds 60 minutes, the graphite is shattered, and the object of the present invention is achieved. May not be achieved.

<被覆処理>
以上のようにして本発明に使用される黒鉛が得られるが、当該黒鉛は、炭素質物でその表面の少なくとも一部が被覆されていてもよい。この被覆の態様はSEM写真等で確認することができる。
<Coating treatment>
As described above, the graphite used in the present invention can be obtained. The graphite may be coated with at least a part of its surface with a carbonaceous material. This coating mode can be confirmed by SEM photographs or the like.

(炭素質物)
なお、前記炭素質物としては、後述するその製造方法における加熱の温度の相違によって、非晶質炭素及び黒鉛化物が挙げられる。
(Carbonaceous material)
Examples of the carbonaceous material include amorphous carbon and graphitized material depending on the difference in heating temperature in the production method described later.

具体的には、前記炭素質物は、その炭素前駆体を後述するように加熱処理することで得ることができる。前記炭素前駆体として、以下の(a)又は(b)に記載の炭素材が好ましい。   Specifically, the carbonaceous material can be obtained by heat-treating the carbon precursor as described later. The carbon material described in the following (a) or (b) is preferable as the carbon precursor.

(a)石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機物   (A) Coal heavy oil, DC heavy oil, cracked heavy oil, aromatic hydrocarbon, N ring compound, S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and Carbonizable organic substance selected from the group consisting of thermosetting resins

(b)炭化可能な有機物を低分子有機溶媒に溶解させたもの   (B) Carbonized organic substance dissolved in a low molecular organic solvent

(被覆処理)
被覆処理においては、上述した黒鉛を核黒鉛とし、炭素質物を得るための炭素前駆体を被覆原料として用い、これらを混合、焼成することで、被覆黒鉛が得られる。
(Coating treatment)
In the coating treatment, coated graphite is obtained by using the above graphite as core graphite, using a carbon precursor for obtaining a carbonaceous material as a coating raw material, and mixing and firing these.

焼成温度を、通常600℃以上、好ましくは700℃以上、より好ましくは900℃以上、通常2000℃以下、好ましくは1500℃以下、より好ましくは1200℃以下とすると炭素質物として非晶質炭素が得られ、通常2000℃以上、好ましくは2500℃以上、通常3200℃以下で熱処理を行うと炭素質物として黒鉛化物が得られる。前記非晶質炭素とは結晶性の低い炭素であり、前記黒鉛化物とは結晶性の高い炭素である。   When the firing temperature is usually 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, more preferably 900 ° C. or higher, usually 2000 ° C. or lower, preferably 1500 ° C. or lower, more preferably 1200 ° C. or lower, amorphous carbon is obtained as a carbonaceous material. When a heat treatment is usually performed at 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher, and usually 3200 ° C. or lower, a graphitized product is obtained as a carbonaceous material. The amorphous carbon is carbon having low crystallinity, and the graphitized material is carbon having high crystallinity.

〔非水系二次電池用炭素材の製造方法〕
本発明の非水系二次電池用炭素材は、以上説明した(被覆)黒鉛単独で構成されていてもよいが、上述の通りその他の成分を含んでもよい。
[Method for producing carbon material for non-aqueous secondary battery]
The carbon material for a non-aqueous secondary battery of the present invention may be composed of the above-described (coated) graphite alone, but may contain other components as described above.

その他の成分を含む場合には、これと(被覆)黒鉛とを公知の方法により混合することによって、本発明の炭素材を得ることができる。   When other components are included, the carbon material of the present invention can be obtained by mixing this with (coated) graphite by a known method.

[非水系二次電池用負極]
本発明の非水系二次電池用負極は、本発明の炭素材に結着樹脂を配合したものを水性または有機系媒体でスラリーとし、必要によりこれに増粘材を加えて集電体に塗布し、乾燥して前記集電体上に活物質層を形成することで得ることができる。
[Negative electrode for non-aqueous secondary battery]
The negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to the present invention is a slurry obtained by blending the carbon material of the present invention with a binder resin in an aqueous or organic medium, and if necessary, a thickener is added to the collector and applied to a current collector. And drying to form an active material layer on the current collector.

前記結着樹脂としては、非水系電解液に対して安定で、かつ非水溶性のものを用いることが好ましい。例えば、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴムおよびエチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートおよび芳香族ポリアミド等の合成樹脂;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体やその水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン、スチレン共重合体、スチレン・イソプレンおよびスチレンブロック共重合体並びにその水素化物等の熱可塑性エラストマー;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、およびエチレンと炭素数3〜12のα−オレフィンとの共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリペンタフルオロプロピレンおよびポリヘキサフルオロプロピレン等のフッ素化高分子などを用いることができる。   As the binder resin, it is preferable to use a resin that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and is water-insoluble. For example, rubbery polymers such as styrene-butadiene rubber, isoprene rubber and ethylene / propylene rubber; synthetic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and aromatic polyamide; styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof , Thermoplastic elastomers such as styrene / ethylene / butadiene, styrene copolymers, styrene / isoprene and styrene block copolymers and hydrides thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymers, and Soft resinous polymers such as copolymers of ethylene and C3-C12 α-olefins; polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, polyvinylidene fluoride, polypentafluoropropylene and polyhexene And fluorinated polymers such as hexafluoropropylene may be used.

また、前記有機系媒体としては、例えば、N−メチルピロリドンおよびジメチルホルムアミドを挙げることができる。   Examples of the organic medium include N-methylpyrrolidone and dimethylformamide.

結着樹脂は、本発明の炭素材100質量部に対して通常は0.1質量部以上、好ましくは0.2質量部以上用いる。結着樹脂の割合を前記炭素材100質量部に対して0.1質量部以上とすることで、炭素材相互間や炭素材と集電体との結着力が十分となり、負極から炭素材が剥離することによる電池容量の減少およびリサイクル特性の悪化を防ぐことができる。   The binder resin is usually used in an amount of 0.1 parts by mass or more, preferably 0.2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the carbon material of the present invention. By setting the ratio of the binder resin to 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the carbon material, the binding force between the carbon materials and between the carbon material and the current collector is sufficient, and the carbon material is removed from the negative electrode. It is possible to prevent a decrease in battery capacity and deterioration in recycling characteristics due to peeling.

また、結着樹脂は本発明の炭素材100質量部に対して10質量部以下とすることが好ましく、7質量部以下とするのがより好ましい。結着樹脂の割合を前記炭素材100質量部に対して10質量部以下とすることにより、負極の容量の減少を防ぎ、かつリチウムイオンの炭素材への出入が妨げられるなどの問題を防ぐことができる。   The binder resin is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 7 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the carbon material of the present invention. By setting the ratio of the binder resin to 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the carbon material, it is possible to prevent a decrease in the capacity of the negative electrode and prevent problems such as preventing lithium ions from entering and exiting the carbon material. Can do.

上記スラリーに添加する増粘材としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースおよびヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース類及びこれらの塩、ポリビニルアルコール並びにポリエチレングリコール等が挙げられる。なかでも好ましいのはカルボキシメチルセルロースである。前記増粘材は本発明の炭素材100質量部に対して、通常は0.1〜10質量部、好ましくは0.2〜7質量部となるように用いるのが好ましい。   Examples of the thickener added to the slurry include water-soluble celluloses such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, salts thereof, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol and the like. Of these, carboxymethylcellulose is preferred. The thickener is preferably used in an amount of usually 0.1 to 10 parts by mass, preferably 0.2 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the carbon material of the present invention.

上記負極集電体としては、従来この用途に用い得ることが知られている、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタンおよび炭素などを用いることができる。前記集電体の形状は通常はシート状であり、その表面に凹凸をつけたもの、ネットおよびパンチングメタルなどを用いるものも好ましい。   As the negative electrode current collector, for example, copper, copper alloy, stainless steel, nickel, titanium, and carbon that are conventionally known for use in this application can be used. The shape of the current collector is usually a sheet, and it is also preferable to use a surface with irregularities, a net, a punching metal, or the like.

前記集電体に本発明の炭素材と結着樹脂とのスラリーを塗布・乾燥した後は、加圧して集電体上に形成された負極の密度を大きくし、それにより負極層単位体積当たりの電池容量を大きくすることが好ましい。負極の密度は1.2〜1.8g/cmの範囲にあることが好ましく、1.3〜1.6g/cmであることがより好ましい。 After the slurry of the carbon material and the binder resin of the present invention is applied to the current collector and dried, the density of the negative electrode formed on the current collector is increased by pressurization, whereby the negative electrode layer per unit volume It is preferable to increase the battery capacity. The density of the negative electrode is preferably in a range of 1.2~1.8g / cm 3, more preferably 1.3~1.6g / cm 3.

前記負極の密度を1.2g/cm以上とすることで、負極の厚みの増大に伴う電池の容量の低下を防ぐことができる。また、負極密度を1.8g/cm以下とすることで、負極内の粒子間空隙の減少に伴い空隙に保持される電解液量が減り、リチウムイオンの移動性が小さくなって急速充放電性が小さくなることを防ぐことができる。 By setting the density of the negative electrode to 1.2 g / cm 3 or more, it is possible to prevent a decrease in battery capacity accompanying an increase in the thickness of the negative electrode. In addition, by setting the negative electrode density to 1.8 g / cm 3 or less, the amount of electrolyte retained in the voids decreases as the interparticle voids in the negative electrode decrease, and the mobility of lithium ions decreases, resulting in rapid charge and discharge. It is possible to prevent the property from becoming smaller.

[非水系二次電池]
以下、本発明の炭素材を含む本発明の非水系二次電池用負極を用いた非水系二次電池に関する部材の詳細を例示するが、使用し得る材料やそれらの作製の方法等は以下の具体例に限定されるものではない。
[Non-aqueous secondary battery]
Hereinafter, although the details of the member regarding the non-aqueous secondary battery using the negative electrode for non-aqueous secondary batteries of the present invention containing the carbon material of the present invention are exemplified, the materials that can be used and the method of production thereof are as follows. It is not limited to a specific example.

本発明の非水系二次電池の基本的構成は、従来公知の非水系二次電池と同様であり、リチウムイオンを吸蔵・放出することができる正極及び負極、並びに非水系電解液(電解質を含む)等を備え、前記負極は本発明の非水系二次電池用負極である。以下、これらの各構成要素等について説明する。   The basic configuration of the non-aqueous secondary battery of the present invention is the same as that of a conventionally known non-aqueous secondary battery, and includes a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte (including an electrolyte). The negative electrode is a negative electrode for a non-aqueous secondary battery according to the present invention. Hereinafter, each of these components will be described.

<正極>
前記正極は、正極活物質及びバインダを含有する正極活物質層を、集電体上に形成したものである。
<Positive electrode>
The positive electrode is obtained by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder on a current collector.

・正極活物質
以下に正極に使用される前記正極活物質(リチウム遷移金属系化合物)について述べる。
-Positive electrode active material The said positive electrode active material (lithium transition metal type compound) used for a positive electrode is described below.

・リチウム遷移金属系化合物
前記リチウム遷移金属系化合物とは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。
・ Lithium transition metal compounds
The lithium transition metal-based compound is a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, and examples thereof include sulfides, phosphate compounds, and lithium transition metal composite oxides.

前記硫化物としては、TiSやMoSなどの二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MeMo(MeはPb,Ag,Cuをはじめとする各種遷移金属)で表される強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物などが挙げられる。 The sulfide is represented by a compound having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 or MoS 2 or a general formula Me x Mo 6 S 8 (Me is various transition metals including Pb, Ag, Cu). Examples include a chevrel compound having a strong three-dimensional skeleton structure.

前記リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO(Meは少なくとも1種の遷移金属)で表され、具体的にはLiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPOなどが挙げられる。 Examples of the phosphate compound include those belonging to the olivine structure, which are generally represented by LiMePO 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , Examples include LiMnPO 4 .

前記リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe(Meは少なくとも1種の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn、LiCoMnO、LiNi0.5Mn1.5、LiCoVOなどが挙げられる。層状構造を有するものは、一般的にLiMeO(Meは少なくとも1種の遷移金属)と表される。具体的にはLiCoO、LiNiO、LiNi1−xCo、LiNi1−x−yCoMn、LiNi0.5Mn0.5、Li1.2Cr0.4Mn0.4、Li1.2Cr0.4Ti0.4、LiMnOなどが挙げられる。 Examples of the lithium transition metal composite oxide include spinel structures capable of three-dimensional diffusion and those belonging to a layered structure capable of two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally expressed as LiMe 2 O 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4. , LiCoVO 4 and the like. Those having a layered structure are generally expressed as LiMeO 2 (Me is at least one transition metal). LiCoO 2 Specifically, LiNiO 2, LiNi 1-x Co x O 2, LiNi 1-x-y Co x Mn y O 2, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, Li 1.2 Cr 0. 4 Mn 0.4 O 2, Li 1.2 Cr 0.4 Ti 0.4 O 2, such as LiMnO 2 and the like.

・組成
また、前記リチウム遷移金属系化合物としては、例えば、下記組成式(A)または(B)で示されるリチウム遷移金属系化合物が挙げられる。
·composition
Moreover, as said lithium transition metal type compound, the lithium transition metal type compound shown by the following composition formula (A) or (B) is mentioned, for example.

1)下記組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物である場合
Li1+xMO …(A)
ただし、xは通常0以上、0.5以下である。Mは、Ni及びMn、或いは、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は通常0.1以上、5以下である。Ni/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。Co/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。なお、xで表されるLiのリッチ分は、遷移金属サイトMに置換している場合もある。
1) In the case of a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A)
Li 1 + x MO 2 (A)
However, x is usually 0 or more and 0.5 or less. M is an element composed of Ni and Mn or Ni, Mn and Co, and the Mn / Ni molar ratio is usually 0.1 or more and 5 or less. The Ni / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. The Co / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. In addition, the rich portion of Li represented by x may be replaced with the transition metal site M.

なお、上記組成式(A)においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。また、上記組成式中のxは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のリチウム量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のxが−0.65以上、1以下に測定されることがある。   In the composition formula (A), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. Moreover, x in the said compositional formula is the preparation composition in the manufacture stage of a lithium transition metal type compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the amount of lithium in the positive electrode may be deficient with charge and discharge. In this case, x may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.

また、リチウム遷移金属系化合物としては、正極活物質の結晶性を高めるために酸素含有ガス雰囲気下で高温焼成を行って焼成されたものが電池特性に優れる。   In addition, as the lithium transition metal compound, those obtained by firing at a high temperature in an oxygen-containing gas atmosphere in order to enhance the crystallinity of the positive electrode active material are excellent in battery characteristics.

さらに、組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物は、以下の一般式(A’)のとおり、213層と呼ばれるLiMOとの固溶体であってもよい。
αLiMO・(1−α)LiM’O・・・(A’)
Furthermore, the lithium transition metal-based compound represented by the composition formula (A) may be a solid solution with Li 2 MO 3 called a 213 layer as shown in the following general formula (A ′).
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (A ′)

一般式中、αは、0<α<1を満たす数である。   In the general formula, α is a number satisfying 0 <α <1.

Mは、平均酸化数が4である少なくとも一種の金属元素であり、具体的には、Mn、Zr、Ti、Ru、Re及びPtからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。 M is at least one metallic element average oxidation number of 4 +, specifically, at least one metal element Mn, Zr, Ti, Ru, selected from the group consisting of Re and Pt.

M’は、平均酸化数が3である少なくとも一種の金属元素であり、好ましくは、V、Mn、Fe、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素であり、より好ましくは、Mn、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。 M 'is at least one metallic element average oxidation number of 3 +, preferably, V, Mn, Fe, at least one metallic element selected from the group consisting of Co and Ni, more preferably , At least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co and Ni.

2)下記組成式(B)で表されるリチウム遷移金属系化合物である場合。
Li[LiaMn2−b−a]O4+δ・・・(B)
2) A lithium transition metal compound represented by the following composition formula (B).
Li [Li a M b Mn 2 -b-a] O 4 + δ ··· (B)

ただし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co、Cu、Zr、AlおよびMgから選ばれる遷移金属のうちの少なくとも1種から構成される元素である。   However, M is an element comprised from at least 1 sort (s) of the transition metals chosen from Ni, Cr, Fe, Co, Cu, Zr, Al, and Mg.

bの値は通常0.4以上、好ましくは0.6以下である。   The value of b is usually 0.4 or more, preferably 0.6 or less.

bの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位質量当たりのエネルギー密度が高い。   If the value of b is this range, the energy density per unit mass in a lithium transition metal type compound will be high.

また、aの値は通常0以上、好ましくは0.3以下である。また、上記組成式中のaは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のaが−0.65以上、1以下に測定されることがある。   The value of a is usually 0 or more, preferably 0.3 or less. Moreover, a in the above composition formula is a charged composition in the production stage of the lithium transition metal compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the Li amount of the positive electrode may be deficient with charge / discharge. In this case, a may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.

aの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位質量当たりのエネルギー密度を大きく損なわず、かつ、良好な負荷特性が得られる。   When the value of a is within this range, the energy density per unit mass in the lithium transition metal compound is not significantly impaired, and good load characteristics can be obtained.

さらに、δの値は通常−0.5〜0.5の範囲である。   Furthermore, the value of δ is usually in the range of −0.5 to 0.5.

δの値がこの範囲であれば、結晶構造としての安定性が高く、このリチウム遷移金属系化合物を用いて作製した電極を有する電池のサイクル特性や高温保存が良好である。   If the value of δ is within this range, the stability as a crystal structure is high, and the cycle characteristics and high-temperature storage of a battery having an electrode produced using this lithium transition metal compound are good.

ここでリチウム遷移金属系化合物の組成であるリチウムニッケルマンガン系複合酸化物におけるリチウム組成の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。   Here, the chemical meaning of the lithium composition in the lithium nickel manganese composite oxide, which is the composition of the lithium transition metal compound, will be described in more detail below.

上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のa,bを求めるには、各遷移金属とリチウムを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mnの比を求める事で計算される。   In order to obtain a and b in the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and lithium are analyzed with an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES) to obtain a ratio of Li / Ni / Mn. It is calculated by the thing.

構造的視点では、aに係るリチウムは、同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、aに係るリチウムによって、電荷中性の原理によりMとマンガンの平均価数が3.5価より大きくなる。   From a structural point of view, it is considered that lithium related to a is substituted for the same transition metal site. Here, due to the lithium according to a, the average valence of M and manganese becomes larger than 3.5 due to the principle of charge neutrality.

また、上記リチウム遷移金属系化合物は、フッ素置換されていてもよく、LiMn4‐x2xと表記される。 Further, the lithium transition metal based compound may be substituted with fluorine, it is expressed as LiMn 2 O 4-x F 2x .

・ブレンド
上記の組成のリチウム遷移金属系化合物の具体例としては、例えば、Li1+xNi0.5Mn0.5、Li1+xNi0.85Co0.10Al0.05、Li1+xNi0.33Mn0.33Co0.33、Li1+xNi0.45Mn0.45Co0.1、Li1+xMn1.8Al0.2、Li1+xMn1.5Ni0.5等が挙げられる(xの値は上述の通りである)。これらのリチウム遷移金属系化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上をブレンドして用いてもよい。
Blend As specific examples of the lithium transition metal-based compound having the above composition, for example, Li 1 + x Ni 0.5 Mn 0.5 O 2 , Li 1 + x Ni 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , Li 1 + x Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 , Li 1 + x Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.1 O 2 , Li 1 + x Mn 1.8 Al 0.2 O 4 , Li 1 + x Mn 1 .5 Ni 0.5 O 4 and the like (the value of x is as described above). These lithium transition metal compounds may be used alone or in a blend of two or more.

・異元素導入
また、リチウム遷移金属系化合物には、異元素が導入されてもよい。異元素としては、B,Na,Mg,Al,K,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Sr,Y,Zr,Nb,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sb,Te,Ba,Ta,Mo,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Pb,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Bi,N,F,S,Cl,Br,I,As,Ge,P,Pb,Sb,SiおよびSnの何れか1種以上の中から選択される。これらの異元素は、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれていてもよく、あるいは、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界などに単体もしくは化合物として偏在していてもよい。
-Introduction of a different element A different element may be introduced into the lithium transition metal compound. As the different elements, B, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Sr, Y, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sb, Te , Ba, Ta, Mo, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi , N, F, S, Cl, Br, I, As, Ge, P, Pb, Sb, Si, and Sn. These foreign elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, or may not be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, and may be a single element or compound on the particle surface or grain boundary. May be unevenly distributed.

・非水系二次電池用正極
非水系二次電池用正極は、上述の非水系二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及び結着材(バインダ)を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
・ Positive electrode for non-aqueous secondary battery The positive electrode for non-aqueous secondary battery is a collection of positive electrode active material layers containing the above-mentioned lithium transition metal compound powder for non-aqueous secondary battery positive electrode material and a binder. It is formed on an electric body.

正極活物質層は、通常、正極材料と結着材と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘材等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。   The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used as necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.

正極集電体としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。また、前記集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル形状等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱形状等が挙げられる。なお、前記金属薄膜及び炭素薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。   As the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. In addition, as the shape of the current collector, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal shape, etc. , Carbon thin film, carbon columnar shape and the like. The metal thin film and the carbon thin film may be appropriately formed in a mesh shape.

正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、100mm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。   When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but a range of usually 1 μm or more and 100 mm or less is suitable. If it is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

また、集電体と活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(電解液注液直前の片面の活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)の値が150以下、好ましくは20以下、より好ましくは10以下であり、下限は0.1以上、好ましくは0.4以上、より好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。一方この範囲を下回ると、炭素材に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。   Further, the ratio of the thickness of the current collector to the active material layer is not particularly limited, but the value of (thickness of active material layer on one side immediately before electrolyte injection) / (thickness of current collector) is 150. Hereinafter, it is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and the lower limit is 0.1 or more, preferably 0.4 or more, more preferably 1 or more. Above this range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. On the other hand, below this range, the volume ratio of the current collector to the carbon material increases, and the battery capacity may decrease.

正極活物質層の製造に用いる結着材としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であればよいが、その具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The binder used for the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of the coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used at the time of electrode production may be used. , Polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose and other resin polymers, SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, Rubbery polymers such as ethylene / propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers , Styrene and isoprene styrene Thermoplastic elastomeric polymers such as lock copolymers and their hydrogenated products, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymers, propylene / α-olefin copolymers, etc. Fluorine polymers such as soft resinous polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の結着材の割合は、通常0.1質量%以上、80質量%以下である。結着材の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more and 80% by mass or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained, and the mechanical strength of the positive electrode is insufficient, and the battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. Battery capacity and conductivity may be reduced.

正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料などを挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01質量%以上、50質量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。   The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke. And carbon materials. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by mass or more and 50% by mass or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.

上記正極活物質層を形成するためのスラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウム遷移金属系化合物粉体、結着材、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘材を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘材に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   The liquid medium for forming the slurry for forming the positive electrode active material layer includes a lithium transition metal compound powder as a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickening agent as required. If it is a solvent which can melt | dissolve or disperse | distribute a material, there will be no restriction | limiting in particular, Either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to add a dispersant together with the thickener and slurry it using a latex such as SBR. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の正極材料としてのリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10質量%以上、99.9質量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。   The content ratio of the lithium transition metal-based compound powder as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass or more and 99.9% by mass or less. If the proportion of the lithium transition metal compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.

また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。   The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.

正極のプレス後の電極密度は、通常、2.2g/cm以上、4.2g/cm以下である。 The electrode density after pressing of the positive electrode is usually 2.2 g / cm 3 or more and 4.2 g / cm 3 or less.

なお、塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、非水系二次電池用正極が調製できる。
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
Thus, a positive electrode for a non-aqueous secondary battery can be prepared.

<電解質>
本発明の非水系二次電池における非水系電解液に用いられる電解質には制限はなく、電解質として用いられる公知のものを任意に採用して含有させることができる。電解質としてはリチウム塩が好ましい。電解質の具体例としては、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、フルオロスルホン酸リチウム等が挙げられる。これらの電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Electrolyte>
There is no restriction | limiting in the electrolyte used for the non-aqueous electrolyte in the non-aqueous secondary battery of this invention, The well-known thing used as an electrolyte can be employ | adopted arbitrarily and can be contained. The electrolyte is preferably a lithium salt. Specific examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate. Lithium tetrafluorooxalato phosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium fluorosulfonate, and the like. These electrolytes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

リチウム塩の非水系電解液中の濃度は任意であるが、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.8mol/L以上、また、通常3mol/L以下、好ましくは2mol/L以下、より好ましくは1.5mol/L以下の範囲である。リチウム塩の総モル濃度が上記範囲内にあることにより、非水系電解液の電気伝導率が十分となり、一方、粘度上昇による電気伝導度の低下、電池性能の低下を防ぐことができる。   The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is arbitrary, but is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.8 mol / L or more, and usually 3 mol / L or less. , Preferably 2 mol / L or less, more preferably 1.5 mol / L or less. When the total molar concentration of the lithium salt is within the above range, the electrical conductivity of the nonaqueous electrolytic solution becomes sufficient, while the decrease in electrical conductivity due to increase in viscosity and the decrease in battery performance can be prevented.

<非水系溶媒>
非水系電解液が含有する非水系溶媒は、電池として使用した際に、電池特性に対して悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に制限されないが、通常使用される非水系溶媒の例としては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等の鎖状カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン等の環状カルボン酸エステル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン等の鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル等のニトリル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル、エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、メタンスルホン酸メチル、スルホラン、ジメチルスルホン等の含硫黄化合物等が挙げられ、これら化合物は、水素原子が一部ハロゲン原子で置換されていてもよい。
<Non-aqueous solvent>
The non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery characteristics when used as a battery. Examples of commonly used non-aqueous solvents include dimethyl Carbonates, chain carbonates such as ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate, chain carboxylates such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate, γ- Cyclic carboxylic acid esters such as butyrolactone, chain ethers such as dimethoxyethane and diethoxyethane, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran, acetonitrile, propionitrile, benzonitrile, Examples include nitriles such as tyronitrile and valeronitrile, phosphate esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate, sulfur-containing compounds such as ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, methyl methanesulfonate, sulfolane, and dimethyl sulfone. In these compounds, hydrogen atoms may be partially substituted with halogen atoms.

これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の化合物を併用することが好ましい。例えば、環状カーボネートや環状カルボン酸エステル等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネートや鎖状カルボン酸エステル等の低粘度溶媒とを併用することが好ましい。   These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use two or more compounds in combination. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonate or cyclic carboxylic acid ester in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonate or chain carboxylic acid ester.

ここで、高誘電率溶媒とは、25℃における比誘電率が20以上の化合物を意味する。高誘電率溶媒の中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及び、それらの水素原子をハロゲン等の他の元素又はアルキル基等で置換した化合物が、電解液中に含まれることが好ましい。高誘電率溶媒の非水系電解液に占める割合は、好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、最も好ましくは25質量%以上である。高誘電率溶媒の含有量が上記範囲よりも少ないと、所望の電池特性が得られない場合がある。   Here, the high dielectric constant solvent means a compound having a relative dielectric constant of 20 or more at 25 ° C. Among the high dielectric constant solvents, it is preferable that ethylene carbonate, propylene carbonate, and compounds in which hydrogen atoms thereof are substituted with other elements such as halogen or alkyl groups are contained in the electrolytic solution. The proportion of the high dielectric constant solvent in the non-aqueous electrolyte is preferably 15% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and most preferably 25% by mass or more. If the content of the high dielectric constant solvent is less than the above range, desired battery characteristics may not be obtained.

<助剤>
非水系電解液には、上述の電解質、非水系溶媒以外に、目的に応じて適宜助剤を配合してもよい。負極表面に皮膜を形成するため、電池の寿命を向上させる効果を有する助剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート等の不飽和環状カーボネート、フルオロエチレンカーボネート等のフッ素原子を有する環状カーボネート、4−フルオロビニレンカーボネート等のフッ素化不飽和環状カーボネート等が挙げられる。
<Auxiliary>
In addition to the above-described electrolyte and non-aqueous solvent, an auxiliary may be appropriately added to the non-aqueous electrolyte depending on the purpose. As an auxiliary agent that has the effect of improving the battery life in order to form a film on the negative electrode surface, unsaturated cyclic carbonates such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and ethynyl ethylene carbonate, and cyclic compounds having fluorine atoms such as fluoroethylene carbonate Examples thereof include fluorinated unsaturated cyclic carbonates such as carbonate and 4-fluorovinylene carbonate.

電池が過充電等の状態になった際に電池の破裂・発火を効果的に抑制する過充電防止剤として、ビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、ジフェニルエーテル、t−ブチルベンゼン、t−ペンチルベンゼン、ジフェニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート等の芳香族化合物等が挙げられる。   Biphenyl, cyclohexylbenzene, diphenyl ether, t-butylbenzene, t-pentylbenzene, diphenyl carbonate, methyl as an overcharge inhibitor that effectively suppresses battery explosion and ignition when the battery is overcharged. Examples include aromatic compounds such as phenyl carbonate.

電池のサイクル特性や低温放電特性を向上させる助剤として、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロスルホン酸リチウム、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート等のリチウム塩等が挙げられる。   Lithium monofluorophosphate, lithium difluorophosphate, lithium fluorosulfonate, lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tetrafluorooxalatophosphate as auxiliary agents to improve battery cycle characteristics and low temperature discharge characteristics And lithium salts such as lithium difluorobis (oxalato) phosphate.

高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる助剤として、エチレンサルファイト、プロパンスルトン、プロペンスルトン等の含硫黄化合物、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸等のカルボン酸無水物、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル等のニトリル化合物が挙げられる。   As auxiliary agents that can improve capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage, sulfur-containing compounds such as ethylene sulfite, propane sultone, propene sultone, carboxylic acids such as succinic anhydride, maleic anhydride, and citraconic anhydride Examples include nitrile compounds such as anhydride, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile.

これら助剤の配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。   The amount of these auxiliaries is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.

<セパレータ>
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、以上説明した非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
<Separator>
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the non-aqueous electrolyte described above is usually used by impregnating the separator.

セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。   The material and shape of the separator are not particularly limited, and known ones can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, a resin, glass fiber, inorganic material, or the like formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution is used, and it is preferable to use a porous sheet or a nonwoven fabric-like material excellent in liquid retention.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As materials for the resin and glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、10μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。   The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is too thin than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. On the other hand, if it is thicker than the above range, not only the battery performance such as the rate characteristic may be lowered, but also the energy density of the whole non-aqueous electrolyte secondary battery may be lowered.

さらに、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上がさらに好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がさらに好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。   Furthermore, when using a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, Further, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. If the porosity is too smaller than the above range, the membrane resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. Moreover, when larger than the said range, it exists in the tendency for the mechanical strength of a separator to fall and for insulation to fall.

また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。   Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, it is 0.5 micrometer or less normally, 0.2 micrometer or less is preferable, and it is 0.05 micrometer or more normally. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit tends to occur. On the other hand, below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.

一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。   On the other hand, as inorganic materials, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Used.

セパレータにおけるこれらの材料の形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状が挙げられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。上記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着材を用いて上記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。そのようなセパレータとして例えば、フッ素樹脂を結着材として、90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子からなる多孔層を正極の両面に形成させたセパレータが挙げられる。   As a form of these materials in a separator, thin film shapes, such as a nonwoven fabric, a woven fabric, and a microporous film, are mentioned. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used. In addition to the above-described independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. Examples of such a separator include a separator in which a porous layer made of alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm is formed on both surfaces of a positive electrode using a fluororesin as a binder.

セパレータの非水系二次電池における特性を、ガーレ値で把握することができる。ガーレ値とは、フィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを示し、100mlの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表されるため、数値が小さい方が通り抜け易く、数値が大きい方が通り抜け難いことを意味する。すなわち、その数値が小さい方がフィルムの厚さ方向の連通性がよいことを意味し、その数値が大きい方がフィルムの厚さ方向の連通性が悪いことを意味する。連通性とは、フィルム厚さ方向の孔のつながり度合いである。セパレータのガーレ値が低ければ、様々な用途に使用することが出来る。例えば非水系二次電池のセパレータとして使用した場合、ガーレ値が低いということは、リチウムイオンの移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。   The characteristics of the separator in the non-aqueous secondary battery can be grasped by the Gurley value. The Gurley value indicates the difficulty of air passage in the film thickness direction, and is expressed as the number of seconds required for 100 ml of air to pass through the film. It means that it is harder to go through. That is, a smaller value means better communication in the thickness direction of the film, and a larger value means poor communication in the thickness direction of the film. Communication is the degree of connection of holes in the film thickness direction. If the Gurley value of the separator is low, it can be used for various purposes. For example, when used as a separator for a non-aqueous secondary battery, a low Gurley value means that lithium ions can be easily transferred and is preferable because of excellent battery performance.

セパレータのガーレ値は、任意ではあるが、好ましくは10〜1000秒/100mlであり、より好ましくは15〜800秒/100mlであり、更に好ましくは20〜500秒/100mlである。ガーレ値が1000秒/100ml以下であれば、実質的には電気抵抗が低く、セパレータとしては好ましい。   Although the Gurley value of a separator is arbitrary, Preferably it is 10-1000 second / 100ml, More preferably, it is 15-800 second / 100ml, More preferably, it is 20-500 second / 100ml. If the Gurley value is 1000 seconds / 100 ml or less, the electrical resistance is substantially low, which is preferable as a separator.

<電池設計>
・電極群
電極群は、上記の正極と負極とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極と負極とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。
<Battery design>
-Electrode group The electrode group has either a laminated structure in which the positive electrode and the negative electrode are interposed via the separator, and a structure in which the positive electrode and the negative electrode are spirally wound through the separator. But you can. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupation ratio) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. .

電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、さらには、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。   When the electrode group occupancy is below the above range, the battery capacity decreases. Also, if the above range is exceeded, the void space is small, the battery expands, and the member expands or the vapor pressure of the electrolyte liquid component increases and the internal pressure rises. In some cases, the gas release valve that lowers various characteristics such as storage at high temperature and the like, or releases the internal pressure to the outside is activated.

<外装ケース>
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
<Exterior case>
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, a metal such as a magnesium alloy, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.

金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変性樹脂が好適に用いられる。   In an exterior case using metals, the metal is welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above metals via a resin gasket. Things. Examples of the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers. In order to improve sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when the resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, since the metal and the resin are joined, a modification having a polar group or a polar group introduced as the intervening resin Resins are preferably used.

<保護素子>
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスター、温度ヒューズ、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等を使用することができる。上記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
<Protective element>
As a protective element, PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor that increases in resistance when abnormal heat generation or excessive current flows, thermal fuse, shuts off the current flowing through the circuit due to sudden increase in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation A valve (current cutoff valve) or the like can be used. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current, and it is more preferable that the protective element is designed so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.

次に実施例により本発明の具体的態様を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Next, specific embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

なお、本実施例において粒径、タッピング密度、BET法比表面積(SA)、X線広角回折測定、配向比及びDBP吸油量の測定は、以下に説明する方法により行った。   In this example, the particle size, tapping density, BET specific surface area (SA), X-ray wide-angle diffraction measurement, orientation ratio, and DBP oil absorption were measured by the methods described below.

<粒径>
界面活性剤であるポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(例として、ツィーン20(登録商標))の0.2質量%水溶液10mLに、炭素材料0.01gを懸濁させ、市販のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「HORIBA製LA−920」に導入し、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、測定装置における体積基準粒度分布を測定した。
<Particle size>
A commercially available laser diffraction / scattering type is prepared by suspending 0.01 g of a carbon material in 10 mL of a 0.2 mass% aqueous solution of polyoxyethylene sorbitan monolaurate (for example, Tween 20 (registered trademark)) as a surfactant. The sample was introduced into a particle size distribution measuring apparatus “LA-920 manufactured by HORIBA” and irradiated with an ultrasonic wave of 28 kHz at an output of 60 W for 1 minute, and then the volume-based particle size distribution in the measuring apparatus was measured.

粒度分布の測定結果から、平均粒径(d50)、10%積算部のd10粒径、90%積算部のd90粒径、dmaxを求めた。なお、測定条件は超音波分散1分間、超音波強度2、循環速度2、相対屈折率1.50である。   From the measurement result of the particle size distribution, the average particle size (d50), d10 particle size of 10% integration part, d90 particle size of d90 integration part, and dmax were obtained. The measurement conditions are an ultrasonic dispersion of 1 minute, an ultrasonic intensity of 2, a circulation speed of 2, and a relative refractive index of 1.50.

<タッピング密度>
タッピング密度は、粉体密度測定器(パウダーテスターPT−N ホソカワミクロン社製)を用い、直径5cm、体積容量100cmの円筒状タップセルにキャップを装着し、篩を通して試料を落下させて、セルに満杯に充填した後、ストローク長18mmのタップを500回行なった。
<Tapping density>
Tapping density is measured by using a powder density meter (powder tester PT-N manufactured by Hosokawa Micron Corporation). A cap is attached to a cylindrical tap cell having a diameter of 5 cm and a volume capacity of 100 cm 3 , and the sample is dropped through a sieve to fill the cell. Then, taps with a stroke length of 18 mm were performed 500 times.

前記円筒状タップセルからキャップを外して、セルの体積容量100cmの上の部分に盛り上がっている試料をすり切った。このときの体積と試料の重量から求めた密度をタッピング密度として定義する。 The cap was removed from the cylindrical tap cell, and the sample raised in the upper part of the cell volume capacity of 100 cm 3 was ground. The density obtained from the volume at this time and the weight of the sample is defined as the tapping density.

<BET法比表面積(SA)>
Micromeritics社製 Gemini2360を用いた。窒素流通下で、10分間350℃で試料を予備乾燥し、更に5分間窒素ガスを流したのち、窒素ガス吸着によるBET6点法により前記試料の比表面積を測定した。
<BET specific surface area (SA)>
Micromeritics Gemini 2360 was used. Under nitrogen flow, the sample was pre-dried at 350 ° C. for 10 minutes, and after flowing nitrogen gas for 5 minutes, the specific surface area of the sample was measured by the BET 6-point method by nitrogen gas adsorption.

<X線広角回折測定>
試料に約15%のX線標準高純度シリコン粉末を加えて混合したものをサンプルとし、グラファイトモノクロメーターで単色化したCuKα線を線源とし、反射式ディフラクトメーター法で前記サンプルの広角X線回折曲線を測定し、学振法を用いて試料の面間隔(d002)及び結晶子サイズ(Lc)を求めた。
<X-ray wide angle diffraction measurement>
About 15% X-ray standard high-purity silicon powder is added to the sample and mixed. The sample is CuKα ray monochromatized with a graphite monochromator. The wide-angle X-ray of the sample is reflected using a reflection diffractometer method. The diffraction curve was measured, and the interplanar spacing (d002) and crystallite size (Lc) of the sample were determined using the Gakushin method.

<配向比>
配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定した。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定した。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出した。該測定で算出される配向比を、本発明の炭素材の配向比と定義する。
<Orientation ratio>
The orientation ratio was measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. Set the molding obtained by filling 0.47 g of the sample into a molding machine with a diameter of 17 mm and compressing it with 58.8 MN · m -2 so that it is flush with the surface of the sample holder for measurement. X-ray diffraction was measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity was calculated. The orientation ratio calculated by the measurement is defined as the orientation ratio of the carbon material of the present invention.

X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Divergence slit = 0.5 degree Light receiving slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degree / measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds

<DBP吸油量>
本発明におけるDBP吸油量は、JIS6217に準拠し、測定試料を30g投入(鱗片状天然黒鉛(C)のみ嵩密度が低いため20gにて測定を実施した)し、DBP(ジブチルフタレート)の滴下速度4ml/min、回転数125rpmとして測定した。測定値は、ピークトルク値の70%となるトルクとなった吸油量によって定義される。測定には、株式会社あさひ総研社製 S410型を用いた。
<DBP oil absorption>
The DBP oil absorption amount in the present invention is based on JIS 6217, and 30 g of a measurement sample was introduced (measured at 20 g because only the scale-like natural graphite (C) has a low bulk density), and the dropping rate of DBP (dibutyl phthalate) The measurement was performed at 4 ml / min and a rotation speed of 125 rpm. The measured value is defined by the amount of oil absorption that results in a torque that is 70% of the peak torque value. For the measurement, S410 type manufactured by Asahi Soken Co., Ltd. was used.

[比較例1]
平均粒径11.4μm、BET法比表面積8.2m/g、タッピング密度0.84g/cmの中国産の球形化天然黒鉛(A)をそのまま用いて以下に示す方法により非水系二次電池を作製し、評価を行った。球形化天然黒鉛(A)のSEM写真を図1に示す。
[Comparative Example 1]
Non-aqueous secondary by the following method using spherical natural graphite (A) made in China with an average particle size of 11.4 μm, BET specific surface area of 8.2 m 2 / g and tapping density of 0.84 g / cm 3. A battery was prepared and evaluated. A SEM photograph of spheroidized natural graphite (A) is shown in FIG.

[実施例1]
(球形化天然黒鉛(B)の作製)
比較例1の中国産の球形化天然黒鉛(A)150gを、(株)奈良機械製作所製社製ハイブリダイゼーションシステム(NHS−1型)を用いて、回転数6000rpm、40分の条件で処理することで黒鉛粒子表面にダメージを与えながら高度な球形化処理を行い、その後更に分級処理により微粉の除去を繰り返し(5回)行った。
[Example 1]
(Production of spheroidized natural graphite (B))
150 g of Chinese spheroidized natural graphite (A) of Comparative Example 1 is treated under the conditions of a rotation speed of 6000 rpm for 40 minutes using a hybridization system (NHS-1 type) manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. Thus, advanced spheronization treatment was performed while damaging the graphite particle surface, and fine powder removal was further repeated (5 times) by classification treatment.

得られた球形化天然黒鉛(B)は、X線広角回折測定による002面の面間隔(d002)が3.36Åで結晶子サイズ(Lc)が100nm以上、タッピング密度が0.94g/cm、平均粒径6.9μm、BET法比表面積15.2m/g、配向比は0.18であった。 The obtained spheroidized natural graphite (B) has a 002 plane spacing (d002) of 3.36 mm by X-ray wide-angle diffraction measurement, a crystallite size (Lc) of 100 nm or more, and a tapping density of 0.94 g / cm 3. The average particle size was 6.9 μm, the BET specific surface area was 15.2 m 2 / g, and the orientation ratio was 0.18.

この球形化天然黒鉛(B)を用いて以下に示す方法により非水系二次電池を作製し、評価を行った。球形化天然黒鉛(B)のSEM写真を図2に示す。   Using this spheroidized natural graphite (B), a non-aqueous secondary battery was produced and evaluated by the following method. An SEM photograph of spheroidized natural graphite (B) is shown in FIG.

[比較例2]
平均5.1μm、BET法比表面積15.3m/g、タッピング密度0.43g/cmの中国産の鱗片状天然黒鉛(C)をそのまま用いて非水系二次電池の作製を試みた。鱗片状天然黒鉛(C)のSEM写真を図3に示す。
[Comparative Example 2]
An attempt was made to produce a non-aqueous secondary battery using as it is, Chinese scale-like natural graphite (C) having an average of 5.1 μm, a BET specific surface area of 15.3 m 2 / g, and a tapping density of 0.43 g / cm 3 . An SEM photograph of scale-like natural graphite (C) is shown in FIG.

〔・非水系二次電池の作製〕
(《負極の作製》)
実施例又は比較例の天然黒鉛97.7質量部に、増粘材、バインダとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)130質量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度40質量%)2.5質量部を加え、自転・公転ミキサーで混合してスラリー化した。
[・ Production of non-aqueous secondary batteries]
(<Production of negative electrode>)
97.7 parts by mass of natural graphite of Example or Comparative Example, 130 parts by mass of aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose) as a thickener and binder, and styrene-butadiene rubber Aqueous dispersion (concentration of styrene-butadiene rubber 40% by mass) of 2.5 parts by mass was added and mixed with a rotation / revolution mixer to form a slurry.

得られたスラリーを10μmの圧延銅箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で75μmに圧延したものを、活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mmおよび集電部タブ溶接部として未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。このときの負極の活物質の密度は1.35g/cm3であった。 The obtained slurry was applied to both sides of a 10 μm rolled copper foil, dried, and rolled to 75 μm with a press machine. The active material layer size was 30 mm in width, 40 mm in length, and was not used as a current collector tab weld. It cut out in the shape which has a coating part, and was set as the negative electrode. At this time, the density of the active material of the negative electrode was 1.35 g / cm 3 .

このとき、比較例2の鱗片状天然黒鉛(C)は、スラリー塗布面に粒状の凝集が多量に発生し、また負極活物質と集電体の結着強度が低い為に剥離して、負極を作成することができなかった。また、実施例1及び比較例1の黒鉛を使用して作製された負極のSEM写真をそれぞれ図4及び5に示す。   At this time, the scaly natural graphite (C) of Comparative Example 2 peels off due to a large amount of granular agglomeration on the slurry-coated surface and a low binding strength between the negative electrode active material and the current collector. Could not be created. Moreover, the SEM photograph of the negative electrode produced using the graphite of Example 1 and Comparative Example 1 is shown in FIGS. 4 and 5, respectively.

(《正極の作製》)
正極活物質は、以下に示す方法で合成したリチウム遷移金属複合酸化物であり、組成式LiMn0.33Ni0.33Co0.33で表される。
(<Preparation of positive electrode>)
The positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide synthesized by the method shown below, and is represented by the composition formula LiMn 0.33 Ni 0.33 Co 0.33 O 2 .

マンガン原料としてMn、ニッケル原料としてNiO、及びコバルト原料としてCo(OH)を、Mn:Ni:Co=1:1:1のモル比となるように秤量し、これに純水を加えてスラリーとし、攪拌しながら、循環式媒体攪拌型湿式ビーズミルを用いて、スラリー中の固形分を、平均粒径(d50)が0.2μmになるように湿式粉砕した。 Mn 3 O 4 as a manganese raw material, NiO as a nickel raw material, and Co (OH) 2 as a cobalt raw material are weighed so as to have a molar ratio of Mn: Ni: Co = 1: 1: 1, and pure water is added thereto. In addition, it was made into a slurry, and the solid content in the slurry was wet-pulverized so that the average particle size (d50) was 0.2 μm using a circulating medium stirring type wet bead mill while stirring.

スラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、マンガン原料、ニッケル原料、コバルト原料のみからなる、平均粒径約5μmのほぼ球状の造粒粒子を得た。   The slurry was spray-dried with a spray drier to obtain substantially spherical granulated particles having an average particle diameter of about 5 μm and consisting only of a manganese raw material, a nickel raw material, and a cobalt raw material.

得られた造粒粒子に、平均粒径3μmのLiOH粉末を、Mn、Ni、及びCoの合計モル数に対するLiのモル数の比が1.05となるように添加し、ハイスピードミキサーにて混合して、ニッケル原料、コバルト原料、マンガン原料の造粒粒子とリチウム原料との混合粉を得た。   To the obtained granulated particles, LiOH powder having an average particle size of 3 μm was added so that the ratio of the number of moles of Li to the total number of moles of Mn, Ni, and Co was 1.05, and a high speed mixer was used. By mixing, a mixed powder of granulated particles of nickel raw material, cobalt raw material, manganese raw material and lithium raw material was obtained.

この混合粉を空気流通下、950℃で12時間焼成(昇降温速度5℃/min)した後、解砕し、目開き45μmの篩を通し、正極活物質を得た。この正極活物質のBET法比表面積は1.2m2/g、平均一次粒子径は0.8μm、平均粒径は4.4μm、タッピング密度は1.6g/cm3であった。 This mixed powder was fired at 950 ° C. for 12 hours under air flow (climbing temperature rate 5 ° C./min), then crushed and passed through a sieve having an opening of 45 μm to obtain a positive electrode active material. This positive electrode active material had a BET specific surface area of 1.2 m 2 / g, an average primary particle size of 0.8 μm, an average particle size of 4.4 μm, and a tapping density of 1.6 g / cm 3 .

この正極活物質を90質量%と、導電材としてのアセチレンブラック5質量%と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。   90% by mass of this positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive material, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder are mixed in an N-methylpyrrolidone solvent to obtain a slurry. Turned into.

得られたスラリーを厚み15μmのアルミ箔(集電体)に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ81μmに圧延したものを、正極活物質層のサイズとして幅30mm、長さ40mm及び集電用の未塗工部を有する形状に切り出し正極とした。   The obtained slurry was applied to an aluminum foil (current collector) having a thickness of 15 μm, dried, and rolled to a thickness of 81 μm with a press machine. The positive electrode active material layer had a width of 30 mm, a length of 40 mm and a current collector. A positive electrode was cut out into a shape having an uncoated part.

正極活物質層の密度は2.35g/cmであり、(片面の正極活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)は2.2であった。 The density of the positive electrode active material layer was 2.35 g / cm 3 and (thickness of the positive electrode active material layer on one side) / (thickness of the current collector) was 2.2.

(《非水電解液の作製》)
不活性雰囲気下でエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比3:3:4)に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させ、非水電解液を得た。
(<< Preparation of non-aqueous electrolyte >>)
Hexafluoroline sufficiently dried at a concentration of 1 mol / L in a mixture (volume ratio 3: 3: 4) of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and ethyl methyl carbonate (EMC) under an inert atmosphere Lithium acid (LiPF 6 ) was dissolved to obtain a non-aqueous electrolyte.

(《非水系二次電池の作製》)
正極1枚と負極1枚を、それぞれの活物質面が対向するように配置し、電極の間に多孔性ポリエチレンシートのセパレータ(25μm)が挟まれるようにした。この際、正極活物質面が負極活物質炭素材面から外れないよう対向させた。
(<< Preparation of non-aqueous secondary battery >>)
One positive electrode and one negative electrode were disposed so that the active material surfaces face each other, and a porous polyethylene sheet separator (25 μm) was sandwiched between the electrodes. At this time, the positive electrode active material surface was opposed so as not to be separated from the negative electrode active material carbon material surface.

この正極と負極それぞれについての未塗工部に集電タブを溶接し、電極体としたものを、ポリプロピレンフィルム、厚さ0.04mmのアルミニウム箔、及びナイロンフィルムをこの順に積層したラミネートシート(合計厚さ0.1mm)を用いて、電極体に接する側に前記ポリプロピレンフィルムがくるようにしてラミネートシートではさんだ。電解液を注入するための一片を除いて、電極のない領域をヒートシールした。   A current collector tab was welded to the uncoated part of each of the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body, and a laminate sheet (total of a polypropylene film, an aluminum foil having a thickness of 0.04 mm, and a nylon film laminated in this order) With a thickness of 0.1 mm), the polypropylene film was sandwiched between laminate sheets so that the polypropylene film came to the side in contact with the electrode body. Except for the piece for injecting the electrolyte, the area without the electrode was heat sealed.

その後、活物質層に非水電解液を200μL注入して電極に充分浸透させ、ラミネートを密閉して、ラミネートセルを作製した。この電池の定格容量は、20mAhである。   Thereafter, 200 μL of a non-aqueous electrolyte was injected into the active material layer to sufficiently penetrate the electrode, and the laminate was sealed to prepare a laminate cell. The rated capacity of this battery is 20 mAh.

《・極板強度の測定方法》
負極の作製にて作製した圧延前の負極電極を幅20mmに切断し、試験用SUS板に両面テープで貼付(活物質層側を両面テープで添付)して、水平方向に固定し、負極電極の端部を万能試験機の挟持部に挟んだ。この状態で万能試験機の負極電極の端部を垂直方向に下降させ、負極電極を両面テープから90度の角度を維持して引っ張ることにより剥離した。この際に、負極電極と両面テープの間に掛かった荷重の平均値を測定し、負極電極サンプル幅(20mm)で割った値を極板強度(mN/mm)とした。
<< Measurement method of electrode plate strength >>
The negative electrode before rolling produced in the production of the negative electrode is cut into a width of 20 mm, and is attached to a test SUS plate with a double-sided tape (the active material layer side is attached with a double-sided tape) and fixed in the horizontal direction. The end of was sandwiched between the clamps of the universal testing machine. In this state, the end of the negative electrode of the universal testing machine was lowered in the vertical direction, and the negative electrode was peeled off by pulling it from the double-sided tape while maintaining an angle of 90 degrees. At this time, the average value of the load applied between the negative electrode and the double-sided tape was measured, and the value divided by the negative electrode sample width (20 mm) was defined as the electrode plate strength (mN / mm).

《・電池の評価》
(容量測定)
充放電サイクルを経ていない、上記で作製した非水系二次電池に対して、25℃で電圧範囲4.1V〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)にて2サイクル初期充放電を行った。
<< Battery evaluation >>
(Capacity measurement)
Compared to the non-aqueous secondary battery produced above, which has not undergone a charge / discharge cycle, a voltage range of 4.1 V to 3.0 V at 25 ° C., a current value of 0.2 C (a rated capacity based on a discharge capacity of 1 hour rate is 1 Two cycles of initial charge / discharge were performed at a current value of 1 C discharged over time, the same applies hereinafter.

このとき充電時には4.1Vにて定電圧充電を2.5時間実施した。更に4.1Vまで0.2Cにて充電し、4.1Vで2.5時間定電圧充電をした後に、電流値0.33Cにて3.0Vまで放電した。ついで出力測定を実施した。   At this time, constant voltage charging was performed at 4.1 V for 2.5 hours during charging. Further, the battery was charged at 0.2 C to 4.1 V, charged at a constant voltage of 4.1 V for 2.5 hours, and then discharged to 3.0 V at a current value of 0.33 C. Then, output measurement was performed.

(出力測定)
25℃環境下で、0.2Cの定電流により150分間充電を行ない、その後−30℃の恒温槽に非水系二次電池を3時間以上保管した後に、各々0.25C、0.50C、0.75C、1.00C、1.25C、1.50C、1.75C、2.00Cで2秒間放電させ、その2秒の時点での電圧を測定した。
(Output measurement)
The battery was charged for 150 minutes at a constant current of 0.2 C in a 25 ° C. environment, and then stored in a thermostatic bath at −30 ° C. for 3 hours or more, and then 0.25 C, 0.50 C, 0 .75C, 1.00C, 1.25C, 1.50C, 1.75C, 2.00C were discharged for 2 seconds, and the voltage at the time point of 2 seconds was measured.

この測定結果から、電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を出力(W)とした。   From this measurement result, the area of a triangle surrounded by the current-voltage straight line and the lower limit voltage (3 V) was defined as output (W).

以上の評価結果及び実施例及び比較例で使用した天然黒鉛(A)〜(C)の物性を下記表1〜2に示す。   The physical properties of the natural graphites (A) to (C) used in the above evaluation results and Examples and Comparative Examples are shown in Tables 1 and 2 below.

Claims (7)

レーザー回折式粒度分布計を用いて測定された平均粒径(d50)が1μm以上9μm以下であり、タッピング密度が0.9g/cm以上1.3g/cm以下であり、BET法により測定した比表面積(SA)が8m2/g以上60m2/g以下である黒鉛を含む非水系二次電池用炭素材。 The average particle diameter (d50) measured using a laser diffraction particle size distribution meter is 1 μm or more and 9 μm or less, and the tapping density is 0.9 g / cm 3 or more and 1.3 g / cm 3 or less, measured by the BET method. nonaqueous secondary battery carbon material with specific surface area (SA) comprises a graphite or less 8m 2 / g or more 60 m 2 / g. 前記黒鉛の学振法によるX線広角回折測定で求めた結晶子サイズ(Lc)が100nm以上である請求項1に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein a crystallite size (Lc) obtained by X-ray wide-angle diffraction measurement by the Gakushin method of graphite is 100 nm or more. 前記黒鉛のd90/d10の比が1以上4以下である請求項1又は2に記載の非水系二次電池用炭素材(ただし、前記d90は、前記黒鉛のレーザー回折式粒度分布計により測定された小粒子側からの90%積算部の粒径であり、前記d10は、前記黒鉛のレーザー回折式粒度分布計により測定された小粒子側からの10%積算部の粒径である。)。   3. The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein a ratio of d90 / d10 of the graphite is 1 or more and 4 or less (where d90 is measured by a laser diffraction particle size distribution meter of the graphite). The particle size of the 90% cumulative part from the small particle side, and d10 is the particle size of the 10% cumulative part from the small particle side measured by the laser diffraction particle size distribution meter of the graphite. 前記黒鉛の平均粒径(d50)が3μm以上8.5μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   4. The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the graphite has an average particle diameter (d50) of 3 μm or more and 8.5 μm or less. 前記黒鉛が、球形化天然黒鉛である請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材。   The carbon material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the graphite is spheroidized natural graphite. 集電体と、該集電体上に形成された活物質層とを備え、該活物質層が、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系二次電池用炭素材を含むことを特徴とする、非水系二次電池用負極。   A current collector and an active material layer formed on the current collector, the active material layer including the carbon material for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 1 to 5. A negative electrode for a non-aqueous secondary battery. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備える非水系二次電池であって、
前記負極が、請求項6に記載の非水系二次電池用負極であることを特徴とする、非水系二次電池。
A non-aqueous secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte,
A nonaqueous secondary battery, wherein the negative electrode is a negative electrode for a nonaqueous secondary battery according to claim 6.
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